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微纳米材料的蓬勃发展为各个学科的发展带来新的生机和契机。微纳米材料独特的光、电、磁、催化等属性使得其在不同领域展现了新的和增强的应用潜力。本论文主要将微纳米材料与电化学、分析化学、SERS和药物释放结合,围绕功能微纳米材料的可控合成、自组装设计及相关的电催化和传感应用方面,开展了一系列系统性研究工作,取得的主要结果如下:
1.微纳米材料的可控合成方面:(a)采用无模板、无表面活性剂、简单易用的电化学方法合成了尺寸可控的三维花冠状、“光洁”表面的金微结构,它比25 nm金纳米粒子展现了更好的SERS活性:(b)发展了一锅、高产率的水相策略合成尺寸可控的单分散金微/纳米粒子:(c)采用溶剂热方法合成了单分散、介孔、超顺磁单晶四氧化三铁纳米粒子,它对于抗癌药物(阿霉素)展现了优异的负载和释放行为:(d)利用无模版、无表面活性剂、电化学路线合成了尺寸和形貌可控的氧化亚铜微米晶(从完美八面体到单分散胶体球):(e)采用湿化学法大规模、低成本快速地制备高质量、宽度可控的一维导电聚合物纳米带。
2.微纳米材料的自组装设计方面:(a)室温下采用自组装的策略利用均匀的二氧化钛壳作为连接体构建了碳纳米管/金属杂化纳米结构;(b)利用一个普适性自组装方法合成了多样化、多功能的四氧化三铁/金属纳米粒子杂化纳米结构,这些金属纳米粒子包括金、银纳米粒子和金/铂杂化纳米花等:(c)采用湿化学法可控合成了单分散树莓状的金亚微米球,并利用液液界面组装的策略构建了具有分层次结构的金胶体球的二维阵列;(d)采用多醇还原和种子调节体系合成了四方截面银纳米棒,并利用液液界面组装策略构建银纳米棒的阵列,其对于探针分子对巯基苯胺和R6G展现了高的SERS活性。
3.微纳米材料的电催化应用方面:(a)利用基于咪唑盐的离子液体作为连接体构建碳纳米管/铂纳米粒子杂化体。该三元的纳米电催化剂对于甲醇的氧化展现了高的电催化活性;(b)采用湿化学法可控地制备了三维铂/钯双金属纳米枝状体固载于石墨烯纳米片上,可用作甲醇氧化的先进纳米电催化剂:(c)湿化学法合成了金/铂杂化纳米粒子固载于多壁碳纳米管/二氧化硅共轴纳米缆上,其对于氧气的还原反应展现了增强的活性;(d)采用Te纳米线作为模板设计合成了具有花瓣表面的铂/钯双金属纳米管,其能增强乙醇电氧化的活性和稳定性;(e)采用Te纳米线作为模板制备了纳米孔表面的铂-在-钯上双金属纳米线,发现表面的树枝状结构有利于增强甲醇的电氧化活性;(f)发展了一个普适性方法快速地制备具有海胆形貌的中空金属和双金属纳米电催化剂,其对于甲醇氧化和氧气还原展现了高的催化活性;(g)室温下一步法、高产率地合成了三维金/铂核壳双金属枝状物纳米粒子,其展现了双功能的等离子体和电催化属性;(h)利用二氧化钛前驱体球作为原位牺牲模板合成了树莓状的分层次金/铂纳米粒子组装中空球,可用作一个先进的纳米电催化剂进行氧气电还原反应。
4.微纳米材料的电化学传感器应用方面:(a)采用微波策略快速合成了铂纳米粒子集合体-在-石墨烯上的杂化纳米片,得到的新型电极材料能用作增强材料,高灵敏电化学传感三硝基甲苯和双氧水等小分子;(b)湿化学法可控合成了具有高超分子识别能力的环糊精-石墨烯杂化纳米片,并利用环糊精的主客体包合作用构建高性能的电化学传感器;(c)湿化学法合成了离子液体-石墨烯杂化纳米片,并基于二者的协同增强效应,利用电化学技术痕量检测三硝基甲苯;(d)利用室温下物理吸附的策略,合成了具有可控铂纳米粒子密度的聚苯胺/铂纳米粒子杂化纳米纤维,可用作高效的纳米电催化剂应用于电化学器件,例如双氧水和葡萄糖的传感;(e)采用简单方法制备的碳纳米管/二氧化硅共轴纳米缆作为三维载体,来负载多样的超高密度金属纳米结构,并作为增强材料用于电化学器件和SERS;(f)湿化学法合成了高密度金纳米粒子固载于[Ru(bpy)3]2+掺杂的SiO2/Fe3O4纳米复合物上,该复合物利用磁诱导的固定牢固地修饰于电极表面,构建高稳定和高灵敏的电化学发光传感器。
5.撰写邀请综述和书章节6篇。