具有特殊结构形貌磁性纳米粒子的制备与性质研究

来源 :中国科学院化学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuming_wu
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随着纳米科学的不断发展,人们对于新型纳米材料的探索从未间断;其中,对于具有复杂结构形貌的纳米材料的合成、调控以及应用,始终是研究热点之一。本论文即以具有特殊结构形貌的磁性纳米材料为研究主题,探索了不同的合成方法,以及由这些方法所得到的不同的磁性纳米材料。具体内容包括以下三个部分。   首先,作者采用了一种新的火焰燃烧合成方法,制备了一种具有不对称结构的γ-Fe2O3∥SiO2磁性异质结构纳米粒子,即Janus磁性纳米粒子。利用其独特的性质,作者成功的制备出多种有趣的自组装结构。如Janus磁性纳米粒子在外磁场下组装成为线性结构,而且相邻的粒子间以“Z”字形交错排列。在对其表面进行部分修饰后,粒子可变为两亲性。这种两亲性的Janus磁性纳米粒子能够稳定存在于油/水界面处,并且具有取向排列,能自组装形成具有不同大小的磁性胶囊结构。以Janus磁性纳米粒子为部分牺牲模板,还可以得到具有γ-Fe2O3核心、PVP/Au软性壳的磁性空心纳米结构。   其次,作者采用了火焰燃烧合成方法,制备了一种具有多面体结构的γ-Fe2O3纳米粒子。通过化学检测和数学计算,该多面体粒子的典型结构可以确定为26面体外形。进一步它的26个晶面可分别归属为6个{100}晶面,8个{111}晶面,以及12个{110}晶面。接下来的催化试验证明这种多面体材料具有良好的催化活性,而且其催化活性来自于分布在其表面大量的晶面,尤其是高能量晶面。这种新型的磁性多面体材料,除了其良好的催化活性外,还可以简单的进行磁分离,因此,有望作为可回收的高效催化剂。   最后,我们在水相中制备了具有Fe3O4@Au核壳结构和Fe3O4@Au草莓结构的纳米粒子。通过对于反应参数的改变,可以对核壳结构纳米粒子的壳厚度,或者对草莓结构纳米粒子的形貌进行调控。这些不同结构的复合纳米粒子分别具有独特的紫外可见光谱吸收,甚至近红外区的吸收,而且其吸收特征与其形貌直接关联。草莓结构纳米粒子在较宽范围pH值的水溶液中可以保持稳定,而Au壳包覆完整的纳米粒子甚至在强酸中也能较好的保持其形貌和性质。
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