核殼雙金屬納米粒子的可控制備、原子結構和物性研究

《核殼雙金屬納米粒子的可控制備、原子結構和物性研究》是依託北京航空航天大學，由王榮明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：核殼雙金屬納米粒子的可控制備、原子結構和物性研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：王榮明
• 項目類別：面上項目

項目摘要

具有核殼結構的納米粒子可在納米、原子尺度對其結構和成分進行設計和剪裁，實現綜合性能最佳化；核殼雙金屬納米粒子由於在催化、光學、磁學等方面優異的性能，開展其可控制備、原子結構和物性研究具有重要的科學意義和套用價值。本項目採用濕化學方法合成幾種雙金屬納米粒子，研究合成方法和條件對粒子的形態、尺寸、核殼結構、成分等的影響規律，提出核殼雙金屬納米粒子的可控制備方法；在微米、納米到原子、電子尺度表征納米粒子的微結構，研究納米粒子在電子束輻照下的穩定性；測量納米粒子的催化、光學、磁學等性質，探索核殼結構對納米粒子的物性有別於結構、成分單一的納米粒子的特殊性；運用球差校正電鏡、出射波函式重構等方法在亞埃解析度定量研究納米粒子的原子結構，測定其晶格位移場，確定單原子列元素分布；結合計算模擬，研究納米粒子的核殼結構和性能間的內在聯繫，揭示納米粒子的核殼結構影響性能的物理本質。

結題摘要

提出在室溫條件下，以水作為溶劑，直接還原金屬鹽一步合成貴金屬/磁性金屬納米粒子的方法，製備了尺寸和成份可控的、單分散NiPt超薄納米球殼(壁厚僅2-3納米)，顯示優異的電催化活性和穩定性，有望成為催化和感測候選材料。該方法具有很好的普遍套用性，也可製備CoPt納米球殼、NiPt和CoPt納米碗、CoPt空心納米球鏈等。 在成功合成超薄納米球殼的基礎上，改進實驗方案，提出了在乙二醇體系中合成雙元金屬核殼結構納米粒子方法，獲得了Au@Ni和Au@Co核殼結構，提出了Ni殼層的外延生長機制。推廣套用到Fe3O4納米球殼和環鏈、鎳鈷混合氫氧化物核殼結構納米環、Ni多級結構、Co2P納米花、ZnS四足納米結構等的研究，實現了形態、尺寸和微結構的可控制備，並對所製備材料的物理化學特性進行了較為系統的研究，觀察到由於形狀各向異性增強的磁各向異性以及有限尺寸效應等介觀磁學特性，揭示了材料的微結構與巨觀特性間的內在聯繫，推進原子結構與性能相互關係理論模型的構建和研究。 項目執行期間，在Nano Lett.、J. Mater. Chem.、Nanoscale、J. Phys. Chem. C、Appl. Phys. Lett.、CrystEngComm等刊物發表SCI論文28篇，其中影響因子影響因子5.0以上論文4篇，影響因子3.0-5.0論文10篇，另有4篇論文在審稿中；作為大會副主席、秘書長、分會主席等組織國際學術會議5次；國際學術會議口頭報告和牆展報告共28次，包括Keynote報告1次，邀請報告8次；申請國家發明專利2項。培養博士研究生7名、碩士研究生4名，博士生李珩獲北京市優秀博士學位論文，李珩、孫倩獲教育部博士研究生學術新人獎，劉偉、孫倩獲首屆國際大學生材料顯微結構攝影大賽一等獎，段嗣斌獲2012納米材料和納米器件國際會議青年優秀論文獎。作為第二獲獎人，項目負責人獲教育部自然科學獎一等獎。