关键词： Au@Ag纳米颗粒有序阵列   Au@多孔Au-Ag纳米颗粒有序阵列   LSPR   衍射峰   光学传感  

摘要： 与单金属纳米颗粒相比,双金属复合纳米颗粒因其独特的物理化学性质一直是纳米技术领域研究的热点。Au、Ag贵金属纳米颗粒具有良好的表面等离子体共振（SPR）特性,将二者复合,制备Au/Ag复合纳米颗粒,由于Au、Ag间的协同作用,可以形成的新的光学特性,已将其广泛应用于生化传感、表面增强拉曼散射（SERS）和催化等领域。然而,目前所制备的Au/Ag复合纳米颗粒大多呈现出杂乱无序分布状态,导致性能的稳定性和可重复性较差,不利于实际应用。为此,本文通过制备二维Au@Ag和Au@多孔Au-Ag纳米颗粒有序阵列,利用Au、Ag纳米颗粒自身的局部表面等离子体共振（LSPR）特性与周期性纳米结构阵列所产生的衍射特性互补,实现高稳定光学传感器的构筑。本文的主要内容如下:1、采用模板-沉积金属层-高温退火法制备出二维Au纳米颗粒有序阵列,经化学还原法在其表面包覆一层Ag,获得了二维Au@Ag纳米颗粒有序阵列,并进一步探索了Ag壳厚度对其光学性质的影响。结果表明随Ag壳厚度的增加,Ag的LSPR峰逐渐增强,并出现红移,且由于Ag壳的屏蔽效应,导致Au纳米颗粒的LSPR峰发生蓝移。同时由于阵列中Au纳米颗粒周围介电环境的改变,导致阵列衍射峰随着Ag壳厚度的增加发生红移。2、利用上述制备的二维Au@Ag纳米颗粒有序阵列在室温下对液态I2和气态I2进行感应。结果表明,由于壳层的Ag与I2反应生成了Ag I,随着碘浓度及感应时间的增加,Au@Ag纳米颗粒阵列宏观颜色及微观形貌都发生了变化,并伴随有光学性质的变化,即LSPR峰及阵列衍射峰都发生红移。故而可以从颜色的变化实现I2浓度的定性探测,从峰位的偏移实现其定量探测。进一步研究发现,Au@Ag纳米颗粒阵列对气态I2展示出高的敏感性,检测极限可达痕量级。此外,该二维Au@Ag纳米颗粒有序阵列作为传感器,具有良好的稳定性和重现性。3、采用模板法结合化学置换法制备出了二维Au@多孔Au-Ag纳米颗粒有序阵列,并探讨了Ag壳厚度及置换时间对其表面形貌的影响。首先以制备的二维Au纳米颗粒为模板,通过化学还原获得Au@Ag纳米颗粒阵列,之后于HAu Cl4溶液中进行置换反应,经氨水去掉反应过程中产生的Ag Cl,获得二维Au@多孔Au-Ag纳米颗粒有序阵列。结果表明Ag壳厚度相同时,置换时间越长阵列的有序性越差,约1 min时效果最优。在置换时间相同的条件下,随Ag壳厚度的增加Au核外面的多孔Au-Ag网状结构呈现出从无到有的趋势,Ag壳越厚多孔网状结构越明显。

关键词： 金属锂负极   亲锂3D载体   泡沫铜   纳米花ZnO   Ag纳米颗粒  

摘要： 随着传统能源的无节制滥用和开采,能源危机和环境问题日益突出,亟需开发高性能的新型能源存储和转换器件技术。在诸多的储能技术中,锂二次电池因具有高能量密度、长循环寿命、高输出电压、低自放电及无记忆效应等优势在储能系统中脱颖而出。另一方面,电动汽车产业和高精尖便携式电子设备的飞跃发展,进一步提出了对高能量密度锂电池的迫切需求。金属锂负极因具有较高的质量比容量(3860 mAh g-1),以及较低的电化学还原电势（-3.04 V ***）,被认为是最具潜力的负极材料之一。此外,匹配不同的高容量正极（如硫、氧气等）的锂金属电池表现出较高的能量密度,这将成为下一代高性能电池的广泛研究对象。然而,金属锂负极的实际应用仍受到一些严重问题的限制。主要是锂枝晶生长、电解液与锂的不可逆副反应所形成的不稳定SEI界面层以及循环过程中的相对无限体积变化,造成低库伦效率、短寿命以及安全问题。金属基的三维载体材料（3D载体）已被证明是一种有效的调控锂沉积的策略,但其自身的憎锂性和对液态锂的润湿性较差。本文立足于构建亲锂的3D载体以稳定锂负极,主要研究了不同的亲锂材料修饰的3D金属基载体。具体研究内容如下:（1）通过溶剂热-退火的方法合成了具有纳米花形貌的Zn O颗粒,均匀的负载于3D泡沫铜（Cu F）表面上。在随后熔融锂热注入的过程中,表现出较好的亲锂性,成功制备了复合锂负极（Cu F/Li2O-Li Zn@Li电极,记为CLZL电极）。所制备的CLZL电极得益于3D结构可限制体积变化,亲锂的Zn O位点可调控锂的均匀沉积等优势,表现出较高的库伦效率和较低的锂沉积形核过电势。在电流密度为1 mA cm-2,容量为1 mAh cm-2下,能稳定循环1600 h且具有15 m V较低的极化电压。（2）基于简易的电化学镀工艺制备了Ag纳米颗粒层修饰的3D多孔铜（PC）的复合材料。采用熔融锂热注入工艺,实现了熔融锂在短短数秒内（时间为5s）就铺展润湿于载体中,获得复合锂负极（Ag@PC@Li电极,记为APCL电极）。因Ag纳米颗粒层的均匀分布,锂沉积表现出几乎接近于零的形核过电势来引导锂离子优先沉积;此外,基于该电极组装的对称电池在较大电流密度3 m A cm-2,面容量为1 mAh cm-2下,实现了1500周期的超长稳定循环。

关键词： 重金属离子检测   比色法   Au/Ag纳米颗粒   蚀刻法  

摘要： 冶炼、采矿等工业废弃物的不合理排放,致使重金属对土壤、水源和农作物造成污染,严重影响食品安全,并且通过食物链富集和生物放大效果,对人类健康安全构成威胁。人体中重金属含量超标会导致多器官功能衰竭,严重时会致癌,危及生命。目前,重金属检测的常用手段主要依赖于电感耦合等离子体质谱仪（Inductively coupled plasma mass spectrometer,ICP-MS）等传统大型仪器,这些方法检测成本高,需要专业操作和复杂的样品前处理,无法实现现场快速检测。因此,建立和开发简单、便捷、高效的重金属离子检测方法对食品安全和人类健康尤为重要。纳米比色检测技术为重金属离子检测提供了一种方便、有效、肉眼可观的方法。而基于Au/Ag纳米材料的蚀刻比色法因制备简单、响应快速、效果直观等优点,可用于重金属离子的检测。本论文基于H2O2对银纳米方块（Ag nano-cubes,Ag NCs）、HBr对金纳米双锥@银纳米棒（Au nano-double cone@Ag nano-rods,Au NDC@Ag NRs）和Na2S2O3对银纳米三角@金纳米六角（Ag nano-triangle@Au nano-hexagons,Ag NT@Au NHs）的蚀刻作用,构建了三种纳米比色探针,采用透射电子显微镜（Transmission electron microscopy,TEM）和紫外-可见分光光度计对所合成的纳米颗粒和所构建的纳米比色探针进行了形貌表征和光学性能研究。探究了纳米比色探针对Cu2+、Cr6+和Pb2+三种不同重金属离子检测的响应与性能。并将所构建的纳米比色探针成功用于环境水和食品样本中Cu2+、Cr6+和Pb2+的现场快速检测。主要研究内容如下:（1）采用硫化物介导的多元醇合成工艺,制备了正六面体的Ag NCs。基于Cu2+对H2O2蚀刻Ag NCs的弱化作用而引起Ag NCs溶液紫外吸收光谱中约417.5 nm处吸光度和溶液颜色强度的变化,成功构建了Ag NCs纳米比色探针以实现对溶液中Cu2+的可视化定量检测。结果表明,最佳实验条件下,该探针对Cu2+的线性检测范围为0.01～40μM（R2=0.9917）,肉眼检测可低至0.01μM。不同Cu2+浓度（2.5～40μM）下Ag NCs纳米比色探针溶液的颜色变化图像RGB值的欧氏距离（ED）与Cu2+浓度之间呈较好的线性关系,且该探针对Cu2+的选择性良好。此外,在江水、大米和洋葱样本的加标回收中也取得了令人较为满意的回收率,分别为90.60～96.10%、91.80～96.45%和94.60～96.40%,检测结果与ICP-MS测量结果接近。以上结果均表明所构建的Ag NCs纳米比色探针具有实际应用价值。（2）通过种子生长法合成了具有核壳结构的Au NDC@Ag NRs。基于Cr6+对HBr蚀刻Au NDC@Ag NRs的催化作用而引起Au NDC@Ag NRs溶液LSPR吸收峰的红移和溶液颜色的变化,成功构建了Au NDC@Ag NRs纳米比色探针对溶液中Cr6+的可视化定量检测。最优实验条件下,该探针对Cr6+的线性检测范围为2.5～40μM（R2=0.9920）,检测限（LOD）为0.02μM（S/N=3）。不同Cr6+浓度（2.5～50μM）下Au NDC@Ag NRs纳米比色探针溶液的颜色变化图像RGB值的ED与Cr6+浓度之间呈良好的线性相关关系,并且该探针在Cr6+的检测过程中表现出了良好的选择性。此外,在江水、大米和洋葱样品的加标回收中也取得了令人较为满意的回收率,分别为90.50～97.10%、90.80～98.00%和94.40～95.77%,检测结果接近于ICP-MS测量结果。以上结果均表明所构建的Au NDC@Ag NRs纳米比色探针具有实际应用价值。（3）通过外延生长法合成了具有核壳结构的Ag NT@Au NHs。基于Pb2+和Cu2+对Na2S2O3蚀刻Ag NT@Au NHs的催化作用而分别引起的Ag NT@Au NHs溶液紫外吸收光谱约585 nm处吸光度的降低和LSPR吸收峰的红移以及溶液不同的颜色变化,成功构建了Ag NT@Au NHs纳米比色探针以分别实现对溶液中Pb2+和Cu2+的可视化定量检测。最适实验条件下,该探针检测Pb2+的线性范围为10～200μM、200～300μM和300～550μM（R2分别为0.9714、0.9908和0.9824）,LOD为0.41μM（S/N=3）;对Cu2+的线性检测范围为1～50μM和50～250μM（R2分别为0.9918和0.9804）,LOD为0.11μM（S/N=3）。不同Pb2+或Cu2+浓度下,Ag NT@Au NHs纳米比色探针溶液的颜色变化图像RGB值的ED与Pb2+或

关键词： 纳米复合薄膜   光限幅效应   WO3纳米颗粒   Ag纳米颗粒  

摘要： 非线性光学是激光问世以后发展起来的一门重要的光学学科分支,非线性光学材料及器件已被广泛应用于光通信、光信息处理、光谱学、激光技术等众多领域。随着强激光技术的发展,开展非线性光限幅材料及技术的研究、有效防护强激光对光学探测器及人眼的损伤,具有非常重要的学术及应用价值。 具有光限幅效应的材料包括有机材料、无机材料以及有机/无机复合材料等。相对于传统的酞菁类化合物、有机小分子染料、C60及其衍生物,金属纳米材料及金属氧化物半导体纳米材料具有非线性光学响应速度快、非线性光学吸收系数大、光限幅阈值较低、限幅光谱范围宽等优点,已成为光限幅领域的研究热点。本文主要针对金属氧化物半导体WO3和Ag纳米颗粒两种纳米材料开展了WO3/PVA、Ag/PVA和Ag/WO3/PVA纳米复合薄膜的制备、多波长纳秒激光作用下的非线性光学特性及光限幅特性测试工作,并对影响纳米复合薄膜非线性光学特性的一些参数及其非线性光学效应的产生机制进行了分析,本文的主要内容如下: （1）介绍了非线性光学的研究背景、主要的非线性光学效应及其实际应用。概述了非线性光学材料的研究现状,阐述了金属纳米粒子及半导体纳米材料的非线性光学研究进展,分析了影响材料非线性光学特性的主要因素及其物理机制。 （2）简述了三阶非线性光学的相关理论和测量材料非线性光学特性的相关技术,介绍了我们课题组基于Lab VIEW软件搭建的可自动扫描并采集数据的Z扫描实验平台,以及用于测量纳米复合薄膜的非线性光学特性及光限幅特性的开口Z扫描实验的相关流程。 （3）使用浇铸法制备了WO3/PVA纳米复合薄膜,采用开口Z扫描技术研究了该纳米复合薄膜在355 nm、532 nm和1064 nm三个激光波长下的非线性光学特性和光限幅特性。实验表明,纯PVA薄膜未表现出明显的非线性光学效应,而制备的两种不同浓度的WO3/PVA复合薄膜均显示出正的非线性吸收效应,在三个波长下其非线性吸收系数的值随着WO3浓度的增加而增加。通过对实验数据进行拟合,获得了WO3/PVA纳米复合薄膜在这三个波长下的非线性吸收系数β值,结果表明在355 nm波长下,两种WO3浓度的纳米复合薄膜均具有较高的β值,分别达到了10.32 cm/GW和15.44 cm/GW,比其他文献中报道的WO3纳米棒和WO3纳米颗粒悬浮液的β值1.65 cm/GW和2.51 cm/GW大了约5到6倍。而在532 nm的波长下,浓度为1wt%的纳米复合薄膜的β值也明显高于文献报道的其他典型纳米材料,如氧化石墨烯、多壁碳纳米管、Cd Te量子点、As2S3半导体薄膜和BDN染料。光限幅实验结果表明纳米复合薄膜在三个激光波长下都表现出明显的光限幅效应,并且355 nm下的光限幅效应最佳,两种WO3/PVA纳米复合薄膜在355 nm下的光限幅阈值分别为101.98 GW/cm2和89.9GW/cm2。采用半导体的能带理论进行分析,WO3/PVA纳米复合薄膜的光限幅效应在355 nm和532 nm波长下主要归因于自由载流子吸收（FCA）,而1064nm波长下主要归因于双光子吸收（TPA）。 （4）使用浇铸法制备了Ag/PVA纳米复合薄膜,采用开口Z扫描技术研究了该纳米复合薄膜在355 nm、532 nm和1064 nm三个激光波长下的非线性光学特性和光限幅特性。研究表明制备的两种不同浓度的Ag/PVA纳米复合薄膜均表现出正的非线性吸收效应,在三个波长下其非线性吸收系数的值随着Ag浓度的增加而增加。研究结果表明在355 nm波长下,不同浓度的纳米复合薄膜均具有较高的β值,分别达到了4.33 cm/GW和9.2 cm/GW,与其他文献报道的Ag纳米颗粒水溶液和β-Ag VO3纳米带的β值3 cm/GW和9.5 cm/GW相当。光限幅特性研究结果表明Ag/PVA纳米复合薄膜在三个波长下都有明显的光限幅效应,并且355 nm下光限幅效应最佳。从实验数据分析,浓度为0.2wt%的Ag/PVA纳米复合薄膜在355 nm下的光限幅阈值为60 GW/cm2。采用Ag纳米颗粒的表面等离子共振和带间跃迁理论进行分析,355 nm波长下Ag/PVA固态纳米复合薄膜的光限幅效应可能归因于表面等离子激元（SPP）和双光子吸收（TPA）的协同作用。 （5）使用浇铸法制备了不同浓度的Ag/WO3/PVA纳米复合薄膜,采用开口Z扫描技术研究了这些纳米复合薄膜在532 nm激光波长下的非线性光学和光限幅特性。实验结果表明不同浓度的Ag/WO3/PVA纳米复合薄膜均显示出正的非线性吸收效应。相比Ag/PVA纳米复合薄膜,Ag/WO3/PVA纳米复合薄膜具有更好的非线性光学和光限幅效应,并且Ag/WO3/PVA纳米复合薄膜的非线性光学和光限幅效应随着WO3含量的增加而增强。532 nm纳秒激光脉冲下

关键词： Ag-DLC薄膜   高功率脉冲磁控溅射   异质双靶放电特性   Ag纳米颗粒   抑菌效率  

摘要： 类金刚石（Diamond like carbon,DLC）具有优良的物理机械性能和生物相容性,在航空航天、医疗器械、光电器件等领域得到了广泛应用。在DLC薄膜中掺杂加入Ag元素,不仅能够有效缓解内应力高、表面结合力弱的问题,还能够提高其光学和生物医学性能。但是,目前的多元薄膜掺杂制备工艺存在着设备复杂、薄膜成分调节困难等问题,极大地限制了掺杂类DLC薄膜的应用。针对这一问题,本文提出了异质双靶高功率脉冲磁控溅射方法,采用双直流电源分别控制正负脉冲电压的方式,能够在满足Ag靶和石墨靶的放电稳定性的同时,灵活调节制备工艺参数,实现对Ag-DLC薄膜的成分和组织结构调控。本文采用电信号波形、基底离子电流和等离子体质谱诊断的方法,研究了Ag/C异质双靶的高功率脉冲放电特性。在脉冲放电时间一定的条件下,溅射靶材的放电特性和靶电压是溅射过程中粒子循环机制的决定性因素,其中石墨靶放电过程由气体循环机制主导,而Ag靶放电随着靶电压升高由气体溅射向自溅射循环机制转变。综合等离子体的时间平均和时间分辨诊断结果,发现离子能量分布函数（IEDF）中的高能量部分是在正脉冲放电初始阶段产生的,随着放电进行,离子能量分布向低能方向延伸,而高能量部分消失,最终以0～10 e V的低能态存在,并且占据了等离子体的主要成分。在异质双靶放电体系下,由于C的溅射产额和离化率远低于Ag,随着石墨靶放电强度的升高,Ag靶在负脉冲放电阶段的溅射和原子离化过程受到了明显的抑制。根据Ag/C异质双靶高功率脉冲放电的等离子体诊断结果,设计并制备了Ag含量在19.1～32.0 at.%范围内的Ag-DLC薄膜,并对薄膜的表面形貌和结构进行了分析。随着Ag含量升高,Ag-DLC薄膜表面的纳米颗粒尺寸逐渐增加,形成大范围的纳米颗粒团聚结构,提高基底偏压能够减小薄膜表面的纳米颗粒尺寸并抑制大范围团聚的出现。薄膜中的Ag和C之间不形成稳定的化学键连接,Ag以纳米晶形式分布在非晶碳基体中。Ag掺杂能够促进基体结构向石墨态转化,使非晶碳中sp2杂化结构的占比增加,而提高偏压能够提高非晶碳中的sp3杂化结构占比。在薄膜的沉积过程中,Ag纳米晶的形核长大过程遵循奥斯特瓦尔德熟化机制,先形核的晶粒尺寸增大而后形核的晶粒尺寸减小,导致薄膜中的Ag纳米晶尺寸沿着薄膜生长方向逐渐减小。对于采用相同Ag靶溅射电压制备的Ag-DLC薄膜,提高基底偏压能够减小表面区域的Ag纳米晶尺寸,当基底偏压由-50V提高至-100V时,表面区域Ag纳米晶尺寸由5～12 nm减小至2～5 nm。为了研究Ag-DLC薄膜的抑菌性能与薄膜结构的关系,本文采用原子力显微镜分析了薄膜的表面粗糙度和纳米颗粒尺寸,通过电感耦合等离子体质谱方法研究了Ag-DLC薄膜在液体环境下的Ag+释放能力,并针对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行了抑菌圈实验和存活率实验。薄膜表面Ag纳米颗粒与碳基体间的电偶腐蚀能够促进Ag+的释放溶解。在Ag含量一定的前提下,提高偏压能够增加薄膜表面Ag纳米颗粒的比表面积,增强薄膜的Ag+释放能力,Ag-DLC薄膜24h释放的Ag+浓度最高可达56.7ppb。提高Ag-DLC薄膜表面Ag纳米颗粒数量的同时尽量减小纳米颗粒的尺寸,能够提高抑菌面积和抑菌效率。全部Ag-DLC薄膜样品的抑菌效率均超过70%,当Ag含量范围在25～30 at.%之间,采用-100V偏压制备的Ag-DLC薄膜样品,抑菌效率可达到99.5%以上。

关键词： 原位透射电子显微镜   Au纳米颗粒   Ag纳米颗粒   退火   结构演变  

摘要： 纳米颗粒在退火条件下,总会发生各种各样的微观结构演变,并对材料的宏观性质产生影响。了解纳米颗粒的精确的结构对于确定它们的稳定性和相关性质是非常有用的。但由于设备和技术的限制,在原子尺度上仍有许多关键现象没有被观察到,目前,原位透射电子显微镜所具有的高时间和空间分辨率特性可以解决这一难题。本文利用原位加热透射电镜对Ag与Au纳米颗粒在退火条件下的结构演变进行了研究。由于非晶碳覆盖在纳米颗粒表面,Au对C元素有很高的催化活性,高温下将非晶碳催化为石墨烯,并且包裹在Au纳米颗粒表面,而Ag不会使非晶碳生成石墨烯。所以,我们研究了原子尺度下Ag纳米颗粒表面重构过程和石墨烯束缚下Au纳米颗粒的晶格畸变。具体的研究内容及结果如下:(1)Ag纳米颗粒在高温退火条件下表面自由原子迁移发生了表面重构。表面重构分为两个过程。一,弧形表面由于原子迁出,导致表面台阶逐渐消失,弧形表面被重构为平坦的(111)刻面。二,原子迁入并填充相邻表面台阶处的缺陷位置,逐渐形成平坦的(11-1)刻面,并且(11-1)刻面继续逐层生长。这两个过程同时发生并最终形成表面被{111}刻面包围的Ag纳米颗粒。(2)Au纳米颗粒表面原子受石墨烯束缚,无法迁移,且石墨烯的应力作用使Au纳米颗粒发生晶格畸变,形成了由不同类型晶粒组成的多晶结构。不同晶粒的晶面间距比标准FCC Au有3.0%–6.8%的膨胀,且{111}晶面之间的夹角也发生了-2°–35°左右的变化。并且形成了孪晶、堆垛层错、位错等晶体缺陷。

关键词： MoS2   类芬顿反应   TiO2   碳纤维   Ag纳米颗粒   光催化  

摘要： 近些年来,随着工业化和城市化的快速发展,许多难降解的有机染料和药物残渣不断地被排放到水体中,有毒物质的排放不仅对水体生物生长造成了一定的危害,而且对人类的健康也是一大威胁。因此,面对如此严峻的有机污水问题,现阶段已开发了各种处理有机环境污水的方法。光催化反应由于能够产生强氧化性的活性自由基团,而备受研究人员的关注。在众多光催化材料中,二维硫属半导体MoS材料由于其自身独特的物理化学特性而较为常见。本论文以MoS材料为基本出发点,研究了粉体MoS催化剂以及与其他材料复合光催化剂的制备、表征和光催化性能分析,主要研究内容如下:(1)首先以钼酸铵为钼源、硫脲为硫源,通过简单的水热法制备出了金属1T相MoS催化剂,之后通过在管式炉中煅烧得到半导体2H相MoS材料。使用SEM、XRD和Raman测试对两种晶相催化剂的形貌和结构进行了表征,结果表明成功合成出了两种晶相MoS纳米片;在类芬顿反应过程中,由于金属1T相MoS的边缘和基面均有催化活性,因此,与2H相MoS相比(36.53%),1T相MoS与HO形成的类芬顿试剂对亚甲基蓝(MB)溶液具有更高的催化性能。在最佳条件下(p H值为3、HO浓度为1.0 mmol/L、催化剂量为0.050 g/L、MB浓度为10 mg/L),90 min对MB的降解率达到了90.84%。在1T-MoS样品作为助催化剂促进Fe SO·7HO催化HO的过程中,由于助催化剂1T-MoS的加入,在5 min时,对MB溶液几乎降解完全,降解率为97.13%。(2)为了解决粉体催化剂难回收的问题,将MoS纳米片通过水热的方法负载到TiO/NCNFs纤维膜载体上,不仅使粉体催化剂易于回收,而且MoS和TiO之间形成的异质结可以促进光生载流子的分离,进而提高光催化降解盐酸四环素溶液(TCH)的效率。此外,为了进一步提高光催化TCH溶液的效果,在MoS/TiO/NCNFs复合材料上沉积贵金属Ag纳米颗粒,得到Ag@MoS/TiO/NCNFs复合材料。在降解TCH溶液时,复合材料在最优条件下(p H值为5、TCH浓度为10 mg/L),180 min时,降解率达到81.82%。(3)以暗沉积Ag纳米颗粒后的样品为催化剂(Ag@MoS/TiO/NCNFs-DD),分析了2KHSO·KHSO·KSO、NaSO和Na Br O氧化剂的加入对类芬顿反应的光催化性能。结果显示:当加入浓度为2.0 mmol/L的HO时,p H值为5时,在120 min时,催化剂对TCH溶液的降解率达到98.00%。同时发现在其余的类芬顿试剂中,NaSO在60 min时几乎使TCH溶液完全降解。此外,由于碳材料和Ag纳米粒子具有储存电子的能力,因此,在黑暗条件下,所制备的Ag@MoS/TiO/NCNFs催化剂可以实现优异的“记忆催化”活性,可以实现全天候的催化效果。最后对“记忆催化”反应的机理进行了详细的分析。

关键词： Au-Ag合金纳米颗粒   局域表面等离激元共振   吸收与后向散射   生物传感特性  

摘要： 金属纳米颗粒能够表现出与体相材料所不同的物理性质,当与特性波长的入射光相互作用时,将会产生纳米颗粒独特的物理现象——局域表面等离激元共振现象。在共振波长处,金属纳米颗粒强烈地吸收和散射入射光的同时,其表面附近的局部电场也会大幅度增强。基于这一独特现象,金属纳米颗粒常被用于光热治疗、生物成像和生物传感领域。本文主要以Mie散射理论和T矩阵方法研究Au-Ag合金纳米颗粒(球、球壳和椭球)的光吸收特性、后向散射特性和折射率传感特性,给出优化结果。首先,本文研究了尺寸参数对Au-Ag合金纳米球、Au-Ag合金纳米球壳和Au-Ag合金纳米椭球共振吸收波长和强度的影响。计算出最佳的吸收系数和优化的尺寸参数,分别研究了金摩尔分数和生物组织折射率对优化结果的影响,优化的合金纳米颗粒可以作为理想的光热转化剂。其次,本文分析研究了尺寸参数对Au-Ag合金纳米球、Au-Ag合金纳米球壳的共振后向散射特性的影响。给出最佳的后向散射系数和优化的尺寸,分别研究了金摩尔分数和生物组织折射率对优化结果的影响,优化的合金纳米颗粒可以作为理想的造影剂。最后,本文进一步研究了尺寸参数对Au-Ag合金纳米球壳、Au-Ag合金纳米椭球折射率灵敏度、半峰宽和品质因子的影响。计算出最佳的品质因子和优化的尺寸参数。同时,研究了金摩尔分数对Au-Ag合金纳米球壳优化结果的影响,优化后的合金纳米颗粒为其生物传感领域的应用提供理论依据。

关键词： 纳米金颗粒(Au NPs)   纳米银颗粒(Ag NPs)   白光有机发光器件(WOLED)   局域表面等离子体激元共振效应(LSPR)  

摘要： 本论文研究了金纳米颗粒(Au NPs)、银纳米颗粒(Ag NPs)和它们的混合纳米颗粒的局域表面等离子体激元共振效应(LSPR)对于白光有机电致发光器件(WOLED)的电致发光(EL)性能的影响。首先本文研究了不同浓度的、和处于不同位置的Au NPs、Ag NPs对蓝光OLED器件EL性能的影响。通过比较Au NPs、Ag NPs处于铟锡氧化物(ITO)和空穴注入层材料PEDOT:PSS中间作为中间层的器件以及Au NPs和PEDOT:PSS混合作为空穴注入层的器件,发现Au NPs和Ag NPs作为ITO和PEDOT:PSS中间层的器件的EL性能更佳,并且确定了 Au NPs和Ag NPs的最适宜的浓度。研究了 Au NPs、Ag NPs 和不同体积比(4:1、3:1、1:1、1:3、1:4)混合的 Au、Ag混合NPs的LSPR效应对蓝光、绿光和白光OLED器件EL性能的影响。结果表明无论是Au NPs、Ag NPs还是Au、Ag混合NPs都对器件的EL性能有所提升,并且以3:1体积比混合的Au、Ag混合NPs对三种器件的提升最为明显,其中蓝光B3-1器件(Au NPs溶液和Ag NPs溶液体积比为3:1的蓝光器件,以下G3-1,W3-1器件分别指相同体积比的绿光和白光器件)的外部量子效率(EQE)和功率效率(PE)分别为21.88%和22.48 1m/W,相比于B0器件(未添加NPs的蓝光器件,以下G0和W0器件分别指未添加NPs的绿光和白光器件)分别提升了 33.41%和45.31%;绿光G3-1器件的最大EQE和PE分别为12.79%和45.21 lm/W,相比于G0器件分别提升了 32.40%和64.52%;白光W3-1器件的最大EQE和PE分别为15.19%和15.03 lm/W,相比于G0器件分别提升了 29.06%和23.00%。EL性能提升的原因可归功于Au、Ag混合NPs的吸收光谱相较于单独的Au、Ag NPs吸收光谱有所展宽,导致发光层(EML)发射光谱和金属纳米颗粒(MNPs)的吸收光谱重合度增加,显著增强了 LSPR效应。但是较大粒径的Ag NPs缩短了 MNPs和发光层之间的距离,削弱了 LSPR效应;同时这一过短的距离也会导致激子的猝灭而影响器件EL性能。所以Au、Ag混合NPs能改善OLED器件EL性能是混合NPs吸收光谱展宽带来的LSPR效应的增强和激子猝灭之间相互竞争的结果。所以需要调控Au、Ag混合NPs的混合比例,本论文得到的最佳Au NPs和Ag NPs溶液混合比例是3:1。深入研究了白光发光层的瞬态荧光(Transient PL)光谱与激子寿命等光物理性能,结论表明因为引入Au、Ag混合NPs后激子的辐射跃迁速率增大,激子寿命大幅降低。阐述了 LSPR效应改善OLED器件EL性能的内在机制。分析了白光发光层之间的能量转移速率KET,发现了 W3-1器件的发光层中蓝光到红+绿光层和绿光到红光层的KET都得到极大提升,说明了合适比例的Au、Ag混合NPs的LSPR效应可以使得白光OLED器件中的红绿蓝三种光的发射都得到增强,在整体上提高了白光的EL性能。

关键词： 纳米颗粒   烧结   分子动力学   核壳结构  

摘要： Cu-Ag核壳纳米颗粒作为纯Ag纳米颗粒的替代品,在电子封装领域和导电墨水领域受到了人们广泛的关注。壳层厚度是影响核壳纳米颗粒烧结性能的重要因素之一。在本研究中,基于分子动力学模拟,采用双纳米颗粒烧结模型和多纳米颗粒模型来探究不同温度下壳层厚度对烧结的影响。在进行烧结模拟前,通过熔化模拟探究壳层厚度对Cu-Ag核壳纳米颗粒的热稳定性的影响。发现核壳纳米颗粒的熔点会随着壳层厚度的减小呈现出先降低后升高的趋势,其中Ag5Cu3的熔点最低,为960K。在加热过程中,当温度低于熔化温度时,颗粒会发生表面预熔化的现象,而且预熔化的程度会随着壳层厚度的减小而加剧。双颗粒和多颗粒烧结模拟的结果均表明核壳纳米颗粒的壳层厚度越小,烧结过程中的势能降低量越小。在双颗粒模拟中,颗粒之间的收缩率会随着壳层厚度的减小而升高。而在多颗粒模型中,系统的致密化在达到0.59后不再增加。当温度大于或等于700K时,壳层厚度对致密化曲线的影响较小。该研究主要包括两种烧结机制,塑性变形机制和扩散机制。在烧结过程中,塑性变形机制对烧结的贡献会随着壳层厚度减小而减小。壳层厚度降低导致核壳界面处存在更多晶格错配,从而阻碍烧结过程中的结晶化,/因此更多的非晶态Ag原子存在于烧结颈中。对于扩散机制来说,在500K虽然扩散率很低,但缓慢的扩散可以填充孔洞从而进一步促进烧结。表面原子的自扩散系数会随着壳层厚度的减小而升高。更高的烧结温度可以导致核壳界面处的Cu原子扩散到烧结颈处。尤其是对于壳层厚度较小的核壳纳米颗粒来说尤为明显。