纳米粒子因其特殊的微观结构表现出独特的光、电、磁和化学特性.通过合理控制其尺寸、维度、载体,得到不同性能的贵金属纳米复合材料,可作为介电材料、电极材料、磁存储材料及高效催化剂[1],在基础学科和工业领域中都有着重要的研究价值和广泛的应用前景.相较于传统的纳米粒子制备方法,辐射法不需要使用有毒的还原剂,且在室温下就能将金属离子快速还原,是一种环境友好,条件温和的高效制备方法[2].本论文中我们采用γ辐射还原法制备了羧甲基壳聚糖、碳纳米角及石墨烯负载的铂纳米粒子复合物.
　　以天然高分子羧甲基壳聚糖为软模板进行了铂纳米粒子的γ-射线辐射还原制备.金属前躯体被辐照过程中产生的溶剂化电子等活性粒子还原,在羧甲基壳聚糖的稳定下得到粒径分布在2 -5 nm的铂金属纳米粒子.通过TEM,XPS,TGA等多种表征手段考察了各种因素,如前躯体浓度、溶液的pH值、稳定剂的浓度和分子量等参数对制备的纳米金属粒子的粒径大小、分散性等性质的影响规律.以单壁碳纳米角为载体在乙二醇体系中采用γ辐射还原法进行了铂纳米催化剂( PtNPs/CNHs)的制备,并研究了其对甘油氧化反应的催化性能.结果表明,在Ar气氛保护下,用沉积法在pH值为12的体系中进行铂金属前驱体的还原负载,得到平均粒径为1.9 nm,在碳纳米角上分布均匀的铂纳米粒子.而pH=3.5的条件下,纳米粒子的平均粒径为2.6 nm,有少量团聚的现象发生.进一步用甘油氧化反应表征了PtNPs/CNHs复合物的催化性能.在2h内,甘油的转化率超过50％,催化剂对甘油酸显示出最高的选择性.碱性条件下制备的PtNPs/CNHs复合物较酸性条件下的产物有更优异的催化活性和选择性,与之前得到的结构性质表征结果相一致.
　　在上述工作的基础上,利用y射线一步还原制备了铂金属纳米粒子修饰的石墨烯,并将其应用于超级电容器,研究其电化学性能(图1).研究发现通过改变剂量、pH值、溶剂组成等制备条件,可以调控复合物中石墨烯的还原程度与纳米粒子的粒径分布.在乙二醇体系中pH=12的条件下γ辐照能够诱导铂金属前驱体与氧化石墨同步还原,形成粒径为1.8 nm的均匀分散的铂纳米粒子与高度还原的石墨烯片层复合材料.制备的铂／石墨烯复合物作为超级电容器电极材料在不损失长周期循环性的基础上,展现了比石墨烯更高的比电容,并克服了传统复合电极材料大电流倍率性低的缺点[3],有望应用于高性能电化学器件.