纳米银的可控合成及其催化性能研究

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纳米银作为一种贵金属纳米材料愈来愈备受关注,其具有的与块状金属不同的特殊的化学和物理性质使得其在光化学、电化学、生物医学和工业催化等领域都得到了广泛的应用。然而,纳米银的形貌和尺寸大小与它表现出的各种性能是息息相关的。所以,当今的研究热点之一就是对纳米银的形貌进行可控制备。目前,纳米银在其形貌的可控合成方面取得的成就仍然比较有限。基于此,本文分别利用反相微乳液法和液相化学还原法成功制备了多种形貌的贵金属纳米银粒子,探索出了一种简易的一步合成银纳米线的方法。此方法区别于以往文献中报道的银纳米线合成过程中需慢慢滴加注入反应液这一过程。反应物一次性溶解,无需控制滴加速度,使得操作更加简单易行,适合大规模生产。另外,据文献报道,经过纳米银负载的半导体如ZnO的光学性能,抗菌性能等都有很大的改善,鉴于此,本文又利用光照还原法成功合成了Ag-ZnO的纳米棱柱复合阵列。本论文的研究工作主要内容如下:利用反相微乳液法,以二丁酸二辛酯磺酸钠充当表面活性剂、异辛烷为溶剂自发形成的W/O型微乳液体系中,分别以AgNO3和抗坏血酸为银源和还原剂,制备了尺寸均匀,无任何团聚现象,单分散性非常好的球形纳米银颗粒。用液相化学还原法,将N,N二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂兼还原剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂,通过调控改变相关实验条件,可控制备了银的三角形、六边形纳米片和十面体混合物,银的六角多面体,六边形纳米银片以及链状和线状Ag的形貌结构。实验结果表明,溶液中AgNO3与PVP的浓度比是决定合成Ag最终形貌的关键。除此之外,为了研究不同的还原剂对合成的银形貌结构的影响,我们用乙二醇(EG)代替DMF作为溶剂和还原剂,通过改变实验条件,同样在油浴锅中以相同的温度还原AgNO3,制备了不同形貌的纳米Ag晶,包括单分散的Ag六角多面体和纳米Ag线。探索出了一种简易的一步合成银纳米线的方法。将上述实验制备的各种形貌的纳米银应用于催化亚甲基蓝的还原实验。结果表明:用液相还原法合成的多形貌纳米银都有很好的催化性能,其中,六角多面体纳米银晶的催化效果最好。进一步探讨了不同银用量对于亚甲基蓝还原效果的影响,以及可能的催化反应机理。而在亚甲基蓝的还原反应实验中,用反相微乳液法合成的纳米银颗粒没有表现出明显的催化性能。以氧化锌纳米柱为载体,用先浸泡吸附后光照还原的方法在氧化锌纳米柱表面均匀负载了银纳米颗粒,成功合成了Ag-ZnO的纳米棱柱复合阵列,此合成方法能准确控制贵金属的沉积量和金属颗粒的大小,且操作简单易行。
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