新型贵金属纳米粒子的制备及其在表面增强拉曼和催化方向上的应用

摘要

贵金属纳米材料作为纳米材料的重要组成部分，由于其独特的物理和化学性质，近数十年来，受到了长久和深入的研究，被广泛应用于生物技术、纳米药物、催化和能源转换等领域。通过优化合成参数，我们可以获得尺寸、形貌、组成和结构的精确控制且具有不同物理化学性质的纳米晶体。
　　本研究主要内容包括：⑴以AuBPs作为再生长的种子，在大端基表面活性剂及欠电位沉积元素稳定和结构导向作用下，再生长成具有高指数面的凹面金纳米双锥（CAuBPs）。通过改变初始AuBPs的大小或加入AuBPs的量，制备的CAuBPs的长度可达到800 nm,其等离激元共振峰（LPRW）远超过原始的金双锥，可在原始金双锥的峰位至2000 nm范围内可控调节。当 CAuBPs作为表面增强拉曼光谱（SERS）基底时，表现出明显的信号增强现象，且随着CAuBPs尺寸的增加，SERS性能越高。这主要得益于CAuBPs表面存在随着尺寸变大而增大的表面“热区”。⑵理论计算及实验结果表明随着CAuBPs凹度的提升，双锥LPRW逐渐红移，曲率较高的表面附近产生局域电场增强。而粒子的消光光谱变化趋势与理论计算结果一致。FDTD计算证实了凹面金双锥在其尖角处具有比普通双锥更强的电场强度。因此，在粒子表面积近似情况下，CAuBPs显示出比AuBPs更优异的SERS性能，这表明CAuBPs有着较强的近场增强效应。此外，由于CAuBPs的表面裸露高指数晶面原子，与普通双锥相比展示了更高的催化活性。⑶在室温下，利用特定的长碳链表面活性剂作稳定剂，我们成功制备得到树枝状PdAg纳米片。随着碳链长度的增加，纳米粒子从3D向2D结构进行转变。所合成的PdAg纳米片与碳纳米管复合后催化剂表现出优异的电催化乙醇氧化性能，为其在碱性直接燃料电池的电极催化剂应用提供了可能。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 贵金属纳米粒子的形成过程

1.2 贵金属纳米材料的性质

1.3 本论文的总体思路及创新性

第二章 凹面金纳米双锥的合成及应用

2.1 引言

2.2实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 AuBPs和CAuBPs性能比较

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 树枝状PdAg纳米片的制备和应用

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

符号与缩写

攻读学位期间发表文章及申请专利

致谢