毕业论文范文——金银合金纳米颗粒的绿色合成

本科毕业设计(论文)题目本科毕业设计(论文)FINAL PROJECT/THESIS OF UNDERGRADUATE 上海理工大学本科毕业设计(论文)金银合金纳米颗粒的绿色合成Green synthesis of gold and silver alloy nanoparticles 学院能源与动力工程学院专业过程装备与控制工程学生姓名学号 指导教师 完成日期 年 月13金银合金纳米颗粒的绿色合成摘 要大学本科毕业设计(论文)是大学学习的最后一个教学环节。如何写好毕业论文，是学校对每一位大学生的要求，也是每一位大学生自身的期望。这份“上海理工大学本科毕业设计(论文)撰写规范及样本”就是针对这一问题从论文的内容要求、论文的格式要求、论文的写作细则等问题做出全面的说明，希望能对撰写毕业设计(论文)的本科生有所帮助。摘要篇幅在500字左右为宜，应控制在一页以内。摘要正文结束后空一行写关键词。关键词3至5个为宜。关键词：内容与结构 格式与编排 细则与样本23ABSTRACT The final project or thesis of undergraduate students is the last stage of teaching and learning in USST. It is a basic requirement of USST for every student to write a good final thesis, which is also the self-expectation of each student. This Guideline and Example of the Final Project/Thesis for Undergraduates of USST explains the requirement of a good final thesis in detail, including the content and the structure, the format and the style, which may provide some help and guidance for undergraduates.The length of ABSTRACT text is appropriate with 500 words, and should be controlled within one page.There should be one space line between ABSTARCT text and KEY WORDS. It is appropriate to list 3 to 5 key words.KEY WORDS: content and structure format and style details and sample第一章 绪论纳米颗粒，又称纳米尘埃，纳米尘末，指纳米量级的微观颗粒。它搭起了大块物质和原子、分子之间的桥梁。纳米颗粒具有重要的科学研究价值。而贵金属纳米材料是纳米材料的重要组成部分，由于其将贵金属独特的物理化学性质鱼纳米材料的特殊性能有机的结合起来。在化学催化、能源。电子和生物等领域有着广阔的应用前景，得到了越来越广泛的重视。随着经济的发展，生态、环境、资源、经济等方面的问题愈来愈成为国际社会关注的焦点，被提到发展战略的高度，更为严厉的保护环境的法规不断出台。因此，绿色合成是符合当今社会发展的需求。1.1贵金属纳米颗粒的应用 由于纳米材料尺寸小，因而它具有很高的表面能和化学性能，并且具有很多特殊的功能性，而贵金属纳米材料结合了纳米材料和贵金属的优点，因此具有了更好的理化性质，使其在工业生产中具有更好的优势。 贵金属材料本身具有优良的催化活性，若将其制成纳米颗粒，比表面积将会大大增加，且具有丰富的悬空键，因此可以作为催化剂应用于工业生产当中去。贵金属纳米催化剂包括贵金属纳米颗粒催化剂和负载型贵金属纳米催化剂，木钱已成功应用于高分子、高聚物的加氢反应上，尤其是后者应用更多1。稀土氧化物加贵金属纳米颗粒净化汽车尾气，取得了明显的效果。因此，贵金属纳米催化剂在环境光保护中将会得到更广泛的应用。在医疗卫生方面，银的抗菌作用已为人们所知，将银制成纳米颗粒会更充分的发挥其抗菌作用，应用领域也会不断扩大。而具有生物活性的贵金属化合物，制纳米材料后，其利用率大大提高。将贵金属纳米药物充填于纳米微管中，具有缓释的作用。在其他方面，铂、钯具有很强的以金属氢化物形式储氢的能力，纳米铂族金属管有很高的比表面积，是理想的储氢材料。纳米微粒对环境中的热、光、温度和湿度极为敏感，因此传感器是纳米颗粒最具有前途的领域之一。纳米铂载于Al2O3粉末上，可用于可燃气体传感器中。用真空蒸镀法制成的Au、Ag及Cu金属薄膜，以及TiO2/Ag/TiO2制成的多层干涉膜，均为良好的纳米红外反射膜材料。 Pd/Y、 Pd/La纳米复合膜已成功用作光转换材料。Ag/玻璃纳米复合膜，可用于光开关材料中2。因此，贵金属纳米材料在光学领域中也有很好的发展前景。1.2金银合金纳米颗粒的研究背景贵金属纳米材料是纳米材料的一个重要组成部分，由于其将贵金属独特的物理化学性质与纳米材料的特殊性能有机的结合起来，在化学催化、能源、电子和生物等领域有着广阔的应用前景，得到了越来越广泛的重视3。而在近年来，金银双金属颗粒因其独特的光学、催化、电子、磁学性能，越来越受到人们的关注4-5。在催化的领域，金银合金纳米颗粒在CO低温氧化上，表现出比金纳米颗粒和其他贵金属更好的催化性。研究者们做了金银合金对CO气体催化氧化的实验，深入研究了其中的原理，并且提出了催化吸附模型。实验的原理是由于金对CO气体有吸附作用，银有很强的氧吸附性，从而增强了低温下CO的氧化能力6。从目前看来，金银合金纳米颗粒的制备方法有很多，但是为了实现合金单分散的稳定性，人们会使用活性很强的配体，这些配体会大大限制金银合金的催化能力。王超等7开辟了金银合金制备的新思路，他们以（油胺/十八烯）为（还原剂/分 散剂），用烧瓶法制备了较高活性的金银合金，但缺点就是烧瓶控制精度低，操作不灵活且不均匀。而随着绿色化学的理念逐渐发展起来，绿色合成金银纳米颗粒已成为研究的重点。例如：Poovathinthodiyil Raveendran8等人用葡萄糖作为还原剂，淀粉作为稳定剂，合成了金，银及金银合金纳米颗粒；Jiahui Kou9等人用甜菜汁作为稳定剂和还原剂，通过微波辅助的方法来合成贵金属纳米颗粒；Renquan Lu10等通过提取蛋清中的蛋白质来合成银纳米颗粒，所合成的纳米颗粒形状为球形，平均尺寸在20nm。由此看来，绿色合成金银合金的方法越来越受到研究者们的关注和青睐。1.3 金银合金纳米颗粒的制备方法1.3.1化学还原法一直以来，化学还原法是制备金银合金纳米颗粒最常用的方法。其原理则是在液 相中（油相或水相）中，利用还原剂将金属盐还原成金属纳米颗粒，过程中必须加入还原剂或者稳定剂来防止纳米粒子的氧化或者团聚，来控制金属晶体不同晶面的生长速度，达到控制纳米粒子生长的最终形状和大小。所以，按照反应的介质分类，化学还原法中可以分为：水相合成法和油相合成法。化学还原法中，最常用的还原剂主要有柠檬酸钠，油胺，硼氢化钠，醇类等。（1）水相合成法在以往的合成方法中，大部分是用水相合成法。 Mallin11采用硼氢化钠为还原剂， 柠檬酸钠为稳定剂，在常温下制备了平均颗粒尺寸小10nm（5.6nm）左右的金银合金。近年来，很多研究学者采用绿色化学制备法，开发出许多新还原剂，这些还原剂 的特点就是绿色无毒，即无污染。这样生成的纳米颗粒的生物毒性就大大降低，更有利于生物应用。例如，Raveendran8等采用葡萄糖为还原剂，淀粉为保护剂，制备了粒径小于10nm的小粒径金银合金纳米颗粒；Philip12则采用可食用蘑菇的榨汁，作为还原剂和保护剂，制备出了各种形状的金银合金纳米颗粒，该方法开辟了金银合金在生物医用的领域，此方法合成出的纳米颗粒，具有相当好的生物相容性。（2）油相合成法虽然水相中的还原剂或稳定剂可以增加颗粒的稳定性，但是在某些程度上抑制了 金银合金的催化功能。所以为了制备具有良好催化性的金银合金纳米颗粒，油相合成法吸引了研究学者们的眼球。 2009 年，王超7等开辟了金银合金的新思路，采用烧瓶法合成较高活性的金银合金纳米颗粒，以油胺为还原剂，十八烯为分散剂，合成合金的平均颗粒尺寸（1：1）为 9nm。与水相法相比，油相合成法具有很多优势，首先是无需用到强的还原剂和稳定剂，可以制备出具有催化功能的金银合金纳米颗粒；其次油相法无需原料更换，可以更加方便快捷的合成多组分的金银合金。1.3.2 激光消融法13激光消融法，伴随着可能包括中性原子、分子、正负离子、原子团、电子、光子以及微小样品颗粒溅射出来，将样品的固体表面上光波的电磁能将转换成电子能、热能、化学能和机械能。过程十分复杂，但是操作却很简单。虽然目前为止，我们对激光消融法的机理还有一部分未知，但是却丝毫不能影响它在实验制备上的作用，由于其制备出的纳米颗粒均匀，细致，力度小，很受研究者的关注，因而被广泛用来制备金属及其氧化物，半导体等纳米材料。然而激光消融法的不足之处在于其需求的能耗较大。Chen14等预先在溶液中制备单质纳米金和纳米银的溶胶，将其混合后通过激光使其消融，从而制备出金银合金纳米颗粒，成分为1:1（摩尔比）的金银合金的平均颗粒尺寸为 4.9nm； Lee15等利用激光消融法把块状的金银合金在水中转化成了金银合金纳米颗粒，成分为1:1 (摩尔比)的金银合金的平均颗粒尺寸为10 nm；Peng16等利用激光照射金纳米溶胶和硝酸银溶液，使其消融制备出了金银合金纳米材料。激光消融装置如图 1.1 所示：1.3.3化学置换法 由于标准电极电势的高低，可以利用银与氯金酸溶液通过置换反应，制备金银合金纳米颗粒，还原性较强的银被放入氧化性较强的氯金酸（HAuCl4）溶液，银作为还原剂，与氯金酸发生置换反应后被氧化，放出电子，被金离子吸附。化学反应式如下：3Ag（s）+AuCl-3Ag+Au（s）+4Cl-Xia17等通过控制银和氯金酸的比例，制备出各种形状的金银合金纳米颗粒； Zhang18等进一步通过此方法，可控合成金银合金纳米颗粒，相同成分的金银合金，可以有不同的形貌，同样相同尺寸的金银合金纳米颗粒，有着不同的成分。1.3.4 微乳液法 微乳液是两种互不相溶的液体形成的热力学性能稳定，各相同性，透明或者不透明的分散体系。由于微乳液的结构可以限制颗粒的生长，从而避免了纳米粒子的团聚和氧化，使得纳米颗粒的制备变得容易，所以微乳液法在合成纳米粒子中被广泛应用，制备出的纳米颗粒也具有良好的分散性。Pal19等采用硼氢化钠作为还原剂，在水/TritonX-100/环己胺微乳液体系中，制备出了中小粒径的金银合金纳米颗粒。14金银合金纳米颗粒的具体应用141 金银合金纳米颗粒的催化作用贵金属材料本身具有良好的催化性能，而在制成纳米颗粒后，其催化性能得到了显著的提升。与单金属纳米颗粒材料相比，金银合金纳米颗粒在CO低温氧化上，表现出比金纳米颗粒和其他贵金属更好的催化性。研究者们做了金银合金对CO气体催化氧化的实验，深入研究了其中的原理，并且提出了催化吸附模型。实验的原理是由于金对CO气体有吸附作用，银有很强的氧吸附性，从而增强了低温下CO的氧化能力。例如：刘晓艳6等人对于金银合金纳米粒子对CO的催化氧化进行了深入的研究。其机理是在催化过程中，CO以顶位吸附的方式通过C-Au键吸附，O2以桥式吸附在两个银原子之间，而CO反应过程中合金为反应提供了电子流动的载体，从而大大提高了合金的催化效率。他们研究发现，合金的粒径相比于单金属纳米粒径要大，但是催化能力却更强，倘若在金银摩尔比为 3： 1 的情况下，金银合金纳米颗粒对CO的催化氧化作用是最强的。1.4.2 金银合金纳米粒子在生物分析领域的应用 由于金银合金纳米颗粒具备良好的生物相容性，并且绿色无毒，近年来被广泛应用与生物分析领域，在生物标记，生物传感和芯片等领域的应用和开发取得了很大的进展。汪静20等人发现金银合金纳米颗粒应用于SPR测得人IgG（免疫球蛋白 G）的浓度范围为0.15-40.00g/mL,最低被检出浓度，与传统方法相比,降低了8倍以上。因为金具有水溶性好，化学稳定性高等特点，银具有更高的灵敏度，但是纯银却是不稳定的。为了得到两者的优点，采用金银合金纳米颗粒。其独特的光学性质，催化性质使得SPR技术成为成熟的检测生物分子间相互作用力的方法。任湘菱等21将憎水金银纳米颗粒引入葡萄糖电极研究中，研究葡萄糖氧化酶的固定化研究。研究表明：引入金银纳米颗粒后，能够大大加强葡萄糖氧化酶的电极灵敏度。由于操作方便，设备简单而且反应条件温和，又易于工业化，这项研究为金银合金纳米颗粒迈入纳米生物传感领域做出了重要的贡献。Yang22等以DNA为模板，制出了银核金壳以及金银合金纳米粒子阵列，它在生物检测上有着杰出的表现，能应用于人癌胚抗原的检测。1.5 绿色化学合成的发展前景绿色化学又称为环境友好化学，是指在制造和应用化学品时，应有效利用原料，消除废物和避免使用有毒、危险的化学试剂和溶剂，并建立环境友好的生产工艺，使化学工业可 持续发展。其目的是节约资源，从源头防止污染，将治理环境从治标转向治本23。美国化学会提出，绿色化学是旨在减少或降低化学产品的生产过程中有害物质的使用和产生的设计。绿色化学，要求把现有化工生产技术路线从先污染，后治理，改变为从源头上根除污染。绿色化学的理想在于采用原子经济反应，即原材料中的每一个原子都进入产品，不产生任何废物，实现废物的零排放，以及不采用有毒、有害的原料、催化剂和溶剂，生产出环境友好的产品。从科学的观点来看, 绿色化学的要求将导致化学学科基础性的变迁。绿色化学的核心内容是原子经济性，即在通过化学转换获取新物质的过程中充分利用每个原子。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部(100%)转变成产物，不产生副产物或废物，即实现废物的零排放。绿色化学是当今国际化学学科的研究前沿，它综合了化学、物理、生物、材料、环境和计算机等学科的最新理论和技术，是具有明确社会需求和科学目标的新兴交叉学科。从科学观点来看，绿色化学是对传统化学思维方式的更新和发展；从环境观点来看，它是从源头上消除污染；从经济观点来看，它综合利用资源和能源，降低生产成本，符合经济可持续发展的要求。1.6绿色合成金银合金纳米颗粒在纳米科技中要结合绿色化学，这是在现在纳米科学中非常重要的一个话题。绿色技术有着它的一套原则，或者可以说它是一门化学类的哲学，鼓舞着产品和工艺的设计，这些设计将会减少和淘汰那些有毒物质的使用或产生。我们要遵循绿色合成的原则，这些机制由于其巨大的优势，在这个合成制备的领域越来越多的被使用，包括真菌，细菌和植物材料的选取。它们具有良好的热化学稳定性，价格低廉，生物兼容性，最重要的是，不污染环境。刘睿24等人利用猕猴桃果汁绿色合成纳米金，利用氯金酸（0.01%m/v）作为反应前体，与猕猴桃果汁反应合成紫红色纳米金，在常压条件下，通过不同实验条件（果汁加入量、反应温度）制备纳米金材料。如图1.2紫外可见吸收光谱和透射电子显微镜表征结果证明通过反应条件可以控制所合成的纳米金材料的粒径。此方法所涉及的绿色合成方法不需要其他大型设备、方法简单、原料用量少、反应条件温和、成本较低。图1.2用不同体积猕猴桃果汁反应制备的银纳米颗粒的TEM图Poovathinthodiyil Raveendran8等人用葡萄糖作为还原剂，淀粉作为稳定剂，在水中合成制备了金，银及金银合金纳米颗粒。以此方式制备的纳米颗粒组织成分比较均匀，尺寸约在10-600 nm。由于淀粉可以很容易地与水形成凝胶，这将有助于纳米颗粒的凝胶的合成。图1.3为该实验的TEM图，由图可知，随着反应时间的增加，PH值在下降，纳米颗粒的尺寸在变大，从而实现了纳米颗粒的可控合成。图1.3 TEM图，平均颗粒大小：(a)5.6 nm, s = 1.37 nm,40min, pH = 10.17;(b) 6.70 nm,s = 1.24 nm,43min, pH=9.84; (c) 8.80 nm, s=1.39 nm,49 minRenquan Lu10等人通过提取蛋清中新鲜的蛋白质来合成银纳米粒子，这是一种简单的，经济实惠而且环保的方法，所合成的纳米粒子形状为球形，平均尺寸在20nm,如图1.4为纯净的银和蛋白质纳米颗粒的紫外吸收光谱。该研究还发现以此方法制备出的银纳米颗粒，具有相当高的生物兼容性，并且通过X射线的诱导，可以增强在癌细胞上的辐射作用。这个发现表明了，绿色制备的纳米颗粒，具有生物医药和对健康有益的作用。如图1.5为通过蛋白质样板合成的银纳米颗粒的傅里叶变换红外线光谱。图 1.4 纯净的银和蛋白质纳米颗粒的紫外吸收光谱图1.5 通过蛋白质样板合成的银纳米颗粒的傅里叶变换红外线光谱第二章 实验简介2.1前言从目前发展来看，由于贵金属纳米材料具有独特的物理性质及化学性质25，其纳米结构也在很多技术上有着特定的应用，所以人们对于金、银的纳米材料性质有了比较成熟的研究。随着研究的深入，我们猜想：既然单金属纳米材料有着如此优良的性质，那么如 果我们将金和银两种金属合起来，形成的金银合金纳米材料将拥有优于单金属纳米材 料的性质。例如：在催化的领域6，我们通常将纳米金负载在活性载体上，作为一种 非常活跃的 CO 氧化反应的氧化剂，而负载在惰性的载体上，活性变差，那是因为纳米金吸附氧的能力不强，需要活性载体来帮助其提供氧吸附能力。相反，经研究表明， 纳米银具有很强的氧吸附能力26，所以如果我们将金和银结合为双金属纳米材料，则无需载体的帮助，就可以表现出强大的催化活性；在光学研究领域27，我们通常改变 单质纳米金和银的形态，来改变吸收峰的位置。然而，对于纳米材料形态的控制比较困难，所以如果利用金银合金纳米材料，就可以通过控制金和银的比例来实现控制吸收峰的移动。由于许多优越的性能与性质，金银合金纳米颗粒越来越受到关注，人们将研究的重点更侧重于如何制备出高品质的金银合金纳米颗粒。经过查阅文献，我们了解到甘蔗中含有12%-18%的蔗糖28，而蔗糖在水解后成为葡萄糖和果糖，利用葡萄糖的还原性，我们可以制备出金银合金纳米颗粒。本次实验本着绿色化学合成的原则，利用甘蔗榨汁并进行一系列的处理减少其中的杂质，再通过化学还原法进行实验。并且改变不同的条件（氯金酸和硝酸银溶液配比、时间、加入氢氧化钠的量等）来对不同因素对实验结果所造成的影响进行分析研究。2.2 实验药品和仪器表2.1 实验主要药品试剂名称化学式及主要成分纯度来源氢氧化钠NaOH分析纯上海长城华美仪器化剂有限公司氯金酸HAuCl4分析纯阿拉丁工业有限公司硝酸银AgNO3分析纯阿拉丁工业有限公司水溶性淀粉（ C6H12O5） n药用级阿拉丁工业有限公司表2.2 实验主要仪器仪器名称型号厂家精密电子秤JA2003N上海精密科学仪器有限公司量筒100mL上海实验仪器厂微量进样器100L上海高鸽工贸有限公司数控超声波清洗器KQ 3200DV 型昆山市超声仪器有限公司电热恒温鼓风干燥箱GZX-9030 MBE上海博讯实业有限公司医疗设备厂榨汁机JYZ-B550九阳有限公司磁力搅拌器HJ-5A国华有限公司电热套141126新华仪器有限公司温度控制仪（含恒温控制仪）TY-AII上海台松科技有限公司微量注射泵BYZ-810T长沙比杨医疗器械有限公司PH 计PH-98103PHMETER 公司2.3 部分仪器使用注意事项在使用精密电子秤时，要注意在称量好称量纸之后要数值清零，否则将会影响实验不准确；在使用微量注射器时，特别要注意使用强酸，强碱后一定要用去离子水或者乙醇将微量注射器清洗干净；数控超声波清洗器的使用要注意要设定准确期望的温度，并且要时刻注意数值，因为仪器有时会跳不到指定温度； PH 计的使用，在使用前一定要进行标定，在每次测试好之后都要进行去离子水或者乙醇的清洗，然后放入去离子水中，进行稳定后，开始下一次的测试。使用 PH 计，测量溶液反应前后的酸碱度。首先得对 PH 计先进行微调。（1）将电极用蒸馏水清洗，然后用滤纸吸干（2）将 PH 计的电极放入缓冲液为 6.86 的溶液中（3）15min后用小螺丝刀微调将 PH 计的显示数调成 6.86（4）用蒸馏水将电极清洗干净，浸泡15min，然后用滤纸吸干（5）将电极进入 PH 值为4.01或者 9.18 的硼砂的标准缓冲液中（6）大约10min后，直到显示4.01或者9.18，如果显示不是，则用小螺丝刀继续微调，这称为二次微调。使用微量注射器时，如图 2.1，（1）切忌强酸碱溶液洗涤，以免玻璃受腐蚀失重和不锈钢零件受腐蚀损坏，而引起漏气漏水。（2）本进样器在使用前应仅在溶液中来回拉几次，将针尖内气泡排进，否则将会影响分析正确性和容量精度，使用后应立即进行清洗处理，避免芯子受污卡死或针尖堵塞。（3）容量指示芯子拉动不得超过高鸽商标图案，如不慎拉出，应耐心穿入，以免不锈钢丝折弯。（4）本进样器针尖不宜用火烧，以免针尖退火而失去穿戳能力。图 2.1 微量注射器2.4 实验表征仪器实验完毕之后，为了检验实验中做出的样品是否是金纳米颗粒，银纳米颗粒或是金银纳米颗粒和研究它们的性质，我们需要一些表征仪器来进行测试。表征一词为化学和材料科学的术语，指用物理或者化学方法，对所测物质的化学性质进行鉴别，分析和鉴定并准确阐述物质的化学性质。表征概念的手段很多，有显微光谱，电子光谱和质谱，其中显微光谱又包括了紫外光谱，可见光谱和红外光谱；利用表征技术，可以知道所测物质的特征有元素的组成（化学成分），元素的化学环境（成键的情况），材料的晶体结构和材料的表面形态等。一般在制备纳米颗粒的研究中，表征仪器大致分为以下6种：紫外可见光光谱UV-vis，场发射投射电镜 TEM，X-射线衍生 XRD，X-射线光电子能谱 XPS，原子发射光谱 ICP，X-射线能量色散光谱EDX。我们将简单的了解一下这些仪器的作用以及原理。（1）紫外可见分光光度法 UV-vis:可见分子吸收光谱法。其原理是将紫外可见光区域的电磁波的连续光谱，作为光源照射的样品，通过研究所测物质对光吸收的相对强弱的方法，来判别物质，进行定性分析。此技术不但能够定性，更可以进行定量的分析，这是依据在朗伯-比尔定律的基础上，郎伯-比尔定律是光吸收的基本定律，对于所有的电磁辐射，所有吸光的物质，包括气体，固体，液体，分子，原子和离子都适用。利用物质的分子，原子和离子对于紫外可见光的吸收,分析其吸收所产生的紫外可见光谱和吸收的程度，可以对所测物质的组成，成键，含量,结构等进行分析或者推断。在有机化合物分子中有形成单键的电子、有形成双键的电子、有未成键的孤对n电子。当分子获得一定能量的辐射能后，这些电子就会越到较高的能级，此时电子所占的轨道被称为反键轨道，而这种电子在阶跃间有着密切的关系。当光的波长减小到一定数值时，溶剂对它产生强烈的吸收，即“端吸收”，样品测试就在“端吸收”的透明界限之内。图 2.1 紫外光谱分析仪（2）场发射透射电镜TEM：透射电子显微镜（ Transmission electron microscope，缩写TEM），简称透射电镜，其原理是将加速和聚集的电子束透射到非常薄的样品上， 从而让电子和样品中的原子发生碰撞，改变其运动的角度，产生立体角散射。因为散 射角的大小与所测物质的密度，大小和厚度有关，因此出来的影像是明暗不同的。 TEM包含有若干元件，其中有一个用于传输电子束的真空系统，用于产生电子束的电子发射源，一系列的电磁透镜，以及静电盘。后两个器件允许操作者按照要求对电子束进行操作。此外，还需要一个设备将样品移入或移出电子束通路， 以及在通路中移动。成像设备随后使用射出前述系统的的电子束成像。透射电镜的成像原理分为三种：（1）吸收像：当电子透射到密度，厚度较大的样品上，主要成像的时散射作用。因为厚度密度较大，对散射角的改变也较大，通过电子比较少，成像就比较暗。（2）衍射像：电子束被样品衍射后，不同样品的衍射波振幅分布对应于样品中晶体不同的衍射能力，所以可以通过衍射波振幅的分布规律来判断样品晶体中分布缺陷的问题。（3）相位像：当样品足够薄时，电子可以穿过样品，波的振幅变化可以忽略，成像来自于相位的变化。在放大倍数较低的时候，TEM成像的对比度主要是由于材料不同的厚度和成分造成对电子的吸收不同而造成的。而当放大率倍数较高的时候，复杂的波动作用会造成成像的亮度的不同，因此需要专业知识来对所得到的像进行分析。通过使用 TEM不同的模式，可以通过物质的化学特性、晶体方向、电子结构、样品造成的电子相移以及通常的对电子吸收对样品成像。 TEM在物理学和生物科学等相关科学领域中都是重要的分析方法，如，癌症研究，病毒研究，材料科学纳米技术和半导体技术等等。图 2.2 场发射透射电镜 TEM（3）X-射线衍生XRD：即X-Ray Diffraction，XRD为其缩写。首先介绍X射线，它是一种波长很短的电磁波，约为20-0.06埃，可以穿透一定厚度的物质，并且能够让 荧光物质发光， 照相乳胶感光、气体电离。X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射，主要有连续X射线和特征X射线两种。晶体可被用作X光的光栅，这些很大数目的粒子（原子、离子或分子）所产生的相干散射将会发生光的干涉作用，从而使得散射的X射线的强度增强或减弱。由于大量粒子散射波的叠加，互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的衍射线。满足衍射条件，可应用布拉格公式：2dsin=n。应用已知波长的X射线来测量角，从而计算出晶面间距d，这是用于X射线结构分析；另一个是应用已知d的晶体来测量角，从而计算出特征X射线的波长，进而可在已有资料查出试样中所含的元素。图2.3 布拉格衍射示意图（4）原子发射光谱ICP：原子发射光谱法是光学分析法中产生与发展最早的一种。 原子发射光谱法是利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光 谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的方法。通常情况下，原子处于 基态，在激发光作用下，原子获得足够的能量，外层电子由基态跃迁到较高的能级状 态即激发态。处于激发态的原子是不稳定的，其寿命小于8-10 s，外层电子就从高能 级向较低能级或基态跃迁。多余能量以电磁辐射的形式发射出去，从而产生发射光谱。这样产生的光谱是线状光谱。原子发射光谱仪分为摄谱仪和光电直读光谱仪两类，后者又分为多道光谱仪、单道扫描光谱仪和全谱直读光谱仪等。原子发射光谱仪器的基 本结构由四部分组成：激发光源、进样系统、分光系统、检测系统。图 2.4 原子发射光谱 ICP2.5 实验药品的理化性质（1）氢氧化钠：化学式为 NaOH，俗称烧碱，火碱和苛性钠，是一种高腐蚀性的强碱。 物理性质：氢氧化钠晶体为白色透明，结晶状固体，其溶液具有涩味和油腻感； 极易溶于水，溶解时放出大量的热，具有潮解性。化学性质：氢氧化钠溶解于水后，钠离子和氢氧根粒子完全分解，具有间的通性， 可以发生中和反应，复分解反应，皂化反应（起催化作用），可以做指示剂等作用。（2）氯金酸：物理性质： 氯金酸是金黄色或橙黄色针状晶体， 在空气中极易潮解。化学性质：氯金酸溶于水也溶于醇和醚，具有腐蚀性，接触皮肤后会留下紫斑。 （3）硝酸银：硝酸银是一种无色晶体， 易溶于水。纯硝酸银对光稳定，但由于一般的产品纯度不够，其水溶液和固体常被保存在棕色试剂瓶中。物理性质：无色透明斜方晶系状晶体，易溶于水和氨水，溶于乙醚和甘油，几乎不溶于浓硝酸，水溶呈弱酸性。 化学性质： 硝酸银溶液由于含有大量银离子，故氧化性较强，并有一定腐蚀性。可以发生复分解反应，分解反应和氧化还原反应，其中包括：置换反应，分解反应和其他氧化还原反应。（5）淀粉： 淀粉是葡萄糖的高聚体， 通式是(C6H10O5)n，水解到二糖阶段为麦芽糖，化学式是 C12H22O11，完全水解后得到单糖（葡萄糖），化学式是 C6H12O6。物理性质：外观形状为白色，无臭，无味粉末，具有吸湿性；不溶于冷水，乙醇和乙醚。 化学性质：无还原性，不能发生银镜反应；在酸和酶的作用下能水解，水解的最终产物的葡萄糖；遇碘变蓝色，该反应用于检验淀粉或碘。2.6 溶液的配制 为制备金银合金纳米颗粒做准备，分别配制50mL 1mol/L 氢氧化钠溶液、50ml 0.1mol/L氯金酸溶液、0.01mol/L硝酸银溶液以及质量浓度为0.2%的淀粉溶液以备之后实验的需要。配制前先将烧瓶 进行 3 次清洗，用自来水清洗，用去离子水及乙醇清洗后再烘干。2.6.1 氢氧化钠溶液 通过计算，所需要氢氧化钠固体 2g。由于氢氧化钠具有腐蚀性，过程中须带手套操作。在精密电子天平上放上称量纸，测得称量纸为 0.002g，调零后用药勺取氢氧 化钠固体放于称量纸上，直至读数为 2g。然后将固体倒入洁净的烧杯，接着将用量 筒量取的 50mL 水也倒入（量取时眼睛注视凹液面最低处读数），盖上烧瓶盖轻轻摇 动以便溶解，贴上标签储存。（若称量固体时并不正好是2.0g可按照比例量取去离子水）。2.6.2 氯金酸溶液 通过计算，所需要氯金酸固体 2.06g。由于氯金酸具有腐蚀性，过程中须带手套操作。在精密电子天平上放上称量纸，测得称量纸为 0.002g，调零后用药勺取氯金酸固体放于称量纸上，直至读数为 2.06g。然后将固体倒入洁净的烧杯，接着将用量 筒量取的 50mL 水也倒入（量取时眼睛注视凹液面最低处读数），盖上烧瓶盖轻轻摇 动以便溶解，贴上标签储存。（若称量固体时并不正好是2.06g可按照比例量取去离子水）。2.6.3 硝酸银溶液通过计算，所需要硝酸银0.085固体2.06g。由于氯金酸具有腐蚀性，过程中须带手套操作。在精密电子天平上放上称量纸，测得称量纸为 0.002g，调零后用药勺取硝酸银固体放于称量纸上，直至读数为0.085g。然后将固体倒入洁净的烧杯，接着将用量 筒量取的 50mL 水也倒入（量取时眼睛注视凹液面最低处读数），盖上烧瓶盖轻轻摇 动以便溶解，贴上标签储存。（若称量固体时并不正好是0.085g可按照比例量取去离子水）。第三章 金银合金纳米颗粒绿色合成制备实验3.1实验思路 参考文献1郑福平,等. Pd(OH)2纳米粒子的制备、结构表征及其在HBIW催化氢解中的应用J.高等学校化学学报,1999,20(6):15182李明利,徐颖,等.贵金属纳米材料及其应用J.稀有金属快报.2004,23(3)3Benner L S. Precious Metals Science and Technology M,IPMI,19914Schider G, Krenn J.R, Gotschy W. Optical properties of Ag and Au nanowire gratings J. J Apl Phys,2001, 90(8): 3825-3830.5 金毅亮, 秦维, 蒋芸等. 金银合金纳米粒子表面处理及其表面增强拉曼光谱研究J. 化学学报,2008, 66(22): 2494-2498.6 刘晓艳, 王爱琴, 李林, 王晓东, 张涛. 金银合金纳米粒子的制备及其催化CO氧化反应的研究A. 第十一届全国青年催化学术会议论文集（下） C, 2007.7 Wang C, Yin H.F, Chan R, et al. One-pot synthesis of oleylamine coated Au-Ag alloy NPs and their catalysis for CO oxidation J. Chem. Mater, 2009, 21(3): 433-435.8 Raveendran P，Fu J，Wallen S.L. J. Green Chemistry, 2006 ,8（1）: 34-38.9 Kou J.H, Rajender S.V. J. RSC Advances, 2012, 2(27): 10283-10290.10 Yang D.P, Cui D.X, et al. Egg white-mediated green synthesis of silver nanoparticles with excellent biocompatibility and enhanced radiation effects on cancer cells J. International Journal of Nanomedicine, 2012: 2101-2107.11 Mallin M.P, Murphy C.J. 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