金納米晶及其合金的制備、調(diào)控與性能研究.pdf

1、納米材料所特有的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、量子隧道效應(yīng)等諸多特殊的效應(yīng)，使其具有不同尋常的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)、化學(xué)活性、催化以及超導(dǎo)等性能，從而使其在電子、國(guó)防、化工、航空、輕工、冶金、核技術(shù)、陶瓷、催化劑和醫(yī)藥等領(lǐng)域都具有十分重要的應(yīng)用前景，它已然成為現(xiàn)在材料研究領(lǐng)域中最前沿、最熱門的新領(lǐng)域。對(duì)于以金、銀、鈀等為代表的貴金屬而言，以其所具有的特殊的物理、化學(xué)性質(zhì)與納米技術(shù)的相互結(jié)合，使其擁有了非比尋常的特性，從而展現(xiàn)出極具吸引

2、力的應(yīng)用前景。
　　 金納米晶是一種研究時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)用范圍較廣的納米粒子，因其在光學(xué)材料、生物、醫(yī)藥、光催化、貴金屬漿料、微電極反應(yīng)、催化工業(yè)和微電子工業(yè)等方面的廣泛應(yīng)用而引入矚目。納米金以其獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用前景而成為納米技術(shù)中一顆璀璨的明珠，有“綠色納米技術(shù)中的關(guān)鍵元素”之稱。納米粒子的控制生長(zhǎng)一直是納米材料研究中的難點(diǎn)、熱點(diǎn)和前沿，通常人們希望納米粒子的形狀和尺寸是可以控制并且穩(wěn)定的。目前用于制備金納米晶的方

3、法有很多種，方法相對(duì)比較成熟，并且人們?nèi)栽谶M(jìn)行不斷地研究金納米晶的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)以期改進(jìn)制備方法。在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)介質(zhì)環(huán)境、顆粒要求的尺寸以及金納米晶的用途來選擇合適的制備方法。已報(bào)道的可以控制生長(zhǎng)的金納米晶體有球形、三角形、六邊形、立方形及棒狀等，目前報(bào)道較多的是棒狀金納米晶的研究。與制備均勻、單分散的球形金納米晶相比，棒狀金納米晶的合成要困難得多，曾經(jīng)在很長(zhǎng)一段時(shí)間對(duì)棒狀金納米晶的尺寸和形貌難以實(shí)現(xiàn)有效的控制。
　　 本論文

4、采用種子誘導(dǎo)的化學(xué)還原法制備金納米棒，并系統(tǒng)的研究了多種因素對(duì)金納米棒尺寸及形貌的影響。研究表明：十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的濃度對(duì)金納米棒的影響較大，其濃度太低難以制得棒狀的金納米晶，而濃度太高又會(huì)形成金納米球影響金納米棒的產(chǎn)率；硝酸銀的含量對(duì)金納米棒的形成也起著至關(guān)重要的作用，硝酸銀含量太低則無法保證金棒沿[100]方向長(zhǎng)大，得到的金納米棒縱橫比太小，而含量太高則會(huì)大量的吸附在其他晶面上阻礙金納米棒的長(zhǎng)大，從而導(dǎo)致形成球形金納

5、米晶；抗壞血酸(AA)的主要作用是還原氯金酸，在AA的量足以還原全部氯金酸的條件下，AA濃度的變化對(duì)金納米棒形貌的影響不大；通過調(diào)節(jié)氯金酸的含量，可以實(shí)現(xiàn)金納米棒的縱向表面等離子共振吸收峰在640nm到833nm之間連續(xù)調(diào)諧，同時(shí)可以得到縱橫比在2.27到3.52之間的金納米棒；通過調(diào)節(jié)碘離子的含量，可以在金納米棒與金納米球之間進(jìn)行光譜及形貌的連續(xù)調(diào)控，并且得到的球形金納米晶大小比較均勻；此外，種子的量和攪拌時(shí)間對(duì)金納米棒的影響都不大。

6、
　　 尺寸、形貌、結(jié)構(gòu)及組成是影響了金納米晶光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)及催化等性能的關(guān)鍵因素，因此設(shè)計(jì)、控制金納米晶的形貌一直是金屬納米材料領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。本論文研究了在以金納米棒作為種子進(jìn)行過度生長(zhǎng)的過程中，碘離子和銀離子對(duì)其形貌及光譜的影響。通過研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)生長(zhǎng)溶液中存在微量碘離子的時(shí)候可以制得啞鈴狀的金納米晶，而通過調(diào)節(jié)銀離子的含量，則可以分別制備長(zhǎng)方體、狗骨狀和“I”狀的金納米晶。我們通過分析碘離子在金納米棒晶面的吸附及銀離子的欠

7、電位沉積理論對(duì)上述金納米晶的形成機(jī)理進(jìn)行了闡述。
　　 此外，我們利用碘離子和銀離子對(duì)金納米棒的影響作用，通過讓二者在生長(zhǎng)溶液中共存并調(diào)節(jié)兩者之間的比例實(shí)現(xiàn)了金納米晶從啞鈴狀到狗骨狀之間形貌及光譜的連續(xù)調(diào)控，并且發(fā)現(xiàn)微量碘離子的存在可以促進(jìn)了狗骨狀金納米晶兩端凸起部分的生長(zhǎng)，從而獲得了制備狗骨狀金納米晶的最佳條件。我們通過改變作為種子的金納米棒的長(zhǎng)徑比，實(shí)現(xiàn)了對(duì)第三個(gè)表面等離子共振吸收峰的調(diào)控，當(dāng)?shù)谌齻€(gè)表面等離子共振吸收峰的強(qiáng)度

8、超過縱向表面等離子共振吸收峰的時(shí)候，相對(duì)應(yīng)的金納米晶的形貌為四角星狀。通過制備金鉑核殼結(jié)構(gòu)的納米晶并調(diào)節(jié)氯亞鉑酸鉀的含量，實(shí)現(xiàn)了在納米晶尺寸變化不大的條件下對(duì)縱向表面等離子共振吸收峰的大幅度調(diào)控，在長(zhǎng)度變化小于5nm直徑變化1nm左右的情況下，其縱向表面等離子共振吸收峰從800nm到955nm之間連續(xù)可調(diào)。從而最終實(shí)現(xiàn)了金納米晶的縱向表面等離子共振吸收峰從520nm到955nm的連續(xù)調(diào)控，為拓展金納米晶體的應(yīng)用范圍奠定了基礎(chǔ)。