表界面浓度场对银颗粒生长过程的调控作用
发布时间：2022-01-11 01:47
银纳米材料在光学、电学、催化、医疗等多领域均表现出优异的应用前景,而纳米材料的性能与其形貌结构密切相关。前期工作中,人们通过改变反应温度和反应物浓度等实验参量,合成了不同形貌结构的银颗粒;但由于缺乏对银颗粒生长过程和控制机制的认识,银颗粒的可控合成和规模化制备仍然是一个挑战性问题。从化学工程角度看,材料的生长伴随着表界面的反应和传质过程。本课题组前期通过调控“反应-传质”过程定向合成了不同形貌的银颗粒,初步发现了表界面浓度场对银颗粒形貌的调控规律。本论文在组内前期工作基础之上,通过直接改变银离子局部浓度,进一步揭示表界面浓度场对银颗粒生长过程的调控规律和机制。主要研究发现如下:（1）采用电沉积法制备银颗粒,通过调节电位在反应溶液中生成氧化银胶体粒子副产物,通过外电场调控胶体粒子在溶液中的迁移速率,利用原位实验装置实时观测胶体粒子的迁移过程和银颗粒的生长过程,探索了表界面浓度场对银颗粒生长形貌的调控作用。研究发现随胶体粒子迁移速度增加,银离子传质增强,银颗粒生长前沿扩散层变薄,浓度梯度变大,银颗粒形貌由球状纳米晶依次变为团聚物、杂乱枝和枝晶结构。其中,银颗粒生长速度与银离子传质正相关,表...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２界面浓度场驱动下的银颗粒可逆结晶过程（标尺为祚ｍ）—??
生红移［２７］；?Ｍｉｋｈａｉ】等借助紫外光诱导的聚合反应首次合成了“银／聚??乙烯吡咯烷酮／聚丙烯腈”的固体纳米复合薄膜，发现掺有银纳米颗粒复合膜的??光谱在５８５？６５０?ｎｍ处显示出较强的面内偶极等离子体共振带，在３４０?ｎｍ处显??示出较弱的面外四极共振带［２８］；?Ｚｈａｎｇ等通过晶种法合成了边缘长度可控制在??３０？２００ｍｌ！范围内的纳米银立方体，并比较了局域表面等离子体共振和表面增??强拉曼散射特性，发现局域表面等离子体共振的消光峰波长与方形颗粒的边长??呈线性关系（图１．３）?Ｐ９］。??沒臀７…?１＞?Ｗｍ???，圓??—ｉｏ〇ｎｍ?Ｗａｖｅｌｅ门ｇｔｈ?（ｎｍ）??图１．３不同尺寸（３６－１７２?ｎｍ）纳米银立方体的ＴＥＭ图片（Ａ？Ｄ）及对应的消光光谱（Ｅ）！２９ｌ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?（Ａ￣Ｄ）?ｏｆ?Ａｇ?ｎａｎｏｃｕｂｅｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｅｄｇｅ?ｌｅｎｇｔｈｓ?ｒａｎｇｉｎｇ?ｆｒｏｍ??３６?ｔｏ?１７２?ｎｍ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ?ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ?（Ｅ）１２９１??６??
种??最为优良的抗菌剂。关于其抗菌机理，一般分为两种，一是银离子能与细菌体内??含硫或磷的集团结合，破坏其活性，进而达到抗菌目的；而另一种是认为银纳米??颗粒可以直接吸附在细菌表面或侵入细菌体内，进而达到一步破坏其活性的目的??Ｐ〇］??〇??■■?Ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ?Ｒａｔｅ??①?〇?６?■?ＨＵ?Ｃｏｎｔａｃｔ?Ａｎｇｌｅ?－１４０，??ｖ?－４??ｉ?Ｈ??■?■?■?：ｓｏ?Ｕ???（ａ）?（ｂ）?（ｃ）?（ｃｌ）???參參參馨??图１．４不同形貌银颗粒薄膜的抗菌性能和疏水性能？??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ?ａｎｄ?ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ?ｓｉｌｖｅｒ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｆｉｌｍｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ?丨３１?丨??同样，银纳米颗粒抗菌性能的发挥也很大程度依赖于其尺寸和形貌，如图１．４，??Ｃｈｅ等通过电化学方法制备了由不同形貌银纳米颗粒组成的薄膜，发现薄膜的疏??水性和抗菌性严重依赖于银纳米颗粒的尺寸和形貌，并且枝状银颗粒组成的薄膜??具有最佳杀菌性和疏水性［３Ｉ］；?Ｌｏｇａｍｎｊａｎ等使用芦荟提取物通过生物合成法制备??出５？５０ｎｍ八面体形状的银纳米颗粒，发现其与常规合成的抗生素药物相比，芦??荟植物保护的银纳米颗粒具有２？４倍的抗菌效果１３２１；?Ｑｉｎ等采用化学还原法将银??纳米颗粒均匀分布在尺寸为３５２?ｎｍ二氧化硅纳米球表面，并进行了抑制革兰氏??阴性菌和革兰氏阳性菌的抗菌效果实验，发现二氧化硅和银的复合纳米颗粒具有??很强的抗菌活性，进一步通过调节反应时间和柠檬酸钠
【参考文献】：
期刊论文
[1]在蓝宝石衬底上外延生长ZnGa2O4纳米线及其表征[J]. 李康,李鹏坤,熊庭辉,孙姝婧,陈晨龙. 人工晶体学报. 2019(06)
[2]花枝状纳米银的制备及对4-硝基苯酚加氢反应的催化性能[J]. 巢云秀,杨宏伟,原禧敏,李郁秀,李耀. 材料导报. 2019(S1)
[3]银纳米材料的形貌可控制备及电催化氧还原性能[J]. 胡永利,彭程. 稀有金属材料与工程. 2015(05)
本文编号：3581836
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２界面浓度场驱动下的银颗粒可逆结晶过程（标尺为祚ｍ）—??
生红移［２７］；?Ｍｉｋｈａｉ】等借助紫外光诱导的聚合反应首次合成了“银／聚??乙烯吡咯烷酮／聚丙烯腈”的固体纳米复合薄膜，发现掺有银纳米颗粒复合膜的??光谱在５８５？６５０?ｎｍ处显示出较强的面内偶极等离子体共振带，在３４０?ｎｍ处显??示出较弱的面外四极共振带［２８］；?Ｚｈａｎｇ等通过晶种法合成了边缘长度可控制在??３０？２００ｍｌ！范围内的纳米银立方体，并比较了局域表面等离子体共振和表面增??强拉曼散射特性，发现局域表面等离子体共振的消光峰波长与方形颗粒的边长??呈线性关系（图１．３）?Ｐ９］。??沒臀７…?１＞?Ｗｍ???，圓??—ｉｏ〇ｎｍ?Ｗａｖｅｌｅ门ｇｔｈ?（ｎｍ）??图１．３不同尺寸（３６－１７２?ｎｍ）纳米银立方体的ＴＥＭ图片（Ａ？Ｄ）及对应的消光光谱（Ｅ）！２９ｌ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?（Ａ￣Ｄ）?ｏｆ?Ａｇ?ｎａｎｏｃｕｂｅｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｅｄｇｅ?ｌｅｎｇｔｈｓ?ｒａｎｇｉｎｇ?ｆｒｏｍ??３６?ｔｏ?１７２?ｎｍ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ?ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ?（Ｅ）１２９１??６??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]在蓝宝石衬底上外延生长ZnGa2O4纳米线及其表征[J]. 李康,李鹏坤,熊庭辉,孙姝婧,陈晨龙. 人工晶体学报. 2019(06)
[2]花枝状纳米银的制备及对4-硝基苯酚加氢反应的催化性能[J]. 巢云秀,杨宏伟,原禧敏,李郁秀,李耀. 材料导报. 2019(S1)
[3]银纳米材料的形貌可控制备及电催化氧还原性能[J]. 胡永利,彭程. 稀有金属材料与工程. 2015(05)
本文编号：3581836
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