金納米晶及其合金的制備、調控與性能研究.pdf

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

2、力的應用前景。
　　 金納米晶是一種研究時間較長，應用范圍較廣的納米粒子，因其在光學材料、生物、醫(yī)藥、光催化、貴金屬漿料、微電極反應、催化工業(yè)和微電子工業(yè)等方面的廣泛應用而引入矚目。納米金以其獨特的物理、化學性質和廣泛的應用前景而成為納米技術中一顆璀璨的明珠，有“綠色納米技術中的關鍵元素”之稱。納米粒子的控制生長一直是納米材料研究中的難點、熱點和前沿，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，方法相對比較成熟，并且人們仍在進行不斷地研究金納米晶的生長動力學以期改進制備方法。在實際應用中可以根據(jù)介質環(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。已報道的可以控制生長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)在很長一段時間對棒狀金納米晶的尺寸和形貌難以實現(xiàn)有效的控制。
　　 本論文

4、采用種子誘導的化學還原法制備金納米棒，并系統(tǒng)的研究了多種因素對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，而濃度太高又會形成金納米球影響金納米棒的產(chǎn)率；硝酸銀的含量對金納米棒的形成也起著至關重要的作用，硝酸銀含量太低則無法保證金棒沿[100]方向長大，得到的金納米棒縱橫比太小，而含量太高則會大量的吸附在其他晶面上阻礙金納米棒的長大，從而導致形成球形金納

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濃度的變化對金納米棒形貌的影響不大；通過調節(jié)氯金酸的含量，可以實現(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)調諧，同時可以得到縱橫比在2.27到3.52之間的金納米棒；通過調節(jié)碘離子的含量，可以在金納米棒與金納米球之間進行光譜及形貌的連續(xù)調控，并且得到的球形金納米晶大小比較均勻；此外，種子的量和攪拌時間對金納米棒的影響都不大。

6、
　　 尺寸、形貌、結構及組成是影響了金納米晶光學、電學、磁學及催化等性能的關鍵因素，因此設計、控制金納米晶的形貌一直是金屬納米材料領域的研究重點。本論文研究了在以金納米棒作為種子進行過度生長的過程中，碘離子和銀離子對其形貌及光譜的影響。通過研究發(fā)現(xiàn)當生長溶液中存在微量碘離子的時候可以制得啞鈴狀的金納米晶，而通過調節(jié)銀離子的含量，則可以分別制備長方體、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、電位沉積理論對上述金納米晶的形成機理進行了闡述。
　　 此外，我們利用碘離子和銀離子對金納米棒的影響作用，通過讓二者在生長溶液中共存并調節(jié)兩者之間的比例實現(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)調控，并且發(fā)現(xiàn)微量碘離子的存在可以促進了狗骨狀金納米晶兩端凸起部分的生長，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徑比，實現(xiàn)了對第三個表面等離子共振吸收峰的調控，當?shù)谌齻€表面等離子共振吸收峰的強度

8、超過縱向表面等離子共振吸收峰的時候，相對應的金納米晶的形貌為四角星狀。通過制備金鉑核殼結構的納米晶并調節(jié)氯亞鉑酸鉀的含量，實現(xiàn)了在納米晶尺寸變化不大的條件下對縱向表面等離子共振吸收峰的大幅度調控，在長度變化小于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。從而最終實現(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)調控，為拓展金納米晶體的應用范圍奠定了基礎。