【摘要】：微納米材料的性能與其形貌和尺寸等關(guān)系密切。隨著科學(xué)研究的不斷發(fā)展,多種形態(tài)新穎的微納米材料被成功制備。其中,金和銀兩種貴金屬有很多其他材料不具備的優(yōu)越性,例如表面等離子體共振特性、穩(wěn)定性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和生物相容性等,使其在表面增強拉曼散射(SERS)、催化、生物醫(yī)用和傳感等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。本文以金和銀兩種材料為研究對象,重點研究了微納米材料的形貌可控制備、形成機理及應(yīng)用。采用一步還原法或晶種增長法為制備方法,以多種雙子(Gemini)表面活性劑或羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)為導(dǎo)向劑,實現(xiàn)了以高效和綠色的途徑可控制備多種形態(tài)新穎、高產(chǎn)率的金或銀微納米材料。產(chǎn)物用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、選區(qū)電子衍射(SAED)、X射線光電子能譜分析(XPS)、能量色散X射線光譜儀(EDX)和紫外可見近紅外分光光譜(UV-vis-NIR)等測試技術(shù)進(jìn)行表征。以所得特殊形態(tài)的金或銀微納米材料為SERS基底或催化劑時展現(xiàn)了優(yōu)越的應(yīng)用效果。第一章首先對常用的微納米材料的制備方法進(jìn)行綜述,包括晶種增長法、一步還原法、電化學(xué)法和水熱法等。其次敘述了微納米材料制備中常用的表面活性劑,包括傳統(tǒng)小分子型、新型低聚類和高分子表面活性劑。最后對金和銀兩種材料的一維、二維和三維的微納米材料制備方法及其應(yīng)用進(jìn)行綜述。第二章以Gemini表面活性劑(16-12-16,16指尾鏈碳原子數(shù),12指中間聯(lián)結(jié)鏈碳原子數(shù),下同)為導(dǎo)向劑,通過一步還原法快速制備高枝化的多孔花狀銀微米材料(簡稱銀微米花)。通過調(diào)控表面活性劑的種類、硝酸銀(AgNO3)的濃度、抗壞血酸(AA)的濃度和反應(yīng)溫度還可得到多種三維銀微米材料,包括繡球狀、排球狀和蠕蟲狀等。通過分析銀微米花的形成機理發(fā)現(xiàn),16-12-16是其形成必不可少的前提條件,銀微米花是在初步形成花瓣和球核后進(jìn)一步組裝而成的。以銀微米花為SERS基底時具有很強的增強效應(yīng),可以檢測到5×10-17M的結(jié)晶紫(CV),比現(xiàn)有10-12-10-14M的檢測限高3-5個數(shù)量級,分析增強因子也可以達(dá)到1.84×1014。由基底與CV接觸的時間越長時SERS信號強度越來越強得知,基底與待測分子充分接觸十分重要。第三章以綠色環(huán)保的CMC-Na為導(dǎo)向劑,通過一步還原法制備超長的一維帶狀銀納米材料(簡稱銀納米帶)。該制備途徑具有反應(yīng)快、無污染、導(dǎo)向劑新穎和產(chǎn)率高等優(yōu)點。銀納米帶的平均長度可達(dá)50 μm,遠(yuǎn)超文獻(xiàn)中所能達(dá)到的～10μm的水平。調(diào)節(jié)CMC-Na的濃度、AgNO3/AA和溫度可使產(chǎn)物從一維銀納米帶轉(zhuǎn)變?yōu)槿S多層銀微米球及其他形態(tài)的產(chǎn)物,包括餅狀、片狀和線團狀等。通過分析銀微米帶的形成機理得知銀納米帶是從初始形成的大尺寸二維銀納米片逐漸裁剪而來的,其中CMC-Na在該過程中起重要的裁剪作用。以銀納米帶為催化劑時展現(xiàn)了優(yōu)越的催化活性,催化降解對硝基苯酚(4-NP)的催化速率常數(shù)和催化劑的活性因子分別達(dá)到1.74×10-2 s-1和87.00 s-1g-1,該效率是其他形態(tài)三維銀微米產(chǎn)物、石墨烯/碳纖維/銅與銀復(fù)合物的幾倍乃至上百倍。第四章以晶種增長法制備了局域表面等離子共振(LSPR)可調(diào)的刺球形金微米材料。通過調(diào)節(jié)Gemini表面活性劑(16-4-16)的濃度、種子的使用量、種齡、AgN03濃度、氯金酸(HAuCl4)濃度、AA濃度以及Gemini表面活性劑的種類(16-s-16,s=4、6、10和12),可以得到金納米帶和花狀等多種形態(tài)的產(chǎn)物。此外,LSPR吸收峰會隨著產(chǎn)物表面刺狀突起的生成從可見光區(qū)域擴展到近紅外區(qū)域(生物窗口 Ⅰ和Ⅱ,500-1350nm),這是報道的微納米材很難實現(xiàn)的,使其在生物領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛能。以刺球形金微米材料為SERS基底,對羅丹明B(RhB)的檢測限可達(dá)到5×10-7 M,表明它可做為較靈敏的SERS基底。第五章以Gemini表面活性劑(16-6-16)為導(dǎo)向劑,通過晶種增長法制備了尺寸可調(diào)的高產(chǎn)率雙錐形金納米粒子(簡稱金納米雙錐)。合理使用16-6-16既實現(xiàn)了直接制備高產(chǎn)率傳統(tǒng)、凹面和截斷的金納米雙錐,也實現(xiàn)了單分散的雙錐有序的組裝成二維超晶格結(jié)構(gòu)。通過逐漸增加種子的使用量,可以使雙錐的尺寸逐漸變小,并可使凹面型雙錐(稱為CAuBPs)變?yōu)閭鹘y(tǒng)雙錐(TAuBPs)。由TAuBPs和CAuBPs在平面排列的規(guī)整度可以看出,TAuBPs自組裝成二維超晶格的能力更強。此外,調(diào)節(jié)16-6-16、AgNO3、HAuCl4、AA和檸檬酸(CC)的濃度,可以得到多種形態(tài)的產(chǎn)物,包括截斷的雙錐、多面體和多腳狀微米粒子等。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O614.12;TB383.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊柳;雷霆;裴堅;劉晨江;;有機微納米材料的設(shè)計策略、加工及應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2012年12期

2 ;微納米材料科技及應(yīng)用國際高層論壇在我校召開[J];重慶文理學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年06期

3 ;南理工微納米金屬、結(jié)構(gòu)、材料研究工作獲支持[J];中國粉體工業(yè);2013年06期

4 尹豪豪;張坤;徐輝雄;;微納米材料在超聲診療學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展[J];腫瘤影像學(xué);2018年05期

5 ;重慶市政協(xié)副主席陳貴云在微納米材料與先進(jìn)制造國際學(xué)術(shù)會議上的講話[J];功能材料信息;2017年06期

6 王圣杰;;淺析無機金屬氧化微納米材料的水熱性能[J];中國金屬通報;2018年04期

7 梁紅蓮;徐慧娟;吳華濤;;基于水凝膠模板法制備有機-無機復(fù)合微納米材料的研究[J];廊坊師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年04期

8 ;中國工程院院士李鶴林在微納米材料與先進(jìn)制造國際學(xué)術(shù)會議上的講話[J];功能材料信息;2017年06期

9 張曉;解英娟;馬佩軍;吳志嬌;趙謖玲;樸玲鈺;;物理混合法制備分級混晶TiO_2微納米材料及其光催化性能[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報;2015年10期

10 王瑋韜;陳春梅;;SiC納米材料的制備及器件應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J];科技風(fēng);2018年15期

相關(guān)會議論文 前10條

1 馮西橋;;微納米材料手性形貌的形成機理研究[A];第十三屆全國物理力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2014年

2 賈漫珂;蘇貴金;鄭明輝;;氧化鐵3D微納米材料在氯代芳烴降解中的應(yīng)用[A];持久性有機污染物論壇2009暨第四屆持久性有機污染物全國學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2009年

3 任啟鴻;單思聰;楊皓;趙紅平;;微納米材料表面效應(yīng)的有限元模擬[A];損傷、斷裂與微納米力學(xué)進(jìn)展：損傷、斷裂與微納米力學(xué)研討會論文集[C];2009年

4 李東密;鄭炎松;;分子的手性對聚集體形貌和發(fā)光性能的影響[A];中國化學(xué)會第三屆全國分子手性學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2010年

5 張麗霞;劉燁煊;蘇貴金;鄭明輝;;鐵基氧化物微納米材料對六氯苯的降解研究[A];第六屆全國環(huán)境化學(xué)大會暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

6 梁衍亮;陶占良;陳軍;;鎂微納米材料的制備與電極性能研究[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集[C];2012年

7 龐歡;杜記民;陳靜;張江山;;由配合物構(gòu)筑多孔過渡金屬氧化物微納米材料與其超級電容性能研究[A];第十二屆固態(tài)化學(xué)與無機合成學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

8 薛亞輝;;微納米材料力學(xué)理論及相關(guān)應(yīng)用[A];2010年第四屆微納米海峽兩岸科技暨納微米系統(tǒng)與加工制備中的力學(xué)問題研討會摘要集[C];2010年

9 龐歡;杜記民;陳靜;張江山;;由配合物構(gòu)筑多孔過渡金屬氧化物微納米材料與其超級電容性能研究[A];河南省化學(xué)會2012年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2012年

10 邊浩光;;機械研磨法制造微納米材料[A];2003年中國納微粉體制備與技術(shù)應(yīng)用研討會論文集[C];2003年

相關(guān)重要報紙文章 前3條

1 河北日報記者 孫占穩(wěn) 記者 郭京泉;河北清華發(fā)展研究院八個研發(fā)中心揭牌[N];廊坊日報;2005年

2 陳育凡;以創(chuàng)新驅(qū)動引領(lǐng)科技轉(zhuǎn)型發(fā)展[N];科技日報;2013年

3 本報記者 劉玉梅　本報通訊員 王林 朱國君;許昌學(xué)院:古都學(xué)府的世紀(jì)之春[N];河南日報;2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 夏衍;金、銀微納米材料的形貌可控制備及應(yīng)用研究[D];武漢大學(xué);2018年

2 牛學(xué)良;新型碳基微納米復(fù)合材料的制備及電化學(xué)應(yīng)用研究[D];海南師范大學(xué);2018年

3 葛丹華;金屬基微納米材料的構(gòu)建及其性能研究[D];蘇州大學(xué);2017年

4 史續(xù)典;微生物微納米生物制造有序排列方法的研究[D];華中科技大學(xué);2016年

5 張文林;基于柑橘皮渣及果膠的新型微納米材料研制及其應(yīng)用研究[D];西南大學(xué);2017年

6 王照亮;微納米尺度材料熱物性表征與熱輸運機理研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2007年

7 王瑋;金屬基、硼基一維微納米材料的制備與表征[D];青島科技大學(xué);2007年

8 馬德崇;半金屬鉍微納米材料的形貌可控合成及催化性能研究[D];湖南大學(xué);2012年

9 盧艷;鉍基半導(dǎo)體氧化物微納米材料的液相合成與光催化性能研究[D];湖南大學(xué);2015年

10 張雷;三元氧化物微納米材料的液相制備、表征及性能研究[D];南京大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 閆博;形貌可控微納米材料的合成及其電化學(xué)性能研究[D];蘇州大學(xué);2018年

2 陳文

本文編號：2743214