镍金双元金属纳米颗粒的化学制备及热稳定性研究

摘要

与单质金属纳米材料相比，双元金属纳米材料具有独特的选择性、光学性、催化活性及磁性等，这在能源、化工、生物医学上都有广泛的应用价值。因此在纳米材料领域中，设计具有特殊性能和结构的双元金属纳米合金，成为了研究的热点。随着双元金属纳米材料的研究取得的不断进展和突破，越来越多的具有不同组分、不同形貌、不同结构的纳米合金已经成功制备。鉴于已有双元金属纳米材料的合成方法与技术之上，本文以镍金双元金属纳米粒子(NiAu)为研究对象，对NiAu的制备、微结构表征、热稳定性进行了系统的研究，主要研究内容如下：
　　1、本论文主要采用液相连续还原法，在一个温和的化学回流体系中制备NiAu，以油胺为溶剂和还原剂，适当调控金属前驱物(Ni(acac)3和H[AuCl4]?4H2O)比例，在适时的反应温度下，顺序添加金属前驱物制备纺锤体纳米颗粒。同时通过对比实验，调控动态参数，研究此合成体系中存在的影响因素(反应物比例，反应温度，升温速率及调控表面活性剂)。研究结果表明这些因素都在很大程度上影响样品最终的分散性和均匀性。
　　2、采用原位扫描透射电子显微技术（STEM）在原子级分别研究了NiAu纺锤体状纳米结构在氧化和真空中的结构稳定性和热退火下结构演化行为。研究发现NiAu纳米结构在氧化过程中发生多层结构重构，形成Ni@Au@NiO多层结构。在原位真空条件退火过程中，NiAu纳米结构演化可分为四个阶段：(1).Ni纳米基体多晶化；(2).Au原子的晶面选择性表面偏析；(3).Ni基体单晶化重结晶；(4).Au组分延Ni基体表面的扩散外包形成核壳结构。
　　3、将球差校正的STEM技术同DFT计算相结合，在连续三种不同的条件处理下研究 NiAu纳米颗粒的结构演变动力学过程。研究表明，氧化气氛下Au原子促进其临近的吸附的O2分子解离并与Ni(111)表面原子键和形成NiO，同时促进 Au原子迁移扩散行为，最终形成 Ni@Au@NiO多层结构；氢还原过程促进表面重构，从而形成具有面心立方结构的NiAu团簇；在催化CO氧化过程中，热激励作用下，先后发生Au逆向偏析以及Ni再结晶化。

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第一章 绪 论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 双元金属纳米晶的液相合成

1.3 论文选题依据及研究内容

第二章 NiAu纺锤体纳米颗粒的制备

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果和讨论

2.4 本章小结

第三章 原位表征NiAu纺锤体纳米结构的热稳定性

3.1 引言

3.2 实验详情

3.3 结果与讨论

3.4 总结

第四章 NiAu纳米颗粒不同环境下的原子分辨结构演变及

4.1 引言

4.2 实验详情

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 全文总结与创新及展望

5.1 全文总结

5.2 论文创新性及后续展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果