1、金納米材料的特殊性質(zhì)和潛在應(yīng)用與它的形貌(包括尺寸和形狀等)密切相關(guān)?；谝合嗷瘜W(xué)法的金納米材料的形貌可控制備已成為材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，人們發(fā)展了許多關(guān)于具有全新特性的不同形貌的金納米材料(如納米棒、納米線、納米片等)的制備方法。然而，就大部分已發(fā)表的工作來(lái)看，合成中通常需要額外加入模板、表面活性劑或吸附劑等，多種有機(jī)物的引入使得納米顆粒的生長(zhǎng)過(guò)程趨于復(fù)雜，顆粒的生長(zhǎng)機(jī)理難于解釋清楚。選擇以簡(jiǎn)單的方式合成具有新形貌的金納米材料成為人們關(guān)

2、注的重點(diǎn)。本論文以此為目的，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)參數(shù)(如選擇弱還原劑、降低反應(yīng)溫度、改變反應(yīng)物濃度等)以減慢反應(yīng)速率，使納米粒子的成核與生長(zhǎng)趨于受動(dòng)力學(xué)控制，提供生成非熱力學(xué)控制生長(zhǎng)的各向異性結(jié)構(gòu)的可能，探索僅有金前驅(qū)體和還原劑而無(wú)需增加其它表面吸附劑的簡(jiǎn)單溶液體系來(lái)制備具有新形貌、新性能的金納米材料，探討其形成機(jī)制，為其它金屬納米材料的形貌可控制備提供可參照的途徑。同時(shí)，還研究了這些產(chǎn)物在光學(xué)、電場(chǎng)輔助組裝、電化學(xué)檢測(cè)等方面的性能與應(yīng)用。主要

3、研究成果包括以下幾個(gè)方面： (1)以不足量的檸檬酸三鈉為還原劑，無(wú)其它表面活性劑或吸附劑存在的條件下，室溫中光誘導(dǎo)合成形貌規(guī)則的金納米片。結(jié)果表明：這種金納米片的形成是受動(dòng)力學(xué)控制的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中利用了檸檬酸根中羧基對(duì){111}晶面的擇優(yōu)吸附能力。弱還原劑的使用、自然光照和室溫的反應(yīng)條件是生成金納米片的前提，適當(dāng)?shù)臋幟仕崛c與氯金酸的摩爾濃度比是形成規(guī)則納米片的關(guān)鍵。 (2)以多種具有相同主鏈骨架、不同側(cè)鏈的生物小分子L-

4、氨基酸為還原劑，無(wú)其它表面活性劑或吸附劑存在的條件下，于常溫下制備得(準(zhǔn))一維金納米材料。其中，在半胱氨酸體系中制備得的是單晶的金納米帶，而其它幾種氨基酸溶液體系中得到的則是多晶的金納米線。通過(guò)對(duì)反應(yīng)中間產(chǎn)物的研究推測(cè)這些(準(zhǔn))一維納米結(jié)構(gòu)的形成是顆粒聚集生長(zhǎng)的結(jié)果。并從這些氨基酸分子具有的不同側(cè)鏈對(duì)顆粒生長(zhǎng)影響不同的角度(如還原能力和特異的晶面吸附能力)，探討了它們對(duì)材料的形貌可控能力的差異。 (3)以檸檬酸三鈉為還原劑，在晶

5、種存在的溶液中，通過(guò)驟降反應(yīng)溫度調(diào)控制備出具有特異形貌的帶尾狀金納米顆粒，包括不同尺寸的蝌蚪狀金納米顆粒、風(fēng)箏狀金納米顆粒、平菇狀金納米顆粒等。研究了這些金納米材料的光學(xué)性質(zhì)和形成機(jī)制，結(jié)果表明這種特異形貌的形成是一種聚集生長(zhǎng)的機(jī)制，包括高溫沸騰時(shí)的球形聚集生長(zhǎng)和降溫時(shí)的鏈狀聚集生長(zhǎng)兩個(gè)階段。并通過(guò)建立一種格子氣模型，模擬了蝌蚪狀金納米顆粒的生長(zhǎng)過(guò)程。 (4)研究了蝌蚪狀金納米顆粒在介電泳力作用下，于不同頻率的非均勻交變電場(chǎng)中的

6、排列情況。發(fā)現(xiàn)存在三種不同類型的排列組裝趨勢(shì)，包括(a)蝌蚪狀金納米顆?！邦^部”沿電場(chǎng)梯度方向排列；(b)蝌蚪狀金納米顆粒“尾部”沿電場(chǎng)梯度方向排列；(c)蝌蚪狀金納米顆粒的整體沿電場(chǎng)梯度方向排列。并建立模型，推導(dǎo)電場(chǎng)中被極化的蝌蚪狀金納米顆粒的“頭部”與“尾部”分別所受電泳力產(chǎn)生的力矩，通過(guò)比較這兩個(gè)力矩的大小和方向，從理論上推導(dǎo)蝌蚪狀金納米顆粒的旋轉(zhuǎn)和排列趨勢(shì)，得到與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合的模擬結(jié)果。 (5)制備了一種新型的蝌蚪狀金納