【Ni基金属合金纳米结构的制备概述2000字】

第页共25页Ni基金属合金纳米结构的制备概述目录TOC\o"1-3"\h\u8935Ni基金属合金纳米结构的制备概述 1132701.1实验过程与表征方法 165051.2实验结果分析 1234821.3Ni基金属合金纳米结构的形成机理分析 41.1实验过程与表征方法1、实验过程合成NiPt和NiPd两种金属合金纳米结构的具体实验过程如下：首先，在周围带铝的AAO模板的一面蒸镀一层厚度约为100nm的Au膜。其次，我们将周围的铝表面大部分都粘上绝缘胶带，只露出小部分。将AAO模板未镀膜面朝上并固定在一个特制的有机玻璃容器里。最后，用金属氯化物混合液浸泡AAO模板，在合适的时间后取出清洗干净并在空气中晾干。整个实验过程在温度为25℃的条件下进行。两种金属合金纳米线的制备条件有所不同，具体如下：NiPt合金纳米线：将10mMHAuCl4·4H2O和10mMH2PtCl6·6H2O两种水溶液以体积比为1:1的比例进行混合，再用混合液浸泡一面蒸金、周围带铝的AAO模板2h。NiPd合金纳米结构：将10mMHAuCl4·4H2O和10mM(NH4)2PdCl4两种水溶液以体积比为1:1的比例进行混合，再用混合液浸泡一面蒸金、周围带铝的AAO模板2h。2、表征方法Ni基金属合金纳米结构的形貌和微观结构利用以下手段进行表征：透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射、透射电子能谱。TEM样品的制备步骤如下：用3mol/L的氢氧化钠水溶液溶掉模板，随后用去离子水清洗至样品表面无附着物。样品滴入乙醇溶液，用铜网捞出样品并晾干。1.2实验结果分析利用上述实验方法，我们制备了NiPt和NiPd两种金属合金纳米结构，以下是这两种合金纳米线的表征结果。1、NiPt合金纳米线图2-1（a）两根NiPt合金纳米线一端的TEM照片;(b)两根NiPt合金纳米线中间段的TEM照片我们利用基于原电池的AAO模板法制备获得的NiPt合金纳米线，见图2-1（a）。由图可见，NiPt合金纳米线顶部颜色较浅，形成的纳米线不够紧致。我们认为是由于沉积后期溶液浓度变小所引起的。图2-1（b）是NiPt合金纳米线中段的TEM照片。可见，其表面光滑，结构均匀，且直径沿轴向均匀，与AAO模板孔径一致。图2-2为我们利用基于原电池的AAO模板法制备获得的NiPt合金纳米线的电子衍射图。由图可知我们所制备的NiPt合金线是多晶的。图2-3为我们利用基于原电池的AAO模板法制备获得的NiPt合金纳米线的透射电子能谱图。通过该透射电子能谱证实了我们所制备的金属合金纳米线所含成分为Ni与Pt。图2-2为NiPt合金纳米线的电子衍射图图2-3为NiPt合金纳米线的透射电子能谱图2、NiPd合金纳米结构图2-4（a）两根NiPd合金纳米结构的TEM照片;(b)Pd@Ni纳米电缆的TEM照片图2-5NiPd合金纳米线的电子衍射图图2-6NiPd合金纳米线的透射电子能谱图图2-4（a）是我们利用基于原电池的AAO模板法制备获得的NiPd合金纳米结构的TEM照片。由图可见，其中一根为合金纳米线，而另一根则形成了纳米电缆结构。由其放大照片（图2-4b）可清晰分辨纳米电缆的芯和壳。这个现象说明了在制备过程中，形成了部分以Pd为芯、Ni为壳的纳米电缆结构。图2-5是我们利用基于原电池的AAO模板法制备获得的NiPd合金纳米线的电子衍射图，该图表示了NiPd合金纳米线是多晶的。该合金纳米线的透射电子能谱图（图2-6）证实了其所含成分为Ni与Pd。1.3Ni基金属合金纳米结构的形成机理分析通过对上述实验结果进行比较和分析，我们认为Ni基金属合金纳米线的形成与金属离子的标准氧化还原电势（见表2-1）密切相关。Ni2+/Ni的标准氧化还原电势与PtCl62−和PdCl42−之差分别为1.001V及0.901V。由上述实验可知，反应后形成Ni基金属合金纳米线和具有壳层结构的纳米电缆。如AuCl-4/Au:+1.002V与PtCl62−/Pt和PdCl42−/Pd差分别为0.258V及0.362V,相差非常小，易形成Au基金属合金纳米线[10]。因此，我们认为，在标准氧化还原电势差较小的情况下，两种金属离子同时被还原，易于形成金属合金纳米线。表2-1不同金属离子的标准氧化还原电势vs标准氢电极[9]离子/金属对E0vsSHE(V)PtCl62−/Pt+0.744VPdCl42−/Pd+0.64VNi2+/Ni–0.257VAuCl-4/Au+1.002V综上所述，我们认为Ni基金属合金纳米结构线的形成机理如下：（1）原电池的形成：当NiCl2•6H2O和(NH4)2PdCl4（或（NH4）2PtCl6•6H2O）混合水溶液浸泡一面蒸金、周围带铝的AAO模板时，产生了以铝为阳极的两个原电池（简称为上、下原电池）。上原电池在铝表面上形成，而下原电池以铝作为阳极、模板底部的金属膜作为阴极。（2）金属离子的还原：金属氯化物溶液中的PtCl62−、PdCl42−、Ni2+三种金属离子（Mn+）在原电池中被还原，从而形成金属原子（M0）。两个原电池中的反应如下：阳极：Al→Al3++3e–阴极：Mn++ne–→M0对于NiPt合金纳米线，其金属离子的还原是同时进行的。而对于NiPd合金纳米线的制备中，形成了部分的以Pd为芯、Ni为壳的纳米电缆，反应过程中金属离子是先后被还原的。3）金属合金纳米结构的形成：（1）当两种金属离子的标准氧化还原电势差较小时，反应同时在上、下原电池中发生，由于原子浓度梯度的存在，铝表面的高浓度金属原子开始从铝片表面扩散到AAO模板孔道中。随着浸泡时间的增长，上、下原电池形成的金属原子最终扩散到达金属合金纳米线的顶部，形成NiPt和NiPd合金纳米线。（2）对于Pd@Ni纳米电缆，由于PdCl42−比Ni2+