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本论文着眼于钌纳米簇的制备与表面改性。课题任务主要分为以下几部分:(1)采用微波加热,在正丙醇等低沸点的一元醇中制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)稳定的钌纳米棒;(2)在醇/水混合溶剂中制备双烷氧基二硫代磷酸吡啶盐(PyDDP)修饰的油溶性的钌纳米簇;(3)通过配体交换实现了水溶性钌到油溶性钌的表面改性。
采用微波加热方法,低沸点的一元醇溶液中回流RuCl3·nH2O,首次得到了聚乙烯吡咯烷酮稳定的钌纳米棒。并通过紫外可见吸收光谱(UV-vis),透射电子显微镜(TEM),X射线光电子能谱(XPS),红外吸收光谱(FT-IR),热重分析(TG)等多种手段进行了测试。UV-vis光谱监测了钌离子的还原过程,随着回流时间增加,348nm处的Ru3+离子的吸收峰逐渐减小并最终消失,在510nm处零价钌的吸收峰逐步形成;XPS进一步证实了钌原子的生成; TEM结果表明,得到的深紫色钌粒子具有棒状形貌,按长轴来计算,最小的棒状尺寸为64nm,而最大的可达200nm;FT-IR进一步证实了聚乙烯吡咯烷酮成功的包覆在钌纳米棒的表面;TG分析也证实了无机钌核的存在。
采用一种简便的方法,在醇/水混合溶剂中成功制备了双烷氧基二硫代磷酸吡啶盐(PyDDP)修饰的油溶性的钌纳米簇粉体;考察了不同链长的修饰剂(PyDDP)对钌纳米簇的影响。并通过紫外可见吸收光谱(Uv-vis),透射电子显微镜(TEM),原子力显微镜(AFM),X射线衍射(XRD),红外吸收光谱(FT-IR),热重分析(TG)多种手段对钌纳米簇进行了测试。UV-vis光谱表明,在256nm处的Ru+和Ru2+的吸收峰消失,而在409nm处和507nm处出现了钌纳米簇的吸收峰。TEM结果表明DDP修饰的钌纳米簇的形貌呈球形,粒径分布窄,平均粒径50nm,无团聚现象;FT-IR进一步证实了双烷氧基二硫代磷酸吡啶盐(PyDDP)成功的包覆在钌纳米簇的表面;TG分析也证实了无机钌核的存在。AFM结果表明所得到的油溶性的钌纳米簇具有较好的成膜性能。
在正丙醇体系中,通过配体交换反应,钌纳米簇的表面修饰剂从聚乙烯吡咯烷酮(PVP)到双烷氧基二硫代磷酸吡啶盐(PyDDP)的转变,从而实现了水溶性钌到油溶性钌的转变。并通过紫外可见吸收光谱(Uv-vis),透射电子显微镜(TEM),热重分析(TG)多种手段对钌纳米簇表面的配体交换进行了测试。UV-vis光谱表明,随着反应时间的增加,在510nm处零价钌(紫色)的吸收峰逐渐消失,在409nm及507 nm处形成了新的钌吸收峰(红色),说明利用配体交换,可以实现钌纳米簇的表面改性;TEM结果表明,置换后油溶性钌纳米簇尺寸分布不均匀,呈棒状和球形形貌,平均尺寸约200nm左右。TG结果表明,部分聚乙烯吡咯烷酮(PVP)残留在钌纳米簇粒子内部,这可能与钌纳米棒的结构有关。