氧化亚铜形貌控制及其形成机理研究.pdf

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1、 Study on Morphologies Control of Cuprous Oxide and Its Formation Mechanism A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Doctor of Engineering By Shufang Wu Supervised by Prof. Tianmo Liu Specialty: Material Science and Engineering College of

2、 Material Science and Engineering of Chongqing University, Chongqing, China November 2013 中文摘要 I 摘 要 氧化亚铜制备成本低，无毒且原材料丰富，具有良好气敏特性和较高光催化 活性，广泛应用于气敏元件、光催化剂和太阳能转换电池等领域。因此，实现氧 化亚铜纳米材料的形貌可控制备成为合成领域具有重大意义的研究课题。由于微 纳米氧化亚铜的形貌对其物理和化学性能有着重要影响。因此，关于不同形貌氧 化亚铜的可控合成开始引起广大科研人员的研究热情。目前，水热法已经成为实 现氧化亚铜形貌可控制备的有效方法之一。 本

3、论文的主要目的是探索影响氧化铜形貌的工艺参数，从而达到对氧化亚铜 形貌的可控合成，以及对所制备不同形貌的氧化亚铜进行表征，为理性设计并精 确控制氧化铜形貌提供实验基础。本论文采用水热法成功制备出片层组装的玫瑰 花状、八面体和空心球这三种不同形貌的氧化亚铜。同时，对这三种不同形貌的 氧化亚铜形成机理进行了推测。研究结果表明： 在本实验条件下，表面活性剂和反应物溶剂的组成对氧化亚铜的形貌具有 一定的影响作用。其中 PVP K30 和 PEG 具有片层组装功能，而 CTAB 和 SDS 则 不具备片层组装功能。随着有机溶剂 N,N-二甲基甲酰胺体积的增加，表面活性剂 PEG 的片层组装作用将受到削弱

4、，另外，有机溶剂 N,N-二甲基甲酰胺的体积还将 影响到氧化亚铜矩形片的长宽比。 以CuSO4和NaOH为原料，蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液为溶剂， PVP K30为表面活性剂，采用水热的方法于120合成了玫瑰花状纳米氧化亚铜。 这些花状的氧化亚铜由许多厚度在50-60nm,长度和宽度在1-2m的氧化亚铜纳米 片所组成。分析认为，在本实验条件下，PVP K30对于玫瑰花状纳米氧化亚铜的形 成具有重要的作用。其可能形成机制为：首先，溶液中生成氧化亚铜纳米颗粒； 接着，这些纳米颗粒线性排列并组合成纳米颗粒链；然后，这些纳米颗粒链又合 并成纳米片；最后，PVP K30结构单元中“C=O”官

5、能团带有负电荷的O原子和氧化 亚铜纳米片中带有正电荷的Cu原子之间的静电作用，一片又一片的氧化亚铜纳米 片朝着表面活性剂PVP K30这一中心聚集组装，最终形成了玫瑰花状氧化亚铜。 反应物浓度较高时(NaOH 和 Cu(SO4)2溶液的浓度分别为 100mmol/L ,50mmol/L） ，表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS）主导着111晶面的生 长，从而最终获得尺寸相对较大的八面体。在反应物浓度较低(NaOH 和 Cu(SO4)2 溶液浓度为 10 mmol/L ,5mmol/L）时，表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS）不再主 导111晶面生长，而是100晶面主导晶体自由生长，以至获得最终的立方

6、体。 以蒸馏水和乙醇胺的混合液作为溶剂， SDS作为诱发111晶面生长的表面 重庆大学博士学位论文 II 活性剂，采用水热的方法于120合成了分散均匀单一的八面体氧化亚铜。分析认 为，水热溶液中的pH值对形成八面体氧化亚铜发挥了重要的作用。我们推断以为 OH_优先吸附在111晶面上，这将降低111晶面的表面能。可能的演变过程为： 在水热反应过程中，随着时间的延长时，氧化亚铜先生成立方体，然后形成去角 立方体，立方八面体，去角八面体，最终生成氧化亚铜八面体。 以 0.50ml 乙醇胺和 54.50ml 蒸馏水的混合液作为溶剂，不加入任何表面活 性剂，经过陈化处理，无模板法成功合成了外径 4-5m

7、，其内径约为 2.5m，壁 厚为 0.75-1.25m 的氧化亚铜空心球。分析认为，前驱体氢氧化铜微粒由表及里 被水合肼逐层还原在表面生成氧化亚铜壳层，直至最后被完全消耗是形成氧化亚 铜空心球的主要原因。 奥斯特瓦尔德熟化(Ostwald ripening)在形成氧化亚铜空心球 的第二阶段起到了一定的促进作用。在本实验条件下，推断以为，所合成的氧化 亚铜空心球先后经历大致以下四个阶段：前驱体 Cu(OH)2微球的形成，Cu2O 球壳 的形成，前驱体 Cu(OH)2微球中心的逐渐被还原和内部核 Cu(OH)2的消失, Cu2O 空心球的形成。 关键词：关键词：氧化亚铜，水热法，玫瑰花状，八面体，

8、空心 英文摘要 III ABSTRACT Cuprous oxide is characterized as being cheap, non-poisonous and abundant. Besides, cuprous oxide (Cu2O) is widely used in gas sensors, photocatalyst and solar energy conversion battery due to its excellent gas sensing property and photocatalytic activity. The size and structure

9、 of morphology of cuprous oxide determines its chemical and physical properties, controllable preparation of cuprous oxide with different morphologies have aroused the interests of many researchers. Different preparations methods have been successfully used to fabricate Cu2O, but currently, hydrothe

10、rmal method is one of the methods to realize morphology control synthesis of cuprous oxide. We mainly focused on the parameters that affect and control the morphology of cuprous oxide and characterization of cuprous oxide with different morphologies and provide experimental datum for rational design

11、ing and precise control morphology of cuprous oxide. Herein, we described rose-like cuprous oxide, octahedron cuprous oxide and hollow sphere cuprous oxide that were synthesized by hydrothermal method. Probable formation mechanism of the there different morphologies cuprous oxides were discussed. Th

12、e result in this paper reveals that: Under this experimental condition surfactant and constituent of reactants play an important role in the morphology of cuprous oxide. Surfactant PVP K30 and PEG exhibited an assembling function for nanosheet structures.With the increase in organic solvent N, N-dim

13、ethylformamide (DMF) volume, assembling of nanosheet cuprous oxide functionality of PVP K30 and PEG is weakened obviously. Furthermore, organic solvent N,N- dimethylformamide (DMF) volume also affect the ratio of length to width of similar retangular sheet cuprous oxide. Rose-like Cu2O nanostructure

14、s have been synthesized by PVP K30-assisted hydrothermal method at 120 with CuSO4 and sodium hydroxide NaOH as a raw materials, distilled water and N, N-dimethylformamide (DMF) mixture as solvent. The flower-like Cu2O nanostructures are composed of nanosheets in size of about 1 to 2 micrometres in w

15、idth and length and 50 to 60 nm in thickness respectively. We analyzed that under this condition PVP K30 played a vital role in formation of rose-like Cu2O nanoflower. A probable formation mechanism is proposed: firstly nanometer particles of cuprous oxide produced in the solution; secondly, these c

16、uprous oxide nanometer particles rank in a line and combined into nano particle chain.With the 重庆大学博士学位论文 IV growth of cuprous oxide nanoparticle chains, nanosheet of cuprous oxide forms,finanly,with the help of stactic force between “O” in “-C=O” functional group of PVP K30 structure unit, which ha

17、s negative charge and “Cu” of Cu2O nanosheets whose surface has a positive charge. The nanosheets were aligned perpendicularly to the flower surface pointing toward a common centre PVP K30.With the increase of the nanopetals, finally rose-like nanoflower appeared. When the concentration of the react

18、ant is higher (the concentration of sodium hydrate solution and copper sulphate solution is 100 m mol/L and 50mmol/L, respectively), surfactant SDS dominates the growth of 111 crystal plane, and octahedral cuprous oxide with bigger size can be obtained. When the concentration of the reactant is lowe

19、r (the concentration of sodium hydrate solution and copper sulphate solution is 10mmol/L and 5mmol/L, respectively), 111 crystal plane dominates the growth of the cuprous oxide crystal plane, and cubic with smaller size can be obtained. Monodisperse octahedron shape cuprous oxide have been synthesiz

20、ed by hydrothermal method at 120 in ethanol amine/distilled water mixed solution with SDS as surfactant to induce the growth of 111 crystal plane. Here, we think that pH value of solution played an important role in the formation of octahedron shape cuprous oxide. We speculate that preferential abso

21、rption of abundant OH- ions on 111 crystallographic plane of cuprous oxide crystals will lower the surface energy of the 111 crystallographic plane resulting in the final octahedron morphology. A probable formation mechanism is proposed: cuprous oxide under different hydrothermal time evolved from c

22、ube initially through truncated cube, cubooctahedron, truncated octahedron and finally to octahedron. Cuprous oxide hollow sphere have been synthesized by aging treatment without any surfactant and template with 0.50ml ethanol amine/distilled water mixed solution as solvent. The extermal diameter,wa

23、ll thickness and internal diameter of the cuprous oxide hollow sphere is 4-5m, 0.75-1.25m and 2.5m,respectively. We analyzed that being reduced gradually of sodium hydroxide precursor micrometer sphere by reducing agent hydrazine hydrate layer by layer from the surface to the centre is the main form

24、ation reason of the cuprous oxide hollow sphere.In this process the core of the precursor sodium hydroxide was consumed finally and cuprous oxide shell forms in the surface layer of the sodium hydroxide precursor micrometer sphere.Furthermore,Ostwald ripening also promoted the formation of cuprous o

25、xide hollow sphere in the second stage of formation. Under this experimental conditions we 英文摘要 V speculate that the process of synthesizing cuprous oxide hollow sphere approximately can be divided into four stages as followings:formation of sodium hydroxide precursor micrometer sphere,formation of

26、cuprous oxide shell of sodium hydroxide precursor micrometer sphere,gradual being reduced of core in the centre of sodium hydroxide precursor micrometer sphere and disappear of sodium hydroxide core ,formation of cuprous oxide hollow sphere. Keywords: Cuprous oxide, Hydrothermal method, Rose-like sh

27、ape, Octahedron, Hollow sphere 重庆大学博士学位论文 VI 目 录 VII 目 录 中中文摘要文摘要 I 英文摘要英文摘要 . III 1 绪绪 论论 . 1 1.1 引言引言 . 1 1.2 氧化亚铜基本性质、晶体结构，制备方法及用途氧化亚铜基本性质、晶体结构，制备方法及用途 . 9 1.2.1 氧化亚铜基本性质 9 1.2.2 氧化亚铜晶体结构 10 1.2.3 氧化亚铜制备方法 11 1.2.4 氧化亚铜用途 22 1.3 本课题的研究目的、意义及内容本课题的研究目的、意义及内容 . 24 1.3.1 本课题研究的目的和意义 24 1.3.2 本课题的研究内

28、容 25 2 PVP K30 合成玫瑰花状纳米氧化亚铜合成玫瑰花状纳米氧化亚铜 27 2.1 引言引言 . 27 2.2 实验部分实验部分 . 28 2.2.1 样品制备 28 2.2.2 样品表征 29 2.2.3 反应条件对氧化亚铜形貌的影响 30 2.3 玫瑰花状纳米氧化亚铜形成机理讨论玫瑰花状纳米氧化亚铜形成机理讨论 . 41 2.4 本章小结本章小结 . 44 3 水热法合成氧化亚铜八面体水热法合成氧化亚铜八面体 . 47 3.1 引言引言 . 47 3.2 实验部分实验部分 . 48 3.2.1 样品制备 48 3.2.2 样品表征 49 3.3 实验结果与分析实验结果与分析 .

29、51 3.3.1 溶液 pH 值对形貌的影响 . 51 3.3.2 反应物浓度对形貌的影响 54 3.4 氧化亚铜八面体形成过程及机理讨论氧化亚铜八面体形成过程及机理讨论 . 56 3.4.1 Bravais 法则和 Wulff 原理 . 56 重庆大学博士学位论文 VIII 3.4.2 氧化亚铜八面体形成过程研究 57 3.4.3 氧化亚铜八面体生长机理讨论 59 3.5 本章小结本章小结 . 63 4 无模板法制备氧化亚铜空心球无模板法制备氧化亚铜空心球 . 65 4.1 引言引言 . 65 4.2 实验部分实验部分 . 66 4.2.1 样品制备 66 4.2.2 样品表征 67 4.3

30、 实验结果与分析实验结果与分析 . 70 4.3.1 乙醇胺体积对氧化亚铜球体形貌的影响 70 4.3.2 陈化时间对氧化亚铜球体形貌的影响 73 4.4 氧化亚铜空心球的形成机制探讨氧化亚铜空心球的形成机制探讨 . 75 4.4.1 奥斯特瓦尔德熟化(Ostawald Ripenging） 75 4.4.2 形成机制探讨 78 4.5 本章小结本章小结 . 80 5 总结与展望总结与展望 83 5.1 本文结论本文结论 . 83 5.2 未来工作展望未来工作展望 . 84 致致 谢谢 85 参考文献参考文献 87 附附 录录 101 A 作者在攻读博士学位期间发表的论文目录作者在攻读博士学位

31、期间发表的论文目录 . 101 B 作者在攻读博士学位期间参与的科研项目作者在攻读博士学位期间参与的科研项目 . 102 1 绪 论 1 1 绪 论 1.1 引言 材料是发展生产和科学技术的物质基础, 材料是近代科学技术的支柱, 又是 近代科学技术的产物。历史上人们按工具划分时代, 实际上是按材料划分时代。例 如,在人类历史上, 按当时所用主要材料划分, 曾有石器时代和青铜时代。20 世纪 称为钢铁时代。被誉为“21世纪最有前途的材料”的纳米材料同信息技术和生物 技术一样已经成为21世纪社会经济发展的三大支柱之一和战略制高点。自20 世纪 80 年代初, 德国科学家Gleiter提出“纳米晶体

32、材料”的概念, 随后人工制备首次获 得纳米晶体, 并对其各种物性进行系统的研究以来, 纳米材料已引起世界各国科 技界及产业界的广泛关注。纳米材料是当今新材料研究领域中最富有活力、对未 来经济和社会发展最具有影响力的研究对象，是纳米科技中最活跃、最接近应用 的重要组成部分。改变实验条件以获取人们期望性质的纳米结构材料是当今纳米 科学研究热点之一。 纳米材料的性质与其尺寸和形貌密不可分。经过多年的不懈努力，人们已经 发展出多种纳米材料的制备方法，并实现了通过改变实验条件对一些纳米材料的 尺寸和形貌进行控制。当晶体在热力学平衡条件下形成之时，晶体生长面由其自 身的表面能所确定。生长最快的晶面将出现在

33、与表面能最高晶面相垂直的方向。 这将导致能量较高晶面面积的减少，而能量较低晶面面积的增加。有鉴于此，可 通过选择吸附表面活性剂在不同晶面上来实现纳米晶体的各向异性生长。另外， 通过强制某晶面的自由能远离由环境条件所确定的平衡点，这对于调控纳米材料 的形貌也是非常有效的措施。例如，通过极端制备条件，高反应温度或压力来实 现有效形貌调控。 大量的研究表明，多面体纳米颗粒的性能与其晶面、边和顶角紧密联系。从 化学活性的角度而言，金属氧化物纳米晶体所暴露的特定晶面，比如高指数面， 具有良好的气敏特性。因为高指数面具有较高密度的原子台阶，边界和自由键， 通常展现出良好的化学活性。Kuang课题组以HCI

34、和PVP为辅助剂，采用简易的水 热法合成了显露有221高能面的八面体SnO2颗粒。可通过调整HCI的数量控制 SnO2颗粒的形貌，由此而获得长矛状、伸长八面体和八面体形貌的SnO2颗粒。由 于暴露的221晶面较高的化学活性，八面体SnO2颗粒表现出良好的气敏性能。该 课题组实验结果表明通过表面改性技术，比如选择性地暴露气敏材料的高能面以 提高SnO2基颗粒的气敏性能成为可能 1。 在某种情况下， 控制颗粒的形貌将更好地 提升性能。比如，可通过控制形貌确定纳米晶体暴露在表面的晶面的方式而调整 纳米催化剂的活性和选择性。因此，控制合成各种形貌的多面体以提升其反应力 重庆大学博士学位论文 2 与活性

35、，这一思想对于实现一些功能材料的应用十分重要。Geng等人采用一种经 济方便的工艺在85的低温下合成了均匀的八面体、去角八面体和十四面体的 ZnSO3微晶。ZnSO3形貌可通过调整活性剂以显露不同晶面而加以控制。当采用阴 离子活性剂，比如SDBS，ZnSO3形貌由十四面体演变为去角八面体，然后演变为 规则的八面体。但是，采用阳离子活性剂CTAB时，ZnSO3的形貌变化规律恰好相 反。另外，基于这些ZnSO3多面体的气敏元件表现出优良的气敏性能，较短的恢复 响应时间和对H2S,HCHO和C2H5OH气体良好的重复性。 由于14面体暴露的活性面， 这一十四面体ZnSO3相对于八面体ZnSO3而言，

36、具有更良好的气敏性能 2。多面体 纳米颗粒，作为一种特殊的纳米材料，由于其显露的晶面，棱和角，表现出独特 的性能。Zhao等人通过火焰直接燃烧铁前驱体有机溶液的方法制备了均匀的 -Fe2O3纳米多面体，该多面体由6个100、8个111和12个110，总计26个晶面 所围成。催化实验表明，这种26面的-Fe2O3纳米多面体表现出良好的催化活性和 高催化选择性，这直接归因于多面体显示的大量活性晶面，尤其是暴露在每个晶 体的110面 3。Wang课题组采用一种适用且经济的方案选用钛粉合成了显露有 001和110晶面的锐钛矿型TiO2单晶，如图1.1所示。首次观察到出现在暴露有 001晶面锐钛矿型Ti

37、O2单晶的110高能面。由于其规则的形状和暴露的001和 110晶面，这一类型的TiO2单晶增强了光催化效率 4。 1 绪 论 3 图1.1(a）锐钛矿单晶的XRD谱；(b）锐钛矿单晶FESEM照片；(c）001 和101晶面之间的 夹角(平均为68.33)其中白色虚线表示锐钛矿型TiO2的(001)和 (101)晶面； (d） 锐钛矿型TiO2 单晶110面(红色圆圈表示）上的菱形；(e）锐钛矿型TiO2单晶示意图。(b）(c）(d）中标尺长 度：1m4. Fig.1.1 (a) XRD pattern of the anatase single crystals;(b) FE-SEM im

38、age of the anatase single crystals; (c) Interfacial angle between 001 and 101 facets (68.3 0.31on average). The white dashed lines indicate the (001) and (101) crystal planes of anatase TiO2, respectively;(d) Small rhombus 110 facets (indicated by red circle) of the anatase single crystals. (e) Sche

39、matic diagram of the anatase single crystal. Scale bars in (b), (c) and (d): 1m4. 重庆大学博士学位论文 4 Huang课题组报道，他们开发了一种便捷的工艺即通过将AgNO3，NH4 NO3和 NaOH按1:2:1.8混合，可合成立方体，边界和顶点去角的立方体，菱面立方八面体， 边界和顶点去角的八面体，八面体和六角星多面体这一些列不同形貌的Ag2O晶体 5，实验中加入足量的NaOH溶液到AgNO3和NH4NO3混合液中，以促进形成 Ag(NH3)2+,以利于控制Ag2O纳米晶顺利生长。其合成工艺和Ag2O晶体形貌分

40、别如 图1.2和图1.3所示。通过改变AgNO3，NH4 NO3和NaOH的摩尔比为1:2:4.8，由于提 高了晶向的晶体生长速率，可获得菱面立方八面体和六角星体。通过调控反 应试剂的摩尔比可制备尺寸更小为200-300nm的立方体和八角星体。当将氧化银分 散于带正电的甲基橙溶液，以大量银原子密排于111面的八面体和六角星体会和 溶液相互排斥，并浮于溶液之上，但可悬浮于带有负电荷的甲基橙溶液。由100 晶面所围成的立方体和八角星体对溶液中的分子电荷不敏感。 图1.2 制备由立方体演变为六角星一些列形貌的Ag2O纳米晶体工艺示意图。其中 AgNO3/NH4NO3/NaOH摩尔比为1:2:11.8

41、 5. Fig.1.2. Schematic illustration of the procedure used to grow Ag2O nanocrystals with systematic shape evolution from cubic to hexapod structures. The molar ratio of AgNO3/NH4NO3/NaOH is 1:2:11.85. 1 绪 论 5 图1.3 采用图1.2所示A-F工艺制备的Ag2O晶体SEM照片.颗粒形貌为：(a）立方体；(b）边界和 顶点去角的立方体；(c）菱面立方八面体，(d）边界和顶点去角的八面体，(e）

42、八面体；(f） 六角星多面体。标尺数字为1mm5。 Figure 1.3 SEM images of the Ag2O crystals synthesized from samples AF using the procedure shown in Scheme 1. The particle morphologies are: a) cubes, b) edge- and corner-truncated cubes, c) rhombicuboctahedra, d) edge- and corner-truncated octahedra, e) octahedra, and f) h

43、exapods.The scale bars are all equal to 1 mm 5. 重庆大学博士学位论文 6 Shang等人在温和的反应条件下在碱性介质中通过葡萄糖还原铜盐这种可行 且有效的方法制备了显露有211、 522和311高指数面的50面体氧化亚铜微晶。 调节R值到一定的范围， 碱性金属氢氧化物的浓度和种类对50面体氧化亚铜微晶的 形成具有重要影响。 另外， 相比较Cl-,SO42-,NO3-而言CH3COO-可优先吸附在高指数 面以稳定这些晶面,并保持住这些晶面。相对于八面体和立方体，50面体氧化亚铜 微晶高指数面具有更好的催化活性 6。 图1.4 具有(a, b) 21

44、1; (c, d) 522; (e, f)311晶面的50面Cu2O多面体以及其对应的模拟结 构，图ace和图bdf标注的角度分别表示邻近两个晶面夹角的测量值和理论值6. Fig.1.4 The 50-facet Cu2O polyhedra with (a, b) 211; (c, d) 522; (e, f)311 facets and their corresponding simulated structures marked with the measured and theoretical values of dihedral angle 6. Huang研究小组曾报道SDS将会优

45、先吸附于Cu2O111晶面的现象可用于获取 八面体。 以ITO之上的Cu2O晶体作为工作电极通过电沉积将金纳米颗粒沉积于这些 1 绪 论 7 Cu2O晶体之上。其中，AuCl3溶液作为电镀溶液。去角八面体Cu2O选择性沉积金 纳米颗粒的SEM图象如图1.5所示，金纳米颗粒只沉积于Cu2O100晶面 7。 图1.5 金纳米颗粒选择性地只沉积在去角八面体Cu2O100晶面SEM图。SDS分子择优吸附在 Cu2O晶体的111 晶面 7。 Fig.1.5 SEM images of truncated octahedral Cu2O crystals showing the selective dep

46、osition of gold nanoparticles only on the100 faces of the Cu2O crystals. SDS molecules adsorb preferentially on the 111 faces of the Cu2O crystals 7. 一些研究曾测试过具有锋锐表面的纳米和微米Cu2O的表面性能。 111晶面的 铜原子具有自由键，更容易与带负电的分子发生相互作用。暴露有111晶面的八 面体和六角星体在光降解诸如带负电荷的甲基橙溶液之时具有良好的催化活性， 但是光降解诸如正电荷的甲基蓝溶液之时催化活性不理想 7。 Huang课题组合成

47、了由立方体演变至表面微凸的立方体， 边界和顶点去角的八 面体，所有顶点皆去角的菱形十二面体，100去角菱形十二面体和菱形十二面体 这一系列不同形貌的Cu2O晶体，这些晶体尺寸大致在分别为200-300nm范围。其中 合成了少见的边和顶点皆去角的八面体和100去角菱形十二面体，并对之进行了 分析。研究发现纳米管在1分钟以内迅速生长，而菱形十二面体则生长缓慢。生长 速率的差异是由于溶液中pH值的差异所致。菱形十二面体Cu2O纳米晶体表现出十 分独特的光催化活性 8 重庆大学博士学位论文 8 图1.6 所合成的具有不同形貌的Cu2O纳米晶体SEM照片，(a）立方体；(b）表面微凸的立方体， (c）边

48、界和顶点去角的八面体，(d）所有顶点皆去角度的菱形十二面体，(e）100去角菱形十 二面体；(f）菱形十二面体 8。 Fig1.6 SEM images of the Cu2O nanocrystals synthesized with various morphologies: (a) cubes, (b) face-raised cubes, (c) edge- and corner truncated octahedra, (d) all-corner-truncated rhombic dodecahedra, (e) 100-truncated rhombic dodecahedra

49、, and (f) rhombic dodecahedra 8. Xia课题组在Ag纳米立方体和氯金酸(HAuCl4)之间采用电荷置换反应得到Au 纳米笼，其边长为50nm，孔径为5-10nm。他们基于金纳米笼的光热效应，开发了 一个研究平台。金纳米笼代表着一系列具有中空且多孔内壁的纳米结构材料。若 保持其压缩尺寸，这些金纳米笼能很好地吸收近红外光。当这些金纳米笼为聚合 体所覆盖时，采用近红外激光，预加载的受动器可,在可控状态下释放 9。 Xia研究小组基于采用NaBH4还原P-硝基酚的反应模型，评估了以金为基纳米 结构材料(包括纳米笼子，纳米盒子和固体纳米颗粒）的催化性能。在三个不同温 度下从平均反应速率来看，确定了每种金纳米结构材料的激活能、激活熵值以及 前指数因子。动力学数据表明，相对于纳米盒子和纳米颗粒而言，金基纳米笼子 更具有催化活性，这源于其极薄且连续导电的腔壁 10。