相转移法构建金属纳米粒子/多孔硅材料复合体系的研究

Metal nanoparticles have attracted a great deal of attention due to their optical, magnetic, thermal and mechanical properties. Their unique properties of metal nanoparticles are closely related to their nanoscale dimensions. However, nanoscale metal particles with high surface energy have a strong trend to agglomeration which resulted in the unique properties of metal nanoparticles disappear. It is a big challenge to prepare a stable, homogeneous metal nanoparticles. The phase transfer method has the advantage of simple and effective in the controlling synthesis of metal nanoparticles. In this project, thermodynamic improved phase transfer method was explored to prepare stable metal.nanoparticles in water assisted by ultrasonication , without addition of stabilization agent.Then metal nanoparticles hybrid with porous silicon materials to improve their theoptical and catalytic activities.

金属纳米粒子由于自身尺寸的大小而具有独特的物理、化学性质，成为当前材料研究最活跃的领域之一。但是，纳米金属粒子稳定性差，极容易发生团聚现象，而其独特的性能也将随之消失。因此，在制备过程中常加入大量稳定剂来保护金属纳米粒子，这一点极大的限制了它们的应用范围。本项目拟通过热力学诱导的相转移法制备金属纳米粒子，并使其转移到水相中，在超声作用下分散金属纳米粒子，通过裸露的金属纳米粒子与多孔硅材料原位复合，来进一步稳定金属纳米粒子。这一方面避免了稳定剂的大量使用，另一方面，也克服了包裹金属纳米粒子的稳定剂作为外来杂原子对多孔材料孔道形成的影响，提高了原位合成的成功几率。通过与多孔材料母液的混合，形成金属粒子/多孔硅材料复合物，可以在光学和催化等领域有所应用。

金属纳米粒子由于自身尺寸的大小而具有独特的物理、化学性质，成为当前材料研究最活 跃的领域之一。但是，纳米金属粒子稳定性差，极容易发生团聚现象，在制备过程中常加入大量稳定剂来保护金属纳米粒子，但是这也极大的降低了金属纳米粒子的光学和催化等性能，限制了它们的应用范围。将其负载于SiO2、分子筛等载体上面，可以提升纳米金属粒子的性能和应用，是一种非常有前景的方式。基于此，本项目主要进行了以下研究：.(1)将Ag负载于PNIPAM改性的SiO2核壳结构表面，合成了稳定的温敏型Ag/SiO2@PNIPAM复合材料，通过XRD、TEM、XPS等表征，证明Ag纳米粒子高度分散于SiO2@PNIPAM载体表面，且在催化硝基苯类化合物还原的反应中显示了优异的性能， Ag/SiO2@PNIPAM催化剂可以通过温度的变化实现相转移，从催化体系中分离，重复利用10次，活性未有明显下降；.(2) 以EDTA为分散剂和稳定剂，通过简单的一锅法在水热条件下分别合成了稳定的Ag/SiO2、Au/SiO2以及Cu/SiO2多孔材料复合体系。EDTA在反应过程中控制金属纳米粒子在的多孔SiO2表面的生长，且最终在高温下分解，消除了稳定剂对金属纳米粒子活性的影响。实验证明，Ag/SiO2复合材料是一类高活性的催化剂，在催化硝基苯类化合物还原的反应中显示了优异的性能。