纳米多孔金属基材料制作及在分子检测之应用

《纳米多孔金属基材料制作及在分子检测之应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、纳米多孔金属基材料制作及在分子检测之应用第1章绪论1.1纳米多孔金属材料的研究与进展纳米材料是指至少有一个维度在100nm以内的材料，纳米材料的独特结构可以产生小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等，在磁、光、电、热、等方面显示了独特的性质。纳米颗粒，纳米线、纳米薄膜是各类纳米材料的结构单元，有效地控制这些单元的尺寸、形状等参数可以获得其新异的性能。宏观纳米结构材料是由纳米颗粒、纳米线、纳米管等结构组成，它的微观结构和性能既与单个的纳米颗粒、纳米线和纳米管等有很大的区别，也不同于块体的金属材料，更不是多个纳米结构单元的叠加，它

2、具有自身的独特性质[1]。纳米多孔金属材料因其特殊的结构性能在许多领域备受关注，不仅具有金属材料的延展性和导电性，而且孔隙结构大小可调、密度低、比表面积大、空隙率高、吸附性强、均匀性好，是利用纳米技术制备的金属材料，跟纳米材料一样，其具有纳米级尺寸的组织结构，纳米多孔金属材料具有其它纳米材料一样的性能，在催化、电催化、电化学传感、表面增强拉曼光谱中应用广泛，随着科技的发展，纳米多孔金属以其独特的优势迅猛的发展起来。目前用来制备纳米多孔金属材料的方法主要有模板法、去合金化法、Layer-by-Layer自组装法等。1.2纳米多孔金属基复合材料的

3、概述随着纳米多孔材料应用领域的不断拓展,近年来人们开始设计和合成具有比表面积大、催化活性高的复合纳米多孔金属材料。纳米多孔金属基复合材料，尤其是纳米多孔金属与金属氧化物的复合材料逐渐成为材料研究的热点领域。由于纳米多孔金属材料的复合形成异质结构，因而在光学、催化、传感等方面都表现出新奇的特征，这些复合材料可以通过多种方法获得，如利用金属的活泼性不同用置换的方法将金属氧化物和多孔金属复合；将纳米微粒与纳米微粒共聚形成新的纳米复合材料；利用模板技术等等。但是在制备纳米多孔金属复合材料时要注意下面的影响：一是纳米多孔金属基底与复合物的材料均匀性要好

4、，这样制备的纳米多孔金属复合材料的重复性高；二是纳米多孔金属与复合材料的界面接触方式很重要，复合材料和纳米孔金属的界面作用是导致材料性能变化的重要因素，同时对复合材料的稳定性也有着重要的影响。纳米多孔金属复合材料的基底与复合物的形状、尺寸、微结构等因素决定了复合材料的结构性能和应用范围，其制作方法和工艺流程也同样影响着材料的结构和性能。随着研究的不断深入，制备纳米多孔金属基复合材料的方法更加多样化，下面简单介绍纳米多孔金属复合材料的主要制备方法，包括无电电镀法、电化学电镀法、溅射法、水/溶剂热法、溶胶-凝胶法、热分解法、金属置换法等。无电电镀

5、法也叫化学镀法，Lang等人报道了用无电电镀法制备多孔金属二氧化锰(MnO2)复合材料，即利用水合肼的挥发特性，在同样的密闭空间中放置一定浓度的高锰酸钾(KMnO4)和氢氧化钾(KOH)的水溶液，将已经制备好的多孔金漂浮在溶液表面，水合肼和高锰酸钾(KMnO4)及氢氧化钾(KOH)的水溶液在溶液表面处发生反应时，二氧化锰(MnO2)晶体逐渐在纳米多孔金的韧带上生长，制备的纳米多孔金属和二氧化锰的复合材料用来制作的超大电容器显示了超大的比电容和大的电流密度。无电电镀方法易于操作，近几年使用率非常高[12-15]。溅射法属于物理沉积，是比较简单的

6、一种制作纳米多孔金属复合材料的方法。.第2章实体金/纳米多孔金（Solid/NPAu）结构优化2.1引言纳米多孔金属是一种纳米结构化的宏观材料，纳米线、纳米多孔薄膜或者实体金/纳米多孔结构因为其孔隙率可调而具有更新颖的化学物理性质，通过调控使其表面效应更加显著。这些材料可以被广泛的应用于催化、表面增强拉曼散射、生物医疗等重要领域，因此，制备形貌上特征尺度可调的纳米结构尤为重要。制备纳米多孔金属通常有模板法、Layer-by-Layer自组装法和去合金化法，在上述三种方法制备多孔金属材料过程中都可以通过改变制备条件来控制纳米多孔金属的形貌和孔隙

7、，但考虑到调控稳定性和均匀性，人们常选择去合金化法来制备孔隙可调的纳米多孔金属材料。去合金化法分为化学去合金化法和电化学合金/去合金化法，两者制备纳米多孔材料的原理基本相同，区别在于电化学去合金化法在制备过程中是通过电化学法控制，并且电化学合金/去合金化法可通过调节电化学参数来精确控制合金的溶解速度和形貌尺寸。在本章中，我们研究了通过电化学合金/去合金化法制备纳米结构的过程，并设计制备了具有中间实体金外部为三维双连续纳米金属孔隙的实体金/纳米多孔金属(S/NPG)结构。值得注意的是，我们仅仅通过调控实验过程中的反应温度、前驱体浓度等反应参数就

8、可以对纳米多孔材料的特征尺寸进行优化：在高温的氯化锌和苯甲醇(ZnCl2/BA)电解液中，通过三电极体系采用原位电化学合金化/去合金化方法对直径为微米级的金线进行刻