Pd,Ag,Pt及其化合物微纳米材料的形貌调控及性能研究

Due to their unique optical, electrical, catalytic and bio-sensing properties, micro- and nano- materials based on noble metals such as Pd, Ag, Pt and their compounds have drawn great attention. Taking advantage of the anisotropy of crystal growth on the basis of the preliminary work, we design and synthesize several kinds of novel micro- and nano- materials based on noble metals and their compounds with controllable morphology, structure and composition in combination with other synthesis methods. The influence of various experimental parameters, for example, the composition, size, morphology and concentration of precursors, temperature and type of surfactant, etc. toward the products morphology and microstructure is investigated to study the growth kinetics of micro- and nano- materials to find the key factor that affects the growth and reveal the growth mechanism. On the basis of 4-6 well-organized materials with uniform morphology, optical, electrical, catalytic, thermal and sensing test are then conducted combined with theoretical simulation and calculation to explore the structure/property relationship which in return instructs the material design and synthesis. Through this project, we expect to synthesize materials with controllable macroscopic performance by regulating their micro-structures and then to provide reference for research of micro- and nano- materials based on noble metals and their compounds.

钯、银、铂等贵金属及其化合物微纳米材料由于其独特的光学、电学、催化及生物传感等性能引起了广泛的关注。本项目在前期工作的基础上，利用晶体结构生长的各向异性生长纳米结构，通过与其他合成方法的有机结合，设计合成几种结构新颖、形貌、组成、结构可控的贵金属单质及化合物微/纳米结构材料；考察反应参数（如：前驱体种类、形貌、尺寸及浓度、反应温度及表面活性剂种类等因素）对产物的形貌及微观结构的影响，研究微纳米材料的生长动力学，掌握影响生长过程关键因素，揭示生长机理；选定4-6种结构清晰、形貌规则的样品, 进行光、电、热、催化及传感等性能的测试，结合理论模拟与计算，探究结构性能的关系，反馈指导材料设计与合成，力争通过微观结构的调节实现宏观性质的可控；为贵金属及其化合物微纳米材料的制备及相关研究提供借鉴。

钯、银、铂等贵金属及其化合物微纳米材料由于其独特的光学、电学、催化及生物传感等性能引起了广泛的关注。本项目以晶体生长的各向异性为指导，系统研究了不同形貌、不同结构的贵金属单质、化合物及其复合材料的制备方法，生长机理，反应动力学等，探索了其在光学和催化等领域的应用。本项目的实施取得了一系列原创性的成果，在光学应用方面，我们设计合成出一种Au-Ag合金纳米笼，通过控制反应条件，可有效调节合金组份的比例，并实现原子级的组份分散度，避免了固溶体的形成，其表现出超灵敏的表面增强拉曼散射效应（Surface Enhanced Raman Scattering, SERS），可实现对目标分子的痕量检测；制备得到的Ag八面体纳米笼，对于罗丹明B的检测具有超低的检测限；并且我们通过时域有限差分法模拟计算，系统定量地分析了电介质薄壳的临界厚度对金纳米颗粒尺寸，形貌，以及电介质薄壳的介电常数等的依赖性。在催化应用方面，我们通过简单的沉淀反应暴露出六个{100}晶面和八个{111}晶面包围的八面体的AgCl纳米立方体，它们可以高效地光催化降解有机染料；制备得到地PtNiAu三元网状合金，可以在30s内催化氨硼烷完全水解，TOF值高达496；制备得到的Ag/ZnO复合纳米材料在探针分子的浓度低至10-13 M时，获得了增强SERS信号，显示出对痕量有机污染物检测的潜在应用。相关研究成果在《化学科学》、《先进功能材料》、《纳米能源》等国际权威期刊得到发表，受到国内外同行的关注和认同。本项目为后续钯、银、铂等贵金属的研究提供了一定的研究基础和理论指导，具有较强的科学意义和潜在的应用价值。