1。1。2。2 表面增强拉曼光谱应用
拉曼光谱是分子振动光谱中的一种,常常被用来检测分子的特征结构。但是拉曼散射效应是个非常弱的过程,一般其光强仅约为入射光强的10-10,所以一般都要将某种增强效应应用在对表面吸附物种进行拉曼光谱研究中,从而增强拉曼信号。有研究显示[7,8],有些分子的拉曼散射信号强度可以通过使用纳米银材料使其获得极大的提升。纳米银材料在表面增强拉曼光谱效应(SERS)中的使用,迅速在分析化学和生物化学等领域得到了普遍的推广,为测试材料表面的键合、构型和取向等特征提供了分子水平上的信息[9]。
1。1。2。3 在催化领域的应用
有很多工业反应本身很慢,但是加入某些物质后可引起催化作用,大大的增加了反应速率。纳米银材料就是一种很好的催化材料,因为纳米银具有优良的表面特性,极大地提高了催化性能,对很多工业反应具有催化作用,在工业上催化氧化及环氧化烯烃、催化降解芳香族有机物和催化氧化醇等方面都得到了广泛的应用[10-13]。
1。2 碳球材料
人类的活动离不开碳元素,它是与人类生命活动联系最为密切的元素之一,碳是生物的基础,不管碳在物质中扮演的是什么角色,它都是日常生活、生命活动中必不可缺的一种重要元素。
碳具有SP、SP2、SP3杂化的多样电子轨道特性,再加之SP2的异向性导致晶体的各向导性和其它排列的各向导性,也由此使得碳可以形成各种在结构与性质上差别巨大的物质。碳材料在很多性质上都比其他材料优越,如导电性、硬度、化学稳定性、光学特性,电绝缘性等,几乎包含了地球上所有的物质特性,所以用途广泛。
1。2。1 碳球材料的制备及应用
自从日本学者Honda等[14]将微米级的碳球从沥青中分离出来以来,经过近几十年的发展,人类也发明了很多制备碳球材料的方法。根据制备原料的差别和制备方法的差异,碳球材料的制备方法包括:溶剂(水)热法、化学气相沉积(CVD)法、模板法和高温热解法等[15]。
水热法因操作简单,步骤较少,且原料来源广泛容易、产物较纯等优点而成为制备碳球的比较理想的方法[16]。通常,用水热法制备的碳球表面会含有大量的含氧官能团,能与多种分子、离子以及其他的官能团相结合形成新型的含碳功能材料,这也使得碳材料得以广泛的应用。目前,水热法制备的碳球材料在催化、环境、燃料电池及材料等方面都具很大的发展空间[17]。
1。3 银-碳纳米复合材料的制备及其应用进展
1。3。1 水热法制备银-碳纳米复合材料
目前比较常用的制备银-碳复合材料的方法是水热法,将银源和碳源材料放在水热反应釜中在一定条件下进行反应从而得到银-碳纳米复合材料。
水热法根据步骤可以分为两步法和一步法。两步法是首先制备好碳微球,然后以硝酸银为银源将银负载在碳微球上[18]。一步法是将碳源和银源以及其他原料一起放入水热釜中反应从而得到银-碳复合材料。Kao等[19]以葡萄糖和硝酸银为原料,在加入表面活性剂十二烷基磺酸钠的条件下使用一步法合成了银-碳纳米复合材料,且可以通过所加入的表面活性剂的量来调节复合微球的尺寸大小。
总的来说,水热法制备的银-碳纳米复合材料纯度比较高,且分散性较好,另外,可以通过加入不同的模板来控制纳米颗粒的形貌及尺寸。同时,水热法所使用的原料广泛易得,工艺流程简单,可以用于规模化生产。
1。3。2 特定结构的银-碳纳米复合材料的制备