Ag纳米结构的合成及其形貌控制研究

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纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料,它的微粒尺寸大于原子簇,小于通常的微粒,一般为1-100nm。纳米材料,具有小尺寸效应、量子效应、表面效应、量子隧穿效应等效应,进而呈现出奇异的物理和化学特性。贵金属纳米材料的特殊理化特性使其在电学、光学、传感技术及生物医学等诸多领域都具有广泛的应用前景,且其特性和应用都与纳米粒子的形貌和尺寸密切相关。因此,通过调节纳米材料的形貌、尺寸、维度及组成,对材料性能的可控制性、设计和实现功能性纳米器件具有重要的意义。本论文选取Ag纳米结构作为研究对象,首先利用光诱导化学还原法制备三角形单晶Ag纳米片,并探索了影响银纳米片形成的因素;其次利用快速还原法制备圆盘状Ag纳米片,并研究了实验条件对产物的影响;最后利用水热法制备高纯度Ag纳米线,并进行了组装工作。具体工作如下:1.三角形Ag纳米片的制备。利用光诱导化学还原法,以硝酸银为前驱物、柠檬酸三钠为还原剂和表面活性剂合成了三角形Ag纳米片,并通过紫外-可见光谱、TEM、SAED、XRD等分析手段详细表征了Ag纳米的微观结构。最后通过改变实验参数进一步研究了硝酸银和柠檬酸盐对Ag纳米片状结构形成的影响,研究发现:过量柠檬酸盐后有助于片状结构的生成,Ag纳米片的生长过程中存在刻蚀(或团聚)与生长两种过程。2.圆盘状Ag纳米片的制备。利用快速还原沉淀法,以硝酸银为前驱物、抗坏血酸为还原剂、柠檬酸三钠为表面活性剂,在晶种的辅助下合成了尺寸均匀的圆盘状Ag纳米片(约25nm),通过紫外-可见光谱、TEM等分析手段详细表征了Ag纳米结构的微观机制,最后通过改变实验参数(如晶种的含量、晶种的制作方法、还原剂浓度、表面活性剂浓度)进一步研究了各种化学试剂对Ag纳米片状结构形成的影响。研究发现:柠檬酸盐在制备晶种时是必须的,而在晶种的长大过程,不添加柠檬酸盐同样可以生成Ag纳米片,但是柠檬酸盐却是结构稳定剂。3. Ag纳米线的制备与自组装。利用水热合成法,以硝酸银为前驱物、乙二醇为还原剂、PVP为表面活性剂,在聚四氟乙烯衬底的消解罐中合成了高纯度的Ag纳米线。分析了Ag纳米线的结构和生长机制,其中,盐酸在Ag纳米线的制备过程中可以起到缓冲剂的作用,而PVP不仅起到表面活性剂的作用,也可能起到还原剂的作用。通过改变试验参数进一步研究了Ag纳米线样品的清洗与保存等问题,最后在四氢呋喃的辅助下完成了局部性组装。
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