贵金属纳米材料的电化学合成和物性研究--《中国科学技术大学》2010年博士论文
贵金属纳米材料的电化学合成和物性研究
【摘要】：
电沉积是比较可控地制备纳米材料的一种方法。通过控制沉积电位、电解液浓度和表面剂等很多因素可以合成大量不同形貌的金属、半导体和导电聚合物等纳米结构。其中最具有代表性的是模板法电沉积一维纳米结构和非模板法电沉积多面体以及复杂纳米结构。这些电化学合成的纳米结构具有很多新颖的物理、化学特性,在光学、电学、磁学、传感器和催化等领域有着重要的应用。基于以上原因,本论文的工作将主要建立在使用模板法电化学沉积金属钯、铜及其二元金属的一维纳米结构,以及非模板法电沉积复杂的树枝状银纳米结构,并研究合成产物的性质和应用。论文的工作主要包括以下几方面的内容：
1.树枝状和花状银纳米结构的合成及其表面增强拉曼性质
在导电玻璃(FTO)衬底上,通过电沉积的方法可以制备银的树枝状纳米结构。并且这些合成的纳米结构有着很强的表面增强拉曼(SERS)性能。我们合成方法的特点是通过改变沉积电位、表面剂的种类以及硝酸银的浓度来控制银树枝状纳米结构的尺寸、形状和分枝密度。树枝状结构生长的一般趋势也得到了解释清楚。所以,我们可以准确的控制树枝状银产物颗粒间的距离,并且可以调节表面等离子体共振等去选择最适合做表面增强拉曼衬底的结构。其中,在PVP做表面剂的溶液中合成出来的尺寸60-100 nm、颗粒间距绝大部分在10 nm以下的树枝状银纳米结构的SERS灵敏度比在PVP／柠檬酸中合成出来的尺寸20-50 nm、颗粒间距大部分在10 nm以上的树枝状银纳米结构强很多。前者作为SERS衬底可以清楚的检测浓度低于10-10 M的若丹明6G分子。这种可控的合成方法也可以用来合成其他的金属和合金的树枝状纳米结构。
除了树枝状Ag纳米结构,我们还合成了由树叶状的薄片堆积成的三维的花状结构。其生长模型可以用瞬时成核和扩散控制来解释。随着电沉积时间的延长,衬底上较少有新的核生成,仅仅是原来的核尺寸变大,这使其尺寸可以由沉积时间来控制。由于单个的银颗粒可以在显微镜下清晰的分辨出来,这种花状颗粒具有高的SERS灵敏度的同时有很好的可再现性。
2.钯铜二元金属纳米管的合成以及其在硝酸根离子催化上的应用
我们在氧化铝模板(AAO)中采用电沉积的方法一步合成了Pd/Cu二元金属纳米管和纳米线。所施加的电位决定着产物形貌是管还是线。在高的负电位下,沉积速率快,模板孔道内的离子被耗尽,沉积由扩散控制,形成纳米管结构。相反的,在较低的负电位下形成的是纳米线结构。纳米管是由几个纳米的Pd,Cu金属颗粒构成。电解液中的线性扫描伏安曲线测试说明了Pd和Cu。是分别沉积的,而且排除了因氢气析出而导致纳米管形成的可能性。在硝酸根离子的电催化实验中,相比于Pd/Cu薄膜,在低的电位下,纳米管受反应中间产物的吸附影响更大,催化性能相对较差；在有氢气析出的高电位时,纳米管的催化受氢气的影响相对较小。在空气中放置六个月后,Pd/Cu二元金属纳米管被氧化成均一的氧化物纳米管。
3.超细氧化亚铜纳米线的合成
我们利用PVP辅助的电沉积合成出来了尺寸10 nm以下的超细Cu2O纳米线。通过电位的控制,可以在一定尺度内控制超细纳米线的尺寸和长度。通过HRTEM和XPS以及吸收光谱表明这种合成的超细纳米线的结构是Cu2O的核和一层非常薄(～1 nm)的CuO壳。这层CuO的壳层使合成的纳米线结构非常稳定。从沉积条件(pH为2的酸性溶液)以及产物最初的HRTEM像判断出最初的产物是Cu纳米线,在去完模板清洗后在空气中自然氧化成Cu2O/CuO核壳纳米线结构。
我们认为超细纳米线的形成是因为电解液中的PVP在电场的作用下在氧化铝模板中有序排列作为Cu沉积的软模板。这种有序排列是吸附阳离子的PVP链因为静电排斥作用展开成刷子状后在电场的作用下相互平行。铜离子和PVP的配位作用使沉积同时在PVP链上发生。对比实验也表明PVP是超细纳米线生长的必要条件。模板对于PVP的有序排列也很重要,在没有模板的情况下得不到超细纳米线的产物。这种超细的纳米线的生长也受电解液浓度的影响,高的浓度会导致颗粒的聚集而形成不了超细纳米线结构。这种10 nm以下的纳米线也表现出明显的量子限域效应,其吸收峰的蓝移非常明显。
【学位授予单位】：中国科学技术大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2010【分类号】：TB383.1
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球形离子模板聚合物的制备及其吸附与解吸特性研究.pdf 51页
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硕士学位论文
球形离子模板聚合物的制备及其吸附与解吸特性研究
姓名：王旭东
申请学位级别：硕士
专业：分析化学
指导教师：何锡文
#-硕士论文共分五章，分别探讨了非模板聚合物四乙烯五胺(TEPA)酚醛树脂
1}A离了模板聚台物主体对金属A子的吸附与解吸特性
绪论:论述r模板聚合物，尤其是离子模板聚合物的制备技术和研究进
2合成出非模板聚合物球形TEPA酚醛树脂和分别鳌合了C矿+、(飞。2气
的离子模板聚台物TEPA酚醛树脂 盐酸回流，洗脱掉鳌合的金属离子后
子膜板聚合物主体 对非模板聚合物及离子模板聚合物主体进行了单组份及多组
份金属离子溶液的动态吸附与解吸实验
3实验发现.离子模板法制备的离子模板聚合物主体对金属离子的吸附容量
比非模板聚合物大 尤其是与TEPA的络会常数较小而离子半径较大的Col`制备
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非模板聚合物亦存在差异
4本论文从络合常数、模板效应、离子半径等因素阐述了模板聚合物与非模
板w合物在吸附容量、吸附j*择性等方面存在差异白勺原因一丁-
关键词: 离子模板聚台物 离子印迹技术 模板聚合 离子识别
thedissertationisdividedintofivechapters.Theadsorptionanddesorption
characteristicsofthetemplateandthenon-templatepolymersarestudiedanddiscussed
respectively
1Introduction:theprogressofstudyandthetechnologyofpreparationofthe
templatepolymers,especiafythemetalionstemplatepolymerswerereviewed.
2Threetetraethylenepentamine-phenol-formaldehyde-basedionictemplate
polymerresinsweresynthesizedbycondensationreactionusingCu(II),Co(II)andNi(II)
astemplatesrespectively.Theadsorptionanddesorptioncharacteristicsofthepolymers
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templatepolymers,especiallytheCobalt(II)templatewithlessstabiliytconstantof
complexesandbiggerionicradiusislargerthanthatofthenon-template.Theadsorbing
selectivityofthetemplatepolymersisalsolargerthanthatofthenon-template.
3Thepapersdiscussesthereasonswhytheadsorptioncharatisticsoftheionic
templatepolymersaredifferentfrontthoseofthenon-template,usingstabiliytconstant
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technique IonicTemplate
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LUVITEC?K值（1％，水溶液）固含量（％）黏度
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&聚乙烯吡咯烷酮（PVP＼和锌Zn配位吗？
聚乙烯吡咯烷酮（PVP＼和锌Zn配位吗？
作者 Season_Njust
PVP含有N和羰基，能不能和锌配位？
有没有相关文献支撑?
可以，做MOF啊
引用回帖:: Originally posted by yejin堂 at
可以，做MOF啊 谢答，我看别人做MOF，PVP都是调控大小形貌用的。难道PVP自己还能当配体去配位吗，
引用回帖:: Originally posted by yejin堂 at
上边有N的 确实是有N，所以它和Zn配位之后也不会被洗掉吗，通过配位键接枝了？
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