电解质对纳米银胶紫外可见吸收光谱的影响

“大学生创新性实验计划”立项申请表申请级别：□国家□北京市■学校项目名称：支持电解质对纳米紫外可见吸收光谱的影响负责人：所在学院：联系电话：电子邮件：填表时间：2013-10-20北京理工大学教务处制表大学生创新性实验计划注意事项1.填写申请级别时，将“□”替换为“■”，或手写打“√”；2.项目负责人应为本科生，鼓励跨年级、跨学科组成项目组；3.项目成员（含负责人）不超过5人,成员中至少有一名非四年级的学生，每名学生原则上不允许同时参加多个项目；4.申报国家级、北京市级项目应明确指导教师，指导教师应具备中级以上职称,每位指导教师同时指导的项目原则上不能超过两项；5.经费预算严格按照通知要求进行申请，最终以专家委员会批准的额度执行；6.项目周期统一为一年。大学生创新性实验计划1负责人情况姓名性别学号学院专业班级手机固定电话电子邮件个人介绍项目基本信息项目名称支持电解质对纳米银胶紫外可见吸收光谱的影响项目周期一年所属一级学科化学项目组姓名性别学号学院专业手机小组成员(不超过4人)指导教师姓名性别职称学院职务手机吕桂琴女副教授化学学院13671105616大学生创新性实验计划2一、项目介绍（研究目标、研究背景及现状、工作原理和方案设想、计划进度安排等）研究目标：1.以液相还原制备银纳米溶胶，测定循环伏安图；2.添加各类型的电解质，测定对银纳米循环伏安图谱的影响；研究背景及现状：纳米粒子因为具有量子尺寸效应和表面效应等特性而显示出体相材料不具备的各种性质。贵金属纳米材料因其特有的光电磁性质、催化特性以及在微电子学领域中的潜在应用前景而成为纳米材料科学领域中的热点之一。纳米银胶粒子的表面性质对材料的性质和应用具有重要影响，常用谱学手段研究纳米银胶的表面特性。纳米银胶颗粒表面电子云的等离子体共振效应导致了银胶在紫外-可见光谱上的特征吸收，而且吸收峰的峰形会受纳米银胶粒子的大小、分散溶剂及表面吸附分子等因素的影响。ArnimHenglein等系统研究了低浓度条件下不同离子与纳米银胶的作用，研究结果表明：在银胶中加入低浓度（10-4mol/L）的亲核试剂CN-和SH-可以改变等离子体吸收带的形状和位置。提出粒子表面原子是不饱和的，亲核试剂为粒子表面原子的空轨道提供了电子对，导致其紫外光谱发生变化。对阴、阳离子与纳米银胶的相互作用的研究中，中国科学院化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室和北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及应用国家重点实验室做了系统的研究工作，认为是由于Cl-离子能够与银胶表面形成Ag-Cl-络合物而导致银胶的光谱行为发生变化。参考文献：[1]郑爱国，王笃金，徐怡庄等.电解质对纳米银胶水溶液光谱行为的影响[J].高等学校化学学报,2003,24(11):1953-1955.工作原理和方案设想：采用液相还原法，用NaBH4溶液还原AgNO3溶液制备银纳米粒子溶胶时，常常出现银纳米颗粒的大小尺寸不一，有大有小，稳定性变差，很快发生团聚，小颗粒聚集到大颗粒上，使颗粒变得更大，进而发生大量聚沉，观察到亮黄色透明溶胶变得混浊进而出现黑色颗粒，溶胶颜色由亮黄色变为无色。测定紫外可见吸收光谱的最大吸收波长红移，吸光度显著降低。因此，需加入稳定剂，因为银纳米溶胶粒子表面存在带电的双电层，加入离子会改变粒子的带电程度，从而影响溶胶粒子的稳定性。仪器和试剂：TU-1901双光束紫外可见光谱仪，石英比色皿，电子分析天平，磁力搅拌器，酸式滴定管，玻璃面滴定台，容量瓶，锥形瓶。AgNO3，NaBH4，NaCl，KCl，NaNO3，K2SO4，去离子水，试剂均为分析纯。大学生创新性实验计划31．制备银纳米粒子溶胶：准备冰水浴，取新配制的0.01mol/L的NaBH4溶液25ml放入锥形瓶，放入搅拌磁子，在冰浴中电磁搅拌，取7mL浓度为1mmol/L的AgNO3溶液，在快速搅拌下混合并计时，搅拌16min,不得超出。得到亮黄色银纳米溶胶。2．加入NaCl，KCl，NaNO3，K2SO4盐溶液：取4等份银纳米溶胶，分别加入低浓度的NaCl，KCl，NaNO3，K2SO4盐溶液，搅拌3min。3.分别测定溶胶紫外可见光谱使用TU-1901双光束紫外可见光谱分析仪，分别测定银纳米溶胶及加入盐溶液的溶胶的吸收光谱。根据最大吸收波长λmax的值确定银纳米粒子的粒径范围，如表所示。比较吸收光谱中最大吸光度A和最大吸收波长λmax值的变化，表征银纳米粒子的粒度变化和各种盐的影响。表1银纳米粒子平均粒径与λmax平均粒径/nmλmax/nm10390154031940860416计划进度安排:2013.10-2013.12制备银纳米溶胶，测定紫外光谱。2013.12-2014.04电解质加入银纳米溶胶，进行紫外光谱表征。整理数据，撰写论文。二、项目自我评价（创新点、实现的可能性、可操作性、可能存在的问题等）创新点：采用紫外光谱直接对银纳米溶胶进行测定表征，不需要进行分离、纯化等操作步骤，测定仪器软件操作简单，适合低年级本科生的实验操作能力。可行性分析：制备表征已有文献报道，方法可行。良乡校区基础化学教学实验中心创新实验室，具备实验所需的仪器和设备，09年通过开展创新项目，实验设施和设备得到充分补充和加强，已有TU-1901双光束紫外可见光谱仪，及化学反应设备如电磁搅拌器、配套的化学玻璃仪器等，具备良好的实验条件。可能存在的问题：共存离子显著影响银纳米的稳定性及光谱测定特征，应用紫外光谱软件把测定的光谱直接叠加比较，需开发并正确运用光谱测定软件功能。三、预期成果（成果的具体形式，如：申请专利、公开发表论文、制作科技实物（含软件程序）等，可以同时有多种成果形式）1.探索各类型电解质对银纳米粒度和稳定性影响规律，在国内刊物发表一篇论文。2.学会写科研项目申请书，进一步丰富后申报国家级或北京市级创新项目。大学生创新性实验计划4经费预算支出项目金额（元）1、材料、设备费（列出明细）（1）文献调研（2）购买化学试剂玻璃仪器9502、测试、化验、加工费50合计：1000注：经费支出范围限以上所列六项，其它费用不予报销学院审批意见主管签字（盖章）：年月日专家委员会评审意见同意立项级别：□国家□北京市□学校评审专家签字：年月日