納米顆粒的包覆及合成機理研究.pdf

1、近年來，隨著納米科技的發(fā)展，對納米顆粒表面進行修飾改性成為材料科學領(lǐng)域中的一個研究熱點。本論文中，利用貴金屬Au、SiO2及巰基乙酸（TGA）等，采用水溶液法分別對Cu2O、Au、CdTe等進行了修飾改性，制備了Cu2O@Au、Au@SiO2和TGA修飾的量子點，并系統(tǒng)研究了它們的形成機理和光學特性。 主要研究內(nèi)容可概括為以下幾個方面： 1．首次采用PVP作為表面活性劑，在低溫水溶液中制備了Cu2O納米立方體和納米球，進

2、一步以Cu2O納米立方體作為種子，利用異質(zhì)種子生長法，制備了Cu2O@Au核殼結(jié)構(gòu)的納米晶，并對它們的晶體結(jié)構(gòu)、形貌和發(fā)光性質(zhì)進行了表征。Cu2O立方體形成的機理是：PVP基團中的氧原子與Cu2O納米晶的{100}面發(fā)生了選擇性的作用，抑制了沿<100>方向的生長，這樣導致Cu2O納米晶沿<111>方向生長的速率遠遠超過沿<100>方向的生長速率。隨著{111}面的消失，就得到了Cu2O立方體結(jié)構(gòu)。Cu2O納米球形成的機理：溶液中PVP

3、的濃度加大，導致溶液體系粘度的增加，從而會阻礙溶液中離子的擴散，抑制Cu2O納米晶的異向生長能力，導致Cu2O納米球的形成。Au納米晶能在Cu2O納米晶表面進行生長可能是因為：第一，Au在Cu2O立方體的表面的成核與生長，能夠降低Cu2O立方體的表面能。第二，Cu2O納米晶與Au的晶格匹配性能比較好。由于Cu2O具有面心立方結(jié)構(gòu)（fcc），具有豐富的較低表面能的{111}面，從HRTEM的圖像可以看出，Cu2O的d111=0．24nm和

4、d200=0．21nm分別與Au的d111=0．23nm和d200=0．20nm都非常接近。這有利于Au在Cu2O立方體的表面成核并最終形成Cu2O@Au核殼結(jié)構(gòu)。由于小尺寸能夠?qū)е卤容^強的振子強度，從而導致吸收峰的藍移。由于制得的Cu2O立方體納米晶比Cu2O納米球具有較小的尺寸，因此相對于Cu2O球，Cu2O立方體納米晶的Uv-vis吸收光譜發(fā)生了大概36nm的藍移。在Cu2O@Au核殼結(jié)構(gòu)的吸收光譜中，從500-800nm的波段中

5、出現(xiàn)了Au的吸收特征峰，可進一步斷定Au（0）的形成 2．以SDS作為表面活性劑，用檸檬酸鈉還原氯金酸，在水相中合成出了具有高分散性的Au納米晶，進一步制備了Au@SiO2的核殼結(jié)構(gòu)。對制備的納米晶的晶體結(jié)構(gòu)、形貌和Uv-vis光譜進行了表征。因為在體系中，對Au（Ⅲ）的還原是個多重的步驟，Au（Ⅲ）→Au（Ⅰ）→Au（0），在反應過程中，相對較高的溫度通過加速Au（Ⅲ）被還原到Au（0）的過程，減少了形成其他其他Au的中間體的

6、概率，簡化和控制了反應的進行，使最終產(chǎn)物形態(tài)具有較高的穩(wěn)定性。另一方面，由于Au在較高溫度下，能夠形成相對較多的晶核，同時離子擴散能力增強，更有利于晶核的生長，因此能形成較大尺寸的納米晶。因此在相對較高的溫度下能夠制備較大尺寸和較好形貌的Au的納米顆粒。通過在對Au納米晶表面生長SiO2對Au進行了改性，提高了Au的水溶性和吸光性能。在Au納米晶表面形成的SiO2殼增強了納米Au顆粒本身的折射率，從而提高了Au納米晶的Uv-vis的吸收

7、強度并導致了吸收峰的紅移。 3．在水溶液中成功對CdTe量子點進行了表面改性。利用TGA對CdTe納米晶進行了表面修飾，并研究了各種實驗參數(shù)對TGA修飾的CdTe量子點發(fā)光性質(zhì)的影響。在其他反應參數(shù)相同的情況下，體系中反應物濃度的增加、反應時間的延長能夠?qū)е翪dTe量子點尺寸的增加，從而導致吸收峰輕微的紅移。反應體系中以TGA作為穩(wěn)定劑，pH值的增加可以很大程度上增加納米顆粒的生長速度。較快的生長速度，可以增加最終產(chǎn)物CdTe量