贵金属纳米粒子的可控合成与表征.pdf

原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名: 关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名: 山东大学博士毕业论文摘要贵金属纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应, 并在光学、力学、磁学、电学、表面催化和传感等领域表现出优异的物理和化学特性,可作为介电材料、电极材料、仿生材料、磁存储材料及敏感材料等,有着广泛的应用前景。纳米科技在未来对高科技的发展也将起到积极的推动和主导作用。发展纳米科技,纳米材料是基础。金属纳米粒子的物理和化学性质与其尺寸及形貌密切相关,它们在光学、光电、传感技术及生物标记等诸多领域具有广泛的应用前景。如何合理控制纳米材料的生长,进而实现对其尺寸、维度、组成、晶体结构乃至物性的调控,对于深入研究结构与物性的关联、并最终实现按照人们的意愿设计合成功能材料具有重要的意义。目前,关于纳米粒子的制备方法报道很多,但是,对于纳米粒子的尺寸与形貌可控的合成方法仍然具有相当大的难度,日益为科研人员所瞩目。本论文尝试通过设计出一种简单有效的水相溶液合成方法制备具有均匀并且形貌、尺寸及组成可控的金属纳米材料,以图探索出一种新的简易的尺寸与形貌可控的会属纳米粒子合成路线。采用电化学、热化学方法,在水相中制备了片状、枝状和二十面体金纳米材料、金银合金纳米粒子以及球形铂纳米粒子。借助于TEM、SEM、HRTEM、EDS、 UV-vis、XRD等现代测试技术对制备的纳米材料的尺寸、形貌、组成、晶体结构等进行了系统的研究。本论文主要研究成果包括以下几个方面: 。在稳定剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在的情况下,通过电化学还原方法在水相溶液中还原氯会酸从而得到金纳米材料。利用紫外可见光谱()、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM) 及x射线衍射(XRD)等表征手段对其结构和性质进行了表征a 通过加入适量的氯铂酸(H2PtCl6)得到了片状金纳米结构。考察了H2PtCl6 浓度对产物粒子形貌的影响。当没有加入H2PtCl6加入时,产物主要为尺寸不一的球形纳米粒子,没有片状纳米粒子出现。,主要产物仍是球形粒子,但是有少量的片状纳米结构出现。 mM时,溶液中豹片状纳米结构增加。继续增加n_,,更多的含有等边三角形和六边形片状纳米结构出现,并且片状结构舶尺寸也相对于球形粒子有所增加。而当 H2l'tCts浓度增加到t0mM时。溶液中出现大量沉淀,几乎没有纳米粒子产生。本文首次采用电化学方法,通过一步还原反应在水溶液中制备片状余纳米结构。!Jn,k对片状纳米结构豹形成起到至关重要构作用,通过控制氧铂酸浓度等实验条件可以实现控制溶液中片状结构豹浓度。通过加入适量构氢氧化钠(N扣H)得到了技状金纳米材料。考察了反应时间以及NaOH浓度对产物粒子形貌_臼勺影响。在反应过程中,合适的添加剂是成功改变粒子形貌豹关键因素,在反应中起决定性作用。当溶液中加入少量NaOH( M)时,产物为刺形纳米结构。当NaOH浓度增加时( M),得到细长枝状纳米结构。当NaOH浓度进一步增加()时,细长枝状纳米结构中的长度进一步增加。由此可见,反应体系中韵NaOH 浓度对粒子的形貌影响较大。髓着NaOH浓度的增加,枝状纳米结构韵长度也相应的增加。这旱不需要任何模板和种子诱导,仅通过加入少量的添加剂和控制不同的实验参数,就可以制备出片状及枝状的具有特殊形貌豹金纳米材料, 这一工作为大量合成异性形貌的金属纳米材料提供了一条简单有效的途径。 。在溶液中加入不同浓度的氯金酸和硝酸银两种金属盐,通过共还原反应得到了金银合会纳米粒子。首先采用UV-vis光谱、EDX确定其合金结构,并通过TEM来研究粒子的尺寸和形貌。实验中考察了反应物中金银离子的摩尔比对产物粒子成分的影响,通过调节反应物中