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金、银纳米结构的可控生长及表征研究

王长顺  
【摘要】: 纳米材料是目前材料科学研究的一个热点,其相应发展起来的纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域之一。由于纳米材料的特殊性能与贵金属独特的物理化学性质有机地结合起来使其具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和量子隧道效应,并在光、电、热、磁、催化等领域有着广阔的应用前景而成为纳米材料的一个重要组成部分。同时,由于纳米粒子表现出来的特殊物理化学性质依赖于粒子的尺寸及形貌,因此对纳米粒子实现可控的生长,并实现按照人的意愿设计合成功能材料具有重要的意义。 本论文的工作是设计简单有效的合成方法,制备出尺寸和形状可控的金、银纳米结构,并使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM),原子力显微镜(AFM),X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见光光谱仪(UV-Visble)对所得的金、银纳米粒子的结构、形貌和光谱进行表征。本论文的主要成果如下: 1、围绕金纳米粒子,主要研究在150oC的溶剂热条件下,从金属前驱液(氯金酸)开始,在表面活性剂(PVP,CTAB)辅助下,利用乙二醇(EG)为溶剂和还原剂,并通过对生长过程的调控达到对纳米粒子形貌进行控制,还原金离子获得了多种形状的金纳米片,提高了纳米粒子的单分散性和反应及晶体生长速率。 2、在室温条件下,以水为溶剂,用不同聚合度的PVP(K30,K60和K90)还原氯金酸合成不同形状的单晶金纳米片。提出一种金片从成核到生长成微米级片的生长机制,阐述了金片可能的生长过程。 3、在高温条件下,用乙二醇(EG)为溶剂和还原剂,并在PVP作用下还原AgNO3合成Ag的纳米棒(线);另外,利用简单水相法在只有PVP的条件下合成片状纳米结构。 4、通过溶胶-凝胶法,在常压条件下制备介孔二氧化硅材料,利用氮气等温吸附对其结构进行评估,并分别对所得介孔材料的比表面积进行测定和孔径分布进行了计算。


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