论文总字数：10344字

摘 要

利用电置换和试剂还原反应，我们成功地在氧化石墨烯（GO）纳米片上制备了由Au核、Pt内壳和Au突起外壳构成的双金属Au@Pt@Au三层核壳纳米粒子。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X-射线能谱仪（EDX）对Au@Pt@Au负载的GO（GO/Au@Pt@Au）纳米复合物进行了表征。这种方法为在合适的支撑材料上制备形貌可控的高性能的金属纳米催化剂具有十分重要的意义。

关键词：氧化石墨烯， 双金属Au@Pt@Au三层核壳纳米粒子， 合成， 表征

Abstract: Bimetallic Au@Pt@Au triple-layered core-shell nanoparticles consisting of the Au core, Pt inner shell, and Au protuberances outer shell on graphene oxide (GO) nanosheets were successfully prepared by the galvanic replacement and reagent reduction reaction. Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), scan electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) were employed to characterize the GO-supported Au@Pt@Au (GO/Au@Pt@Au) nanocomposites. This method is of significance for the facile preparation high-performance metal nanocatalysts with a well-controlled morphology on proper supporting materials.

Keywords: graphene oxide,  bimetallic Au@Pt@Au triple-layered core-shell nanoparticles, synthesis, characterization

目 录

1 前言 4

1.1 纳米材料 4

1.1.1 纳米材料的概述 4

1.1.2 纳米材料的性质 4

1.2 氧化石墨烯 4

1.2.1 氧化石墨烯简述 4

1.2.2 氧化石墨烯的结构 5

1.2.3 氧化石墨烯的应用 5

1.3 氧化石墨烯复合物 6

1.3.1 氧化石墨烯复合物简述 6

1.3.2 氧化石墨烯复合物的特性 6

1.4 本论文主要内容及选题意义 7

2 实验部分 8

2.1 试剂 8

2.2 仪器设备 8

2.3 GO/Au@Pt@Au纳米复合物的合成 8

3 结果与讨论 9

3.1 GO/Au@PtAu复合材料的合成路线 9

3.2 SEM表征与EDX元素分析 10

3.3 TEM表征 11

结 论 13

参 考 文 献 14

致谢 15

1 前言

1.1 纳米材料

1.1.1 纳米材料的概述

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。

1.1.2 纳米材料的性质

用纳米这么小的微粒制成的材料就是纳米材料。和宏观材料迥然不同，它具有奇特的光、电、磁、热和力、化学等方面的性质^[1]。

纳米颗粒材料S纳米材料的研究包括两个方面：

一是系统地研究纳米材料的性能、微结构和光谱学特征，通过和常规材料对比，找出纳米材料特殊的规律，建立描述和表征纳米材料的新概念和新理论；

二是发展新型纳米材料，包括新型纳米材料合成方法的探索和对常规材料的纳米修饰与改性。目前，在纳米材料的应用中所遇到的关键技术问题是：在大规模制备的质量控制中，如何做到均匀化、分散化、稳定化^[2]。

以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或营造的新体系。它不仅具有纳米物质单元的性能，还存在由结构组合而产生的新的特性。Gleiter认为纳米材料是其晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组合，纳米材料具有大量界面，晶界原子达15%-50%。可以利用TEM、X射线、中子衍射和一些其它方法来表征纳米材料及其结构。对于纳米材料晶界的结构有三种不同的理论：（1）Gleiter的完全无序说。这种假说认为纳米晶粒间界具有较为开放的结构，原子排列具有随机性，原子间距较大，原子密度低，既无长程有序，又无短程有序。（2）Seagel的有序说。有序说认为晶粒间界处含有短程有序的结构单元，晶粒间界处原子保持一定的有序度，通过阶梯式移动实现局部能量的最低状态;（3）叶恒强、吴希俊的有序无序说。该理论认为纳米材料晶界结构受晶粒取向和外场作用等一些因素的限制，在有序和无序之间变化^[3-6]。

1.2 氧化石墨烯

1.2.1 氧化石墨烯简述

氧化石墨烯由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料^[7]。其非凡的物理性能，例如表面积大，机械强度高，优异的导电性，以及易于官能化的性质，已引起极大的研究兴趣。氧化石墨烯（GO），这是最重要的化学衍生的具有丰富的含氧官能团（例如-OH，-COOH，环氧基）的氧化石墨烯，它为化学修正利用已知的碳表面化学提供了许多反应位点。因此，氧化石墨烯已被用作于生长或固定功能纳米材料的合成模板，如金属和半导体。

1.2.2 氧化石墨烯的结构

经过氧化处理后，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团。这些氧基功能团的引入使得单一的石墨烯结构变得非常复杂。鉴于氧化石墨烯在石墨烯材料领域中的地位，许多科学家试图对氧化石墨烯的结构进行详细和准确的描述，以便有利于石墨烯材料的进一步研究，虽然已经利用了计算机模拟、拉曼光谱，核磁共振等手段对其结构进行分析，但由于种种原因(不同的制备方法，实验条件的差异以及不同的石墨来源对氧化石墨烯的结构都有一定的影响)，氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。大家普遍接受的结构模型是在氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基，而在单片的边缘则引入了羧基和羰基。最近的理论分析表明氧化石墨烯的表面官能团并不是随机分布，而是具有高度的相关性。

氧化石墨烯结构图如下：

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：10344字