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各向异性金纳米粒子的制备及其在催化中的应用

Peter Priecel , Hammed Adekunle Salami , Romen Herrera Padilla , Ziyi Zhong , Jose Antonio Lopez-Sanchez

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(16)62475-0

尽管有关金纳米粒子催化的研究工作很多,但其中大多数都是采用传统的浸渍法将金盐负载到载体上、共沉淀或沉积-沉淀法制得负载的纳米粒子,但这些方法并未吸收最新的纳米技术。最近,金催化剂的研究者开发了在胶态悬浮液中制取金属纳米粒子,然后进行固载,从而使得单金属和双金属催化剂的催化活性和形貌控制取得较大进展。另一方面,最近十年出现了金纳米粒子合成的高级控制技术,得到了许多各向异性的金纳米粒子,且很容易制得新的形貌,可以控制纳米粒子的表面原子配位数和光学特性(可调的等离子体带),这些都与催化密切相关。这些形貌包括纳米棒、纳米星、纳米花、树枝状纳米结构或多面体纳米粒子等。除了高度关注各向异性金纳米粒子的最新开发的制备方法和性质,本综述也清楚地总结了这些纳米粒子独特的催化性能,以及通过提供更高催化性能的金催化剂、控制暴露的活性位,以及热、电和光催化的鲁棒性和可调性,从而给多相催化领域带来令人惊奇的潜在变革。

关键词: 各向异性金属纳米粒子 , 金催化 , 光催化 , 电催化 , 催化氧化 , 胶状金纳米粒子 , 金纳米棒 , 金纳米星 , 溶胶固定

基于金纳米棒-壳聚糖复合膜的葡萄糖生物传感器

杜爱铭 , 任湘菱 , 唐芳琼 , 张琳 , 刘奉岭

影像科学与光化学

本文采用金纳米棒-壳聚糖复合膜固定葡萄糖氧化酶构建电流型葡萄糖生物传感器.通过电化学交流阻抗法和循环伏安法对酶膜状态进行了表征,得到了相应的等效电路和动力学参数.实验结果表明,金纳米棒-壳聚糖复合膜可以辅助电子传递,提高电极的电流响应,并使生物传感器的使用温度范围有很大的扩展.此传感器表现出对葡萄糖溶液浓度的优良响应,线性范围在2.78×10-5 mol/L-2.22×10-3 mol/L,响应灵敏度约为7.819 μA·cm-2(mmol/L)-1,表观米氏常数为10 mmol/L.本工作还研究了温度和溶液pH值对电极电流响应的影响.

关键词: 金纳米棒 , 壳聚糖 , 葡萄糖氧化酶 , 生物传感器 , 电化学阻抗谱

种子生长法制备长径比为2-5的金纳米棒

潘碧峰 , 崔大祥 , 徐萍 , 李清 , 黄拓 , 陈浩 , 刘凤涛 , 邵君 , 尤晓刚 , 贺蓉 , 高峰

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2007.03.003

报道了种子生长法合成金纳米棒.以氯金酸(HAuCl4)为原料,以硼氢化钠(NaBH4)为还原剂,首先还原金离子(Au3+)得到直径为3-4nm的金种子.以银离子(Ag+)为辅助离子,以十六烷基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,以抗坏血酸为弱还原剂,加入金种子溶液之后可以获得纳米棒.研究表明,通过改变银离子的用量可以控制金纳米棒长径比为2-5.TEM和UV-vis光谱的表征证实了金纳米棒的形貌和光谱特征,并深入探讨了金纳米棒的生长机理.

关键词: 低维金属材料 , 金纳米棒 , 种子生长法 , 形貌控制

局域表面等离子体共振辅助的金纳米棒/聚合物纳米复合材料的双光子聚合

张金龙 , 郑美玲 , 金峰 , 董贤子 , 陈述 , 赵震声 , 段宣明

影像科学与光化学 doi:10.7517/j.issn.1674-0475.2014.03.267

本文研究了金纳米棒的局域表面等离子体共振效应在双光子聚合过程中的作用,即当激发光与金纳米棒表面等离子体共振波长相匹配时,会在金纳米棒表面产生很强的局域电磁场,从而引发双光子聚合.通过采用与金纳米棒表面等离子体共振波长相同的飞秒激光,在低于光刻胶聚合阈值的功率下照射含有金纳米棒的光刻胶,制备聚合物包覆金纳米棒的纳米复合材料.透射电子显微镜结果表明,当飞秒激光功率为0.6W、光斑直径为1.6 cm、照射时间为0.3s时,金纳米棒表面成功聚合上厚度为5 nm左右的聚合物.本研究在制备聚合物/金属纳米粒子方面提供了一种简单可行的方法,有望在纳米光子学、纳米传感器等新兴领域得到应用.

关键词: 金纳米棒 , 飞秒激光 , 双光子聚合 , 金属/聚合物纳米复合材料

丙酮促进的金纳米棒的光化学生长和溶解

董守安 , 杨辅龙 , 李季 , 何晓光 , 张荧荧

贵金属

在含有高浓度的 HAuCl4单组份表面活性剂的溶液体系中,研究了由丙酮促进的金纳米棒晶种媒介的光化学生长和溶解。结果表明,在晶种媒介的生长溶液中,当丙酮/生长溶液之比高于0.1/25(V/V)时,高产率的金纳米棒(长径比为3.5,平均直径14 nm)能够快速形成;当丙酮/生长溶液之比等于或低于这一临界值时,在化学陈化阶段已形成的金纳米棒则在紫外光照射下溶解。在溶解过程中,金纳米棒发生一系列的形态变化,包括缩短,形成纳米球和完全溶解。进一步的紫外照射最终使溶液成为无色的初始Au(I)-CTAB络合物溶液状态。

关键词: 金属材料 , 金纳米棒 , 光化学生长 , 光化学溶解 , 丙酮

载金纳米棒温度刺激响应性杂化微凝胶的制备及在SERS基底中的应用

刘晓云 , 邹先波 , 董旭 , 杨建茂 , 张莉 , 查刘生

高分子材料科学与工程

首先采用种子生长法合成了形状规整的金纳米棒(AuNRs),再采用3-丁烯酸对AuNRs表面进行改性,最后通过种子沉淀聚合法将聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)包覆在AuNRs表面,制备了以AuNR为核、交联的PNIPAM为壳层的核壳结构型温度刺激响应性杂化微凝胶.以此杂化微凝胶作为表面增强拉曼光谱(SERS)的基底,升高温度使杂化微凝胶发生体积相转变,能检测到以常规纳米金属材料为基底难以检测的1-萘酚(1-NOH)水溶液的SERS信号.并且,随着温度从5℃升高到55℃,1-NOH的SERS信号逐渐增强.这是由于杂化微凝胶发生温度变化刺激的体积相转变过程中,可捕捉水溶液中溶解的微量1-NOH,使其富集在杂化微凝胶内部.

关键词: 金纳米棒 , 聚(N-异丙基丙烯酰胺) , 温度刺激响应性 , 表面增强拉曼光谱 , 基底 , 1-萘酚

利用光化学二次生长精细控制金纳米棒的长径比

董守安 , 杨辅龙 , 何晓光 , 张世文 , 方卫

贵金属

研究了晶种媒介的金纳米棒光化学二次生长及其长径比的精细调控.在单一组份的表面活性剂生长溶液中,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)封端的带正电荷的金纳米粒子作晶种,形貌均一的金纳米棒通过二次生长获得,其二次生长是在晶种媒介的化学生长反应达到平衡后于丙酮存在下用300 nm的紫外光照射来实现.通过改变银离子的加入量,具有约10 nm直径金纳米棒的长径比被精细调控在2.3~4.0范围内,相应的纵向等离子体带最大在730~840 nm之间.另外,纵向等离子体带达到最大之后,进一步的紫外光照射使金纳米棒变短.通过这一途径,金纳米棒的长径比也能够调控在上述同样范围.简要讨论了紫外光照射使金纳米棒变短的机理.

关键词: 金属材料 , 金纳米棒 , 光化学二次生长 , 长径比 , 调控

长径比对金纳米棒折射率传感灵敏度的影响

陶俊 , 鲁拥华 , 陈春翀 , 王沛 , 明海

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2012.01.017

利用化学种子生长法制备了多种长径比的金纳米棒,通过监测不同折射率下金纳米棒的局域表面等离子体共振(LSPR)波长移动来研究其折射率传感的灵敏度.实验结果表明,随着纳米棒长径比增加,其折射率传感的灵敏度近似线性地提高.在监测波长范围内,灵敏度从长径比为2.5∶1时的216 nm/RIU增长至4.2∶1时的352 nm/RIU.对于长径比为4.2∶1的金纳米棒,用离散偶极子近似(DDA)的方法模拟了其折射率传感的灵敏度,与实验结果基本一致.

关键词: 光谱学 , 局域表面等离子体共振 , 折射率传感 , 金纳米棒 , 长径比

金纳米棒负载的静电纺丝纤维的制备及其表面增强拉曼光谱性能

颜照东 , 李洋 , 张涛 , 刘志承 , 刘亚青

应用化学 doi:10.11944/j.issn.1000-0518.2017.05.160505

为简单有效地制备高活性表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Spectroscopy,SERS)基底. 本文采用静电纺丝聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯酸(PAA)纳米纤维为支撑材料,通过直接浸泡的方法,利用金纳米棒与电纺纤维之间的静电力,使纳米棒在纤维表面自组装,得到了性能优异的SERS基底. 通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜对金纳米棒以及不同状态下的电纺纤维的形貌进行表征,结果表明,金纳米棒均匀且密集地负载在纤维表面. 通过设置不同的浸泡时间确定了金纳米棒组装平衡的时间为12 h,并通过调控纺丝时间和金纳米棒的浓度发现随着纺丝时间和金纳米棒浓度的增加,复合纤维膜SERS增强效果随之提升. 该复合纤维膜具有优异的SERS均匀性,并且能够检测到浓度低至10-10 mol/L的4-氨基苯硫酚的存在.

关键词: 金纳米棒 , 电纺纤维 , 静电力 , 自组装 , SERS基底

棒状金纳米粒子的制备及其光谱特性

王平波 , 宋玉哲 , 杜雪岩 , 刘国汉

稀有金属材料与工程

以银离子为辅助粒子,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,抗坏血酸为弱还原剂,利用晶种法制备棒状金纳米粒子,着重研究晶种用量与氯金酸量的比例对棒状纳米粒子形状和产率的影响.利用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)仪对纳米粒子的形貌及晶体结构进行分析,利用紫外可见光谱(UV-Vis)对产物进行光谱表征.结果表明,纳米棒为面心立方结构,其UV-Vis出现位于530 nm处的短波吸收和970~980 nm的长波吸收,随着晶种与氯金酸用量比例的增加,纳米棒的长径比出现先增大后减小的趋势,并最终形成球形颗粒.最后探讨晶种用量影响金纳米棒生长的机制.

关键词: 金纳米棒 , 晶种法 , 紫外可见光谱

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