贵金属纳米材料的水热合成及其光学性质研究

论文摘要

纳米科学技术是20世纪90年代初出现的一门全新的科学技术。它在21世纪将对人类的生存和发展产生显著的影响。由于纳米材料具有独特力学、电学、光学、热学、磁学性质与化学活性、催化和超导等特性,使纳米材料在国防、能源、电子、石油化工、冶金、医学和航空等领域展现出极其广泛的应用前景。因此,纳米技术一经出现就引起了世界各国的极大关注。由于贵金属材料本身就具有特异的物理和化学性能,所以贵金属纳米材料成为了纳米材料中的一个重要组成部分。探索并发掘贵金属纳米材料的特性,研究其制备方法,开发其应用领域,是纳米材料研究的一个重要方面,已引起了世界各国贵金属科技工作者的极大兴趣。将贵金属固有的优异特性与纳米材料的特殊性能有机地结合起来,充分发挥贵金属材料的特殊而优异的化学活性、催化活性和选择性、优异的电学、磁学及光学性能,使之在21世纪人类社会可持续发展中发挥更大的作用,是各国贵金属科技工作者在新世纪不断探索的一个重要领域,也将是贵金属科学技术及贵金属材料科学持续发展的重要方面。本文主要工作有:采用水热法一步合成了Au/C核壳纳米复合材料,考察了多种水热条件,如反应温度、反应时间和表面活性剂等对生成产物的影响,探讨了反应机理,找到了Au/C核壳纳米复合材料较好的水热合成条件。在本实验中,通过控制水热条件,可以得到均匀的150nm的核壳纳米复合材料。在水热条件下,用葡萄糖和AgNO3作为反应物,通过添加表面活性剂,控制反应温度和反应时间,合成了Ag/C同轴纳米电缆,在实验的基础上,探讨了纳米电缆的生成机理,利用UV-vis和PL对Ag/C同轴纳米电缆的紫外可见吸收和光致发光性能进行了研究。以乙酸锌和氢氧化钠作为反应物,添加适量的氯铂酸,采用水热法,成功合成了形貌单一、尺寸均一的Pt掺杂ZnO纳米花状物。使用XRD、SEM和TEM等手段对产品进行了表征。结果表明所得产品为花状的六方相ZnO,结晶良好,形貌单一。通过一系列的对比实验,提出了Pt掺杂ZnO纳米花状物的可能的形成机理,并对其光学性质进行了研究。本论文的创新点在于使用安全绿色的原料,采用操作简单的水热法快速合成了形貌可控、分散性好、形貌和尺寸统一的纳米晶。采用的合成路径,与同类方法相比,反应条件最易控制、形貌更统一、并能够抑制纳米晶的团聚。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料的分类及其特性
• 1.2.1 纳米材料的分类
• 1.2.2 纳米材料的特性
• 1.3 纳米材料的制备方法
• 1.3.1 气相法
• 1.3.2 液相法
• 1.3.3 固相法
• 1.4 贵金属纳米材料概述
• 1.4.1 贵金属纳米材料的种类
• 1.4.2 贵金属纳米材料的性质
• 1.5 贵金属纳米材料的应用
• 1.5.1 贵金属纳米材料在催化方面的应用
• 1.5.2 贵金属纳米材料在热学方面的应用
• 1.5.3 贵金属纳米材料在电学方面的应用
• 1.5.4 贵金属纳米材料在光学方面的应用
• 1.5.5 贵金属纳米材料在燃料电池方面的应用
• 1.6 本文的选题意义以及主要工作
• 第二章 Au/C 核壳纳米复合材料的水热合成研究
• 2.1 Au/C 核壳纳米复合材料的概述
• 2.2 Au/C 核壳纳米复合材料的制备和表征
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 实验过程和表征方法
• 2.2.3 实验结果和讨论
• 2.2.4 Au/C 核壳纳米复合材料的形成机理
• 2.2.5 Au/C 纳米核壳类球的光学性质
• 2.3 本章小结
• 第三章 Ag/C 同轴纳米电缆的水热合成研究
• 3.1 Ag/C 同轴纳米电缆的简介
• 3.2 Ag/C 同轴纳米电缆的水热合成研究
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 实验过程和表征方法
• 3.2.3 实验结果和讨论
• 3.2.4 Ag/C 同轴纳米电缆的水热合成机理研究
• 3.2.5 Ag/C 同轴纳米电缆的光学性质研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 Pt 掺杂ZnO 纳米花状物的水热合成研究
• 4.1 ZnO 纳米材料简介
• 4.2 Pt 掺杂 ZnO 纳米花状物的水热合成研究
• 4.2.1 引言
• 4.2.2 实验过程和表征方法
• 4.2.3 实验结果和讨论
• 4.2.4 Pt 掺杂ZnO 纳米花状物的形成机理
• 4.2.5 Pt 掺杂ZnO 纳米花状物的光学性质
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录