收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

聚合物—十二烷基硫酸钠水溶液中纳米金的可控合成

任月萍  
【摘要】:金纳米粒子是目前研究最为热点的一种金属纳米粒子,它的高催化活性,良好的生物相容性和能通过自组装形成特定纳米结构的特点,使其在高级材料的制造上具有很大的应用前景。纳米材料不同于常规物质的独特性质很大程度上取决于它们的形状和尺寸。因此,在纳米技术中,纳米材料的可控合成是最活跃的研究领域。与单一表面活性剂或聚合物模板相比,聚合物-表面活性剂聚集体具有更高级的自组装结构,其聚集状态具有更大的可调控性,并且能够发挥协同模板作用,在特殊形貌无机纳米粒子的制备方面具有更大的应用前景。本论文结合材料化学绿色化的发展趋势,利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP),聚乙烯醇(PVA)和羟乙基纤维素(HEC)与阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)形成的聚集体为模板,在水溶液中直接利用聚合物还原金盐前体,在低温,无需外加还原剂的条件下,通过一锅法制备出了不同形貌的金纳米粒子,考察了反应时间,SDS浓度,初始HAuCl4浓度等对产物形貌的影响,揭示了聚合物-SDS聚集体在金纳米粒子生长过程中的“两级软模板”作用机制,并初步考察了产物金纳米粒子的应用性能。 PVP-SDS聚集体是目前研究较为全面的一种聚合物-表面活性剂聚集体结构。人们已经明确建立了PVP-SDS聚集体的微观作用模型,这为揭示PVP-SDS聚集体在纳米粒子形成过程中的模板作用机理奠定了良好的基础。在PVP-SDS聚集体水溶液中,以PVP为还原剂制备出了蛇状金纳米粒子。采用紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-vis-NIR),透射电子显微镜(TEM),X-射线衍射(XRD),选区电子衍射(SAED)和高分辨透射电子显微(HRTEM)技术等对产物粒子的光谱吸收性质,形貌和晶体结构进行了表征和分析,推测出了金纳米蛇的生长机制。实验发现在相同浓度的单纯PVP溶液中产物为弯弯曲曲的金纳米带。PVP-SDS聚集体溶液中,SDS束缚胶束的存在使得沿着PVP链金盐反应前体出现浓度分布差异,有利于不对称金纳米结构的生长。调节SDS浓度可以改变PVP-SDS聚集体的聚集状态,从而对产物粒子的形貌进行调控。当体系中SDS浓度由3 mmol·L~(-1)增大到10 mmol·L~(-1)时,产物粒子发生了由蛇状→风筝状→片状的形貌转变。实验发现,金纳米蛇对于KOH介质中CH3OH氧化反应具有优异的电催化效果,这一性质使其在直接甲醇燃料电池(DMFC)制备方面具有广阔的应用前景。 PVP的还原作用相对较弱,因此在现有的采用PVP直接作为还原剂和选择性吸附剂制备贵金属纳米粒子的报道中,产物多为2D片状纳米结构物。实验发现,在较高PVP浓度下,向PVP-SDS聚集体水溶液中添加NaOH将AuCl_4~ˉ转变成还原活性较低的AuCl_(4-x)(OH)_x~ˉ,使得体系中初级纳米晶的生长被抑制而相互聚集形成较大聚集体,最终可以长成形貌完整,结构密实的三维(3D)金纳米花。以UV-vis-NIR吸收光谱和TEM跟踪了金纳米花的生长过程,推测出了该体系中金纳米花的生长机制。在相同浓度的单纯PVP溶液中只得到了粒径较小的多脚状金纳米粒子这是因为与PVP-SDS聚集体相比,PVP对于金初级纳米晶的保护能力过强限制了它们的相互聚集和后续的各向异性的生长所致。通过改变SDS浓度可以对产物金纳米花的粒径进行调控。初始HAuCl4浓度对产物形貌影响显著,当体系中初始HAuCl_4浓度由0.1 mmol·L~(-1)增大到0.7 mmol·L~(-1)时,产物由多脚状粒子→3D纳米花→2D纳米花→中心带孔洞的纳米片→完整纳米片转变。实验发现,3D金纳米花具有非常优异的SERS性能。 聚乙烯醇(PVA)可以与SDS发生疏水相互作用形成PVA-SDS有序聚集体,并且PVA分子结构中具有很多羟基基团,在金纳米粒子制备过程中同样可以发挥还原作用。因此将金纳米粒子的制备体系扩展到PVA-SDS聚集体水溶液。首先,采用表面张力法和电导法研究了PVA与SDS的相互作用,确定了形成PVA-SDS聚集体的SDS浓度范围。采用动态激光光散射(DLS)法测定了PVA-SDS聚集体的流体力学半径(R_h)。在PVA-SDS聚集体水溶液中,室温下以PVA直接还原HAuCl_4制备出了风筝状金纳米粒子,而在相同浓度单纯PVA溶液中产物为2D超枝化纳米粒子,说明SDS对于金纳米风筝的形成至关重要。PVA-SDS聚集体溶液中,SDS束缚胶束的存在使得沿着PVA链AuCl_4~ˉ出现浓度分布差异,有利于不对称金纳米结构的生长。初始HAuCl_4浓度对产物粒子的形貌影响显著,当体系中初始HAuCl_4浓度由0.5 mmol·L~(-1)增大到2.2 mmol·L~(-1)时,产物由枝化金纳米粒子逐渐向完整微米片转变。 近年来,天然多糖类大分子及其简单改性物的研究和应用受到了越来越多的关注。水溶性的羟乙基纤维素(HEC)分子结构中存在大量羟基基团,可以用作金纳米粒子制备过程中的还原剂。采用表面张力法和电导法研究了HEC与SDS的相互作用。确定了形成HEC-SDS聚集体的SDS浓度范围。以稳态荧光猝灭法测定了HEC-SDS有序聚集体的束缚胶束聚集数Nb。采用DLS法测定了HEC-SDS聚集体的流体力学半径(Rh)。在HEC-SDS聚集体水溶液中,以HEC为还原剂制备出了枝化金纳米粒子和形貌规整的金纳米片。并采用两步种子法制备出了正二十面体金纳米粒子。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 江鹏,解思深,姚建年,高鸿钧,张昊旭,时东霞,何声太,庞世瑾;金纳米粒子有序膜结构的原子力显微研究[J];电子显微学报;2001年05期
2 江鹏,解思深,姚建年,何声太,张昊旭,时东霞,庞世瑾,高鸿钧;1-壬烷基硫醇稳定的金纳米粒子的二维自组织[J];科学通报;2001年03期
3 覃爱苗,蒋治良,邹节明,王力生,廖雷,尹文清;用聚丙烯酰胺微波高压合成金纳米粒子[J];应用化学;2002年12期
4 梁士金,叶勤,木村启作;表面修饰的金纳米粒子的制作及表征[J];暨南大学学报(自然科学与医学版);2002年03期
5 王仕兴,董守安,顾永万,潘云昆,周华;胶束性质对光化学制备金纳米粒子的影响[J];贵金属;2003年02期
6 周全法,尚通明;金纳米粒子的催化特性及其应用[J];黄金;2003年02期
7 郑国祥;邵勇;徐斌;;聚苯胺包裹的金纳米粒子的合成和表征及初步应用[J];化学学报;2006年08期
8 庄严;郑军伟;周全法;;金纳米粒子对染料分子光学性质的影响[J];稀有金属材料与工程;2007年03期
9 姚素薇;邹毅;张卫国;;金纳米粒子的特性、制备及应用研究进展[J];化工进展;2007年03期
10 魏东伟;钱卫平;;生物多聚糖诱导的金纳米粒子的合成与表征[J];化学学报;2007年05期
11 赵宏;尹福军;许兴友;王大雷;徐正萍;张雯;郑军伟;;金纳米粒子的组装及光谱特征[J];贵金属;2007年03期
12 李巧铃;BüRGI Thomas;陈辉;;金纳米粒子的制备及自组装[J];功能材料与器件学报;2007年06期
13 于爱风;陆文娟;王灿运;顾建胜;;室温离子液体中金纳米粒子的电化学制备及其表征[J];苏州大学学报(自然科学版);2008年02期
14 徐玉梅;;金纳米粒子的制备及表征[J];甘肃科技;2008年13期
15 王文星;黄玉萍;陈启凡;徐淑坤;杨冬芝;;没食子酸还原法制备金银合金纳米粒子及其吸收光谱研究[J];光谱学与光谱分析;2008年08期
16 魏春萍;陈中芹;许小华;;金纳米粒子的制备及其在生化分析中的应用[J];内蒙古石油化工;2008年12期
17 王磊;党永强;张敏;孙健;吴玉清;;蜂毒素在功能化金纳米粒子表面的吸附及构象变化[J];高等学校化学学报;2009年01期
18 万菁;陈敬华;;肝素修饰金纳米粒子的制备及表征[J];中国组织工程研究与临床康复;2009年08期
19 王平波;宋玉哲;杜雪岩;韩根亮;刘国汉;;不同形貌金纳米粒子的制备及其光谱特性[J];功能材料与器件学报;2010年02期
20 程敬泉;姚素薇;;金纳米粒子在云母表面组装行为的研究[J];稀有金属材料与工程;2010年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 焦玉芬;王晶;陈朗星;何锡文;尹洪宗;;不同形貌的金纳米粒子的光散射和表面增强拉曼光谱的研究[A];2008年中国机械工程学会年会暨甘肃省学术年会文集[C];2008年
2 谢超;任吉存;;共振散射相关光谱表征金纳米粒子的粒径和粒径分布[A];第十届中国化学会分析化学年会暨第十届全国原子光谱学术会议论文摘要集[C];2009年
3 李春梅;桑幼;李原芳;;荧光增强及金纳米粒子色度法测定凝血酶[A];第十届中国化学会分析化学年会暨第十届全国原子光谱学术会议论文摘要集[C];2009年
4 李春芳;李东祥;侯万国;;金纳米粒子/聚合物复合材料制备及其光学性能研究[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年
5 王仕兴;董守安;;用阴离子胶束作模板金纳米粒子的光化学制备与表征[A];2002年材料科学与工程新进展(上)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
6 董守安;王仕兴;潘云昆;;不同聚合度的聚合物溶液中光化学控制金纳米粒子的形态[A];2002年材料科学与工程新进展(上)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
7 沈星灿;蒋凌风;程蕾;梁宏;;金纳米粒子荧光增强及其在痕量分析中的应用[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
8 刘珍;江明;;基于包结络合作用的金纳米粒子的可控可逆聚集的研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2007年
9 靖波;陈晓;王旭东;;环糊精包结诱导的金纳米粒子超分子水凝胶相转变[A];中国化学会第26届学术年会超分子组装与软物质材料分会场论文集[C];2008年
10 杨嘉诚;万其超;王咏云;;银钯合金纳米粒子之制备及其在于无电镀沉积之应用[A];2006年上海电子电镀学术报告会资料汇编[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 关健;金纳米粒子的表面修饰及其响应行为研究[D];吉林大学;2009年
2 刘春;金纳米粒子的特殊光学性质研究及其在重金属离子和氨基酸分析中的应用[D];西南大学;2010年
3 郭轶;利用赖氨酸和赖氨酸肽修饰和组装金纳米粒子[D];吉林大学;2007年
4 毕宁;金纳米粒子的合成及其在局域表面等离子体共振传感器中的应用[D];吉林大学;2012年
5 林佳奇;金纳米粒子聚集行为以及与细胞膜相互作用的模拟研究[D];大连理工大学;2012年
6 付娆;金属离子修饰的金纳米粒子对生物分子的吸附行为研究[D];吉林大学;2013年
7 王纯荣;软物质团簇制备金纳米粒子的可调控软模板作用研究[D];江南大学;2007年
8 何化;基于纳米粒子探针的光学成像新方法研究[D];上海交通大学;2008年
9 王志江;金纳米粒子及其复合材料的可控合成与结构和性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 张志强;金纳米粒子自组装纳米结构的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘克增;金纳米粒子与生物大分子相互作用的研究及其在催化中的应用[D];烟台大学;2009年
2 张玲;金纳米粒子的制备及其磁性能表征[D];华中科技大学;2009年
3 赵艳梅;单层配体保护的金纳米粒子合成及识别作用研究[D];山西大学;2010年
4 胡云丽;基于金纳米粒子团聚及荧光共振能量转移的三聚氰胺检测[D];天津大学;2010年
5 梁士金;表面修饰的金纳米粒子及其自组织而成的结晶体的制作及其表征[D];暨南大学;2002年
6 蒋凌风;液相荧光金纳米粒子的制备、表征及其在分析中的应用[D];广西师范大学;2005年
7 宋香宁;柠檬酸钠还原法制备金纳米粒子的研究[D];吉林大学;2007年
8 王健;金纳米粒子的形态及分析应用研究[D];西南大学;2008年
9 屈彩婷;基于金纳米粒子的化学传感器研究与应用[D];湖南科技大学;2011年
10 崔晓锦;金纳米粒子自组装行为的研究[D];上海交通大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 张忠霞;金纳米粒子做成遥控“药丸”[N];新华每日电讯;2009年
2 记者 张巍巍;黄金纳米粒子可在脑部肿瘤“安家”[N];科技日报;2012年
3 记者 田学科;美找到控制金纳米粒子大小新方法[N];科技日报;2012年
4 郑焕斌;金纳米粒子可大幅加速析氢过程[N];科技日报;2012年
5 张巍巍;注射式前列腺癌新疗法效果显著[N];科技日报;2012年
6 记者 毛黎;美制成金纳米粒子和蛋白质复合结构[N];科技日报;2007年
7 毛黎;美利用DNA链获得金纳米粒子晶体[N];科技日报;2008年
8 本报驻美国记者 毛黎;桂皮帮你淘“金粒”[N];科技日报;2010年
9 记者 葛进 陈超;日开发出制造纳米粒子新方法[N];科技日报;2009年
10 记者 胡光耀;畅游人体血管,机器人医生有望问世[N];新华每日电讯;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978