纳米材料制备资料.pptVIP

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人有了知识,就会具备各种分析能力, 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书,广泛阅读, 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识, 培养逻辑思维能力; 通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏水平, 培养文学情趣; 通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操, 给我们巨大的精神力量, 鼓舞我们前进。 * 声化学:一种用于合成纳米结构材料的方法 介绍 当用超声波辐照微粒时,就会发生化学反应。声化学是一个涉及超声波(20 khz 10 MHz)的研究区域。声化学源自声空化现象。在液体中用超声波辐照会使空化泡经历形成、长大和崩溃的过程。空化泡通过溶质蒸汽向空化泡中扩散而长大。水蒸气分子和溶解的气体分子中可能存在空化泡。当空化泡小至几个微米时,空化泡就会崩溃,同时形成激波和原子团,而且空化泡崩溃时系统会达到瞬态高温(高达5000 k)、高压(~ 1800 atm)的极端条件。空化泡崩溃使反应发生的点,叫热点。在这个点上,超声波使水分子分解为氢自由基(H?)和羟基自由基(OH?)而发生化学反应。同时,溶液中的有机分子可以形成阻止反应进行的有机自由基。一个空化泡的大小取决于超声波频率和强度。空化泡的崩溃发生在很短的时间(秒)内并且可以获得1011 K / s的冷却速率。在空化泡内爆的过程中这种快动力会阻碍形成核的长大。这可能是形成纳米材料的原因。 声化学合成不同类型的纳米材料包括金属及其氧化物、合金、半导体、碳酸盐和高分子材料及其纳米复合材料,近年来人们已经越来越关注这些材料了。 气蚀效率、产品属性的影响因素有很多。溶解气体、超声波的功率和频率、体溶液温度以及溶剂的类型都是控制合成材料产量和的属性的重要因素。 纳米金属的合成 由于纳米材料对制造电子、光学、光电、磁设备有一定的潜能,因此人们已经着重研究如各种贵重金属(Au,Pt,Pd)的金属纳米材料的大小和形态。当反应中含有或者缺乏某种有机物时,他们可以对含有相关粒子的溶液进行声处理来制备这种材料。通过控制纳米金属的尺寸、形状、结晶度,可以尽可能地改善金属纳米结构的固有特性。 近几年黄金和其他贵金属纳米颗粒已经收到人们的普遍重视,因为他们在光学、电子、催化等方面的应用具有一定的潜能。Okitsu et al报道称金纳米颗粒可以合成,他们还探究了把金变成金纳米颗粒的声化学还原速度的依据,在水溶液中1 -丙醇可以使反应加快,超声波频率会影响颗粒的大小,当频率为在20到1062千赫范围内的213千赫时具有最大的还原速率。在20 mM 的丙醇溶液中,金颗粒的平均大小是15.5纳米。这个研究小组还可合成金纳米棒,它是通过使用声化学还原法(频率200 kHz,功率200 W)还原水溶液中的金离子,该水溶液是60毫升包含HAuCl4、溶有1.2毫升硝酸银(4.0mM)的溴化十六烷三甲基铵以及240ul pH值为3.5抗坏血酸(0.050 M)的混合物。在反应中,由于加入抗坏血酸后,AU(III)很快被还原成Au(I)。 纳米金属的合成 溴化十六烷三甲基铵和硝酸银可以有效限制金颗粒长大速率从而控制晶粒的形状。实验方案是:先在氩气中净化15分钟,然后通过一个水循环系统的水浴中(27oC)对其进行超声处理。其反应机制可以表示如下: 纳米金属的合成 M 相当于各种还原产物,如热解激进分子和不稳定产物。在反应3中 ,热解激进分子和不稳定产物都是通过溴化十六烷三甲基铵和水的热解形成的。利用声化学形成的金纳米棒的粒度不到50纳米,他们的平均比表面积随溶液pH值增大而减小。 当pH值为7.7时,形状不规则的金纳米颗粒即可形成。当pH值为9.8时,形成的大部分粒子,其粒度比在那些pH值更小的溶液中形成的粒子更小,这些粒子是球形颗粒。由获得的结果可知,很明显,通过声化学形成的金纳米粒子的大小和形状主要取决于溶液的pH值(图1)。 纳米金属的合成 图1 在氩气中, 对pH值为3.5(a),(b)pH值5.0,(c)pH值6.5,(d)pH值为7.7,(e)pH值9.8 的溶液声处理180分钟后形成的黄金纳米棒和纳米颗粒的TEM图片。 (f)在没有超声辐照的条件下,在pH值为9.8的溶液中形成的黄金纳米粒子的TEM图片。 由结果分析可知,在酸性溶液中能够合成更长的金纳米棒。 李等人报道称,在含有HAuCl4和PVP的乙二醇溶液中可以合成平面尺寸为30 - 40 nm、厚度为6 - 10 nm的三角形或六角形的单晶纳米棱柱。乙二醇,表面活性剂聚乙烯(乙烯吡咯烷酮)和超声辐照是形成金纳米棱柱的重要条件。 含有 α-D葡萄糖和HAuCl4的溶液为利用声化学合成单晶黄金带作好了准备,在一般条件下,这个反应可以自然进行(图2)。 纳米金属的合成 纳米金属

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