原位液体室透射电镜观察金纳米棒/石墨烯复合物的形成和运动过程

摘要

cqvip:本文利用原位液体室透射电子显微镜实时观察了液态下金纳米棒/石墨烯复合物的动态自组装行为。结果表明,由于电荷吸引力,金纳米棒倾向于通过尖端接近方式靠近石墨烯的边缘。组装结构形成以后,金纳米棒与石墨烯边缘可以发生相对旋转,其中金纳米棒边缘贴合石墨烯边缘的结构更稳定,并且没有显示金纳米棒与石墨烯边缘之间的相对角度随时间的变化。观察到了自组装结构的漂移运动,与较小尺寸的自组装结构相比,较大尺寸的结构显得更难以通过液体流动推动运动,并且其运动更容易因为来自液体室窗口基底的阻力而慢下来。利用液体室透射电镜进一步观察石墨烯折叠结构,观察结果表明折叠结构可随时间在液体中打开和闭合,导致固定在石墨烯层上的金纳米棒表现出与石墨烯之间的明显相对位置变化。总体上,自组装结构非常稳定,并且在液体中没有表现出任何的分离行为。进一步,将金纳米棒/石墨烯复合物用作催化剂,在4-硝基苯酚催化还原实验中显示出比单纯金纳米棒更好的催化性能。投料质量比为1:5的金纳米棒/石墨烯复合物表现出最佳性能,表观速率常数值为0.5570min-1,是单纯金纳米棒的8倍。这一显著改善与优化稳定的金纳米棒/石墨烯复合物结构密切相关。原位液体室透射电镜为分析液体中复杂的自组装行为,及未来的高性能复合催化剂材料的开发,提供了一种强有力的表征方法。