超细一维贵金属纳米材料的制备取得新进展

上一篇 / 下一篇  2011-08-24 10:02:18

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合肥微尺度物质科学国家实验室纳米材料与化学研究部俞书宏教授领导的课题组成功制备了超高长径比的Pt、Pd纳米管、纳米线,提出了一种利用模板法合成高质量的一维贵金属纳米材料的新途径,论文发表在Adv. Mater. 2009, 21, 1850-1854上。该工作受到国家自然科学基金委重点基金、中国科学院-德国马普学会伙伴小组计划等项目的资助。
  近年来,一维贵金属纳米结构因为其在催化、传感,微电子器件等方面有着深远的前景,而备受各国科学家的青昧。目前,合成贵金属一维纳米材料的方法大多数基于多孔硅和氧化铝的模板效应,使金属局限在模板材料的孔道中生长,从而得到一维结构。然而,使用这种方法得到的一维贵金属纳米材料直径往往较粗,长度有限,长径比较小,而且产率得不到保证。这些缺点大大地限制了一维贵金属纳米材料的应用。本课题组以本实验室早期制备出的超细碲纳米线为还原剂和牺牲模板,通过简单的化学反应,一步合成出了直径仅有几纳米的均匀的Pd、Pt纳米管和纳米线,其长径比甚至超过了一万以上。该方法克服了传统模板法的缺陷,利用超细碲纳米线的化学活性,在较低温度下就可使其与贵金属前驱物反应,从而完美地保持了碲纳米线模板的形貌和长度,获得了高质量的一维贵金属纳米材料。详细的研究发现,金属前驱物的价态对产物的形貌有很大的影响。例如,当使用Pt(IV)作为反应物时,得到了均匀的空心Pt纳米管,而当使用Pd(II)作为金属的前驱物却得到了实心Pd纳米线。该课题组继而用Pt(II)代替Pt(IV)合成得到了Pt纳米线,从而验证了作者提出的反应机理,并实现了贵金属纳米线和纳米管的选择性合成。该工作被Adv. Mater.评为“Advances in Advance”论文。利用该超细模板合成技术,还成功制备了高长径比的均匀碲化镉、碲化铅等半导体纳米线,有关结果发表在Inorg. Chem. 2009, 48, 1082-1090上。
  这些高质量的具有超高长径比的Pt、Pd纳米线和纳米管在许多方面具有重要的应用前景,如作为燃料电池的催化剂,气体传感器以及纳米器件的连接导线等等。此外,这种简单的合成方法具有普遍性,为进一步合成其它高质量一维贵金属纳米材料提供了新的途径和依据。

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