金、银、铜纳米粒子的合成与表征

论文摘要

金属纳米粒子由于比表面积大、表面活性高、易于团聚,从而影响其稳定性及其应用。因此,如何有效防止纳米粒子团聚已成为金属纳米粒子制备的关键技术。本文选用不同种类的表面修饰剂来减少金属纳米粒子间的团聚,实现对金属纳米材料微结构的有效控制。在不同反应体系中,通过改变反应条件,制备了金、银、铜纳米粒子,并系统研究了不同反应条件对金、银、铜纳米粒子的合成过程及其光学性质的影响。分别以PVP（聚乙烯吡咯烷酮）和KH-550（3-氨丙基三乙氧基硅）为表面活性剂,氯金酸为反应前驱物,水与DMF（N, N-二甲基甲酰胺）为溶剂,通过溶液化学方法合成金纳米粒子。采用紫外-可见吸收光谱和透射电子显微镜（TEM）等方法对金纳米粒子的形貌与光学性质进行表征与分析,结果表明,采用PVP为表面活性剂,水为溶剂,通过调控反应时间和氯金酸及PVP的浓度,可以得到球状到蝌蚪状等不同形貌的金纳米粒子;以KH-550为表面活性剂,DMF为溶剂,可以得到稳定的金纳米粒子溶胶,TEM结果表明金纳米粒子具有球形形貌特征。以PVP为表面活性剂,硝酸银为反应前驱物,分别以乙醇、水和DMF为溶剂,合成银纳米粒子。通过紫外-可见吸收光谱、不同反应条件下的动力学曲线、X射线衍射和透射电镜分析,发现不同反应温度和反应物浓度条件下合成的银纳米粒子具有不同的吸收光谱特征,PVP在三个不同体系中对银纳米粒子起到了很好的修饰作用,限制了银纳米粒子的生长,得到了粒径分布较均匀的银纳米粒子。依据界面反应原理,分别以油酸钠、十八胺为表面活性剂,DMF为还原剂,硝酸铜为前驱物,在甲苯和水（或水-乙醇）两相界面处合成铜纳米粒子。紫外-可见吸收光谱分析表明油酸钠对铜纳米粒子表面可起到较好的修饰作用。通过XRD和TEM分析,证明在甲苯和水体系中,控制一定的硝酸铜浓度,可以得到棒状铜纳米粒子。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料概述
• 1.2 金属纳米材料的特性
• 1.2.1 量子尺寸效应
• 1.2.2 小尺寸效应
• 1.2.3 表面效应
• 1.2.4 宏观量子隧道效应
• 1.3 金属纳米材料的制备方法
• 1.3.1 湿化学法
• 1.3.2 沉淀法
• 1.3.3 溶胶-凝胶法
• 1.3.4 多元醇法
• 1.3.5 微乳液法
• 1.3.6 电化学法
• 1.4 纳米材料的表征
• 1.4.1 结构和形态分析
• 1.4.2 成分分析
• 1.4.3 性质分析
• 1.5 金属纳米材料的应用
• 1.5.1 在催化剂领域中的应用
• 1.5.2 在生物和医学领域中的应用
• 1.5.3 在微电子和光电子领域中的应用
• 1.5.4 其他应用
• 1.6 论文的研究意义和内容
• 第二章 金纳米粒子合成
• 2.1 药品与仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 测试仪器
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 PVP体系金纳米粒子的制备
• 2.2.2 KH-550 体系金纳米粒子的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 合成条件对PVP体系制备金纳米粒子紫外-可见吸收光谱的影响
• 2.3.2 PVP体系金纳米粒子的透射电镜（TEM）分析
• 2.3.3 合成条件对KH-550 体系制备金纳米粒子紫外-可见吸收光谱的影响
• 2.3.4 KH-550 体系制备金纳米粒子的透射电镜（TEM）分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 银纳米粒子合成
• 3.1 药品与仪器
• 3.1.1 实验药品
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 测试仪器
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 乙醇为溶剂银纳米粒子的制备
• 3.2.2 水为溶剂银纳米粒子的制备
• 3.2.3 N, N-二甲基甲酰胺为溶剂银纳米粒子的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 合成条件对乙醇为溶剂制备银纳米粒子紫外-可见吸收光谱的影响
• 3.3.2 以乙醇为溶剂银纳米粒子的XRD分析
• 3.3.3 以乙醇为溶剂银纳米粒子的透射电镜（TEM）分析
• 3.3.4 合成条件对水为溶剂制备银纳米粒子紫外-可见吸收光谱的影响
• 3.3.5 以水为溶剂银纳米粒子的动力学曲线分析
• 3.3.6 以水为溶剂银纳米粒子的XRD分析
• 3.3.7 以水为溶剂银纳米粒子的透射电镜（TEM）分析
• 3.3.8 合成条件对DMF为溶剂制备银纳米粒子紫外-可见吸收光谱的影响
• 3.3.9 以DMF为溶剂银纳米粒子的动力学曲线分析
• 3.3.10 以DMF为溶剂银纳米粒子的透射电镜（TEM）分析
• 3.3.11 不同溶剂对制备银纳米粒子紫外-可见吸收光谱的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 铜纳米粒子合成
• 4.1 药品与仪器
• 4.1.1 实验药品
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 测试仪器
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 表面活性剂为油酸钠铜纳米粒子的制备
• 4.2.2 表面活性剂为十八胺铜纳米粒子的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 油酸钠为表面活性剂制备铜纳米粒子紫外-可见吸收光谱的分析
• 4.3.2 油酸钠为表面活性剂铜纳米粒子的XRD分析
• 4.3.3 油酸钠为表面活性剂铜纳米粒子的透射电镜（TEM）分析
• 4.3.4 十八胺为表面活性剂制备铜纳米粒子紫外-可见吸收光谱分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢