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随着现代社会经济和工业的快速发展,对单元纳米材料进一步功能化,或将不同单元功能纳米材料进行复合是当前研究的热点和前沿领域。核壳结构不仅可以实现纳米粒子的高稳定性和对核壳结构纳米材料功能的精细调控,而且还可以同时发挥核壳纳米功能材料的独特的二元组成协同性能。因此,本文致力于研究核壳结构功能纳米材料的设计与构筑,探究其独特的光、电和催化性质及在相关领域的应用。1.报道了一种简单、低成本Au@PPy核壳结构纳米粒子的合成方法,不仅克服了 Au纳米粒子在器件应用中出现团聚的问题,而且经过研究发现通过自组装技术构筑的Au@PPy核壳结构纳米粒子自组装体表现出了优异的负微分电阻效应。可通过调节核壳结构中Au和PPy的尺寸调控负微分电阻效应的性能,并结合理论模拟技术揭示了负微分电阻现象的形成机理,可用来制备记忆存储器件。2.通过自组装的技术在手性cysteine和Cd 阳离子的水溶液中,成功的合成了生物配位聚合物(BCP)纳米线。同时,通过对不同手性的cysteine的研究,可以得到不同形貌和结构的BCP纳米线。进一步的电学性能测试表明,即使所有的Cd(Ⅱ)/cysteine BCP纳米线都可以表现出半导体性质,Cd(Ⅱ)/DL-cysteine的电导率也是Cd(Ⅱ)/L-cysteine或Cd(Ⅱ)/D-cysteine的四倍以上。通过理论计算,可以进一步阐明BCP纳米线的手性识别特性原理。由此我们发现,BCP纳米线可以通过桥联配体的手性来调节形貌和结构,从而揭示手性转录的原理以及手性调节功能材料的构建。3.基于第三章,通过自组装技术构筑的可精确调控合成的Cd-cysteine BCPs作为模板和掺杂源,建立了一种有效绿色的路线制备了高比表面积(BET)的高掺杂量的杂化N,S,Co-碳纳米管(NSCo-CNT)功能纳米材料,且可精确调控NSCo-CNT的厚度和形貌。在硼氢化钠和对硝基苯酚的溶液中,在室温下NSCo-CNT-3功能纳米材料在整个5 min的催化反应中,展示了卓越的催化性能。NSCo-CNT功能纳米材料合成战略能够为设计和合成其他高掺杂核壳结构功能纳米材料提供一个良好的思路。4.通过水热合成法和退火两步骤,可控的合成了尺寸均一的多壳层空心结构Y2O3。考虑到其结构上的优势,进一步研究了多壳层空心结构Y2O3基于化学催化发光甲醇传感器性能。相比于商业Y2O3纳米颗粒,多壳层空心结构Y2O3甲醇传感器的超敏感度有所增强(检出限:71 ppb)。值得注意的是,这种功能纳米材料由于存在更多的高活性位点以及暴露的{222}晶面,对检测甲醇展现出良好的灵敏度和选择性。同时,理论模拟的结果与实验结果一致。此外,通过原位FT-IR光谱充分证实了甲醇化学发光的最终产物为CO2,并由此解释了甲醇基于多壳层空心结构Y2O3催化发光反应的机理。该合成过程简单易行,对于设计和制造具有优异气体传感特性的其他材料有着重大的指导意义。