納米金及含金核殼結(jié)構(gòu)材料的制備與形成機(jī)理研究.pdf

1、本論文首先利用室溫離子液體作為反應(yīng)體系,通過光催化還原反應(yīng)綠色合成了各向異性的金納米材料;還利用原位還原、溶膠-凝膠、乙醇回流、陽離子交換等其它方法制備得到Au@Ag2S、Au@SiO2/TiO2及Co/Au@Se/CdSe核殼式結(jié)構(gòu)微粒。對材料的性質(zhì)進(jìn)行了研究,并對產(chǎn)物的形成機(jī)理進(jìn)行了探討。具體研究內(nèi)容如下:
　　1.在室溫離子液體中通過光化學(xué)還原的方法綠色合成了各向異性的金納米片(三角形、六邊形)及多面體微粒,制備過程中沒有應(yīng)

2、用任何其它的添加劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(8h~168h),片狀納米金不斷延伸,從幾微米增長到數(shù)百微米;在表面張力作用下金納米片的平均厚度也從60nm逐漸變薄,且得到的納米金片是以{111}面作基準(zhǔn)面的單晶。我們不僅對金納米粒子的光化學(xué)還原原理進(jìn)行了探討,而且還利用原子取向吸附機(jī)理和邊緣選擇性融合機(jī)理對金納米片的形成過程進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明,離子液體在反應(yīng)過程中既作為介質(zhì)也作為金納米片形成的模板和包裹劑。該實(shí)驗(yàn)為其它類

3、似金屬納米材料的制備提供了一種簡單可行的方法。
　　2.通過晶種誘導(dǎo)法,首先合成了金納米棒,測試結(jié)果顯示:隨著反應(yīng)時(shí)間的不斷增加,金納米棒的長徑比不斷增大,其縱向等離子體共振吸收發(fā)生了明顯的紅移。以長為47.8nm,直徑為18.5nm的金納米棒作為核,在pH值為8.0時(shí),通過抗壞血酸的作用使銀離子在金納米棒的表面原位還原得到Au@Ag納米棒,再以此作為模板進(jìn)一步制備得到Au@Ag2S核殼材料。結(jié)果表明:當(dāng)銀殼在金納米棒表面生成后,

4、由于金表面折光率的改變及棒長徑比的變化使得縱向表面等離子共振峰發(fā)生了藍(lán)移。而Ag殼被轉(zhuǎn)換為Ag2S殼后,縱向等離子體吸收紅移到776nm。這說明金納米棒表面不同性質(zhì)的外殼對其等離子共振吸收有很好的調(diào)控作用,拓寬了單純納米金在近紅外區(qū)的表面等離子體共振吸收的范圍。得到的Au@Ag2S核殼納米材料結(jié)合了金核與硫化銀外殼的光學(xué)性質(zhì),在生物醫(yī)學(xué)及光電子學(xué)領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　3.以直徑約為50nm的金納米粒子作為內(nèi)核,采用溶膠-凝膠

5、法得到球形的Au@SiO2核殼結(jié)構(gòu),再通過乙醇回流的方法,成功完成了Au@SiO2/TiO2三層核殼式結(jié)構(gòu)微粒的合成。SiO2層和外殼TiO2層的厚度分別約為50nm和10nm。最終得到的產(chǎn)物粒徑分布均勻,具有良好的單分散性。結(jié)果表明,以這種納米核殼微粒作為催化劑,對甲基橙的光催化降解效果顯著,5min內(nèi)的降解率可達(dá)30％。我們對產(chǎn)物形成的機(jī)理及光催化降解機(jī)理進(jìn)行了探討。這種特殊的核殼結(jié)構(gòu)可以有效分離電子和空穴,使得殼層富集空穴,從而實(shí)

6、現(xiàn)良好的催化效果。
　　4.本章在制備兼具磁性和光學(xué)性能材料方面進(jìn)行了研究。首先在檸檬酸三鈉溶液中以NaBH4還原氯化鈷得到鈷的納米粒子。然后采用原位還原的方法,以Co納米粒子作為模板,利用Co自身的強(qiáng)還原性,在其表面還原出一薄層Au殼,形成Co@Au核殼結(jié)構(gòu)。再利用異相成核原理,通過反應(yīng)溫度的控制,在Co@Au微粒的表面包覆一層α-Se,然后將Se的外層轉(zhuǎn)化為Ag2Se,并通過陽離子交換的方法合成了一種兼具有良好磁性和光學(xué)性能的