洋蔥狀富勒烯包覆貴金屬納米粒子的製備與性質研究

《洋蔥狀富勒烯包覆貴金屬納米粒子的製備與性質研究》是依託中國工程物理研究院雷射聚變研究中心，由楊曦擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：洋蔥狀富勒烯包覆貴金屬納米粒子的製備與性質研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊曦
• 依託單位：中國工程物理研究院雷射聚變研究中心

項目摘要

碳包覆金屬納米粒子是一種新穎而套用廣泛的材料，現有的各種製備方法比較難以得到洋蔥狀富勒烯碳層包覆的產物。關於碳包覆貴金屬納米粒子製備的研究比較少，碳包覆層主要是非晶碳（多孔碳），沒有查到製備研究洋蔥狀富勒烯包覆貴金屬納米粒子的報導。碳包覆貴金屬核殼結構材料具有獨特的物理化學性質，套用潛力巨大，洋蔥狀富勒烯包覆更有較大的科研價值。由此，我們研究了一種新型的製備方法，通過凝膠熱解法來製備洋蔥狀富勒烯包覆貴金屬納米粒子，研究實驗各參數對產物的影響，並深入認識實驗中產物生長的動力學過程，揭示這種核殼結構的生長機理，以實現納米粒子的可控合成。用各種表征手段測試表征這種材料，研究其在光、電、電化學、催化等方面的特性，探索這種碳包覆貴金屬粒子在各方面可能的套用性。這種新方法的初級產物碳氣凝膠分散負載貴金屬納米粒子複合材料，在催化方面也套用廣泛，使這種方法更具實用性。

結題摘要

洋蔥狀富勒烯包覆貴金屬核殼結構材料具有獨特的物理化學性質，套用潛力巨大，有較大的科研價值。在所能查到的資料中，關於這類材料的製備研究的文獻較少，現有的各種製備方法比較難以生長洋蔥狀富勒烯碳層包覆貴金屬的產物。經過本項目三年來的支持，首先發展了一種利用負載金屬離子的有機凝膠熱解，製備洋蔥狀富勒烯包覆貴金屬納米粒子的新方法，找到了這種核殼結構生長的關鍵因素，提出了相應的生長機制和反應機理，初步實現了產物的可控合成。另實驗採用新的製備路徑，利用γ射線輻射反應，嘗試在碳氣凝膠中還原金屬離子，合成了一種新穎的鈀碳結構複合材料，並提出了相應的生長機制和反應機理。這種多孔複合材料在催化、儲氫方面有良好的套用前景。具體成果如下： 1. 現有能夠製備洋蔥狀富勒烯包覆貴金屬核殼結構納米粒子的方法很少，且需要儀器設備昂貴複雜。本項目發展了一種工藝簡單，不需要複雜設備的新方法，將負載有貴金屬離子的有機凝膠在含氧氣氛下熱解，得到大量洋蔥狀富勒烯碳層包覆金屬鈀的核殼結構粒子。研究發現氧是生長這種碳@鈀核殼結構粒子的關鍵因素，提出了粒子的反應機理和生長機制；並據此初步實現了對這種粒子的可控合成。 2. 開展了不同種類貴金屬的核殼結構粒子的合成實驗，包括：銀、金、銅。製備了銀、金、銅納米粒子與碳的複合材料，但未得到相應的核殼結構粒子，還需要進一步研究。 3. 進行了不同反應路徑的製備實驗，利用γ射線輻射反應，在碳氣凝膠多孔骨架中對鈀離子進行還原，得到了具有納米多孔結構的鈀@碳微球複合材料，並研究提出了相應的生長機制。