纳米颗粒的包覆及合成机理研究

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1、山东大学硕士学位论文摘要近年来，随着纳米科技的发展，对纳米颗粒表面进行修饰改性成为材料科学领域中的一个研究热点。本论文中，我们利用贵金属Au、Si02及巯基乙酸(TGA)等，采用水溶液法分别对Cu20、Au、CdTe等进行了修饰改性，制备了Cu20@Au、Au@Si02和TGA修饰的量子点，并系统研究了它们的形成机理和光学特性。主要研究内容可概括为以下几个方面：1．首次采用PVP作为表面活性剂，在低温水溶液中制备了Cu20纳米立方体和纳米球，进一步以Cu20纳米立方体作为种子，利用异质种子生长法，制备了Cu20@Au核壳结构的纳米晶，并对它们的晶体结构、形貌和发光

2、性质进行了表征。Cu20立方体形成的机理是：PVP基团中的氧原子与Cu20纳米晶的flOO}面发生了选择性的作用，抑制了沿<100>方向的生长，这样导致Cu20纳米晶沿<111>方向生长的速率远远超过沿<100>方向的生长速率。随着f111)面的消失，就得到了Cu20立方体结构。Cu20纳米球形成的机理：溶液中PVP的浓度加大，导致溶液体系粘度的增加，从而会阻碍溶液中离子的扩散，抑制Cu20纳米晶的异向生长能力，导致Cu20纳米球的形成。Au纳米晶能在Cu20纳米晶表面进行生长可能是因为：第一，Au在Cu20立方体的表面的成核与生长，能够降低Cu20立方体的表面能

3、。第二，Cu20纳米晶与Au的晶格匹配性能比较好。由于Cu20具有面心立方结构(fee)，具有丰富的较低表面能的{111)面，从HRTEM的图像可以看出，Cu20的dlll=0．24nm和d200=0．21nm分别与Au的dill=O．23rim和d200=0．20nm都非常接近。这有利于Au在CU20立方体的表面成核并最终形成Cu20@Au核壳结构。由于小尺寸能够导致比较强的振子强度，从而导致吸收峰的蓝移。由于我们制得的Cu20立方体纳米晶比Cu20纳米球具有较小的尺寸，因此相对于Cu20球，Cu20立方体纳米晶的Uv-vis吸收光谱发生了大概36nm的蓝移。在

4、Cu20@Au核壳结构的吸收光谱中，从500．800nm的波段中出现了Au的吸收特征峰，可进一步断定Au(o)的形成2．以SDS作为表面活性剂，用柠檬酸钠还原氯金酸，在水相中合成出了具有高分散性的Au纳米晶，进一步制备了Au@Si02的核壳结构。对制备的纳米晶的山东大学硕士学位论文晶体结构、形貌和Uv．vis光谱进行了表征。因为在体系中，对Au(III)的还原是个多重的步骤，Au(III)一Au(I)_÷Au(O)，在反应过程中，相对较高的温度通过加速Au(III)被还原到Au(0)的过程，减少了形成其他其他Au的中问体的概率，简化和控制了反应的进行，使最终产物形

5、态具有较高的稳定性。另一方面，由于Au在较高温度下，能够形成相对较多的晶核，同时离子扩散能力增强，更有利于晶核的生长，因此能形成较大尺寸的纳米晶。因此在相对较高的温度下能够制备较大尺寸和较好形貌的Au的纳米颗粒。通过在对Au纳米晶表面生长Si02对Au进行了改性，提高了Au的水溶性和吸光性能。在Au纳米晶表面形成的si02壳增强了纳米Au颗粒本身的折射率，从而提高了Au纳米晶的Uv．vis的吸收强度并导致了吸收峰的红移。3．在水溶液中成功对CdTe量子点进行了表面改性。利用TGA对CdTe纳米晶进行了表面修饰，并研究了各种实验参数对TGA修饰的CdTe量子点发光性

6、质的影响。在其他反应参数相同的情况下，体系中反应物浓度的增加、反应时间的延长能够导致CdTe量子点尺寸的增加，从而导致吸收峰轻微的红移。反应体系中以TGA作为稳定剂，pH值的增加可以很大程度上增加纳米颗粒的生长速度。较快的生长速度，可以增加最终产物CdTe量子点的尺寸，也同时导致CdTe量子点的结晶度降低，同时其表面会出现较多的缺陷，我们认为是这些因素综合作用导致了CdTe量子点荧光发射峰的红移。我们还制备了不同具有不同形貌的钼铜矿的纳米晶，改进了钼酸盐的制备条件，实现了在低温水溶液中制备钼铜矿的纳米晶，并对其生长、发光性质进行了研究。IJ关键词：纳米晶，核壳结构

7、，发光山东大学硕士学位论文ABSTRACTRecentyears，muchefforthasbeentakenonthemodificationofthenanoparticlesinthematerialareawiththedevelopmentofnanotechnology．Inthethesis，thenanocrystalssuchasCu20，AuandCdTeweredecoratedwithAu，Si02，TGAinaqueoussolution，respectively．Theformationmechanismswereproposedand

8、their