贵金属线穿引铁系合金的异质结纳米链的制备及其性能研究

一维纳米效应结合金属/合金异质结构界面间电子的特异传递行为，会使金属/合金异质结纳米链兼备多种功能并产生新的光、电、磁特性，在纳米器件制造上将有独特的应用。以金属/合金异质结纳米链为研究对象，面对在异质结构界面成分可控性方面的困难，立足于已有的研究基础，本课题拟设计制备贵金属线穿引铁系合金的异质结纳米链新结构，通过选择性控制成核位点结合定向组装的方法实现该异质结纳米链结构的构筑，分析其形成机理和产物的多功能特性，进而寻找体系组成/结构与性能演变规律的相关性。这不仅具有物质结构上的创新，而且在纳米材料合成方法学上也具有重要意义。本研究目的在于构建一类新的贵金属线穿引磁性铁系合金的金属/合金异质结纳米链，通过对这一纳米结构的调控诱导材料新的光电磁特性，为开拓新型结构合金纳米材料和制备技术及应用发挥积极作用。

课题围绕一维高效催化纳米合金基材料的结构设计、可控制备以及应用于能源与环境的催化性能，开展了系列的创新研究工作，主要包括：1）基于异质结构表面等离子共振效应对催化效能的增强作用，构筑了“铁系金属/碳/贵金属”双金属夹碳纳米电缆等一维结构，在常温常压下对硼烷类化合物表现出极高的催化释氢活性，有效解决了典型富氢高能物质的高效催化可控释氢问题；2）发展了“自催化生长磁诱导组装技术”与“结构调控元素刻蚀方法”，合成了“金属/合金”等一维线网纳米结构，在降解环境污染物方面表现出高效的催化活性；3）提出了合金纳米薄层结构的 “界面原位还原”新方法，成功构筑了VIII族合金及贵金属镶嵌的二维纳米结构，这类材料具有特异的超顺磁性和催化碱性条件下甲醇氧化性能； 4）实现了“铁系合金/贵金属”二十面体单晶等特殊三维纳米结构的调控制备，在制氢和助光降解方面展现出卓越的晶面选择性催化活性。这些工作成果为发展清洁能源和保护环境探索了新方向。