【摘要】：銅納米材料(包括納米線和納米粒子)擁有非常優(yōu)異的導(dǎo)電、催化和抑菌性能,而且價格非常低廉,有著廣闊的應(yīng)用前景。因此,銅納米材料的制備方法、形貌控制和性能調(diào)控成為近年來科學(xué)家的研究熱點。在本論文工作之前,胺類或羧酸類化合物被發(fā)現(xiàn)可以作為表面修飾劑,通過胺基或羧基基團與銅配位,在液相化學(xué)還原法中控制銅納米晶的生長和形貌。但迄今為止,尚未有工作研究利用同時含胺基和羧基的化合物作為表面修飾劑的情況�；诖�,本論文工作首次利用氨基酸這一同時含胺基和羧基的天然化合物,作為銅納米材料合成的表面修飾劑,詳細(xì)研究了銅納米材料的液相化學(xué)還原法和所得銅納米材料的性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了制備所得銅納米材料的形貌。氨基酸側(cè)鏈為烷基或含N基團時,可以獲得銅納米線。而其他類型氨基酸則只獲得納米粒子。另外,側(cè)鏈基團體積大小也影響了銅納米晶的形貌,體積大的傾向于生成納米粒子。進一步的X射線光電子能譜研究發(fā)現(xiàn),不同的氨基酸,在銅納米材料表面有不同的配位方式。側(cè)鏈為烷基或含羥基時,氨基酸通過自己胺基和羧基與銅配位,而且羧基是以單齒方式配位的。氨基酸側(cè)鏈含有羧基時,兩個羧基以雙齒螯合方式同時與銅配位,但胺基不參與配位。氨基酸側(cè)鏈含有另一胺基時,羧基以雙齒螯合方式與銅配位,同時側(cè)鏈的胺基與銅配位。這些研究發(fā)現(xiàn),加深了對修飾劑分子與銅納米晶表面原子之間相互作用(包括結(jié)合方式和結(jié)合強弱)的理解,具有理論價值。另外,研究還發(fā)現(xiàn),氨基酸修飾的銅納米材料具有非常優(yōu)異的抗氧化性。而且,氨基酸的多官能度,特別是存在未配位的第三官能團,提高了銅納米材料的溶液分散性能,也為進一步修飾銅納米材料提供了可能的活性位點。以上研究表明,氨基酸是一類非常優(yōu)秀的銅納米材料修飾劑,不但容易實現(xiàn)銅納米材料的形貌可控和多樣化制備,而且極大改善了銅納米材料的抗氧化和溶劑分散性能。更重要的是,氨基酸價格低廉,天然無毒,因此本論文工作所開發(fā)的銅納米材料制備方法潛在著良好應(yīng)用前景。
【圖文】：

氫化鈉(NaBH)、抗壞血酸等在液相中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將 Cu2+離子還 Cu 原子，并生長為不同形貌的納米 Cu。由于納米級粒子的表面能高，極易團聚，為很好地控制其穩(wěn)定性、分散性寸及形貌，通常需要加入表面修飾劑如聚合物、表面活性劑、胺類化合物以酸及其衍生物等對納米銅的形貌進行調(diào)控[49]。.2.1.1 液相化學(xué)還原法制備銅納米線Zeng 等[50]人在堿性溶液中以 Cu(NO3)2為銅的前驅(qū)體，N2H4·H2O 為還原劑二胺(C2H4(NH2)2)為表面修飾劑合成了半徑 90～120nm、長度為 40～50μm長納米線，，作者發(fā)現(xiàn)有 Cu(NO3)2、N2H4·H2O、C2H4(NH2)2的比例以及反應(yīng)度都是影響銅納米線形貌的因素，進而推動了水熱法制備銅納米線方面的。圖 1.1 為 Zeng 等人制備的銅納米線的掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子鏡（TEM）圖片。

作為還原劑，在水為溶劑的條件下室溫攪拌過夜，然后在100℃溫度下反應(yīng)6 h，最終得到了平均直徑僅為24+4 nm的銅納米線，使銅納米線的長徑比上升了一個層次。圖1.2為Xia等人制備的銅納米線的X射線粉末衍射（XRD）譜圖和SEM與TEM圖片。圖 1.2 銅納米線的 XRD 譜圖以及 SEM 和 TEM 圖片[53]Yan等[54]人以CuCl2作為前驅(qū)體，PVP作為表面修飾劑，N2H4·H2O作為還原劑，在乙醇為溶劑80℃溫度下，通過不斷將前驅(qū)體和表面修飾劑混合液與還原劑同時抽入反應(yīng)槽進行大量合成銅納米線，并將合成的銅納米線制備透明導(dǎo)電膜，為大量生產(chǎn)銅納米材料提供了技術(shù)指導(dǎo)。圖1.3為Yan等人使用的銅納米線制備裝置示意圖。圖 1.3 銅納米線制備裝置示意圖[54]
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O614.121

【參考文獻】

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本文編號：2580076