以单晶银纳米方块为液相外延生长晶种的纳米晶形貌可控合成方法-论文.pdf

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1、中国科学：化学2012年第42卷第11期：1505—1512《中国科学》杂志社SCIENTIASINICAChimica1^n『I，、^，．scichina．comthem．scichina．comSCIENCECHINAPRESS纳米结构生长机理专刊以单晶银纳米方块为液相外延生长晶种的纳米晶形貌可控合成方法曾杰①，夏晓虎②，张强③，王赕②，夏幼南①合肥微尺度物质科学国家实验室；中国科学技术大学，合肥230026②佐治亚理工学院生物医学工程系，亚特兰大30332，美国③华东师范大学生命科学学院，上海200062通讯作者：E—mail

2、：younan．xia@bme．gatech．edu收稿日期：2012—03，08；接受曰期：2012—03—27；网络版发表日期：2012．07—03doi：10．1360／032012—128摘要本文简要综述了以单晶银纳米方块做为可控外延生长的品种来合成各种银纳米晶关键词的相关工作．通过改变银前驱体和晶种颗粒的比例、表面包裹分子及其用量、还原剂浓银纳米晶度、添加欠电位金属阳离子等手段，我们成功地控制了银纳米晶的外延生长方向和裸露晶晶种介导生长面，并合成出一系列尺寸、形貌可控的银纳米晶，包括立方体、立方八面体、八面体、八足多面体体

3、、二十四面体、凹面立方八面体和凹面八面体等．除了对合成方法和过程的介绍，本文还简要讨论了每种纳米结构的形成机制．1引言失为最简单、最有效的方法之’～，在制备多种银(或其他贵金属)纳米晶及尺寸、结构和形貌的调控过程中贵金属纳米材料随着其尺寸、形貌和表面结构的发挥了至关重要的作用．简而言之，液相晶种介导生改变，表现出与体材料截然不同的光、电及催化等性长法就是在同时含有待还原金属离子前驱体和弱还质叫，使其在医学治疗‘’¨】、生物成像]、化学原剂的生长液中引入金属团簇，或者已经具有特定传感埔⋯、光学器件卜引、高效催化等领域有形貌的纳米晶做为

4、晶种，亦即成核中心，诱导纳米结着良好的应用前景．其中，银纳米材料由于其独特的构外延生长的方法．在具体实施过程中，可以先行混表面等离子共振特性及优越的表面增强拉曼活性在合金属离子前驱体和弱还原剂，再将晶种溶液加入近些年更是被广泛而深入地研究．迄今为止，已经有其中；也可以将品种溶液和金属离子前驱体混合在大量文献报道了形貌可控的银纳米晶，包括各种简先，加入弱还原剂在后．晶种溶液中的金属团簇或纳单形貌(如球形、立方体、八面体、棒状、条状、及米晶通常具有自催化性质，可以有效地加速金属离片状等)[30-38]以及复杂形貌(如双金字塔形、十面体、

5、子前驱体被还原和在晶种颗粒上生长的过程，同时二十四面体、不对称切角八面体、及多足结构等)l3”．也能抑制同相成核．跟传统的一步合成法相比。这个在这些研究中，制备体系多选用乙二醇相或水相，制方法的优越性主要体现在将成核阶段和生长阶段区备方法包括一步合成法(one．potsynthesis)、晶种介导分开，可以更加有效地针对生长阶段的各种影响因生长法(seed—mediatedgrowth)~lJ蚀法(eching)等．素进行系统性地研究和筛选，以得到特定尺寸和形在众多的合成方法中，液相晶种介导生长法不貌的纳米晶．晶种介导生长法起源于2

6、001～2002年，曾杰等：以单晶银纳米方块为液相外延生长晶种的纳米晶形貌可控合成方法由两个研究组同时提出了相关概念并分别应用在金和向完全生长，单晶银纳米方块则将逐渐转变为切角银的一维(1D)材料合成体系．Murphy研究小组首次借立方体、立方八面体、切角八面体和最终完整的八面助金纳米晶的晶种合成出金的纳米棒和纳米线_4；体．若沿着<111>方向部分生长(partialdevelopment)，同期，本研究小组借助铂纳米晶的晶种合成出银的单晶银纳米方块将逐渐转变为凹面的多面体，包括纳米线_4．随后几年，该方法被多个研究小组广泛应凹面

7、立方体、八足体和二十四面体；若沿着<100>方用到包括金、银、铂、钯、铑、铜在内的多种金属纳向部分生长，单晶银纳米方块则将逐渐转变为凹面米晶的可控合成中，，刚，极大丰富了金属纳立方八面体和凹面八面体．银纳米晶在生长过程的米晶体系．形貌演变，都伴随着尺寸的增加．在实验中，我们普本文以单晶银纳米方块作为晶种为例，综述本遍采用硝酸银做为银的前驱体，乙二醇或抗坏血酸研究小组近年来在借助液相晶种介导生长法可控合做为还原剂，聚乙烯吡咯烷酮或者柠檬酸三钠做为成银纳米结构过程中的调控原理和控制思路，并对表面包裹分子，并根据反应温度要求选择醇相或者相

8、关形貌的银纳米晶的形成机理进行研究和探讨．水相体系．以下将以不同反应体系和生长环境来阐述如何调控单晶银纳米方块的外延生长方向及如何得到各种形状的银纳米晶．2单晶银纳米方块的可控外延生长■露～◆2．1控制合成不同尺寸的银纳米方块我们以3