聚合络合法镍铂碲化铋碲化锑等纳米材料的制备及表征 (2)

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3.2 铋-锑固溶体纳米粒子16

3.3 含碲的化合物18

3.4 镍-铂合金纳米粒子21

3.5 本章小结25

结论26

致谢27

参考文献28

1 绪论

1.1 引言

纳米粒子是指粒径尺寸在1至100 nm之间的颗粒[1]。众所周知，纳米粒子的粒径尺寸处于宏观物体到原子簇的过渡区域之中，随着纳米粒子的粒径不断减小，材料表面的粒子数和总的粒子数之比会不断增大，是以金属纳米粒子能够表现出一些特殊的性质，如表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等[1]。由于这些特殊的性质，纳米材料在现代国防、军工、冶金、化工等方面有着极其重要的应用。

1.2 纳米粒子的特性

位于材料表面的原子化学键具有一定的不饱和性，更容易与其他原子发生结合，从而表现出很高的化学活性[2]。如果球形颗粒的尺寸逐渐变小，那么其比表面积就会显著增大，这时，表面原子所占的比例也将会显著地增加。纳米粒子的粒径尺寸要远远小于普通材料，因而它的比表面积比普通的材料大得多[2]，纳米粒子比普通的材料具有更高的化学活性。这就是纳米粒子的表面效应[2]。

除了表面效应，纳米粒子还具有宏观量子隧道效应。由于纳米颗粒既具有粒子性又具有波动性，当微观粒子的总能量小于势垒高度时[3]，该粒子仍旧能够穿越这一势垒。这种现象被称为隧道效应[3]。

除此之外，纳米粒子还具有小尺寸效应，宏观量子隧道效应等[1]，这些效应其实也是由于纳米粒子特殊的粒径尺寸造成的，这些特性使纳米粒子具有与普通材料完全不同的特殊性能，利用这些独特的性能，目前已经能够制备出很多特殊的纳米材料并且得以运用在生产生活的各个领域。

1.3 金属纳米粒子

一般来说，金属纳米粒子具有优异的光学性能[4]，催化性能以及磁学性能[5]。因此，在催化[5]、生物学[6]、磁学[7]等众多领域，金属纳米粒子都有很多的潜在应用[9]。

(1) 钯纳米粒子

钯纳米粒子能在铃木反应中发挥优异的催化性能[8]。这是由于纳米粒子表面原子数占总原子数的比例很大[8]，因此它具有相当大的表面能。根据纳米粒子的表面效应，位于表面的原子内部原子的键合状况以及电子态等都不大相同，表面的粒子拥有许多悬空键，具有更好的化学活性，因此相比于普通的钯金属，钯纳米粒子具有更加优异的催化性能[8]。当然钯能催化铃木反应与钯本身的性质也是有关系的，钯具有过度金属的一些特性，特殊的电子层结构使得铃木反应的每一个基元反应都围绕着钯进行。

在目前的研究中，已经发现金-钯核壳相的金属纳米粒子在催化方面比钯纳米粒子的催化性能更好一些[10]。这是因为金-钯核壳相在纳米尺寸时，钯纳米粒子和金纳米粒子能够发生电子间的相互作用，金属纳米粒子的分散性以及稳定性会在这种相互作用下发生很大的变化，合金在铃木反应中的催化性能也因而得到很大的提高[10]。

将金属钯纳米粒子负载在碳上形成的碳载纳米钯基催化剂可以用作氧气还原和抗甲醇的氧气还原电催化剂，目前的研究中所合成的催化剂包括Pd/C，Pd-Co/C，Pd-Co-Au/C和Pd-Pt/C等等[10]。

已经有实验发现，将乙二醇中加入氯钯酸盐，再向溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮[1]，将混合后的溶液放入383 K的温度下进行加热，最终是可以得到形貌可控的钯金属纳米粒子的[1]。通过改变聚乙烯吡咯烷酮的分子量，可以得到不同形状的钯纳米粒子[1]。当聚乙烯吡咯烷酮的分子量在55000的时候，得到的是六边形的钯纳米粒子，如果将聚乙烯吡咯烷酮的分子量减小到10000左右，此时得到的则是三角形的钯纳米粒子[1]。