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金属纳米颗粒(纳米线)在催化、生物检测等方面具有巨大的潜在应用,而且其性质尤其是光学方面的性质与金属纳米颗粒的形态息息相关。因此控制性地合成金属纳米颗粒,包括调节其形态结构、尺寸大小等,引起越来越多的关注。在合成过程中,表面活性剂在控制金属纳米颗粒的形态方面发挥着重要的作用。本文以聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)作为表面活性剂,分别利用乙二醇还原体系和N,N-二甲基甲酰胺还原体系合成了具有五重对称孪晶结构的Ag纳米线和各种形态的纳米颗粒。并详细分析了它们的结构,研究其生长机理以及光学性质。
全文共分为四章。第一章绪论部分简要叙述了金属纳米线、纳米颗粒的合成方法及其应用。
第二章,利用AgNO3为银源,PVP为表面活性剂,乙二醇高温还原体系合成了具有五重孪晶的纳米线。研究了反应参数,如温度、浓度、PVP与AgNO3的比例,对结构的影响。通过SEM,TEM,SAED等分析手段详细地分析了Ag纳米线的五重孪晶结构以及孪晶界面的结构缺陷。根据Ag纳米线的简单的原子模型,结合TG、IR、FT-Raman分析结果,计算得出PVP分子在Ag纳米线表面呈现单分子层包覆,PVP与Ag纳米线通过Ag:O键合包覆在纳米线表面。对Ag纳米线的合成过程进行了详细的观察分析后,本文提出了Ag纳米线的生长机理。此外,调节反应参数,合成得到了Ag纳米正方体。
第三章,利用AgNO3为银源,PVP为表面活性剂,N,N-二甲基甲酰胺还原体系合成了各种形态的Ag纳米结构,如纳米三棱柱及其截角三棱柱、纳米正十(二十)面体、纳米正四面体等。利用紫外可见光吸收谱,详细地研究了Ag纳米三棱柱合成过程中的颜色与结构演变。通过滴加反应物料的方式,得到了Ag纳米正十面体和正四面体。详细地研究了Ag纳米正十面体的生长过程,提出了Ag纳米正十面体通过正四面体融合生长机理。
第四章,结论。