贵金属纳米材料

第1章 纳米技术和纳米材料研究进展

1.1　纳米、纳米技术和纳米材料

1.1.1　纳米科学与技术

1.1.2　纳米材料的分类

1.1.3　纳米效应

1.1.4　纳米特性

1.2　纳米技术和材料研究概述

1.2.1　纳米技术进展概述

1.2.2　纳米材料研究概述

1.2.3　纳米材料应用概述

1.3　贵金属纳米材料及其分类

1.3.1　非负载型贵金属纳米材料

1.3.2　负载型贵金属纳米材料

1.3.3　贵金属新型原子簇

1.3.4　贵金属膜材料

1.3.5　贵金属纳米复合材料

1.4　贵金属纳米材料产业化

1.4.1　生产工艺的切实可行性

1.4.2 中试

1.4.3　基建和设备采购安装

1.4.4　试生产

参考文献

第2章　贵金属深加工基础

2.1　银的深加工基础

2.1.1　硝酸银

2.1.2　氧化银

2.1.3　氰化银钾

2.2　金的深加工基础

2.2.1 氯金酸

2.2.2　氰化亚金钾

2.2.3　亚硫酸金盐

2.2.4　金水

2.3　铂族金属的深加工基础

2.3.1　铂的深加工

2.3.2　钯的深加工

2.3.3　铑的深加工

2.3.4　钉的深加工

2.3.5　锇和铱的深加工

2.4　熔铸和机械加工

2.4.1　金、银及其合金的熔铸

2.4.2　铂族金属及其合金的熔铸

2.4.3　贵金属及其合金的机械加工

参考文献

第3章 贵金属纳米材料的生产和制备方法

3.1 高能球磨法生产纳米厚度片状银粉

3.1.1　生产工艺

3.1.2　生产操作注意事项

3.1.3　片状银粉的标准

3.2　化学还原法制备非负载型贵金属纳米粉体

3.2.1　化学还原法制备超细和纳米金粉

3.2.2　化学还原法制备纳米银粉

3.2.3　化学还原法制备纳米氧化银

3.2.4　液相化学还原法制备纳米钯粉

33光化学合成法制备纳米厚度片状银粉124

331制备方法125

332片状纳米银颗粒的形成过程125

333表面形貌128

334辐照强度和波长的影响129

34在表面活性剂分子有序组合体中制备贵金属纳米材料130

341表面活性剂分子有序组合体130

342反胶束中制备贵金属纳米材料137

343微乳液中制备贵金属纳米材料138

344溶致液晶中制备贵金属纳米材料140

35含银电子浆料的生产141

351含银电子浆料142

352生产工艺143

36负载型贵金属纳米粉体的制备144

361浸渍法144

362离子交换法145

363吸附法145

364醇盐法145

37贵金属纳米复合材料的制备146

371贵金属纳米单元与高分子直接共混146

372高分子基体中原位生成贵金属纳米粒子147

373贵金属纳米粒子存在下单体分子原位聚合生成高分子148

374贵金属纳米粒子和高分子同时生成148

38贵金属纳米材料的其他物理制备方法简介149

381爆炸丝法149

382热物理法150

383惰性气体沉积法151

384流动油面上真空沉积法151

385等离子体法153

386电阻加热法154

387溅射法156

388真空蒸发镀膜方法158

389电沉积法160

参考文献162

第4章贵金属纳米材料在工业上的应用165

41贵金属纳米材料在电子工业中的应用165

411纳米银和金在电子工业中的应用165

412纳米贵金属在微电子工业中的应用169

42贵金属纳米材料在催化剂行业中的应用170

421金催化剂的应用171

422钯催化剂的应用178

423铂催化剂的应用179

424银催化剂的应用181

43贵金属纳米材料在医药行业中的应用182

431纳米银抗菌剂在临床治疗中的应用182

432纳米银抗菌剂在抗菌材料中的应用185

44贵金属纳米材料在生物分析领域中的应用187

441纳米金探针在DNA检测中的应用187

442纳米金探针在免疫分析中的应用190

443纳米金探针在单细胞分析中的应用191

444纳米金探针在靶向药物中的应用192

445纳米金技术在生物传感器中的应用193

45纳米贵金属在电分析化学中的应用197

46贵金属纳米材料在其他行业中的应用200

参考文献203

第5章贵金属纳米材料分析212

51纳米材料的一般分析方法212

511纳米材料的化学成分分析213

512纳米颗粒的表征214

52贵金属纳米材料的取样和预处理223

521贵金属纳米粉体材料223

522贵金属纳米复合材料226

523贵金属合金228

53贵金属元素的定性和定量化学分析229

531贵金属标准溶液的配制与储存230

532贵金属元素的定性分析233

533贵金属元素的定量分析234

54贵金属元素的仪器分析250

541吸光光度法250

542原子吸收光谱法254

543电感耦合等离子体发射光谱法260

544高效液相色谱法263

545化学计量学264

55贵金属纳米材料的颗粒和形貌分析265

551透射电镜观察265

552扫描电镜观察271

553原子力显微镜观察272

554粒径分布分析275

555X射线粉末衍射线宽法分析277

56贵金属纳米材料的性能测试与分析280

561光学性能及其测试、分析280

562催化性能及其测试、分析288

参考文献290

第6章贵金属纳米材料产业化过程中的环境保护294

61贵金属纳米材料清洁生产技术294

611概述294

612废有机溶剂回收技术296

62贵金属纳米材料生产中的废水治理301

621含酸、碱废水的处理与利用301

622含氰废水的处理306

623含重金属废水处理315

63贵金属纳米材料生产中的废气治理326

631二氧化硫废气的治理326

632氮氧化物废气的净化336

64贵金属纳米材料生产中的固废治理348

641固体废物的收集和运输349

642危险废物的固化/稳定化350

643危险废物的处置360

参考文献366

随着金、银、铂、钯等贵金属的货币职能的逐渐弱化，工业用贵金属的数量急剧增加，原因之一是纳米技术等高新技术不断与传统的贵金属深加工技术相结合，大大拓展了贵金属在工业上的应用范围和应用数量。

本项目拟在贵金属纳米材料的电沉积生长体系中，提出和研究一种新的金属离子的还原方式，即电子隧穿还原。与传统生长理论中的还原方式不同，这种新的还原方式是指在某些条件下，生长表面的电子会通过隧穿效应将溶液中的金属离子还原。金属离子的还原是金属纳米材料在电沉积生长体系中生长的初始步骤，其还原方式会对材料的整个生长过程产生直接的根本性的影响。本项目将通过实验和理论相结合的方式，对电子隧穿还原下贵金属纳米材料的生长过程进行深入和细致的研究。通过研究揭示出电子隧穿还原这种新的还原方式对材料生长过程的影响，获得材料在新的还原方式下的生长规律和生长机理。并利用电子隧穿还原导致的颗粒聚集生长，研究贵金属超结构纳米材料的形貌控制机理。该项目的研究将进一步揭示和发展溶液中金属纳米材料的生长机理，具有重要的学术价值。

过去人们认为在电沉积法制备金属纳米材料的体系中，金属阳离子是和电极表面接触后获得电子被还原。本项目的研究目的是揭示和研究一种新的金属离子的还原方式，即电子遂穿还原。研究内容是研究离子接触还原和电子遂穿还原产生的实验条件，揭示电子遂穿还原产生的机理。在电子遂穿还原体系中，研究电子遂穿还原方式对贵金属纳米材料生长过程的影响。研究贵金属纳米材料在溶液体系中的颗粒聚集生长过程和形貌控制机理，基于形貌控制机理，用颗粒聚集生长方式，制备获得各种形貌的贵金属超结构纳米材料，研究超结构形貌对材料性能的影响。本项目对以上研究内容进行了细致和深入的研究，获得了以下重要成果：1）通过实验和理论模拟计算证实了电子遂穿还原的存在，获得了电子遂穿还原产生的条件和发生机理。降低电压、减小金属离子浓度、降低温度、减小溶液层的厚度等都可以是的金属离子的还原方式从接触还原向电子遂穿还原转变。其发生的机理是，电极表面的金属离子欠缺，电子通过遂穿的方式还原溶液中的金属离子。2）在传统的离子接触还原方式下，金属原子在电极表面上沉积生长，形成原子聚集生长模式。而在电子遂穿还原体系中，金属原子在溶液中产生聚集形核，并进一步通过颗粒聚集生长而长大。3）在颗粒聚集生长过程中，颗粒单元的晶体结构和形貌等对颗粒聚集生长过程和形貌有重要影响。颗粒单元尺寸在2.8纳米以下是非晶结构，会形成无取向性生长，而颗粒单元尺寸大于2.8纳米时为晶体结构会形成取向性附生生长。4）通过颗粒聚集生长过程的控制，获得了各种形貌的具有超结构的贵金属纳米材料，在表面增强拉曼散射和化学催化方面具有优异的性能。5）研究结果发表SCI论文10篇，还有2篇正在整理数据和写作中。培养研究生4名，支持5名本科生完成毕业设计。该项目的研究结果揭示了一种新的还原方式和还原机理，使人们更深入的认识电沉积体系中贵金属纳米材料生长过程和机理。关于颗粒聚集生长过程和形貌控制机理的研究为人们制备超结构纳米材料提供了理论指导。