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基本信息

項(xiàng)目名稱：
納米晶的組裝及其性質(zhì)研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
近些年，納米晶以其優(yōu)越的物理、化學(xué)性能以及在催化和臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使得它們逐漸成為材料領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。其中，納米晶的尺寸和形貌是影響其性能的重要因素之一，因此如何有效地控制納米晶的組裝對(duì)其性質(zhì)變化具有重要意義。本研究提出了一種新型的納米晶可控組裝方法，通過(guò)掃描電子顯微鏡、紫外可見(jiàn)光譜儀、表面增強(qiáng)拉曼光譜法等對(duì)其進(jìn)行表征，研究了納米晶組裝前后的物理化學(xué)性質(zhì)、光譜性能和穩(wěn)定性等。
詳細(xì)介紹：
自組裝的納米材料是先進(jìn)材料的新一代，它們具有不同于單個(gè)原子和大塊物質(zhì)的獨(dú)特物理和化學(xué)性能。它在催化、電子工業(yè)和信息儲(chǔ)存等領(lǐng)域顯示出特殊的作用。這些獨(dú)一無(wú)二的性質(zhì)主要是由它們的界面結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)決定。目前對(duì)納米晶的研究主要集中在金、銀、鉑、鈀等貴金屬。金屬納米粒子具有制備簡(jiǎn)單、理論研究日趨成熟等優(yōu)勢(shì)。其物理、化學(xué)性質(zhì)具有專一性和選擇性，因此它們就很自然的成為制備三維尺寸組裝物的理想前軀體。通過(guò)制備具有較大比表面積或特定形貌的納米晶，并應(yīng)用于燃料電池、生物分子的檢測(cè)及生物傳感器等領(lǐng)域一直是人們的研究熱點(diǎn)。 隨著對(duì)納米晶研究的深入，納米晶的組裝逐漸引起了研究者的興趣。例如劉建波等人通過(guò)組裝CdTe量子點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了熒光產(chǎn)生和猝滅的可控性。王彬等人制備了金納米顆粒的團(tuán)聚體并用其選擇性的檢測(cè)汞離子。徐慶華等人通過(guò)聚合物組裝金屬納米顆粒來(lái)研究其雙電子熒光激發(fā)機(jī)制。然而對(duì)納米晶不同的組裝過(guò)程及性質(zhì)變化尚未有系統(tǒng)性報(bào)道。就目前研究相對(duì)較為深入的銀片也存在不足，單純的銀片缺乏光熱穩(wěn)定性，限制了納米晶的應(yīng)用范圍。因此可以說(shuō)納米晶的組裝是一個(gè)及其復(fù)雜的過(guò)程。納米晶的組裝體不僅保留了納米晶的性質(zhì),而且產(chǎn)生了一些新的特性。如納米片的紫外吸收峰的顯著紅移，這種性質(zhì)可應(yīng)用于癌癥的光熱療法以及作為表面增強(qiáng)拉曼(SERS)的基底，還可用于制備具有特定需求的熒光物質(zhì)。 本論文通過(guò)制備不同的金、銀納米顆粒組裝體，并利用UV-vis、SEM對(duì)納米晶的不同組裝過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，研究納米晶在不同組裝過(guò)程中的性質(zhì)變化及影響因素。

作品圖片

  • 納米晶的組裝及其性質(zhì)研究
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作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

目的:1、制備納米晶的組裝體，研究納米晶在不同裝過(guò) 程中的性質(zhì)變化及影響因素。2、實(shí)現(xiàn)了紫外可見(jiàn)吸收峰(UV-vis)向可見(jiàn)光區(qū)的紅移。 基本思路：為了研究納米晶不同的組裝體過(guò)程中的性質(zhì)變化。首先設(shè)計(jì)不同途徑制備了具有不同形貌(納米球及納米片)的組裝體,然后通過(guò)一些檢測(cè)手段(SEM、XRD、SERS、UV-vis等)對(duì)其組裝體進(jìn)行針對(duì)性的研究。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

科學(xué)性：不同的形貌及顆粒大小的納米晶組裝體具有完全不同的性質(zhì)。我們基于模板法、共價(jià)理論等實(shí)現(xiàn)了各向異性納米晶的組裝。 先進(jìn)性： 1、紫外可見(jiàn)吸收峰發(fā)生較大程度的紅移；2、制備的納米晶組裝體具有較好的光熱穩(wěn)定性。 獨(dú)特之處：1、對(duì)不同形貌納米晶的組裝做了系統(tǒng)性的分析；2、并就其組裝過(guò)程的動(dòng)力學(xué)因素做了大量的研究比較。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

通過(guò)合成形貌可控的納米晶組裝體,使其具備一些特定的性質(zhì)。針對(duì)納米晶組裝體的光熱穩(wěn)定性及在可見(jiàn)區(qū)的吸收峰峰，可將其用作SERS的基地、熒光物質(zhì)、生物小分子的檢測(cè)以及在光熱法治療癌癥等領(lǐng)域效果都特別顯著。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文通過(guò)制備金、銀納米晶及其組裝體，并利用紫外可見(jiàn)光譜儀(UV-vis)、掃描電子顯微鏡(SEM)等對(duì)其進(jìn)行表征。實(shí)現(xiàn)了不同組裝體(納米球、納米片)的紫外可見(jiàn)吸收峰向可見(jiàn)區(qū)的紅移；研究了不同形貌的組裝體在組裝過(guò)程中的性質(zhì)變化及影響因素(如濃度、時(shí)間和溫度等)。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

[1]C. Z. Zhu, S. J. Guo, Y. M. Zhai, and S. J. Dong. Langmuir., 2010, 26, 7614-7618. [2]X. Q Huang, S. H. Tang, and X. L. Mu, et al. Nature Nanotechnology., 2010, 235, 1-5. [3]J. Zeng, S. Roberts, and Y. N. Xia. Chem. Eur. J., 2010, 16, 12559-12563. [4]Q. Zhang, Y. X. Hu, S. R. Guo, J. Goebl, and Y. D. Yin. Nano Lett., 2010, 10, 5037-5042

同類課題研究水平概述

納米晶的組裝體具有不同于單個(gè)原子和大塊物質(zhì)的獨(dú)特物理、化學(xué)性能，然而這獨(dú)一無(wú)二的性質(zhì)主要由它們的界面結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)決定。因此如何控制納米晶的組裝并增加其在特定領(lǐng)域中的應(yīng)用性能顯得異常關(guān)鍵。 目前國(guó)內(nèi)外制備納米晶組裝體大都采用了較高的實(shí)驗(yàn)條件，如在組裝過(guò)程中用貴金屬(如金片、鈦片等)或稀土氧化物(如銦錫氧化物)作為模板。研究人員最近利用這些模板制備了金屬或半導(dǎo)體鈍化的納米晶格和納米陣列。然而這些方法極大地增加了實(shí)驗(yàn)成本，限制了在實(shí)際中規(guī)模化生產(chǎn)。 現(xiàn)階段對(duì)納米晶的組裝研究主要集中在應(yīng)用上面，很少有人對(duì)納米晶的組裝過(guò)程進(jìn)行分析探討。例如劉建波等人通CdTe量子點(diǎn)在可逆組裝過(guò)程中的熒光產(chǎn)生和猝滅，借此來(lái)檢測(cè)氟離子的濃度。王彬等人制備了金納米顆粒的團(tuán)聚體并用其選擇性的檢測(cè)汞離子。徐慶華等人利用聚合物組裝金屬納米顆粒后，對(duì)其熒光性能做了比較。 近幾年，就金、銀納米顆粒及納米片的組裝而言，雖然有一些文獻(xiàn)報(bào)道過(guò)金納米顆粒的組裝。但其研究目的仍然在于利用納米金的良好生物相容性，通過(guò)團(tuán)聚體檢測(cè)有機(jī)物、生物小分子以及傳感器等方面。有關(guān)銀組裝研究目前只有一篇相關(guān)報(bào)道，它主要將聚苯胺附載在石墨或者多壁碳納米管上，只研究了組裝體在表面增強(qiáng)拉曼中的應(yīng)用,并沒(méi)有研究銀的組裝體在組裝前后一些其它的性質(zhì)變化，譬如UV-vis吸收峰的紅移或者組裝過(guò)程的一些影響因素(溫度、濃度及組裝時(shí)間等)。 納米晶在組裝后主要的性質(zhì)變化是UV-vis吸收峰發(fā)生明顯的紅移，甚至能在可見(jiàn)區(qū)域產(chǎn)生較為良好的吸收峰，因而可將其應(yīng)用于癌癥的治療或者其它的一些臨床中，這將對(duì)人類得生存發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。譬如鄭南峰教授發(fā)表在Nature中的文獻(xiàn)中，利用獨(dú)特的方法制備出鈀片，并將其在可見(jiàn)區(qū)產(chǎn)生的吸收峰應(yīng)用于醫(yī)學(xué)中，其能夠有效地殺死有毒細(xì)胞。 另外我們注意到：“化學(xué)反應(yīng)過(guò)程、調(diào)控及實(shí)驗(yàn)與理論”是化學(xué)科學(xué)部“十一五”優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。目前對(duì)納米晶的組裝過(guò)程及性質(zhì)變化尚未有系統(tǒng)性報(bào)道，就目前研究相對(duì)較為深入的銀片也存在不足，未組裝的銀片缺乏光熱穩(wěn)定性,限制了納米晶的應(yīng)用范圍。 納米晶的組裝可以說(shuō)是一個(gè)及其復(fù)雜的過(guò)程,因此本文通過(guò)對(duì)納米晶在組裝過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)因素(濃度、溫度、時(shí)間等)做了系統(tǒng)的分析，研究了其在組裝前后的性質(zhì)變化。
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