研究目的
开发一种种子介导法合成尺寸可控(20-30纳米范围)的Au@Cu核壳纳米立方体,并研究其光学特性及在催化和等离子体领域的潜在应用。
研究成果
种子介导法成功制备出尺寸可调(20-30纳米)的均匀金@铜核壳纳米立方体。这些纳米立方体在581纳米处呈现强等离子体吸收,且以吸收为主导而非散射。它们在催化和等离子体领域具有应用前景,但在实现更小尺寸和防止氧化方面仍存在挑战。
研究不足
由于晶格失配导致生长不均匀以及缺乏更强的{100}晶面封端剂,合成尺寸被限制在20纳米以上。铜在环境条件下会氧化为氧化铜,可能影响稳定性和应用性能。高温或前驱体浓度较高时可能发生自成核现象,从而降低纯度。
1:实验设计与方法选择:
采用种子介导生长法,先合成5纳米金球形种子,再以葡萄糖为还原剂、十六烷基胺(HDA)和氯离子为封端剂进行铜壳外延生长。反应温度控制在100°C以促进还原同时抑制自成核。
2:样品选择与数据来源:
金种子分两步合成——先用硼氢化钠还原形成金团簇,再生长为5纳米球体。使用二价铜前驱体(CuCl2·2H2O)进行壳层生长。在不同反应时间和前驱体浓度条件下对样品进行表征。
3:实验设备与材料清单:
化学试剂包括氯金酸三水合物(HAuCl4·3H2O)、氯化铜二水合物(CuCl2·2H2O)、硼氢化钠(NaBH4)、十六烷基胺(HDA)、葡萄糖、抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、乙醇及去离子水。仪器设备包含透射电镜(日立HT7700)、高角环形暗场扫描透射电镜(日立HT2700)、扫描电镜(日立SU8230)、紫外可见分光光度计(Cary 60)、电感耦合等离子体质谱仪(NexION 300Q)、X射线衍射仪(X'Pert PRO Alpha-1)、X射线光电子能谱仪(赛默飞K-Alpha)以及DDA计算软件(DDSCAT 7.3、LAMMPS、VMD)。
4:4)、十六烷基胺(HDA)、葡萄糖、抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、乙醇及去离子水。仪器设备包含透射电镜(日立HT7700)、高角环形暗场扫描透射电镜(日立HT2700)、扫描电镜(日立SU8230)、紫外可见分光光度计(Cary 60)、电感耦合等离子体质谱仪(NexION 300Q)、X射线衍射仪(X'Pert PRO Alpha-1)、X射线光电子能谱仪(赛默飞K-Alpha)以及DDA计算软件(DDSCAT LAMMPS、VMD)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将金种子加入含HDA、葡萄糖和CuCl2的水溶液中,搅拌后通氩气,加热至100°C反应1小时,离心收集产物并洗涤,最后分散于乙醇中。实验变量包括不同反应时间、金种子用量及二价铜前驱体浓度。
5:数据分析方法:
通过TEM、STEM、EDX、SEM、紫外可见光谱、ICP-MS、XRD和XPS进行表征,采用DDA模拟计算光学性质。
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