贵金属纳米材料的制备及性能分析-化学、分析化学专业论文.docxVIP

硕士学位论文 Master Thesis 贵金属纳米材料的制备及性能研究 Synthesis and P roperties of Noble Metal Nanomaterials 王金凤 Wang Jinfeng 西北师范大学 Northwest Normal University I II PAGE PAGE IV 摘 要 贵金属纳米颗粒由于其具有催化、等离子体共振、光谱学等特有性质而成为 无机纳米材料中研究最广泛的胶体体系之一。随着合成形貌可控的纳米材料技术 的不断发展和更新，研究形貌（尺寸、形状、组分等）与纳米材料特有性质之间 的关系已经受到人们广泛的关注。目前，大面积、精确地控制合成贵金属纳米材 料，并研究其在催化、光学等领域的应用，依旧是当前纳米材料研究的热点和难 点。 本论文基于晶种调制法，在水相中合成了分散性好、尺寸均一、形貌特殊的 贵金属纳米材料，主要包括：Au 多面体和涉及 Au、Pd、Ag 三种元素的核壳多 面体复合结构，并进一步研究了上述不同纳米材料的光学和电化学性质，主要工 作如下： 1．通过晶种调制法成功合成了尺寸均一、分散性良好的金六面体、八面体 及菱形十二面体。并首次系统地研究了三种低指数面的单晶金多面体对葡萄糖的 电催化行为。结果表明：葡萄糖的电催化氧化过程强烈地依赖于金多面体的不同 晶面。相对于暴露{111}面的金八面体和{110}菱形十二面体而言，暴露{100}的 金六面体表现出更高的催化活性，并且这些金多面体在催化过程中均具有较高稳 定性。 2．通过晶种外延生长法制备了不同结构的 Au-Pd、Pd-Au 核-壳结构的多面 体。首先，以椭球形 Au 纳米颗粒为晶核，H2PdCl4 为钯源，抗坏血酸为还原剂， 在十六烷基三甲基溴化铵溶液中通过反应条件的控制，合成了不同形貌的 Au-Pd 六面体、八面体、菱形十二面体。同样，通过晶种外延生长法以边长约为 22 nm 的 Pd 六面体纳米颗粒为晶核，HAuCl4 为前驱体，抗坏血酸为还原剂，在十六烷 基氯化吡啶溶液中合成了尺寸均一、分散性良好的 Pd-Au 六面体、八面体、菱 形十二面体。同时研究了酸性条件下三种 Au-Pd 核-壳多面体对甲酸的电催化行 为。结果表明：暴露{100}面的 Au-Pd 六面体相对于暴露{111}面的八面体和{110} 面的菱形十二面体具有更高的催化电流密度。此外，较为系统地研究了不同厚度 壳层的 Au-Pd 六面体的光学性质。结果表明：Au-Pd 核-壳六面体表现出不同于 椭球状 Au 纳米颗粒的光学活性，当 Pd 壳层的厚度小于 5 nm 时，Au-Pd 核-壳结 构的 SPR 在 500-508 nm，当 Pd 壳层的厚度大于 5 nm 时，Au-Pd 核壳六面体的 SPR 性质主要取决于外层 Pd 的光学性质。 3．通过晶种外延生长法以多面体 Au-Pd 和 Pd-Au 纳米颗粒为晶核，AgNO3 为银源，抗坏血酸为还原剂，Br-为特定的吸附粒子，在十六烷基三甲基氯化铵 溶液中合成了 Au-Pd-Ag 和 Pd-Au-Ag 三元核-壳结构的贵金属六面体。并比较了 不同壳层厚度的 Au-Pd-Ag 和 Pd-Au-Ag 三元贵金属六面体的光学性质。对不同 壳层厚度的 Au-Pd-Ag 和 Pd-Au-Ag 六面体，其光学性质主要由外层的 Ag 来决定， 当晶种的大小不变，随着壳层厚度的减小，其光谱均发生蓝移。 关键词：纳米材料；多面体；核壳结构；贵金属；晶种生长；电催化 Abstract In nano-science and nano-technology, colloidal metal nanoparticles are emerging as key materials for catalysis, plasmonics, and spectroscopy. With the development of synthesis method, it has been pay attention to study the relation between morphology (size, shape, composition) and physical and chemical properties. Nanomaterials with special morphology have been showed good properties and will been application in many field, meanwhile, precise control the morphology to tune special properties have been a hot top