【摘 要】
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纳米粒子的实际应用总是离不开对其进行组装,以形成特定结构的薄膜。不同结构的纳米粒子薄膜经常表现出不同的特性,而且也表现出单个纳米粒子所不具备的一些性质。如本研究组发
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纳米粒子的实际应用总是离不开对其进行组装,以形成特定结构的薄膜。不同结构的纳米粒子薄膜经常表现出不同的特性,而且也表现出单个纳米粒子所不具备的一些性质。如本研究组发现小分子(如SCN-、CO)吸附在Pt族金属及其合金纳米结构薄膜上的异常红外效应(AIREs),而在单个纳米粒子上却表现为正常的红外吸收。因此,纳米结构薄膜的制备及其性质研究是纳米科技发展的重要组成部分。
本文主要的目的是发展不同的方法制备Pt金属纳米粒子以及有序纳米结构薄膜,研究甲醇、CO的电氧化行为,并利用电化学原位红外光谱技术(in-situFTIRs)系统地研究纳米粒子、纳米薄膜结构以及基底与异常红外效应(AIREs)的关系,为深入认识AIREs的本质提供了丰富的实验数据。本工作主要涉及以下研究内容:(1)以表面覆盖SiO2纳米粒子薄膜的铂碳(GC)电极为基底,采用电沉积的方法,得到多种Pt纳米结构薄膜。薄膜的结构可以通过改变电极表面SiO2覆盖层的厚度、电解液的组成以及电沉积技术来控制。(2)以SiO2有序阵列为模板,采用溅射的方法,制备了SiO2/Pt核壳结构有序阵列以及Pt空壳有序阵列。(3)发展了一种在液—液和液—气界面组装亲水纳米粒子的方法,制备了多种不同结构的纳米粒子薄膜(Pt、Au/Pt、Ag、Au、SiO2)。(4)研究了电沉积法制备的叶状Pt纳米结构薄膜,和化学法合成的SiO2/Pt核壳结构纳米粒子对CO和甲醇的电氧化性能,并通过电化学交流阻抗(EIS)技术研究了甲醇在不同研究电位下的动力学行为。(5)in-situFTIRs研究发现:吸附CO的红外吸收行为与纳米粒子本身的结构以及纳米粒子薄膜结构有关,纳米粒子之间的相互作用可以使吸附态CO的吸收峰从正常红外吸收到类Fano吸收或到异常红外吸收转变;纳米粒子表面上吸附态CO的红外吸收行为也与基底的材质有关,不同的基底上,吸附态CO的红外吸收峰的峰位以及峰位随电位的变化规律不同,而且,对于较薄的粒子膜,基底在某种程度上还可以影响吸收峰的方向,但并不能完全改变吸收峰的方向。可见,AIREs是纳米材料本身所具有的一种特殊光学性质。
本研究结果对于发展纳米结构薄膜的制备方法,深入认识纳米粒子结构、纳米薄膜结构与其性能的关系具有十分重要的意义。
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