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自上世纪80年代发现以来,富勒烯以其独特的结构和电子性质引起了物理学家、化学家和材料学家的广泛关注。富勒烯基纳米材料结合了富勒烯分子自身的优异性能及纳米材料所具备的尺寸效应,在光学、电学、催化等领域取得了广泛应用。本论文以控制合成新颖的富勒烯及贵金属/富勒烯复合纳米结构为目的,采用不同路线合成了富勒烯(C60,C70)纳米空心球、富勒烯六边形微米片及由微米棒组成的分级结构。同时,采用原位还原法,一步制得了一系列贵金属/富勒烯复合纳米结构。这类复合纳米结构在硝基化合物催化加氢中显示了良好的催化活性,同时,还显示了较好的激光限幅性质。
主要结果如下:
1.在溶剂热条件下控制氧化一价富勒烯负离子,得到了尺度均一的富勒烯纳米空心球;研究了负离子的浓度、反应温度等因素对富勒烯纳米空心球形成的影响;通过时间跟踪实验,发现富勒烯由实心粒子向空心球转变,提出了空心球形成遵循奥斯特.瓦尔德熟化机理。
2.采用溶剂诱导自组装法,选用不同的不良溶剂,得到了富勒烯六边形片状及微米棒组成的分级结构。这种方法得到的产品产率和纯度都很高,并发现这些微米结构的形成遵从纳米粒子有序堆积机理。
3.以一价C60负离子为还原剂,原位还原AgNO3,一步制得了Ag/C60复合纳米粒子。以该复合粒子作为催化剂,在一系列硝基化合物加氢过程中显示了良好的催化活性。在Ag含量1％条件下,对氯代硝基苯加氢制氯代苯胺转化率和选择性都达到了100％,在反应过程中没有脱氯副反应发生,也没有羟胺中间产物的积累,为芳香胺的工业生产排除了安全隐患。同时,该催化剂还显示了很好的催化选择性,在其他可还原性基团如醛基存在时,只选择性的对硝基进行加氢,而醛基不受影响。
4.以一价C60负离子为还原剂,原位还原HAuCl4,H2PtCl6,Pd(Ac)2及RuCl3,得到了一系列其它贵金属/C60复合纳米粒子。由于表面金属纳米粒子的散射,Ag/C60复合物显示了良好的激光限幅性质,其它金属/C60复合物的激光限幅性质测试还在进行。
5.用一种简便的方法在水/疏水溶剂界面上自组装得到了单层金纳米粒子薄膜。与传统制各方法相比,该方法不需要加入与金配位的诱导试剂,也不需要加入第三种助溶剂,只要简单的搅拌或振摇,就可以得到金纳米粒子薄膜。纳米粒子之间的距离可以通过改变疏水溶剂的种类来调控,为金纳米粒子用于电极等器件奠定了基础。纳米材料