《電子隧穿還原對溶液中貴金屬納米材料生長的影響》是依託西安交通大學，由尤紅軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：電子隧穿還原對溶液中貴金屬納米材料生長的影響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：尤紅軍
- 依託單位：西安交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬在貴金屬納米材料的電沉積生長體系中，提出和研究一種新的金屬離子的還原方式，即電子隧穿還原。與傳統生長理論中的還原方式不同，這種新的還原方式是指在某些條件下，生長表面的電子會通過隧穿效應將溶液中的金屬離子還原。金屬離子的還原是金屬納米材料在電沉積生長體系中生長的初始步驟，其還原方式會對材料的整個生長過程產生直接的根本性的影響。本項目將通過實驗和理論相結合的方式，對電子隧穿還原下貴金屬納米材料的生長過程進行深入和細緻的研究。通過研究揭示出電子隧穿還原這種新的還原方式對材料生長過程的影響，獲得材料在新的還原方式下的生長規律和生長機理。並利用電子隧穿還原導致的顆粒聚集生長，研究貴金屬超結構納米材料的形貌控制機理。該項目的研究將進一步揭示和發展溶液中金屬納米材料的生長機理，具有重要的學術價值。
結題摘要
過去人們認為在電沉積法製備金屬納米材料的體系中，金屬陽離子是和電極表面接觸後獲得電子被還原。本項目的研究目的是揭示和研究一種新的金屬離子的還原方式，即電子遂穿還原。研究內容是研究離子接觸還原和電子遂穿還原產生的實驗條件，揭示電子遂穿還原產生的機理。在電子遂穿還原體系中，研究電子遂穿還原方式對貴金屬納米材料生長過程的影響。研究貴金屬納米材料在溶液體系中的顆粒聚集生長過程和形貌控制機理，基於形貌控制機理，用顆粒聚集生長方式，製備獲得各種形貌的貴金屬超結構納米材料，研究超結構形貌對材料性能的影響。本項目對以上研究內容進行了細緻和深入的研究，獲得了以下重要成果：（1）通過實驗和理論模擬計算證實了電子遂穿還原的存在，獲得了電子遂穿還原產生的條件和發生機理。降低電壓、減小金屬離子濃度、降低溫度、減小溶液層的厚度等都可以是的金屬離子的還原方式從接觸還原向電子遂穿還原轉變。其發生的機理是，電極表面的金屬離子欠缺，電子通過遂穿的方式還原溶液中的金屬離子。（2）在傳統的離子接觸還原方式下，金屬原子在電極表面上沉積生長，形成原子聚集生長模式。而在電子遂穿還原體系中，金屬原子在溶液中產生聚集形核，並進一步通過顆粒聚集生長而長大。（3）在顆粒聚集生長過程中，顆粒單元的晶體結構和形貌等對顆粒聚集生長過程和形貌有重要影響。顆粒單元尺寸在2.8納米以下是非晶結構，會形成無取向性生長，而顆粒單元尺寸大於2.8納米時為晶體結構會形成取向性附生生長。（4）通過顆粒聚集生長過程的控制，獲得了各種形貌的具有超結構的貴金屬納米材料，在表面增強拉曼散射和化學催化方面具有優異的性能。（5）研究結果發表SCI論文10篇，還有2篇正在整理數據和寫作中。培養研究生4名，支持5名本科生完成畢業設計。該項目的研究結果揭示了一種新的還原方式和還原機理，使人們更深入的認識電沉積體系中貴金屬納米材料生長過程和機理。關於顆粒聚集生長過程和形貌控制機理的研究為人們製備超結構納米材料提供了理論指導。
