贵金属纳米结构的可控合成及其应用研究

【摘要】贵金属纳米材料作为纳米材料的一个重要分支，在催化、传感器、光学、生物医学等领域具有广泛的应用前景。这些性能与其结构形貌密切相关，特别是具有分级结构（花状、星状及树枝状等）和孔洞结构（纳米环、纳米碗及纳米笼等）的新型纳米材料，因此对纳米材料结构形貌的可控合成一直是人们在纳米领域的研究热点和方向。而传统方法在合成这类结构的纳米材料时大多需要添加保护剂、稳定剂或晶面取向剂等有机物，这些添加剂的存在对纳米粒子的应用性能将产生不可忽略甚至不可逆的影响。此外，在溶液中合成的纳米粒子需要通过联接剂将其固定在基底表面，对于电化学应用来讲，这样就使得所制备的传感器性能受联接剂的影响而不稳定。因此，本文致力于无任何有机添加剂存在下，贵金属纳米材料直接固定于基底表面的可控合成，并将其应用于无酶传感器的构建。主要研究内容概括如下：（1）利用方波循环伏安法，以ITO透明导电玻璃为基底、AgNO3水溶液为电解液，无需任何电极修饰剂和有机添加剂，仅通过调控电沉积参数及前驱物浓度直接电沉积合成高度有序均一的纳米Ag球形颗粒阵列、纳米Ag簇阵列、纳米Ag星形阵列及树枝状的纳米Ag，清晰表明纳米Ag的结构形貌由球形、簇状向星状及树枝状的演变过程。（2）Au纳米笼的可控制备与表征。以电沉积的不同粒径（23nm-113nm）球形纳米Ag颗粒阵列为牺牲模板，无需添加任何稳定剂、保护剂或以有机试剂为反应媒介，与HAuCl4水溶液在低温（50℃）下进行电化置换反应，控制反应时间，成功地制备不同粒径、单分散的AuAg纳米笼状结构，并研究四种不同刻蚀剂对ITO基底上AuAg纳米笼状结构中Ag的去除。当采用10%HNO3作为刻蚀剂时不仅可以完全去除其中的纳米Ag，而且在这一过程中可以使Au纳米笼在ITO基底上发生迁移，最终形成Au纳米笼链。（3）新型多金属纳米笼状结构的无酶H2O2传感器的构建。以粒径均一、大小~70nm的Ag纳米球阵列为牺牲模板，在低温（50℃）下与HAuCl4和/或H2PtCl6之间进行电化置换反应，制备了Pt-Ag纳米粒子、Au-Ag纳米笼及一系列含不同Au-Pt比例的单分散的Pt修饰AuAg纳米笼粒子/ITO电极，比较它们对直接电还原H2O2的催化性能。结果表明，当HAuCl4与H2PtCl6的比例为3:1时，较其他结构，形成的Pt修饰AuAg纳米笼/ITO电极对H2O2表现出最大的电化学响应，线性范围为4.0μM-4.0mM，线性相关系数达0.9955，灵敏度达55.69μA·mM-1，对实际样品测定的加标回收率为95.80%-109.7%。
【作者】严子人；
【导师】狄俊伟；
【作者基本信息】苏州大学，分析化学，2014，硕士
【关键词】贵金属纳米材料；电化学沉积；结构形貌；纳米笼；无酶传感器；

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