银纳米粒子的可控制备、表征以及光性能研究

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纳米材料所取得的进步证明了其在合成化学和材料科学领域有着巨大的发展前景,尤其是金属纳米材料所具有的特殊物理和化学性质使其在光学、光电、传感技术及生物检验等诸多领域都具有广泛的应用前景。这些性能与纳米粒子的尺寸和形貌密切相关,因此,可通过调节纳米粒子的尺寸、维度以及形貌实现对材料性能的控制,最终实现功能性纳米器件的设计与合成。本文利用水热法成功制备了多形貌金属Ag纳米粒子,银纳米棒、银纳米线,银纳米颗粒、以图探索出一种简易的一维形貌金属纳米粒子可控的合成路线,同时研究了不同形貌和尺寸的Ag纳米粒子对紫外-可见光的光吸收特性。本文的主要研究成果包括以下几个方面: 1.在不使用任何表面活性剂条件下,采用水热法,以(溴化银、氯化银、氧化银)为银源,(抗坏血酸、蔗糖、葡萄糖)为还原剂,制备银纳米粒子。探索制备一维银纳米粒子的条件,结果表明:在以氯化银为银源、以葡萄糖为还原剂时,能得到纯银物相,且产物能出现一维形貌,在此基础上进一步研究了在这一体系下的工艺条件对银纳米粒子的影响(如水热时间,反应物浓度),研究得到了制备银纳米线的最佳反应条件:在180℃温度下,以氯化银为银源,以葡萄糖为还原剂时,水热反应24小时制备的产物主要为银纳米线,银纳米线的直径约为100nm,长度达到几十微米。同时研究了在本实验条件下银纳米线的生长机理。 2.研究了在使用表面活性剂条件下,直接以AgNO3为银反应源,通过PVP来控制反应过程,调控银纳米粒子的形貌和尺寸。结果表明:体系中低浓度的银离子会出现一维形貌,高浓度则只会形成银纳米颗粒。PVP可以有效调控银纳米粒子的大小,PVP浓度增大,产物的尺寸减小。 3.研究了不同形貌和尺寸的银纳米粒子的光吸收特性,不同形貌Ag纳米粒子的表面等离子体共振特征直接在其光吸收曲线中可得到反映。因此,可以通过调整Ag纳米粒子的形貌与尺寸来控制其光学性能,以实现不同的波段内选择性强吸收的特殊光学性能。
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