納米粒子在液-液界面自組裝及其電催化和光譜的特性研究.pdf

1、 納米粒子薄膜是指以納米粒子為基本單元所構(gòu)成的二維納米結(jié)構(gòu)材料，在催化、能源、傳感以及醫(yī)療診斷等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。此外，二維納米結(jié)構(gòu)薄膜也可以進(jìn)一步作為構(gòu)筑單元來(lái)制備三維納米結(jié)構(gòu)。由于納米粒子薄膜中納米粒子間的相互作用，納米粒子薄膜經(jīng)常呈現(xiàn)出單個(gè)納米粒子和本體材料不具備的宏觀特性，因此，控制納米粒子薄膜的結(jié)構(gòu)就成為調(diào)控其特性的有效手段。為此，科研工作者發(fā)展了各式各樣的納米粒子薄膜制備方法。然而，在眾多的納米粒子薄膜的制備方法中，納米粒

2、子的液體/液體界面自組裝以其簡(jiǎn)單、便捷和無(wú)需儀器的優(yōu)勢(shì)，備受科學(xué)家們的關(guān)注。因此，發(fā)展可控液/液界面自組裝方法和研究納米結(jié)構(gòu)與其性能的關(guān)系，將是一項(xiàng)非常有意義且負(fù)有挑戰(zhàn)性的工作。基于此，本論文主要開(kāi)展了以下的研究：
(1) 液/液界面自組裝機(jī)理研究：以乙醇誘導(dǎo)界面自組裝方法為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，以球體、立方體、圓柱體三種理論模型為研究對(duì)象，討論粒子被吸附至界面過(guò)程中體系的能量變化。在球體、立方體和圓柱體粒子進(jìn)行相應(yīng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究表

3、明在熱力學(xué)最穩(wěn)定狀態(tài)下球體、立方體和圓柱體三種構(gòu)型的納米粒子均能在油/水界面吸附，并組裝成薄膜。同時(shí)，也討論了表面活性劑和油的類型對(duì)納米粒子組裝的影響。
(2) 界面組裝納米粒子薄膜的機(jī)械穩(wěn)定性研究：以鉑納米粒子為對(duì)象，采用循環(huán)伏安法和旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極計(jì)時(shí)電流法研究了界面組裝的鉑納米粒子對(duì)氧分子的電還原。結(jié)果表明：界面組裝制備的單層鉑納米粒子薄膜不僅具有良好的電催化能力，并且高強(qiáng)度地粘滯在玻碳電極表面，在電極旋轉(zhuǎn)的這種惡劣的條

4、件下也不脫落。
(3) 界面組裝的金納米粒子薄膜結(jié)構(gòu)對(duì) CO電催化研究：將乙醇和甲苯混合溶液注入到金溶膠內(nèi)部，誘導(dǎo)金納米粒子在甲苯/水界面上吸附，并組裝成納米粒子薄膜，通過(guò)逐漸增加乙醇在混合物中的濃度來(lái)控制薄膜中金納米粒子的聚集度。相對(duì)粒子狀的金納米粒子薄膜而言，鏈狀聚集的金納米粒子薄膜能夠有效地電催化氧化 CO。
(4) 金/鉑復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜對(duì)甲醇的電催化研究：通過(guò)組裝金納米棒單層薄膜和金納米粒子單層薄膜

5、，并采用濕法化學(xué)方法在薄膜上修飾超薄納米鉑，考察鉑修飾在金納米材料薄膜上對(duì)堿性條件下甲醇的催化活性。結(jié)果表明，各種材料的催化能力如下：鉑修飾的金納米棒電極>鉑修飾的金納米粒子電極>鉑修飾的電極，揭示了 Au和 Pt的協(xié)同效應(yīng)是復(fù)合催化劑高活性的起源，同時(shí)也表明金納米粒子的形狀對(duì)電催化影響。
(5) 銀納米線和碳納米管復(fù)合薄膜對(duì) H2O2的電催化研究：采用多次轉(zhuǎn)移界面納米粒子薄膜的方法制備了銀納米線和碳納米管復(fù)合薄膜，由于層

6、與層之間沒(méi)有加入任何交聯(lián)劑，這種復(fù)合材料顯示出良好的電子傳導(dǎo)能力，對(duì) H2O2的響應(yīng)迅速，實(shí)現(xiàn)了對(duì) H2O2的快速檢測(cè)。
(6) “三明治”式的銀納米線薄膜的拉曼增強(qiáng)效應(yīng)：采用層層組裝技術(shù)將染料分子夾在兩層銀納米線單層膜之間，上下兩層納米線的耦合能夠進(jìn)一步增強(qiáng)了表面等離子體共振強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)拉曼信號(hào)的增強(qiáng)。
(7) 界面上的銀納米立方體定向刻蝕：理論計(jì)算顯示銀納米立方體在界面上是最穩(wěn)定的狀態(tài)：一面浸在油相，相