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貴金屬納米晶形貌控制常用三個策略!
納米人 納米人 2016-12-01

要想實現貴金屬納米晶的形貌控制,必須要深入理解這樣2個問題:

1)如何控制其表面結構?

2)如何誘導形成孿晶界面或者缺陷?


由于單晶和孿晶晶種的穩定能非常接近,所以在相同的反應中,往往會同時出現單晶和孿晶。要想控制貴金屬納米晶的最終形貌,就必須實現以下2個平衡來調控成核與生長:

1)表面能和應變能

2)熱力學和動力學

 

 


圖1. fcc結構貴金屬納米晶的各種形貌示意圖

 

 

本文主要介紹貴金屬納米晶形貌控制常用的三種策略。

 

一、表面帽化(Selective Surface Capping)

      表面帽化策略通過帽化試劑選擇性吸附在貴金屬特定晶面,從而得到特定形貌。帽化試劑(總感覺這翻譯怪怪的!)包括各種表面活性劑、高分子、小分子以及生物分子等。

 

 


圖2. CTAB輔助控制合成Au納米棒

 

二、氧化刻蝕(Oxidative Etching)

       氧化刻蝕策略可用于選擇性制備單晶或者孿晶。晶界的存在使得孿晶顆粒更容易被氧化劑氧化刻蝕,而單晶不存在晶界,抗氧化能力相對較好。尤其是當納米晶尺寸較小時,這種反應活性的差異可以用于有效去除孿晶晶種,只留下單晶晶種用于進一步的生長。相反,對氧化刻蝕的抑制可用于制備特殊形貌的孿晶結構。常用的氧化刻蝕劑有Fe3+, O2/Cl?, NO3?, NH4OH/H2O2, NH4OH/H2O2/CrO3等等。

 

 


圖3. Cl-/O2對Pd的氧化刻蝕消除孿晶

 

三、晶種生長(seeded growth)

晶種生長策略起到化學隔離成核和生長兩個關鍵步驟,通過預先制備的均勻納米晶種,然后生長成特定形貌和結構的納米晶。

 

 


圖4. 以Pt納米立方體為晶種,控制合成不同形貌的Pt@Pd納米晶

 


本文主要參考以下資料,圖片和視頻僅用于對相關科學作品的介紹、評論以及課堂教學或科學研究,不得作為商業用途。如有任何版權問題,請隨時與我們聯系!

1. Mei Chen, Binghui Wu, Nanfeng Zheng et al. Small Adsorbate-Assisted Shape Control of Pd and Pt Nanocrystals. Adv. Mater. 2012, 24, 862–879.

2. Xingchen Ye, Christopher B. Murray et al. Using binary surfactant mixtures to simultaneously improve the dimensional tunability and monodispersity in the seeded growth of gold nanorods. Nano Lett. 2013, 13, 765?771.

3. Yujie Xiong, Younan Xia et al. Understanding the Role of Oxidative Etching in the Polyol Synthesis of Pd Nanoparticles with Uniform Shape and Size. J. AM. CHEM. SOC. 2005, 127, 7332-7333.

4. Susan E. Habas, Peidong Yang et al. Shaping binary metal nanocrystals through epitaxial seeded growth. Nature Materials, 2007, 6, 692-697.

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