兩種功能納米材料的模板法制備及應(yīng)用研究.pdf

1、納米材料具有特殊的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)及催化特性，是近年來研究的熱點之一。模板法是合成形貌規(guī)則和尺寸均一的納米材料的有效途徑。通過模板法合成有序多孔材料和半導(dǎo)體納米材料具有許多優(yōu)勢。其中膠態(tài)晶體是制備有序多孔材料的常用模板，而DNA分子作為一種特殊的生物分子模板，可用來合成半導(dǎo)體納米材料。這兩種納米材料均具有特殊的光學(xué)性能。有序多孔金陣列作為光透電極材料，具有光透性能好、制作簡單、適用范圍廣等優(yōu)點，在光譜電化學(xué)方面具有潛在的應(yīng)用前景。以DN

2、A為模板合成水溶性和生物相容性好、且具有穩(wěn)定光學(xué)性能的CdS納米材料，克服了非水體系合成存在的缺點，如環(huán)境毒性大、合成條件苛刻、分離困難等，該硫化鎘納米材料在重金屬離子檢測方面具有重要的意義。本文進行了如下研究:(1)以膠體晶體為模板，采用電沉積法制備導(dǎo)向性二維多孔金陣列。探討了沉積時間、除球方法等對大孔陣列形貌、結(jié)構(gòu)以及光透性能的影響，并進行了條件優(yōu)化。原子力顯微鏡(AFM)、掃描電鏡(SEM)和吸收光譜結(jié)果表明，在-0.8 V電沉積

3、300 s，四氫呋喃除球，能形成較大面積的有序單層金孔陣列?？壮拾肭蛐?，孔形規(guī)則、孔壁粗糙，透光率為20％，該有序金孔陣列在可見光區(qū)具有良好的光透性，可作為光透電極材料。(2)制備了二維多孔金陣列薄層光透電極，采用電化學(xué)法和光譜法測定了薄層池的厚度，結(jié)果一致。電化學(xué)和光譜電化學(xué)測定N，N，N，’N’-四甲基對苯二胺(TMPD，非水溶液)的E0’分別為0.200 V，0.191 V(vs.Ag)，電子轉(zhuǎn)移數(shù)n=1.05。同理采用電化學(xué)和光

4、譜電化學(xué)測得3，3’-二甲基聯(lián)苯胺（水溶液）的E0’分別為0.660 V，0.659 V(vs.Ag/AgCl)，n值為1.7。結(jié)果均與文獻一致。有序多孔金膜薄層池的電解效率明顯高于ITO薄層池。二維多孔金陣列具有較好的電化學(xué)和光譜電化學(xué)性能，可在多種溶劑體系中使用，在光譜電化學(xué)研究中具有潛在的應(yīng)用前景。
　　 (3)采用多孔金陣列光透薄層池，對TMPD進行電化學(xué)和光譜電化學(xué)研究，采用線性處理法測定了TMPD/TMPD+·的擴散

5、系數(shù)，闡述了氧化產(chǎn)物（N，N，N，’N’-四甲基對苯醌二亞胺）的后續(xù)化學(xué)反應(yīng)機理。在TMPD+·的最大吸收波長(612 nm)處，進行雙電位階躍（-0.1V～0.3 V～-0.1 V）實驗，記錄A-t曲線，測得TMPD體系的Do=9.29×10-6 cm2/s，DR=8.11×10-6 cm2/s，DR/Do等于0.87。同理，利用薄層雙電位階躍(0.3 V～0.8 V～0.3 V)，獲取一系列不同tR時的A-t曲線，測得酸性條件下醌二

6、亞胺隨后化學(xué)反應(yīng)的k值為3.04×10-3 s-1。結(jié)果滿意。
　　 (4)分別采用瓊脂糖凝膠法和飽和溶液法制備CdS/DNA納米復(fù)合物。以DNA分子為模板，利用靜電作用吸附Cd2+和S2-或CdS分子到帶負(fù)電荷的DNA骨架上，得到水溶性、分散性較好的CdS/DNA納米復(fù)合物。熒光光譜表明，該復(fù)合物粒子在330nm處發(fā)射較強的熒光。采用掃描電鏡、原子力顯微鏡等手段對CdS/DNA納米復(fù)合材料的大小和形貌進行了表征。結(jié)果表明，復(fù)合

7、物粒子以棒狀或橢圓形為主，粒徑在10-100 nm之間。瓊脂糖凝膠法和飽和溶液法都成功制備了CdS/DNA納米復(fù)合物，這兩種方法可拓展到其它半導(dǎo)體/DNA納米復(fù)合物材料的制備中。
　　 (5)基于Hg2+對CdS/DNA納米復(fù)合材料的熒光猝滅，開發(fā)了一種高靈敏度、高選擇性的檢測汞離子的方法。熒光光譜表明，在復(fù)合物溶液中加入一定量的Hg2+，可使熒光大幅度降低甚至完全猝滅。采用掃描電鏡和原子力顯微鏡對復(fù)合物與Hg2+相互作用前后的