银纳米结构可控合成及其光学性质研究

摘要

近年来，贵金属纳米材料因其独特的电学、光学、催化等特性及由此而引起的应用价值，已经成为纳米科学领域的重要的研究热点之一。如同物质的结构决定其性质，随着材料合成和表征技术的不断完善，研究发现贵金属纳米结构的诸多特性与其相貌和尺寸具有密切的相关性。在本文中，我们通过改变制备方法、优化实验参数，合成纯度较高、性能可调银纳米结构。本文的相关工作如下：
　　1.银纳米棒的制备
　　高纯度的银纳米棒的合成具有极大的挑战性和重要的基础研究意义。在本工作中，以银氨溶液为前驱体，利用晶种生长法合成了银纳米棒。通过改变晶种的添加量和粒径大小，可以合成不同纵横比的均匀银纳米棒。由于银纳米微粒自身的不稳定性，对于实验中可能影响银纳米结构的因素也进行了系统地研究。根据银纳米棒胶体的紫外-可见-近红外吸收光谱在离心分离过程中的变化，离心分离给银纳米棒带来的影响进行了简单分析和讨论。最后，参考银纳米线的生长机制，利用多羟基醇还原法来制备银纳米棒。调节表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的分子质量和配比，成功合成了银纳米长棒。
　　2.银纳米立方体的制备
　　尺寸均一、纯度高的银纳米立方体的合成对于纳米结构的自组装和空心纳米结构基础性研究是非常重要的，列如金纳米笼的合成。在本工作中，利用改善的多元醇法制备了不同尺寸的银纳米立方体。以盐酸(HCl)为添加剂，在空气气氛条件下制备出尺寸约为100nm的银纳米立方体；当使用硫氢化钠(NaHS)来取代盐酸作为添加剂，在氩气氛围的保护下，在较短时间内合成小尺寸银纳米立方体（约50nm）；调整其他实验参数，成功制备出尺寸大于100nm的银纳米立方体。结合透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)结果，可以发现银纳米立方体是由六个(200)晶面组成的单晶。在紫外-可见-近红外吸收光谱中，随着银纳米立方体尺寸的变化，其偶极矩共振吸收峰在420-500nm范围内规律移动。
　　3.银纳米片的制备
　　利用水热法，在高压反应釜中合成银纳米片。在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)诱导下，在N-N二甲基甲酰胺溶剂中，通过还原硝酸银合成了银纳米片。在银纳米片的制备过程中，N-N二甲基甲酰胺不仅作为溶剂，其还作为还原剂，将硝酸银还原，在PVP诱导下形成片状结构。调节不同实验参数，如反应温度、PVP与硝酸银的摩尔比等，成功制备出不同形貌尺寸的银纳米片。

目录

声明

注释表

第一章 绪 论

1.1 纳米材料的概述

1.2 纳米材料的特性

1.3 纳米材料的应用

1.4 纳米材料的合成方法

1.5 本论文的主要研究目的和内容

第二章 银纳米棒的制备

2.1引言

2.2 银纳米棒的制备

2.3 样品表征

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 银纳米立方体的制备

3.1 引言

3.2 银纳米立方体的制备

3.3 样品表征

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 银纳米片的制备

4.1 引言

4.2 银纳米片的制备

4.3 样品表征

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 全文的总结与展望

参考文献

致谢

在校期间的研究成果及发表的学术论文