基于异相成核生长贵金属/磁性金属纳米复合物的可控合成及性质研究

本项目拟主要以贵金属（如Au，Pt）/ 磁性金属粒子（如Co，Ni等）复合体系为研究对象，基于异相成核-生长过程，设计合成几种具有不同构筑方式（如核壳型，结型，多级型等）的双金属纳米复合材料，系统研究复合材料的形成动力学，考察晶格匹配度、晶面capping及金属离子还原速度等因素在复合物形成过程中的协同作用规律，揭示影响复合物结构、构筑方式及生长行为的关键因素，探索复合结构形成过程中界面处的组分分布及缺陷的形成和控制，深入研究产物的光、磁及催化性能，掌握基元组织方式、界面耦合、复合材料结构及微结构等对材料性能的影响规律，以期通过结构、微结构优化，获得尤其是在催化领域具有实际应用前景的双金属纳米复合材料。

贵金属与磁性过渡金属复合材料在催化、磁学、光电等多个领域表现出优异的性能。在课题执行期间，我们紧密围绕任务书内容，主要针对具有不同构型和组分的PtM (M= Ni、Co)及AuM (M= Ni、Co)等贵金属/磁性金属复合材料进行了系统的研究。在表面活性剂的协同作用下，通过调节反应动力学成功获得了一系列具有异质结型及多枝状、多面体状、凹面体型等构造和成分可控的PtNi双金属纳米材料，总结出组分金属离子的还原次序、相对还原速度及其与合金速度之间相对平衡是决定产物构型的主要因素。对所得PtNi双金属纳米粒子进行了甲醇氧化和氧还原反应的电催化性能研究，表现出了构造和成分相关的电催化性能，结合XPS数据及高分辨电镜总结出成分和形貌的影响主要通过电子效应和暴露晶面发挥作用。制备得到的具有簇状混合链状结构的AuCo双金属纳米材料表现出接近于理论计算的原子Co的磁矩数值(~3.0µB/Co)，远远高于体相材料中Co原子的磁矩(~1.7 µB/Co)。发现在Au@Ni核壳结构的形成过程中，由于晶格匹配作用会使壳层Ni发生相转变。同时，也扩展性的开展了一些金属与氧化物复合材料方面的研究工作，取得了一些有意义的成果。已在Angew. Chem. Int. Ed.、Nanoscale、CrystEngComm等期刊发表SCI收录学术论文9篇，中国发明专利授权1项，培养硕士研究生5名，博士研究生1名。