摘 要

本文采用光还原法制备Ag@TiO₂核壳结构，保持其他实验参量不变的情况下，通过改变AgNO₃的浓度来测试AgNO₃浓度对制备结果的影响。三组实验分别取AgNO₃的量0.0020g、0.0028g和0.0043g。然后通过对实验样品的吸收光谱进行测试分析，根据吸收光谱中的吸收峰位来判断各个实验用品中的组成的差异。实验生成的Ag@TiO₂核壳结构以无机物TiO₂为壳，金属Ag为核，二者结合产生的等离子体共振效应，能有效地增强Ag纳米粒子对可见光的吸收，并拓宽其对可见光吸收的波长范围，以此提高其光催化性能，能够作为太阳能电池更高效的新型材料。

研究结果表明根据AgNO₃的浓度不同，反应得到的实验样品不同，随着AgNO₃浓度的增加，所得试验样品的吸收光谱发生明显的红移现象，证明制备出的试验样品并不是Ag，成功实现了Ag@TiO₂核壳结构。

本文的特色在于，采用光还原法来制备Ag@TiO₂核壳结构，实验过程仅通过改变AgNO₃的用量来实现不同的Ag@TiO₂核壳结构。通过对比Ag@TiO₂核壳结构与纳米Ag粒子的吸收光谱的吸收峰位的区别，来判断各个样品间的细微区别，以此来间接地证明实验所得的样品并非Ag粒子，取得预期的实验结果。

关键词：核壳结构纳米粒子，Ag@TiO₂核壳，AgNO₃浓度

Abstract

In this article, the Ag@TiO₂ core-shell structure is prepared by light reduction method. With other experimental parameters are unchanged, the influences of AgNO₃ concentration on the preparation results are discussed. In three experimental groups, the AgNO₃ amounts are 0.0020 g, 0.0028 g and 0.0043 g, respectively. Then the absorption spectra of all core-shell structure samples are measured, the differences in absorption peak position are used to analyze the different samples. In Ag@TiO₂ core-shell structure, the TiO₂ is as a shell and the metal Ag is as a core. The plasma resonance effect of this core-shell structure is different from that of Ag sphere, which can effectively enhance Ag nanoparticles on the absorption of visible light, and broaden the wavelength scope of visible light absorption. So it has a better photocatalytic performance, and can be used as a more efficient material of solar cells.

The experimental results show that the reaction results are depending on the AgNO₃ concentration. With the concentration of AgNO₃ increases, the absorption spectrum of samples have obvious red shift phenomenon, which proves that the tested sample is not Ag sphere and the Ag@TiO₂ core-shell structure is realized successfully.

The features of this article is that the light reduction method is used in the preparation of Ag@TiO₂ core-shell structure. In experimental processes, only by changing the AgNO₃ amount is used to achieve different core-shell structures. By comparing the absorption peak positions of Ag@TiO₂ core-shell structures and Ag nanoparticles, the subtle distinction among different samples are determined, which indirectly proves that the obtained samples are not Ag particles, and the desired results are achieved.

Key words: Ag nanoparticles, Ag@TiO₂ core-shell, AgNO₃ concentration

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1纳米粒子 1

1.2 纳米粒子的特性 2

1.3核壳结构纳米粒子 3

1.4 TiO₂包覆金属核壳结构纳米材料的研究 4

1.5研究目的和内容 5

第二章 Ag@TiO₂核壳结构纳米粒子 6

2.1 Ag@TiO₂核壳结构的发展 6

2.2 无机物包覆核壳结构的制备 7

2.3高分子包覆核壳结构的制备 8

第三章 实验方案和测试方法 9

3.1 实验仪器和试剂 9

3.2 实验材料的制备 9

3.3实验方案 11

3.3.1光还原法 11

3.3.2 溶胶凝胶法 12

3.4 测试方案 12

第四章 实验结果分析和成果展示 13

4.1实验结果分析 13

4.2 实验成果展示 15

第五章总结与展望 19

5.1总结 19

5.2 展望 19

参考文献 20

致谢 21

第一章 绪论

1.1纳米粒子

人类对于这个世界进行了大量的探索，形成了对物质的认识系统可以被分为两个层次：宏观和微观。宏观所指的是尺寸比较大的研究对象，基于宏观的空间和时间坐标物质的尺寸是有下限的，上限却是无限大，它一般将人的肉眼可以分辨的物体称作最小物体。宏观中大的物质一般指天体，比如太阳、恒星乃至整个太阳系。随着社会进步，科学技术不断发展，人类研制出天文仪器并不断改进，促成了人类对于宏观物体的认识程度加深，人类对于宏观物体的认识比例尺已经达到了几十亿光年。随着认识的深化，某些科学领域开始被建立，从最开始的力学，到后来的天体物理学乃至如今的空间科学。相比于宏观，微观系统中的基本单元有分子、原子、以及原子内部的原子核和电子等等，还有比原子核小的一些基本粒子：中子、超子和质子等。分子和原子一般被定义为微观系统的上限，而下限确是无穷的。早在19世纪末期到二十世纪初期，人类对于微观世界的认识已经发展到了极其微小的层次，达到了nm、pm甚至更小的量级。而介于微观和宏观之间的微米和亚微米的体系中，出现了许多与二者不同的奇异现象：80年代中期的凝聚态物理学和差不多同一时期的团簇的研究都十分的引人注目，而其中最重要的发现便是足球烯C₆₀，它与之前发现的常规的C的同素异形体石墨和金刚石的结构不同，而且拥有十分奇特的物理性质：掺杂碱金属的石墨烯固体会在特定的条件下产生超导现象^[1]。

大量的事实表明，纳米粒子的研究对于自然界生物的研究也起着巨大的作用，从某些生物体内发现的纳米粒子上我们会得到启发；而且为纳米级的新型导航仪提供依据。上述的作用得到了许多事实的证实：英国科学家在某些昆虫的腹部发现了具有磁性的纳米粒子，这些带有磁性的粒子有指南针的作用，该昆虫通过它们来判断自身周围的环境，然后在其大脑中形成影像并进行方向判断；而带有磁性的超微粒子的发现以及研究其结构在螃蟹的进化史中提供了的科学凭据，亿万年前的螃蟹和一般的动物一样纵向运动而并不是像现在的横向移动，主要是因为螃蟹的触角里有一些用来确定方向的纳米粒子，后来这些触角中的纳米粒子却在地球的多次剧烈的磁场倒转中逐渐失去了原有的作用导致了螃蟹的横行^[2]。