原位实时SAXS和XAS研究Au、Pt纳米粒子生长动力学

The preparation and application of nanomaterials have been attracted widely attentioned and well studied, but for the growth kinetics of nanomaterials,the conventional methods can not make in-situ time resolved measurement come true,so different growth kinetics theory comes from different method.In this project, we want to study the kinetics of nanoparticles by synchrotron techniques (such as in-situ SAXS and XAS), then to explore the nucleation and growth kinetics of nanoparticles. Using in-situ SAXS and XAS techniques, we can obtein the varation of particles size, shape, valence state and atom structure information with time (second or milisecond) in solution, also this method can not destroy the growth environment in solution and make the measurement much credible. From the reseach, we can find the parameters which could affect the nucleation and growth of nanomaterials, then changing these parameters to control the nanoparticles size, shape, valence state and atom structure information, and finally to control the properties (such as optical, thermal, magnetic and catalytic properties) of nanoparticles.

纳米材料的制备和应用受到广泛关注和研究，但是在生长动力学研究方面，常规实验方法很难实现时间分辨的测量，无法及时准确的观测纳米材料的大小和形状。采取不同的实验手段可能得到很多不同的实验结果，也因此产生了很多不同的生长动力学理论。我们拟采用原位实时同步辐射技术，主要包括原位实时小角散射（SAXS）和X射线吸收（XAS）技术，对纳米粒子的生长动力学进行研究，探索溶液中纳米材料的成核和生长动力学问题。采用In-Situ SAXS/XAS不仅能够在ms或s时间范围内对溶液中纳米粒子的大小、形状、价态和原子局域信息等进行测量，而且不会对纳米材料的生长环境产生影响。这对阐明溶液中纳米材料的成核和生长动力学过程有着重要意义，可以得到影响纳米材料成核和生长的参数。通过对这些参数的控制可以达到对生成纳米材料的大小、形状、价态和原子局域信息的自由调控目的，进而实现对其光学、热学、电磁学和催化等性能的控制。

金属纳米粒子的物理和化学性能（光学、电磁学、催化等）与其尺寸大小及分布、形状及分布、表面价态和原子局域结构信息等密切相关。因此纳米粒子的尺寸及形状控制就成为纳米粒子制备和应用的关键，成为纳米粒子研究领域的一个非常重要的研究课题。虽然到目前为止科学家已经采用不同方法和策略制备出不同元素（组分）、不同尺寸和形状的纳米粒子，但是在揭示纳米粒子形成的初期阶段是如何根据条件不同而形成不同维度、不同形状等方面还处于研究的初期阶段。受益于第三代同步辐射装置的建设以及相关测试技术的发展，主要包括原位实时技术的普及发展，小角散射（SAXS）和吸收谱精细结构谱学的测试技术及处理方法的进步，迄今为止在纳米粒子生长动力学过程研究也已经取得一定研究成果。本研究项目主要是致力于研究贵金属纳米粒子在溶液中成核和生长的动力学过程，寻求其中影响生长过程的各个因素，进而通过控制这些影响因素来调控溶液法制备贵金属纳米粒子的形貌及尺寸。对此，我们首先自行设计和加工了一套液相原位实时测量装置，采用微流反应芯片的方式，通过两个微流注射泵将反应溶液精确控制进行混合，然后注入到微流反应芯片，然后通过测量微流反应芯片不同位置的原位实时SAXS和XAS信号，分析得到该位置的溶液中纳米粒子的尺寸大小及分布、形貌及分布、表面价态及局域原子结构信息等，对应得到的就是不同反应时间时的纳米粒子尺寸大小、形貌及局域结构信息。进而对纳米粒子的生长机理及过程进行分析和处理，揭示其生长动力学过程。最后，还可以通过调节不同反应条件，包括反应温度、反应压力、反应物浓度、PH值、反应物种类等，来实现对纳米粒子的尺寸、形貌等进行人为控制制备。利用该项目资助，我们已经完成原位实时液相贵金属纳米粒子反应测量装置的设计和加工，并在上海光源小角散射站和吸收谱学线站进行了实际的测试，达到毫秒量级的时间分辨，目前正在进行相关的后续生长动力学研究。同时，对各向异性纳米粒子Au纳米棒的生长动力学过程进行研究，后续在进行数据处理和动力学过程研究。

内容获取失败，请点击重试