Au-Pt树枝状杂聚体纳米结构电镜图
Au-Pt树枝状杂聚体纳米结构是采用晶种生长法合成的,用油胺还原HAuCl4得到较大尺寸的Au纳米颗粒,在Au前体被完全还原之后,再加入一定量的H2PtCl6•6H2O继续被油胺还原,还原态的Pt将以先前合成的Au纳米颗粒作为晶种成核长大形成杂聚体结构,实验中油胺同时起还原剂和稳定剂的作用。
在没有加入Pt前体之前,单金属状态的Au纳米颗粒其平均尺寸约为13nm, 呈完美的球形形貌。在加入Pt前体制备为Au-Pt树枝状杂聚体之后,以球形Au纳米颗粒为核心,在其表面上生长有树枝状的Pt纳米颗粒,其中Au颗粒的尺寸约为13.4nm,相比于之前单金属状态的Au,尺寸基本没有变化,这是由于Pt在其表面的成核生长抑制了Au在较高温度(187℃)时的长大。对于该结构形成的机理可能为:(1)Au和Pt是易于形成相分离的杂聚体结构的,当采用晶种生长法先合成Au晶种后,后还原的Pt在Au纳米颗粒表面的沉积具有选择性,即只有部分区域适合于Pt的沉积,而这些特定的表面区域将会成为Pt沉积和成核长大的地方,否则是Au纳米颗粒的整个表面都适合Pt的沉积,那将会得到Au@Pt的核壳形结构,并且杂聚体结构相比于核壳结构的一个优势是Pt在Au表面的不完全覆盖有助于减轻两相间由于晶格不完全匹配导致的应力;(2)Pt在Au的表面成核后能够作为催化剂进一步促进Pt前体的还原,这种自催化过程的进行会使后续还原的Pt沉积在先前Pt岛上,最终形成卷须状Pt纳米颗粒附着在Au纳米颗粒的表面,获得树枝状杂聚体结构;(3)在Pt沉积的初始阶段,Pt原子将会覆盖Au表面的所有适合的生长点从而形成Pt纳米岛结构,如果Pt的含量不够,则不会形成树枝状伸长的Pt卷须形貌;(4)当Au纳米颗粒表面绝大多数的生长点被Pt纳米岛占据后,如果仍有大量的Pt前体被还原则还原态的Pt就会在先前形成的Pt纳米岛上继续生长或重新形核长大,最终得到树枝状杂聚体形貌。