低维金属材料的室温液相合成与光学性质

摘要

本论文主要探索在室温下液相体系中对金属纳米材料进行形状控制合成的非模板方法，并探讨导致纳米材料各向异性生长的机制，同时结合材料的光学性质进行相关研究。 论文的第一章简介了金属纳米材料的性质及应用前景，并对国内外在形状控制合成金属纳米材料方面的工作做了一个大致的综述。在后面三章分别介绍了通过三种非模板的液相化学方法来合成低维结构的金属材料：直接的光还原方法合成三角形Ag纳米盘；单宁酸还原合成单晶Ag纳米线；种子中介的方法合成Ag纳米盘。同时，对制得纳米结构的光学特性进行探讨。 1.通过可见光光还原的方法，柠檬酸钠作为还原剂，一步反应合成了Ag纳米盘，盘状产物大部分为三角形或截角三角形。对其光吸收性质的研究表明纳米盘展现出了与其三角形形貌相关的面外四极，面内四极及面内偶极等离子体共振吸收峰。生长机理的研究表明三角形纳米盘是通过多边形纳米盘沿着其短边边面的优先生长而进化形成的。短边边面的高反应活性可能与纳米盘表面电荷分布和表面附近光场强度分布有关。由于在合成过程中未引入任何表面活性剂及高分子，相对就得到了表面较“干净”的纳米盘。这种“干净”的表面更有利于Ag纳米盘的潜在应用(如生物传感器及表面增强拉曼散射等)。 2.通过一个简单的单宁酸还原过程制备了Ag纳米线。晶体结构的研究表明纳米线为单晶面心立方Ag结构，生长方向沿<100>方向。据我们所知，之前未曾有沿<100>方向生长的单晶Ag纳米线的报道。机制研究表明，足够慢的还原反应及晶化速度对Ag纳米线的一维生长起着重要的作用，快速的反应将导致各向同性的生长。同时，我们对产物的光学性质进行了相关研究。由于该合成途径无需加热，也不需要引入任何表面活性剂，因此是一个低能耗，环境友好的“绿色”方法。 3.通过种子中介的方法，使用单宁酸作为还原剂，成功的制备了Ag纳米盘。该过程亦无需引入任何表面活性剂来辅助纳米盘的各向异性生长。通过改变种子用量，成功的对纳米盘尺度进行了控制。同时，观察到了一系列有趣的形貌变化现象：随着种子量的减少，纳米盘产率增加；三角形纳米盘相对于六边形纳米盘比例增大；在最少种子用量下，Ag纳米线开始和纳米盘共同出现于产物中。对产生上述有趣现象的机制进行了分析。该研究证实了缓慢的还原反应及晶化过程有利于获得高度各向异性的纳米结构。

目录

文摘

英文文摘

第一章 金属纳米材料的性质，应用及制备研究进展

第二章 银纳米盘的一步光还原合成及其光吸收特性

第三章单晶Ag纳米线的室温制备和表征

第四章 种子中介的方法合成Ag纳米盘

博士期间发表论文

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