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《大连理工大学》 2013年
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二氧化硅稳定金属簇的合成及性能研究

邹伟  
【摘要】:金属簇具有特殊的光、电和磁等物理性质和独特的催化性能。但金属簇粒径小、表面能高、热和化学稳定性差;因此,金属簇的稳定是金属簇研究和应用的前提。虽然有机聚合物和有机配体能够使金属簇稳定,但有机配体本身的稳定性以及对金属簇电子结构的影响,限制了金属簇的研究和应用。二氧化硅具有良好的热稳定性、机械稳定性及生物相容性,且化学性质稳定、光学透明。将金属簇分散在多孔二氧化硅结构中,利用物理限域作用对金属簇进行稳定,可以在不影响金属簇量子限域效应的前提下,提高金属簇的热和化学稳定性。 首先,本文在非离子表面活性剂Brij(?)58与环己烷形成的反相微乳液中,利用NaBH4还原铜离子的三乙醇胺络合物,得到被三乙醇胺修饰的粒径约2nm的铜簇;在“溶胶-凝胶”制备二氧化硅纳米颗粒时,将铜簇原位分散到二氧化硅结构中;焙烧除去有机配体和表面活性剂,并在氢气中还原后,得到外径约为40nm、内径约为15nm的空心Cu@SiO2复合材料,采用TEM、XRD、XPS、荧光光谱等对材料进行了分析表征,发现Cu@SiO2具有蓝色的荧光。 在相同的微乳液体系中,利用NaBH4还原银离子的乙醇胺络合物,得到粒径约5nm的银颗粒,在“痕量”氯离子存在下,经空气氧化将银颗粒腐蚀为粒径约2nm的银簇。采用与合成Cu@SiO2相同的方法,将银簇分散到二氧化硅结构中,得到空心Ag@SiO2复合材料,采用TEM、UV-Vis及XRD等对所合成的材料进行了分析表征。该Ag@SiO2对水溶液中的硝基化合物具有专一性识别检测能力,对1μM的爆炸性硝基化合物的SPR检测敏感度大于10%,对不含硝基的极性化合物的SPR检测敏感度小于5%;并可有效抑制革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的生长。 通过扩散控制,以NaBH4还原金离子络合物,在反相微乳液中制得粒径小于10nm的金纳米颗粒,再用巯基乙醇将金颗粒腐蚀为粒径约为2nm的金簇;借助金簇表面的巯基乙醇与表面活性剂间的氢键作用,形成稳定的Pickering乳液;经“溶胶-凝胶”过程,将金簇原位分散在二氧化硅结构中,得到空心Au@SiO2;并利用TEM\XRD、XPS等手段对其进行了分析表征。依据软硬酸碱理论选择银、铂、钯金属离子及金属簇的配体,合成了Ag@SiO2、Pt@SiO2和Pd@SiO2,实现了银、铂、钯金属簇的二氧化硅稳定。其中,Au@SiO2在催化对硝基苯酚氢转移还原时,表观速率常数kApp=-0.15min-1,为二氧化硅担载金颗粒的30倍;二氧化硅限域稳定的四种贵金属簇都具有荧光;Pd@SiO2可用于MCF-7细胞荧光成像,且光稳定性好、不闪烁。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:O613.72;O657.3

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