关键词： TiO2纳米管阵列   管管独立   Ag纳米颗粒   光催化   电化学响应  

摘要： 半导体材料的光敏特性在可持续绿色能源发展与环境污染治理方面具有广泛的应用前景。但是,TiO2较高的光生电子.空穴对复合几率、较低的太阳光利用率等技术问题又严重阻碍着TiO2光催化材料的商业化进程。基于此本文在TiO2纳米管阵列的制备与改性上做了如下工作:\n 1.发展了一种二元二次阳极氧化制备管管问独立(Free-standing)且高度有序的TiO2纳米管阵列的方法。采用更为有效并且简单易行的润湿.热分解法(Wetting-thermal decomposition route)将平均尺寸小、粒径分布窄且处于金属态的Ag纳米颗粒均匀地负载于TiO2纳米管的内外表面。此外我们还采用原位还原、无电沉积方法,获得了铁/铁氧化合物絮状微/纳结构修饰的TiO2纳米管阵列。\n 2.针对微纳阵列电极的光、电化学催化活性测试,自行设计并制作了光电化学反应池(Photo-Electrochemical Reaction Cell,PECHRC)。以亚甲基蓝有机染料和五氯苯酚(PCP)溶液为目标降解物,对新合成的Ag/TiO2-纳米管阵列复合结构的光催化性能做了测试；在水基电解液中,对此种纳米阵列电极的循环伏安特性(Cyclic Voltammetry,C-V)和电化学阻抗谱(Electrochemical ImpedanceSpectroscopy,EIS)进行了表征与分析。\n 3.基于TiO2纳米管阵列结构的光/电化学催化行为的分析,总结出了Ag纳米颗粒对一维TiO2纳米材料表面改性所起的主要作用:1)较大尺寸的Ag纳米颗粒在光催化反应的初始阶段起到电荷“蓄水池”的作用;2)贵金属颗粒与TiO2间费米能级差异,导致Ag纳米颗粒在光/电化学过程中能均可以成为有效的电荷转移中心；3)Ag纳米颗粒可以在提高TiO2表面电子传输速率的同时明显抑制TiO2电子.空穴的复合机率；4)贵金属纳米颗粒的本征催化活性有益于整个体系催化能力的提高。\n 作为TiO2纳米材料表面改性的重要手段,我们对金属/金属氧化物在TiO2纳米管阵列表面修饰的研究可望为其在可持续能源发展与环境污染治理方面的应用提供重要实验依据。

关键词： 银纳米颗粒   Ag@SiO2纳米颗粒   制备方法   H2O2浓度   检测技术  

摘要： 本文通过氨水水解TEOS的方法在银纳米颗粒（AgNPs）表面沉积了SiO2，制备得到了不同厚度SiO2包裹的Ag/SiO2核壳纳米颗粒（Ag@SiO2），然后将制得的Ag@SiO2纳米颗粒用于H2O2浓度的检测和表面增强拉曼散射的基底。\n 具体工作内容如下：\n ***和Ag@SiO2颗粒的制备及表征：利用柠檬酸三钠还原硝酸银制备了AgNPs，然后通过氨水水解TEOS的方法，在AgNPs上沉积SiO2，制备出以Ag为核，SiO2为壳的复合纳米颗粒。并分别研究了TEOS用量、包裹反应时间、乙醇/水比例对Ag@SiO2纳米颗粒制备的影响。而且对制备得到的Ag@SiO2纳米颗粒进行了稳定性研究，结果表明其在盐溶液中非常稳定。分别运用TEM、紫外-可见分光光度计对AgNPs和Ag@SiO2纳米颗粒形貌和光谱特征进行了表征。\n ***@SiO2纳米颗粒在H2O2浓度检测中的应用：利用正硅酸乙酯（TEOS）为硅源，制备得到了不同厚度SiO2包裹的Ag@SiO2纳米颗粒。并根据AgNPs的局域表面等离激元共振（LSPR）效应，将制得的Ag@SiO2纳米颗粒用于H2O2的检测，检测下限为1μmol/L，并可以通过控制SiO2层的厚度方便地调节Ag@SiO2纳米颗粒与H2O2反应的速率。与传统方法相比，具有简单、快速、成本低的优点。分别运用TEM、紫外-可见分光光度计对反应前后Ag@SiO2纳米颗粒形貌及反应过程中其LSPR吸收的变化进行了表征。\n ***@SiO2纳米颗粒在表面增强拉曼散射光谱中的应用：以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源，直接在银纳米粒子表面沉积二氧化硅，制备不同厚度二氧化硅包裹的Ag@SiO2纳米颗粒。并利用H2O2对其Ag核进行腐蚀，得到了不同腐蚀程度的Ag@SiO2（D-Ag@SiO2）纳米颗粒。分别运用TEM、紫外-可见分光光度计对Ag@SiO2纳米颗粒和D-Ag@SiO2纳米颗粒形貌和光谱特征进行了表征。最后将制得的Ag@SiO2纳米颗粒和D-Ag@SiO2纳米颗粒用于表面增强拉曼的基底，研究了其SERS效应随壳层厚度的变化关系及机理。此外，我们发现探针分子主要以物理作用吸附在二氧化硅的表面，可通过洗涤方法将探针分子除去，从而可使该复合结构基底用于循环SERS分析。

关键词： TiO2纳米线   Ag纳米颗粒   水热法   光催化降解  

摘要： 利用水热合成法,制备出了二氧化钛纳米线,通过葡萄糖还原Ag(NH3)2+,在制备出的二氧化钛纳米线表面负载了Ag纳米颗粒。利用透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征。结果表明:该Ag/TiO2纳米线在可见光区域表现出较强的吸收性能。测试了样品降解酸性红3R溶液的活性。结果表明,TiO2纳米线表面负载Ag纳米颗粒对提高其光催化性能具有积极的作用。

摘要： Composites of insulators embedded with metal nanoparticles exhibit interesting optical and electrical properties and show wide application potential in novel microelectronic and optoelectronic devices[1]. Irradiation/implantation with energetic ions provides a possible method to obtain a buried layer of nanoparticles with uniform size distribution in materials,which utilizes the interaction of defects produced by energetic ions with metal nanoparticles to

关键词： Ag-ITO纳米颗粒复合薄膜   微结构   透射   反射   电学特性  

摘要： 本文采用直流磁控溅射技术在玻璃基体上制备了不同Ag含量的Ag-ITO纳米颗粒复合薄膜,并在大气气氛不同温度下进行了退火处理。 用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和原子力显微镜分析了复合薄膜的微观结构。X射线衍射分析表明：Ag-ITO纳米颗粒复合薄膜中,ITO组分仍保持In2O3的体心立方结构,未观察到Ag的衍射峰；随着退火温度从200升高至400℃,vol.0.3%Ag-ITO复合薄膜中ITO组分的晶格常数从11.75减小到11.71A,晶粒尺寸从18.1增大到18.6nm；300℃退火后,随着复合薄膜中Ag含量从vol.0.3%增加到vol.1.0%,ITO组分的晶格常数从11.72增加到11.77A,晶粒尺寸从18.8减小到16.5nm。扫描电子显微镜分析表明：未退火的Ag-ITO纳米颗粒复合薄膜表面由尺度为30-40nm的颗粒构成,这些纳米颗粒尺寸分布均匀,这与后面透射电子显微镜的分析结果一致。原子力显微镜分析表明：随着退火温度从200升高至400℃,vol.0.3%Ag-ITO复合薄膜的表面平均颗粒尺寸从35.6增大到63.6nm；300℃退火后,随着Ag含量从vol.0.3%增加到vol.1.0%,Ag-ITO复合薄膜的表面平均颗粒尺寸从54.5增大到90.7nm。 用X射线光电子能谱分析了薄膜的化学组分,结果表明：退火前后的Ag-ITO复合薄膜中均只含有C、O、In、Sn和Ag元素而并无其他杂质存在；退火处理和Ag组分的引入都有助于薄膜中的In和Sn元素更充分地氧化生成In203和SnO2；高温退火可以促使薄膜中Ag或／和Ag2O进一步氧化生成AgO。 用表面轮廓仪和椭偏解谱软件拟合透射光谱的方法分析了Ag-ITO复合薄膜厚度,结果表明：拟合得到的膜厚与轮廓仪测量的膜厚一致性较好,复合薄膜的厚度为120-130nm。 用紫外-可见光分光光度计分析了不同Ag含量的Ag-ITO复合薄膜在不同退火温度下的透射谱,反射谱和吸收谱,研究结果表明：随着退火温度从200升高至400℃,vol.0.3%Ag-ITO复合薄膜的可见光平均透射率从64.1增大到76.2%,平均吸收率从15.6下降到5.5%,平均反射率先从20.3增大26.8后减小到25.8%；300℃退火后,随着Ag含量从vol.0.3%增加到vol.1.0%,Ag-ITO复合薄膜的可见光平均透射率从74.0降低到49.9%,平均吸收率从5.2上升到40.2%,平均反射率从26.8减小到9.9%。 采用椭偏解谱软件拟合透射光谱的方法分析了Ag-ITO复合薄膜在可见光范围内的光学常数,研究结果表明：随着退火温度从室温升高至400℃,vol.0.3%Ag-ITO复合薄膜在可见光范围内的平均折射率由3.3先减小到2.8后增大到4.8,平均消光系数由0.08先减小到0.02后增大到0.04。 用四探针测试仪研究了Ag-ITO复合薄膜的电学特性,研究结果表明,随着退火温度从室温升高至400℃,vol.0.3%Ag-ITO复合薄膜面电阻先从210减小到34后增大到103Ω／□,这与ITO薄膜面电阻随温度的变化规律一致,且Ag-ITO复合薄膜的面电阻比ITO薄膜的面电阻低,表现出了良好的导电性能。最后,我们根据效能因子和分光比综合评判了不同Ag含量的Ag-ITO复合薄膜的光电特性,阐述了具有不同效能因子和分光比的透反射导电薄膜的适用原则。

关键词： 亚临界水技术   多孔玻璃   离子交换   Ag纳米颗粒  

摘要： 使用亚临界水侵蚀Na2O-CaO-SiO2系玻璃微球,制备得到核壳型多孔玻璃微球.玻璃微球壳层为孔径分布均匀的中孔结构,具有良好的阳离子交换性能.以此多孔玻璃材料为载体,通过离子交换和氢气还原过程,制备得到单质银的纳米颗粒负载的多孔玻璃复合材料.负载基材制备过程简单、环保,材料对银的负载量大,还原后得到的单质银的纳米颗粒粒径分布窄,单分散性好,在多孔玻璃的中孔层中分布均匀.

关键词： 金属价态   深度分布   硅酸盐玻璃   X射线光电子能谱   吸收光谱  

摘要： 利用两步离子交换结合H_2气氛热处理的方法,制备出Ag-Cu双金属纳米颗粒/硅酸盐玻璃复合材料。结合吸收光谱和X射线光电子能谱研究了不同工艺条件下Ag、Cu在玻璃中的深度分布、价态变化及其玻璃网络结构的变化。结果表明:掺杂后的玻璃中银和铜的含量随深度不同有所不同。Ag^+-Na^+离子交换过程中,Ag^+与非桥氧结合形成Si—O—Ag键,样品中的银主要以离子状态存在。H_2气氛中热处理后,大部分与非桥氧相连的Ag^+被还原,H^+随即取代Ag^+位置,与非桥氧形成—OH结构,还原出来的Ag^0经成核和生长形成银纳米颗粒。第二次Cu^+-Na^+离子交换后,Cu^+被引入硅酸盐玻璃,并有二价铜离子存在,再经过H_2热处理后,铜离子被还原,在表层聚集生成铜纳米颗粒。

关键词： 碳纳米管   Ag纳米颗粒   制备   结构  

摘要： 利用热蒸发方法在多壁碳纳米管表面沉积Ag纳米颗粒,XRD结果显示,Ag纳米颗粒以晶体形态存在,同时透射电镜分析结果表明,Ag纳米晶颗粒引起碳纳米管横截面形变,从而形成Ag纳米晶颗粒/碳纳米管异质复合材料,这些纳米异质复合材料相互连接,形成网络化分布的结构.

关键词： 液态金属   分子动力学模拟   快速凝固   基本团簇分析法   相变   Ag纳米颗粒   表面异构体  

摘要： 本文对液态金属快速凝固技术和理论的发展与现状、纳米团簇的结构与能量以及分子动力学（MD）模拟技术的发展历程等方面进行了简要回顾。对MD模拟方法从原理到实现的各个环节、从基本的NVE系综到能够与实验结果进行直接对比分析的NPT系综进行了分析与整理,修正了有关文献中NPH和NPT系综计算方程中的错误,并对随机数、初始位形、元胞链表等MD算法进行了改进。发展完善了以HA-Pair为基础的基本团簇分析法（Basic Cluster Analysis,BCA）:将CTIM（Cluster Type Index Method）扩展为CTIM-2,以表征更多种类的基本团簇;提出用基本团簇类型来标识其中心原子的分类方法（Basic Cluster Label-ing,BCL）,BCL结合三维图形技术可简单清晰地描述相结构和纳米团簇的对称特征;并开发了配套的三维可视化图形分析软件。 采用quantum Sutton-Chen（QSC）多体势对液态金属银在不同冷速下的凝固过程进行了分子动力学模拟。结果表明,冷速对凝固的最终结构具有关键性作用,且形成非晶的临界冷速约为1013K/s。高于此冷速凝固,可得到以二十面体为主要特征的金属玻璃。低于临界冷速,能形成hcp和fcc基本团簇按不同比例共存的混合结构甚至hcp、fcc晶体。且混合共存体中fcc和hcp中心原子有随机分布和规则分层两种形式。模拟得到伊辛模型为↑↑↓↓和↓↓↓↑（hcp和fcc中心原子单层和双层交替）的4H和12R分层晶体。随着冷速下降,随机分布先于规则分层形成;结晶温度Tc、fcc结构在凝固体系中的比例、体系结构的对称度都不断升高;但hcp结构和1422键型的比例却是先增后减,增减趋势发生转换的冷速约为5.0×1012K/s。 细致模拟和深入分析表明:快冷结晶过程经历了两次相变三种状态:第一次液-固相变,亚稳bcc结构而非稳定的fcc结构首先从液态中形成;而且初始结晶温度Tic随冷速下降而升高。第二次固-固相变,亚稳bcc结构转变成不同的更加稳定的结构。由此可得快凝过程遵循“step rule”规则,结合形成自由能垒和快凝的特点合理解释了“随冷速降低,Cu和Ag结晶体系中hcp结构的比例先增后减”的现象。另外,同一冷速下多次模拟得到的固态结构并不相同,以及不同冷速下得到的凝固结构也并不总是遵循“冷速越慢体系能量最低”的关系,因此运动学因素对凝固过程及最终结构有重要影响。 对2.5～10nm的非幻数纳米液滴,在冷速10～3和10～2K/ns下的快凝模拟表明:绝大多数凝固过程包含一次一级相变和一次连续相变;而且随着尺寸增大,初始凝固温度Tis平均值升高,凝固得到的纳米颗粒中,原子平均能量降低且趋于块体系统的平均能量。Tis的平均值与尺寸的关系,多次凝固中Tis所表现的混沌特征,以及晶体、二十面体、十面体等类型的纳米颗粒的比例等模拟结果都与实验结果符合得很好。除了规则晶体、十面体和二十面体以外,借助BCL和三维可视化方法,还发现了一类结构新颖的纳米颗粒—表面异构体（surface-isomers）。从几何结构来看,它们是在规则的晶体、十面体或二十面体外面再增加几个特殊排列方式（...ABCB或...ABCBA等）的密排原子层构成。虽然外层结构的改变在表面引入了一些非密排的（1 0 0）面,但外形更接近球体,整体能量仍可降低,特别是那些具有良好的全局（三重或五重）对称性的颗粒,应该足够稳定以致能在实验室观察到。实际上具有Umb-Dh结构的AuPd和AuCu合金颗粒已经在实验室观察到;我们模拟得到的银Fractal-Ih颗粒与Hendy对铅的模拟计算结果也完全吻合。

关键词： 溶胶-凝胶   Ag纳米颗粒   Ag/SiO2核-壳结构  

摘要： 采用Stber方法,以AgNO3与柠檬盐钠还原反应所制备出的Ag纳米颗粒为种子,合成了Ag/SiO2核-壳结构的亚微米球。用透射电镜(TEM)观测所得产物的形貌和大小,并用光吸收谱仪测试了Ag纳米颗粒的表面等离子体共振(SPR)引起的光吸收峰。