憎水性納米金的制備、表征與形貌控制.pdf

1、金屬納米晶體是納米材料領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分，其制備技術(shù)的探究近幾十年一直是科技界討論的熱點(diǎn)問題。尤其對(duì)于貴金屬而言，其獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)與納米結(jié)構(gòu)的特殊性能所達(dá)成的有機(jī)結(jié)合，使其具有了異乎尋常的表面化學(xué)性質(zhì)，從而在光學(xué)、磁學(xué)、催化、能源、微電子和生物學(xué)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，越來越廣泛地受到人們的重視，而憎水性金屬納米粒子可能在納米電子學(xué)、仿生器件制造等方面具有更重要的意義。 本論文利用反相微乳液法，通過改變保護(hù)劑、還原劑

2、及其用量等實(shí)驗(yàn)參數(shù)，結(jié)合微波輻射等手段，很好地實(shí)現(xiàn)了不同尺寸和形貌的憎水性納米金的控制合成。并利用UV-vis、TEM、XPS、ED、XRD和CA(接觸角)等多種測(cè)試手段對(duì)所得憎水性納米金進(jìn)行了表征。 概括起來，本文的主要研究內(nèi)容包括： 1.通過簡單的加熱手段，適量NaOH的促進(jìn)下，利用CTAB、十八胺(C18NH2)及CTAB/C18NH2作為表面活性劑與正庚烷、乙醇和HAuCl4.4H2O構(gòu)成的W/O型微乳液體系，由

3、乙醇還原HAuCl4分別制得了CTAB、C18NH2及CTAB/C18NH2包裹的具有不同形貌的憎水性金納米顆粒。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若用CTAB/C18NH2混合表面活性劑代替單一表面活性劑CTAB，可大大削弱CTAB對(duì)所合成金粒子形貌的導(dǎo)向控制作用，降低CTAB/C18NH2摩爾比，有利于獲得球狀、分散性更好的憎水性金納米顆粒。 2.微波輻射下利用十八胺/正丁醇/正庚烷/丙醛/HAuCl4.4H2O反相微乳液體系為模板，以丙醛作為還原

4、劑成功合成了十八胺保護(hù)的金納米粒子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著胺/金摩爾比的減小，所得金納米粒子的尺寸逐漸增大，而粒子的形貌則從球形逐漸向多邊形轉(zhuǎn)變。以CTAB/C18NH2混合表面活性劑代替單一表面活性劑C18NH2時(shí)，隨CTAB/C18NH2摩爾比增加，可成功實(shí)現(xiàn)金納米粒子的形貌從球形到三角、六邊形的轉(zhuǎn)變，繼續(xù)增加CTAB含量可得軸徑比較大的金納米棒。 3.在堿促進(jìn)條件下利用C18NH2/正丁醇/正庚烷/HAuCl4(aq) W/O

5、型微乳液體系，常溫下由正丁醇原位還原HAuCl4合成了十八胺包裹的憎水性金納米粒子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，憎水性金納米粒子的單分散性隨著C18NH2/HAuCl4摩爾比的增加而提高，粒子尺寸則逐漸減小。當(dāng)胺/金摩爾比較高時(shí)，所得十八胺包裹的金納米粒子都為球狀結(jié)構(gòu)，且粒子尺寸窄分布于6～8nm范圍。研究表明，在正丁醇原位還原氯金酸的慢反應(yīng)過程中，實(shí)驗(yàn)所選W/O型微乳液模板和表面活性劑十八胺分子對(duì)憎水性金納米粒子的形貌和尺寸仍具有良好的控制作用。所

6、制備的具有高單分散的憎水性金納米粒子能在空氣/水界面形成大面積的短程有序單層膜。 4.自行合成了新型表面活性劑4-正庚氧基芐胺(HOBA)，該兩親分子具有良好的表面活性，與正丁醇、正庚烷等配伍可形成穩(wěn)定的W/O型微乳液。微波輻射下，利用HOBA/正丁醇/正庚烷/丙醛/HAuCl4-4H2O W/O型微乳液體系作為模板，由丙醛還原HAuCl4可制得HOBA包裹的金納米粒子，改變HOBA的量能顯著改變金納米粒子的大小，而粒子的形貌主

7、要為多邊形。以HOBA/C18NH2混合表面活性劑代替單一表面活性劑HOBA保護(hù)金納米粒子，可顯著減小金納米粒子的尺寸，且隨HOBA/C18NH2摩爾比減小，粒子形貌從多邊形逐漸變?yōu)榍蛐巍?5.利用十八胺/正丁醇/正庚烷/甲酸/HAuCl4.4H2O反相微乳液體系為模板，微波輻射下，以甲酸作為還原劑成功合成了十八胺保護(hù)的多形貌金納米粒子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著胺/金摩爾比的減小，所得金納米粒子的尺寸逐漸增大，而粒子則從球形逐漸向松針