貴金屬基多功能磁性異質(zhì)納米復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、多功能的多元異質(zhì)復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，是將兩種或多種功能材料通過(guò)外延生長(zhǎng)的方式結(jié)合為一體，從而實(shí)現(xiàn)在單一顆粒上多功能的發(fā)揮，具有常規(guī)單組分納米材料所不具備的優(yōu)勢(shì)。值得注意的是，各組分之間通過(guò)微小界面緊密相連，電子可通過(guò)界面進(jìn)行傳輸和重排，由此引發(fā)的耦合效應(yīng)和界面相互作用，通常會(huì)引發(fā)特定功能的增強(qiáng)甚至新的功能的產(chǎn)生。此外，如果將兩種同時(shí)具備某種特性的材料結(jié)合，得到的異質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)在特定功能上的協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)通常會(huì)產(chǎn)生1+1>2的效果，具有物理混合所不

2、具備的優(yōu)勢(shì)。這對(duì)于未來(lái)多功能或特定功能增強(qiáng)材料的設(shè)計(jì)合成有著重要的指導(dǎo)意義，也是納米材料科學(xué)當(dāng)前和未來(lái)的一個(gè)重要發(fā)展方向。
　　本文基于貴金屬-磁性異質(zhì)納米復(fù)合材料在催化及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力，設(shè)計(jì)合成了三種貴金屬-磁性異質(zhì)納米復(fù)合材料，對(duì)外延成核和成長(zhǎng)的影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)的探索，對(duì)成核和生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了探究。隨后對(duì)三種材料表面等離子共振吸收(SPR)的變化，磁性，Ag-Fe@Fe3O4材料的催化性能，以及 Au-Fe2C材料

3、的MRI成像效果和光熱效果進(jìn)行了初步的評(píng)價(jià)。
　　首先，提出用“自還原法”在溫和條件下制備單分散貴金屬基磁性異質(zhì)納米復(fù)合材料的路線，并成功應(yīng)用于啞鈴狀的Ag-Fe@Fe3O4的制備。系統(tǒng)研究了Fe3O4殼厚度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、Fe@Fe3O4結(jié)晶性等因素對(duì) Ag成核和生長(zhǎng)的影響，并提出了“截止厚度”效應(yīng)。Fe@Fe3O4的結(jié)合引發(fā)了Ag納米粒子SPR最高峰的藍(lán)移。在催化還原對(duì)硝基苯酚試驗(yàn)中，該材料表現(xiàn)出了非常高的催化活性和循環(huán)

4、穩(wěn)定性。
　　其次，以“截止厚度”效應(yīng)為指導(dǎo)，對(duì)上述方法進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了多顆超小納米Ag圍繞 Fe@Fe3O4外延生長(zhǎng)的衛(wèi)星狀 Agx-Fe@Fe3O4磁性異質(zhì)納米復(fù)合材料的制備。發(fā)現(xiàn)隨反應(yīng)溫度的升高，Ag納米粒子同樣出現(xiàn)了逐漸減小的現(xiàn)象，進(jìn)一步佐證的“截止厚度”原理。隨著Ag粒徑的減小，衛(wèi)星狀異質(zhì)結(jié)的SPR最高峰逐漸藍(lán)移?；谛〕叽缧?yīng)，Ag粒徑的減小和數(shù)量的增多導(dǎo)致衛(wèi)星狀結(jié)構(gòu)的催化活性進(jìn)一步提高。
　　最后，制備了Au-

5、Fe2C磁性異質(zhì)納米復(fù)合材料并對(duì)其體外MRI成像和光熱效果進(jìn)行初步測(cè)試。通過(guò)還原性氣氛下的高溫液相熱解法首先制備了 Au-Fe納米粒子，系統(tǒng)研究了Fe對(duì)Au納米粒子表面潤(rùn)濕效果與表面活性劑濃度的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)了從核@殼結(jié)構(gòu)到啞鈴狀結(jié)構(gòu)的有效調(diào)控。進(jìn)一步的碳化，得到三種結(jié)構(gòu)的Au-Fe2C納米異質(zhì)結(jié)。Fe會(huì)影響Au的SPR效應(yīng)，引起SPR最高峰的紅移，而碳化之后，F(xiàn)e2C則會(huì)引起SPR最高峰的大幅度藍(lán)移。體外光熱對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了 Au與 F