嵌段聚合物溶致液晶模板電化學(xué)沉積貴金屬納米材料.pdf

1、納米結(jié)構(gòu)材料因其自身獨特的物理化學(xué)性質(zhì)已成為材料學(xué)研究的重點之一，而將具有豐富相態(tài)的溶致液晶模板與電化學(xué)沉積技術(shù)相結(jié)合制備納米材料的方法受到了廣泛的關(guān)注。本論文的主要工作圍繞模板法電化學(xué)沉積制備納米材料開展，包括以下兩個部分： 第一部分是以三嵌段共聚物EO<,20>PO<,70>EO<,20>(Pluronic P123)和EO<,106>PO<,70>EO<,106>(F127)與0.02 mol/L氯鉑酸溶液構(gòu)建溶致液晶層狀

2、相和六角相為模板，采用三電極體系(參比電極為飽和甘汞電極，SCE)電化學(xué)沉積制備鉑納米結(jié)構(gòu)材料。小角x射線散射(SAXS)結(jié)果表明用氯鉑酸溶液代替水依然得到穩(wěn)定的相態(tài)。模板結(jié)構(gòu)、沉積電勢和沉積時間是影響產(chǎn)物形貌的主要因素。在較高的沉積電勢或較短的沉積時間時，產(chǎn)物生成數(shù)量少且結(jié)構(gòu)不完整；而在較低的沉積電勢或較長的沉積時間，產(chǎn)物生長速率快、副反應(yīng)多和產(chǎn)物出現(xiàn)堆積等則會破壞產(chǎn)物的有序結(jié)構(gòu)。在約-0.1V、600 s的沉積條件下我們得到了束狀結(jié)

3、構(gòu)納米產(chǎn)物。通過透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了產(chǎn)物的整體形貌和表面形貌，而彌散X射線能譜(EDX)結(jié)果則證明沉積的產(chǎn)物為金屬鉑。采用循環(huán)伏安法測定了產(chǎn)物的比表面積，產(chǎn)物層狀結(jié)構(gòu)越完整、有序性越好，比表面積越大，對于典型的產(chǎn)物其比表面積達(dá)到約55 m<'2>/g。對于P123構(gòu)成的溶致液晶體系，相同的沉積條件下還得到空心的盒狀和籠狀結(jié)構(gòu)，這可能與液晶結(jié)構(gòu)的變形或者形成混相有關(guān)。雖然產(chǎn)物沒有完全復(fù)制模板結(jié)構(gòu)，但是其

4、生長過程受到液晶相態(tài)的誘導(dǎo)和空間限制作用，是制備納米材料的一種可行的手段。 第二部分是以P123與硝酸銀的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([BMIM]PF6)離子液體溶液構(gòu)建的溶致液晶層狀相為模板，采用兩電極體系電化學(xué)還原制備銀納米結(jié)構(gòu)材料。偏光顯微鏡(POM)照片顯示模板具有層狀相液晶的典型織構(gòu)，而SAXS結(jié)果則表明，在加入硝酸銀前后溶致液晶都具有穩(wěn)定的相態(tài)，是進(jìn)行電沉積制備的良好模板。沉積電勢和沉積時間是影響產(chǎn)物形成

5、的主要因素。在較高的沉積電勢或較短的沉積時間時，產(chǎn)物生成量少，結(jié)構(gòu)邊緣不清晰；而在較低的沉積電勢或較長的沉積時間時，盤狀結(jié)構(gòu)則發(fā)生堆積和聚集。在-0.8 V、1200～2000 s的沉積條件下得到了結(jié)構(gòu)明確的多邊形片狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)物。TEM和SEM結(jié)果展示了產(chǎn)物的有序結(jié)構(gòu)和盤狀形貌，而EDX則證明產(chǎn)物為單質(zhì)銀。產(chǎn)物的生長過程遵循取向接觸生長機(jī)理，鄰近粒子可以自組裝，從而具有一個共同的晶面取向，在同一個平面界面上聚集生長從而生成二維多邊形盤。相