洋葱状富勒烯包覆贵金属纳米粒子的制备与性质研究

碳包覆金属纳米粒子是一种新颖而应用广泛的材料，现有的各种制备方法比较难以得到洋葱状富勒烯碳层包覆的产物。关于碳包覆贵金属纳米粒子制备的研究比较少，碳包覆层主要是非晶碳（多孔碳），没有查到制备研究洋葱状富勒烯包覆贵金属纳米粒子的报道。碳包覆贵金属核壳结构材料具有独特的物理化学性质，应用潜力巨大，洋葱状富勒烯包覆更有较大的科研价值。由此，我们研究了一种新型的制备方法，通过凝胶热解法来制备洋葱状富勒烯包覆贵金属纳米粒子，研究实验各参数对产物的影响，并深入认识实验中产物生长的动力学过程，揭示这种核壳结构的生长机理，以实现纳米粒子的可控合成。用各种表征手段测试表征这种材料，研究其在光、电、电化学、催化等方面的特性，探索这种碳包覆贵金属粒子在各方面可能的应用性。这种新方法的初级产物碳气凝胶分散负载贵金属纳米粒子复合材料，在催化方面也应用广泛，使这种方法更具实用性。

洋葱状富勒烯包覆贵金属核壳结构材料具有独特的物理化学性质，应用潜力巨大，有较大的科研价值。在所能查到的资料中，关于这类材料的制备研究的文献较少，现有的各种制备方法比较难以生长洋葱状富勒烯碳层包覆贵金属的产物。经过本项目三年来的支持，首先发展了一种利用负载金属离子的有机凝胶热解，制备洋葱状富勒烯包覆贵金属纳米粒子的新方法，找到了这种核壳结构生长的关键因素，提出了相应的生长机制和反应机理，初步实现了产物的可控合成。另实验采用新的制备路径，利用γ射线辐射反应，尝试在碳气凝胶中还原金属离子，合成了一种新颖的钯碳结构复合材料，并提出了相应的生长机制和反应机理。这种多孔复合材料在催化、储氢方面有良好的应用前景。具体成果如下：.1. 现有能够制备洋葱状富勒烯包覆贵金属核壳结构纳米粒子的方法很少，且需要仪器设备昂贵复杂。本项目发展了一种工艺简单，不需要复杂设备的新方法，将负载有贵金属离子的有机凝胶在含氧气氛下热解，得到大量洋葱状富勒烯碳层包覆金属钯的核壳结构粒子。研究发现氧是生长这种碳@钯核壳结构粒子的关键因素，提出了粒子的反应机理和生长机制；并据此初步实现了对这种粒子的可控合成。.2. 开展了不同种类贵金属的核壳结构粒子的合成实验，包括：银、金、铜。制备了银、金、铜纳米粒子与碳的复合材料，但未得到相应的核壳结构粒子，还需要进一步研究。.3. 进行了不同反应路径的制备实验，利用γ射线辐射反应，在碳气凝胶多孔骨架中对钯离子进行还原，得到了具有纳米多孔结构的钯@碳微球复合材料，并研究提出了相应的生长机制。