《金屬納米結構液相合成動力學過程的原位XAFS研究》是依託中國科學技術大學，由孫治湖擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬納米結構液相合成動力學過程的原位XAFS研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫治湖
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
21世紀納米科技的重要發展方向是希望人工設計並可控合成出具有特定物理、化學和量子特性的功能納米材料，為此首先必須深入了解納米材料的系統合成與結構控制過程，尤其是澄清納米材料的快速成核機制這一重要而富有挑戰性的問題。本項目擬在常規同步輻射XAFS線站上建立微流反應器液相化學反應裝置，將對快速時間過程的測量轉化為對反應通道上不同位置的測量，從而實現最佳毫秒量級的時間分辨能力，提供一種原位研究納米材料液相合成動力學過程的方法。充分利用XAFS技術對原子三維局域結構排布的敏感性，結合其它常規測量和分析手段，以及熱力學、動力學分析和計算，系統研究Pt、Au、Cu等貴金屬和合金納米顆粒或團簇在液相合成過程中，顆粒尺寸、形貌、原子和電子結構、可能出現的中間物種，以及反應產率、成核速率和粒子數密度等隨時間演化的動態過程，深入探討其成核和初期生長動力學機制，為製備結構和性能可控的納米材料提供實驗和理論基礎。
結題摘要
綜合利用同步輻射XAFS、UV-vis吸收譜、TEM、質譜等方法，研究了Au、Pt納米晶和納米糰簇在不同製備過程的成核和生長機制以及影響因素，並對納米顆粒和團簇在生長後的配體吸附、脫附過程中的結構、性質轉變進行了研究。研究了不同還原劑在還原PtCl4-離子直至最終形成納米線和納米球的過程中的結構演變規律，揭示出分別形成線性‘PtnClx’多聚體和形成球形零價‘Ptn’團簇的中間產物的不同反應歷程，並最終導致不同形貌產物的形成。發展了一種簡單方便的濕化學反應方法製備出了具有高單分散性、尺寸可控的金納米顆粒和團簇，並研究了它們在成核和生長過程中的結構演變規律，了解了可控制備的關鍵因素。研究了通過HCl刻蝕 “自上往下”形成Au13納米糰簇的動力學形成過程，揭示了在HCl作用下，從多分散納米糰簇出發，最終形成均一的單分散Au13納米糰簇的反應歷程。研究了不同溶劑對Au納米晶的成核和生長的影響，探討了不同鏈長的直鏈硫醇(丙硫醇、辛硫醇和十二硫醇)表面活性劑對Au納米晶的表面結構和電子結構的影響。研究了溶劑交換引起的Au13團簇的結構轉變，發現當溶劑從乙醇變換為正己烷時，正己烷與硫醇分子間的相互作用導致硫醇分子從團簇表面迅速脫離，團簇通過重新組合和結構重排，發生從二十面體到立方八面體的結構轉表，團簇整體的電子結構也從類分子的半導體特性轉變為金屬性。研究了Au納米顆粒表面的十二硫醇配體的吸附動力學過程。此外，還利用變溫XAFS技術研究了Cu@Au核殼結構雙金屬納米顆粒在升溫過程中的原子擴散行為，揭示出單向擴散的機理。研究了配體交換導致Cu納米糰簇發光性能改變的機制，揭示了其中所發生的結構變化。
