金核二氧化硅壳的热膨胀研究

                                                                金核二氧化硅壳的热膨胀研究    

      中国科学院高能物理研究所吴忠华课题组采用溶胶凝胶方法合成了Au@SiO₂的核壳结构纳米粒子。他们在北京同步辐射装置（BSRF）上分别测量了该样品体系的X射线衍射（XRD）花样、小角X射线散射（SAXS）强度、X射线吸收精细结构（XAFS）谱，并进行了差热分析(DSC,TGA)等。通过研究获得有关Au@SiO2纳米粒子结构（特别是核壳界面）热稳定性的信息，相关研究结果发表在J.Phys. Chem. C 2010, 114, 41–49上。

       结果表明：Au@SiO₂核壳结构纳米粒子在600°C以下处于稳定状态；在573°C附近，非晶SiO₂壳层转变为β-石英相，同时吸附在Au核表面的APS配位基团发生分解，界面成键方式改变，Au-Si键形成。Au@SiO₂核壳界面结构的转变如图所示。随着温度增加至870°C附近，β-石英向鳞石英转变，SiO₂壳层由SiO₄四面体结构转变为SiO₆八面体结构。这导致SiO₂外壳层的结晶，使SiO₂壳层中出现裂纹。温度超过Au核的熔点时，熔融态的Au发生流动，Au@SiO₂核壳结构彻底遭到破坏，Au-Si键也不复存在。由于Au@SiO₂核壳结构的APS界面层或其热分解后留下的空间足以缓冲Au核膨胀的压力，在Au@SiO2核壳结构中Au核的热膨胀系数和块体Au的热膨胀系数相同。