金属纳米材料的物理和化学性质与其结构、尺寸与形貌等参数具有很强的相关性。化学置换反应作为调控金属纳米材料结构参数的一种重要手段,尤其在合成空心纳米结构方面,受到越来越多研究人员的重视。化学置换反应对于调控金属纳米材料的形貌和结构方面的研究已经取得一定进展,但仍存在反应机制理解的困难。其中一个主要原因是金属纳米材料的尺寸一般在纳米级别,化学置换反应过程难以直接进行观察和研究。新兴的液体电镜技术可以原位观察到液体环境中纳米材料的反应过程,并且能提供原子级别分辨率的结构及组成信息。这种技术的出现为金属纳米材料化学置换反应过程的研究提供很大帮助。借助原位液体透射电镜直接观察了五重孪晶银(Ag)纳米线分别与氯金酸及氯铂酸溶液的化学置换反应过程。通过原位形貌变化的讨论和离位不同阶段反应产物的形貌分析,发现银纳米线的化学置换反应分为两个过程:银原子的溶解和金属盐离子的沉积。银原子溶解从纳米线表面开始,形成表面凹坑,随后银原子溶解沿纳米线表面能较高的轴心方向进行,直至纳米线内部完全溶解为空管。分析可得银纳米线的五重孪晶结构是银原子溶解各向异性的主要原因。通过分析不同反应阶段纳米线的元素分布结果,得出化学置换反应过程中金属盐离子的沉积在纳米线表面持续进行,反应产物的空管成分同时含有银与置换金属。对比银纳米线与不同金属盐溶液的化学置换反应,分析Pt-Ag与Au-Ag形成合金能力对反应过程和产物形貌的影响。银纳米线作为一维金属纳米材料的代表,其研究结果对利用化学置换反应合成空心结构的一维纳米材料以利用于实际领域具有重要意义。