季銨鹽陽離子表面活性劑輔助枝狀金納米材料的生長.pdf

1、金納米材料由于具有高電子密度、高介電特性、高催化活性、能與多種生物大分子結(jié)合且不影響其生物活性等各方面優(yōu)異的性質(zhì)，在催化、電子學(xué)、光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景，一直以來都受到廣泛關(guān)注和研究。不同形貌的納米金性能差異很大，因此，控制金納米粒子的形貌是近年來金納米材料研究的熱點(diǎn)問題。據(jù)文獻(xiàn)報道，已經(jīng)成功制備的納米金的形貌有:棒狀、多面體、片狀、星形、分枝狀以及多面體等結(jié)構(gòu)。星形和分枝狀納米金因?yàn)榫哂袕?fù)雜的結(jié)構(gòu)而難以用簡單的方法

2、制備，由于其尖銳的邊緣結(jié)構(gòu)、納米尺度的結(jié)點(diǎn)以及大的比表面等特殊的結(jié)構(gòu)帶來的優(yōu)越性能而受到了廣泛的關(guān)注，在表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)、催化等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。多枝狀金納米材料最初是利用電化學(xué)沉積金屬置換等方法制備的。近年來，有較多的報道是通過膠體化學(xué)的方法得到枝狀的金納米結(jié)構(gòu)，但是大部分制備方法并不簡單且成本較高。本論文從膠體化學(xué)的角度出發(fā)，以陽離子表面活性劑為保護(hù)劑制備了三維枝狀金納米材料，并驗(yàn)證了所得的枝狀金納米材料的SERS

3、活性和催化性能。全文主要分為以下三部分內(nèi)容:
　　 第一部分:簡要介紹了納米材料、納米金、枝狀納米金及其應(yīng)用現(xiàn)狀，總結(jié)了枝狀金納米結(jié)構(gòu)的制備方法、形成機(jī)理及研究現(xiàn)狀。
　　 第二部分:研究了在Bola型的吡咯烷陽離子表面活性劑([mpy-C12-mpy]Br2)中制備枝狀金納米結(jié)構(gòu)。在水溶液中，以[mpy-C12-mpy]Br2作為保護(hù)劑，抗壞血酸作為還原劑還原氯金酸，用一步法制備了含有近似二級對稱結(jié)構(gòu)的三維枝狀的金納米

4、結(jié)構(gòu)。通過對透射電子顯微鏡(TEM)，掃描電子顯微鏡(SEM)和高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）結(jié)果的分析，確定了枝狀納米結(jié)構(gòu)的生長方向?yàn)?211>方向;X-射線衍射(XRD)和選區(qū)電子衍射(SAED)結(jié)果顯示枝狀結(jié)構(gòu)是純金且具有非常好的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)表面活性劑濃度、反應(yīng)時間、前驅(qū)體濃度、還原劑等條件，考查了上述條件對枝狀形貌的影響，用棒狀納米金生長機(jī)理和分形理論對枝狀金納米結(jié)構(gòu)的生成機(jī)理做了解釋。應(yīng)用方面，首先以羅丹明6G(R6

5、G)作為底物，檢驗(yàn)了所制備的枝狀金納米材料的SERS活性，結(jié)果表明枝狀金納米結(jié)構(gòu)具有很高的SERS增強(qiáng)活性。此外，我們還利用所制備的枝狀金納米材料作為催化劑，催化硼氫化鉀還原對硝基苯胺的反應(yīng)，結(jié)果反映出枝狀金納米材料具有很好的催化效果。
　　 第三部分:研究了在以烷基三甲基季銨鹽為代表的普通陽離子表面活性劑中制備枝狀金納米材料。以表面活性劑十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)為保護(hù)劑，在水溶液中用抗壞血酸還原氯金酸，用一步法制備了具

6、有近似三重對稱結(jié)構(gòu)的三維枝狀金納米結(jié)構(gòu)。通過對SEM、TEM、HRTEM、SAED及XRD表征結(jié)果分析可知，得到的枝狀結(jié)構(gòu)的生長方向與在Bola型表面活性劑中得到的枝狀結(jié)構(gòu)相同。對比了不同頭基的表面活性劑十二烷基三乙基溴化銨（DTEAB）和十二烷基甲基吡咯烷溴(C12-MPB)對產(chǎn)物形貌的影響，發(fā)現(xiàn)頭基對枝狀金納米結(jié)構(gòu)的最終形貌有較大的影響。在C12-MPB中形成的枝狀結(jié)構(gòu)僅有近似二級對稱結(jié)構(gòu)。研究了相同頭基，不同疏水鏈長度的表面活性劑