Cu及Cu@Ni核壳结构纳米线的化学液相法制备与表征

摘要

大长径比Cu纳米线在构造纳米器件中有着重要的作用，同时也为进一步研究一维金属纳米材料的物理性能提供了理想材料。因此探究简便的合成方法来合成大长径比的铜纳米线有着重要的研究意义。此外，将Cu纳米线制成核壳结构可以防止其被氧化和增加新的功能特性。本文以制备大长径比的铜基金属纳米线为主要目标，对采用非水相注射法制备Cu及Cu@Ni核壳结构纳米线进行了研究。
　　本文首先以乙酰丙酮镍、氯化铜为金属前驱体，以油胺作为还原剂，十八烯作为溶剂，通过控制反应条件，制备出了Cu和Cu@Ni核壳结构纳米线。然后用XRD、TEM和SEM等分析测试手段对产物进行了表征，并研究了影响产物形貌和结构的各种因素。实验结果表明:合适的氯离子量，反应时间，搅拌速度以及十八烯的添加量是影响产物形貌的关键因素。氯化铜量宜在0.3～0.5mmol之间，注入时间宜在1h。而延长注射时间并控制搅拌速度可以得到Cu@Ni核壳结构纳米线。结构分析发现，Cu及Cu@Ni核壳结构纳米线都是fcc结构，含有孪晶，并沿[110]方向生长。
　　在实验的基础上，初步探讨了Cu及Cu@Ni核壳结构纳米线的生长机理。认为在所设定的反应温度下，镍离子首先被还原为镍原子，但却无法单独形核，而铜离子易于从镍原子上得到电子，因此被还原为铜原子并进一步形核生长为纳米线;在较长的反应时间下，镍原子会依附在已经形成的Cu纳米线的表面而进一步生长成为核壳结构的纳米线。催化还原亚甲基蓝在NaBH4水溶液中褪色的测试表明:Cu@Ni核壳结构纳米线具有优异的催化性能，溶液在加入催化剂1分钟后即变为无色。磁学测试结果表明，Cu@Ni核壳结构纳米线具有室温铁磁性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 一维纳米材料的形成原理与制备方法

1．2．1 一维纳米材料的形成原理

1．2．2 一维纳米材料的制备方法

1．3 Cu纳米线的研究进展

1．4 金属核壳结构纳米线的研究进展

1．5 Cu@Ni核壳结构纳米线的研究进展

1．6 研究内容与研究意义

1．6．1 研究意义

1．6．2 研究内容

参考文献

第二章 实验条件及主要测试方法

2．1 实验试剂及主要仪器

2．2 制备方法

2．2．1 Cu纳米线的合成

2．2．2 Cu@Ni核壳结构纳米线的合成

2．3 测试方法

2．3．1 X-ray衍射分析

2．3．2 紫外-可见光谱分析

2．3．3 扫描电子显微镜形貌分析

2．3．4 透射电子显微镜形貌、物相和成分分析

2．3．5 超导量子干涉仪测量磁学性能

2．3．6 催化性能测试

第三章 Cu纳米线的制备及其形貌影响因素研究

3．1 引言

3．2 Cu纳米线的合成与表征

3．3 实验结果和讨论

3．3．1 注射温度对Cu纳米线形貌的影响

3．3．2 十八烯加入量对Cu纳米线形貌的影响

3．3．3 氯化铜加入量对Cu纳米线形貌的影响

3．4 本章小结

参考文献

第四章 Cu@Ni核壳结构纳米线的合成与表征

4．1 引言

4．2 Cu@Ni核壳结构纳米线的制备与表征实验方法

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 Cu@Ni核壳结构纳米线的形貌与结构表征

4．4 Cu@Ni核壳结构纳米线的磁学性能测试

4．5 Cu@Ni核壳结构纳米线的催化性能测试

4．6 实验影响因素讨论

4．6．1 搅拌速度对纳米线形貌的影响

4．6．2 氯化铜添加量对纳米线形貌的影响

4．7．3 十八烯添加量对纳米线形貌的影响

4．6．4 Cu@Ni核壳结构纳米线的形成机理探究

4．7 本章小结

参考文献

第五章 全文结论

致谢

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