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金纳米粒子自组装纳米结构的研究

张志强  
【摘要】:纳米粒子的自组装纳米结构相对于单个纳米粒子具有更加奇特的物理和化学性能,使其可以广泛应用于电子学、光学、化学和生物传感等领域。目前,科学家们已经发展了许多纳米粒子的自组装方法,但是对于胶体金纳米粒子,通过调节纳米粒子之间作用力来实现各种纳米结构的组装是最简单的方法,如使用表面活性剂或有机硫醇等化学分子完全或部分替代原来的配体分子层。但是这些化学分子最终存在于所形成的纳米结构表面,这对后续的直接应用来说是一种前期“污染”。因此,有必要发展简单、无表面活性剂、无有机分子和无模板的“绿色”方法直接合成或使金纳米粒子组装成具有“洁净”表面的纳米结构。 本论文以胶体金纳米粒子为研究对象,以发展“绿色”的组装和合成方法为目的,采用简单的NaX和NaBH4使金纳米粒子在液相和固相表面通过自组装来形成可控的一维和三维纳米结构。本论文的主要研究结果如下: (1)使用简单的NaX化合物诱导胶体金纳米粒子形成三维纳米线网络结构。通过改变NaX的类型、浓度和反应时间来调整三维纳米线网络结构的形貌,可以得到17nm,30nm和60nm胶体金纳米粒子的纳米线网络结构。 (2)发展了一种基于NaBH4还原高浓度氯金酸在短时间内得到大量海绵状金纳米结构的方法。此方法具有通用性,可用于其它贵金属海绵状纳米结构制备。 (3)首次发现NaBH4处理胶体金纳米粒子可导致吸附在其表面的柠檬酸根离子发生部分脱落,通过调节离子浓度可以得到稳定的金纳米粒子的一维链状和三维网络状组装体。 (4)发展了一种将固定在固相基底上的金纳米粒子亚单层膜直接转变为一维链状组装体的方法。胶体金纳米粒子可以通过静电作用力吸附在基醛修饰的玻璃基底上,在高浓度NaBH4处理时,纳米粒子与基底之间的静电结合力减弱从而发生组装。通过控制纳米粒子的密度、NaBH4浓度和处理时间等因素可以得到不同长度、形貌和数目的1D链状组装体。


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