论文部分内容阅读
金属、半导体同质结/异质结纳米材料因其新颖的结构、独特的光电特性和在纳光电子领域应用的巨大优势和潜力而受到广泛的关注和重视。但迄今所合成的此类材料多数存在尺寸不均匀、界面有缺陷和不易操纵等缺点，制约着它的性能研究和广泛应用。本论文基于纳米晶体生长动力学和晶体生长的各向异性，在液相中通过改变金属或半导体的单体浓度、反应温度、包裹剂浓度等参数，以及通过改变合成方法，制备金属/金属同质结和金属/半导体异质结纳米材料，并探索金属与金属或半导体纳米晶在液相中成核和成核后的生长机理。本论文取得的主要研究成果如下：1．通过合成诱导自组装方法制备了银/银（Ag/Ag）同质结纳米粒子。在这个合成里，乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA）和溶液的pH值起着至关重要的作用。另外，通过调控还原剂抗坏血酸的浓度，可以有效地调控Ag/Ag同质结中银纳米粒子的尺寸。与普通的银纳米粒子相比，Ag/Ag同质结纳米粒子是很好的表面增强拉曼散射（SERS）基底，它的SERS强度大约是普通银纳米粒子的200倍。2．通过乙二醇还原制备了Ag/Ag同质结纳米线，这个纳米线由两个或两个以上的Ag纳米棒以一定的角度连接而成。研究发现，反应温度和包裹剂浓度对Ag/Ag同质结纳米线的形成具有非常重要的作用。与普通的Ag纳米线和球形纳米粒子相比，Ag/Ag同质结纳米线作为SERS基底具有更强的SERS信号。3．用水热法制备了Pt/Pt同质结微纳材料，并研究了反应条件对Pt/Pt同质结微纳材料尺寸和形状的影响。研究表明，这种方法制备的Pt/Pt同质结微纳材料的结构与电化学粗糙的Pt电极表面具有非常相似的结构，而且我们合成的Pt/Pt同质结微纳材料与电化学粗糙的Pt电极表面具有相似的SERS行为。4.通过巯基诱导自组装方法制备了高稳定性的金/多壁碳纳米管（Au/MWCNT）金属/半导体异质结纳米材料。透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射谱（XRD）、X-射线能量散射谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和紫外可见光谱（UV-vis）证实了Au/MWCNT异质结纳米材料的成分、尺寸、结构、形貌和键合形式；循环伏安（CV）和电化学阻抗（EIS）研究表明Au/MWCNT异质结纳米材料具有特殊的电子转移性质。5.用Ag纳米线诱导制备了形貌可控的Ag/Ag2S异质结纳米线。研究表明，通过控制反应条件能有效控制Ag/Ag2S异质结纳米线中Ag2S粒子的尺寸、位点和粒子间距。将Ag/Ag2S异质结纳米材料通过阳离交换反应可制备出Ag/CdS金属/半导体异质结纳米线。6.用银纳米粒子诱导制备了形貌可控的Ag/ZnO核/壳异质结纳米材料，并将其制备成新颖的H2O2生物传感器，研究了其在酶的直接电化学中的作用及其催化性能。研究表明，用Ag/ZnO核壳异质结纳米材料构筑的生物传感器的电化学性质与Ag纳米粒子的含量密切相关，随着银纳米粒子含量的增加，Ag/ZnO异质结纳米材料构筑的生物传感器的催化性能先逐渐增强然后降低。