Адсорбционные свойства единичных наночастиц золота, никеля и платины

• Автор: Кирсанкин, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Методы получения наночастиц
1.1.1. Механохимический синтез
1.1.2. Получение наночастиц в газовой фазе
1Л.З. Получение наночастиц в жидкой фазе
1.2. Методы исследования наночастиц
1.2.1. Сканирующая электронная микроскопия
1.2.2. Просвечивающая электронная микроскопия
1.2.3. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
1.2.4. Метод дифракции медленных электронов
1.2.5. Сканирующая зондовая микроскопия
1.3. Адсорбционные свойства наночастиц металлов и оксидов
Глава 2. Экспериментальная установка
2.1. Сверхвысоковакуумная камера
2.2. Сканирующий туннельный микроскоп
2.3. Вспомогательное экспериментальное оборудование
2.4. Приготовление острий
2.5. Образцы
2.6. Напуск газа
Глава 3. Физико-химические свойства единичных наночастиц золота, никеля и платины
3.1. Наночастицы золота
3.2. Наночастицы платины
3.3. Наночастицы никеля

Основные результаты и выводы
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы

Введение
Актуальность темы исследования. Адсорбция является первой стадией любой гетерогенной каталитической реакции. Катализ на металлических и оксидных наночастицах уже сейчас находит широкое применение в химической промышленности. Определение физикохимических свойств единичных наночастиц и систем на их основе является актуальной задачей современной химической физики. Контролируемый синтез таких систем, обладающих заданными физико-химическими свойствами, относится к числу приоритетных задач нанохимии. В настоящее время существует множество методов создания металлических и оксидных наночастиц и структур на их основе. Для изучения наноструктур используется целый ряд стандартных методов - рентгеноструктурный анализ, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, электронная микроскопия, масс-спектроскопия и оже-спектроскопия. Все эти методы диагностируют достаточно большие участки поверхности образцов, что приводит к усреднению полученных данных о физико-химических свойствах по наночастицам различного состава и строения. Таким образом, возникают трудности с однозначной интерпретацией результатов экспериментов. Наиболее совершенными и подходящими для работы на уровне единичных наночастиц являются зондовые методы исследования поверхности, в том числе атомно-силовая микроскопия и сканирующая туннельная микроскопия в виду их высокой разрешающей способности.
Химические и физические свойства наночастиц металлов и их оксидов могут существенно зависеть от размеров и дефектности. Значительное влияние на адсорбционные свойства металлических и оксидных наночастиц может оказывать взаимодействие с подложкой, но которую они нанесены. Таким образом, варьируя эти параметры можно получать наноструктурированные системы с различными физико-химическими свойствами, в том числе с различными адсорбционными свойствами.

Сканирующая ближнепольная микроскопия
В основе работы сканирующего ближнепольного оптического микроскопа (БОМ) (рисунок 1.19) лежит явление прохождения света через отверстие (апертуру) диаметром много меньше длины волны падающего излучения. Электромагнитное поле падающего излучения при этом локализуется в основном за отверстием на расстоянии примерно равном диаметру отверстия [55]. В этой области (ближняя зона) электромагнитное поле существует в виде эванесцентных (не распространяющихся) мод. В дальней зоне наблюдаются лишь излучательные моды. Для излучения с длиной волны 500 нм и апертуры с диаметром отверстия около 5 нм, мощность излучения в дальней зоне падает на 10 порядков по сравнению с мощностью падающего излучения. Поэтому, если поместить образец непосредственно за отверстием в ближней зоне (расстояние между образцом и апертурой примерно равно диаметру отверстия апертуры), то вследствие взаимодействия эванесцентных мод с поверхностью образца часть энергии электромагнитного поля переходит в излучательные моды, интенсивность которых может быть зарегистрирована оптическим фотоприемником. Таким образом, ближнепольное изображение формируется при сканировании поверхности образца апертурой с субволновым отверстием и регистрируется в виде распределения интенсивности оптического излучения в зависимости от положения апертуры. Данная апертура играет в сканирующей ближнепольной оптической микроскопии роль зонда [55].