光化學(xué)還原反應(yīng)可控制備銀基和銅基納米材料及其應(yīng)用.pdf

1、銅族（Au、Ag、Cu）納米材料由于其獨(dú)特的表面等離子共振（surface plasmon resonances，SPRs）而表現(xiàn)出優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，尤其是光學(xué)性質(zhì)。表面等離子體共振是一系列增強(qiáng)光譜技術(shù)，如是表面增強(qiáng)拉曼、熒光增強(qiáng)等的重要增強(qiáng)機(jī)理。利用表面等離子體共振增強(qiáng)光譜技術(shù)，科學(xué)家們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了痕量檢測，甚至是單分子檢測的目的。此外，表面等離子體共振在光催化降解、紅外熱療、生物標(biāo)記等領(lǐng)域也具有極大的應(yīng)用價(jià)值。通過調(diào)控納米材料的組成

2、、形貌、尺寸和納米材料的空間維度等，可實(shí)現(xiàn)對納米材料性質(zhì)的調(diào)控。已報(bào)道的研究工作主要集中在金、銀納米材料上，對Ag2O納米材料、銅基納米材料的研究相對較少。
　　目前，用來制備納米材料的方法有很多，包括水熱法、脈沖-激光沉積法、溶膠-凝膠法、電化學(xué)沉積法、化學(xué)氣相沉積法等，其中光化學(xué)反應(yīng)法是很重要的一種。本論文旨在探索光化學(xué)還原合成法可控制備多山丘狀A(yù)g納米顆粒超結(jié)構(gòu)、Ag/Ag2O納米片、CuxOy納米片等納米晶體，并探討了各種

3、納米結(jié)構(gòu)的生長機(jī)制。通過進(jìn)一步的固相熱分解法，制備了多孔Ag/Ag2O納米片和多孔CuO納米片。主要開展的工作如下：
　　1.光化學(xué)還原方法首次制備多山丘狀 Ag納米顆粒的超結(jié)構(gòu)：在光化學(xué)還原反應(yīng)中，吸附在ZnO半導(dǎo)體表面的Ag+離子首先被光生電子還原為Ag0，后者進(jìn)一步生長為Ag納米顆粒。隨后，在螺旋位錯(cuò)的誘導(dǎo)下，現(xiàn)場生成的Ag納米顆粒通過BCF機(jī)制（Burton，Cabrera，and Frank）結(jié)晶生長為多山丘狀超結(jié)構(gòu)。研

4、究結(jié)果顯示，這是一個(gè)以納米顆粒為結(jié)構(gòu)單元、在螺旋位錯(cuò)誘導(dǎo)下發(fā)生的晶體生長過程（BCF model）。研究還發(fā)現(xiàn)，這些在ZnO表面生長的多山丘狀A(yù)g納米顆粒超結(jié)構(gòu)能夠精細(xì)地調(diào)控ZnO的光致發(fā)光性能（Photoluminesence，PL）。
　　2.光化學(xué)還原法制備Ag/Ag2O納米片：通過調(diào)控UV輻射時(shí)間，成功地制備形貌、尺寸可控，直立生長于ZnO薄膜上的Ag/Ag2O納米片。討論AgNO3濃度、UV輻射時(shí)間等因素從而探討Ag/A

5、g2O納米片的生長機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，Ag/Ag2O納米片的生長受兩種機(jī)制控制：首先，光化學(xué)還原法現(xiàn)場制備的Ag納米顆粒通過層層生長（layer-by-layer）機(jī)制進(jìn)一步結(jié)晶生長為表面粗糙、邊緣不規(guī)則且尺寸較小的納米片；然后，后者在紫外光的照射下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為表面光滑、邊緣整齊規(guī)則且尺寸較大的納米片。通過固相熱分解的方法，我們進(jìn)一步得到了多孔Ag/Ag2O納米片。與退火之前的Ag/Ag2O納米片相比，多孔Ag/Ag2O納米片具更好的SER