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贵金属纳米材料具有独特的物理、化学性质,在催化、传感器件、光电子器件、生物技术、生物医学等方面具有重要应用,一直是人们研究的热点。与零维、一维纳米结构相比,贵金属二维片状纳米结构的研究相对较少,然而,由于其独特的几何特征、新颖的性能,因此存在广泛独特的应用前景。合成的二维贵金属纳米结构,很难将其直立地组装在衬底上。电化学可控生长二维贵金属纳米结构为我们提供一个很好的方法,它能够直接将其直立地组装在衬底上。本文基于电化学手段,重点开展了贵金属Ag、Au纳米片及其有序结构组装体的生长与相关性质研究。主要内容和创新点包括以下几个方面:
1)梯形状银纳米片阵列的金膜辅助准平衡生长首先开拓了新的合成二维贵金属纳米结构的方法-电化学法,这种方法为制备(譬如说Ag)纳米片提供了一种有效的途径。提出了基于衬底的金属纳米片阵列电化学生长方法,获得了稳定直立在给定衬底上的银纳米片阵列体系。提出了选择性取向形核-准平衡择优生长的模型,圆满解释了阵列的形成。这一合成方法为纳米片的生长及其组装体的构筑提供了一种有效的途径。
2)以银纳米片为基元的分级结构电化学合成发展了籽晶协助电化学生长技术及稳定剂辅助组装技术,获得了密度可控的网格状、层状排列的银纳米片有序结构组装体,这种新型结构组装体表现出具有较好的SERS活性和电化学特性,有望应用于分子探测器件以及燃料电池中。
3)Ag纳米片阵列的异质衬底辅助生长发展了异质金属衬底还原生长银纳米片的新技术,在铜衬底上,通过铜的表面溶解和铜离子还原,在衬底上直接生长银纳米片,构成了银纳米片阵列。这是一种拓展了的电化学合成方法。
4)纳米片无表面活性剂的电还原生长发展了电化学还原的方法,在没有表面活性剂的情况下,通过控制参数,直接获得了金纳米片。这一结果有利于进一步理解贵金属纳米片的形成、提高贵金属纳米片的应用潜力。
5)基于Pt纳米片在尾气催化分解中的应用初探设计了基于多个并列铜网的尾气处理原型器件,依据Pt晶体催化的取向选择性,在铜网上生长了直立的Pt纳米片阵列。为下一步开展新型尾气处理器件研究奠定了基础。