项目名称: 原位同步辐射技术研究金属纳米团簇生长和表面修饰的动力学过程

项目编号: No.11475176

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 孙治湖

作者单位: 中国科学技术大学

项目金额: 100万元

中文摘要: 纳米科技对现代社会生产和生活带来深刻的技术变革,吸引着人们继续寻求和发展具有特定性质功能的新型纳米结构材料以满足日益增长的社会需求。单分子层保护的金属纳米团簇是一类新型纳米材料体系,具有独特的原子空间构型和奇异的物理化学性质,有着广阔的应用前景。发展新的团簇制备和改性方法并深刻了解其内在机制将大大促进团簇科学的发展。本项目拟发展和应用原位XAFS/UV-vis吸收谱学联合测量方法,并综合利用其他技术手段,多角度、多层次地研究单分子层保护的Au、Ag等金属纳米团簇在液相化学反应合成中的动力学演变规律;研究不同表面活性剂在团簇表面的吸附、脱附、交换的动力学行为。再结合对团簇几何构型、电子结构的理论计算,从原子分子水平上深入了解影响团簇合成的关键因素和表面修饰改性的内在机制,阐明团簇的组成、结构与稳定性和性能之间的相互关系,为设计合成新型的纳米团簇功能材料提供坚实的理论和实验基础。

中文关键词: 原位同步辐射技术;金属纳米团簇;动力学过程;化学合成;表面修饰

英文摘要: Nano science and technology have brought on a profound innovation to modern society, which has urged people to seek and explore more novel nanomaterials with desired properties. One type of such novel materials is monolayer-protected metal nanoclusters, whose unique atomic configurations and electronic structures endow them with fascinating physicochemical properties and with promising applications in a variety of areas such as photonics, catalysis, sensing, and medicine. Developing new routes to synthesize and modify these nanoclusters is a key issue in this field, which requires a full understanding of the mechanism involved. In this project, based on the in situ synchrotron radiation XAFS/UV-vis absorption probing technique that is to be developed,and using other related technqiues, we aim to perform detailed kinetics studies on wet-chemical synthesis and post-growth surface modification processes of monolayer-protected Au, Ag nanoclusters. Focuses will be put on the temporal evolutions of reaction intermediates, cluster sizes, components, atomic and electronic structures, as well as optical features under various synthetic conditions. This project will also be dedicated to investigate the kinetic process of metal nanoclusters during their surface modification processes (ligand absorption, desorption, exchange, et al). Combined with theoretical calculations on the geometrical configuration, electronic structures of the clusters during these chemical reaction processes, it is hopeful to establish the componenet-structure-stability-property relationship for the nanoclusters. The execution of this project is promising to reveal at the atomic/molecular level the underlying mechanisms of clusters synthesis and surface modifications. It will also be hopeful to provide substantial theoretical and experimental basis for the synthesis of nanoclusters with controllable structures and physicochemical properties.

英文关键词: in-situ synchrotron radiation techniques;metal nanoclusters;kinetics processes;chemical synthesis;surface modifications

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