·1552 工程科学学报.第41卷，第12期 L.1.3Pt-Au-Cu纳米线的合成 2实验结果与讨论 按照一定比例，将Au-Cu纳米线超声分散于 PVP水溶液中，低温下通N2搅拌.取对应比例的 2.1材料的形貌结构表征 H2PtCl6(1 mmol-L-)溶液，以1 mLmin的速度加 合成Pt-Au-Cu纳米线过程中3个阶段产物 入上述溶液中.加完溶液后反应90min,最后离心 的微观形貌如图1所示.图I(a)及其插图显示 清洗产物 Cu纳米线为砖红色，微观下呈线状，长度在m级 1.2样品表征 别，部分出现弯折，表现出较好的韧性.透射电镜 利用日本电子JSM-6701型冷场发射扫描电镜 分析证明Cu纳米线是实心结构，表面平整光滑， (SEM)、JEM-220OF透射电镜(TEM,工作电压为 平均直径约为83nm.图1(b)及其插图表明负载 2O0kV)以及德国Bruker公司D8 ADVANCE型 Au后的产物呈暗红色，微观下基本保留了纳米线 X射线衍射仪(Cu靶Kα线)对样品进行形貌、结 的形貌和长度，但表面粗糙，平均直径约为90nm,纳 构表征 米线表面附着了许多小颗粒（图1(e).图1(c)及其 a) 200nm 00 nm 50 nm 50 nm 50 nm 图1合成样品的扫描电镜和透射电镜图.(a,d)Cu纳米线：化，e)Au-Cu纳米线：(C,)Pt-A-Cu纳米线（插图为实际产物的照片） Fig.1 SEM and TEM images of as-synthesized sample:(a,d)Cu nanowires;(b,e)Au-Cu nanowires;(c,f)Pt-Au-Cu nanowires (insets are photos of actual product) 插图表明负载Pt后产物呈黑色，依旧为纳米线形状， 金相{111}晶面衍射峰20角41.2°位置更高，说明 平均直径增至120nm.图1(f)显示小颗粒依然附 形成了合金结构经过计算，产物的点阵常数为 着在纳米线表面，但外围被一层较薄物质所覆盖. 0.3762nm,比合金相CuPt的点阵常数0.3796 X射线衍射分析结果如图2所示.43.4°、50.4° nm更小，说明发生了晶格收缩，Cu原子进人Pt晶 和74.2的3个衍射峰依次对应着单质Cu的111}、 {200}和{220}晶面衍射峰，说明合成的纳米线为 T CuPt PDF#48-1549 Cu纳米线，Au-Cu纳米线的衍射图谱显示除了 Pt-Au-Cu Pt PDF#04-0802 单质Cu相的3个衍射峰外，38.2°、44.4°、64.7°、 77.6的位置存在4个强度较低的衍射峰，依次对 Au-Cu 应着Au的{111}、{200；、{220；、{311)晶面衍射 峰，证明产物中含有单质Au相.而且Cu和Au的 衍射峰位置与标准PDF卡片中两者各自的峰位未 Cu Au PDF#04-0784 Cu PDF#04-0836 出现明显的偏移，表明C山纳米线作为晶种与沉积 在其表面的Au并未形成合金相23)Pt-Au-Cu纳 30 60 80 米线的衍射结果中单质C的衍射峰基本消失，单 2 质Au的衍射峰仍然存在.主峰的衍射角为41.6°， 图2纳米线的X射线衍射图谱 介于CuI11}和Pt{111}衍射峰之间，且相对于CuPt合 Fig.2 X-ray diffraction pattems of as-synthesized nanowires1.1.3 Pt−Au−Cu 纳米线的合成 按照一定比例，将 Au−Cu 纳米线超声分散于 PVP 水溶液中，低温下通 N2 搅拌. 取对应比例的 H2PtCl6（1 mmol·L−1）溶液，以 1 mL·min−1 的速度加 入上述溶液中. 加完溶液后反应 90 min，最后离心 清洗产物. 1.2    样品表征 利用日本电子 JSM-6701 型冷场发射扫描电镜 （SEM） 、JEM-2200F 透射电镜（TEM，工作电压为 200 kV） 以 及 德 国 Bruker 公 司 D8ADVANCE 型 X 射线衍射仪（Cu 靶 Kα 线）对样品进行形貌、结 构表征. 2    实验结果与讨论 2.1    材料的形貌结构表征 合成 Pt−Au−Cu 纳米线过程中 3 个阶段产物 的微观形貌如图 1 所示. 图 1（ a）及其插图显示 Cu 纳米线为砖红色，微观下呈线状，长度在 μm 级 别，部分出现弯折，表现出较好的韧性. 透射电镜 分析证明 Cu 纳米线是实心结构，表面平整光滑， 平均直径约为 83 nm. 图 1（b）及其插图表明负载 Au 后的产物呈暗红色，微观下基本保留了纳米线 的形貌和长度，但表面粗糙，平均直径约为 90 nm，纳 米线表面附着了许多小颗粒（图 1（e））. 图 1（c）及其 插图表明负载 Pt 后产物呈黑色，依旧为纳米线形状， 平均直径增至 120 nm. 图 1（f）显示小颗粒依然附 着在纳米线表面，但外围被一层较薄物质所覆盖. X 射线衍射分析结果如图 2 所示. 43.4°、50.4° 和 74.2°的 3 个衍射峰依次对应着单质 Cu 的{111}、 {200}和{220}晶面衍射峰，说明合成的纳米线为 Cu 纳米线. Au−Cu 纳米线的衍射图谱显示除了 单 质 Cu 相 的 3 个衍射峰外 ， 38.2°、 44.4°、 64.7°、 77.6°的位置存在 4 个强度较低的衍射峰，依次对 应 着 Au 的 {111}、 {200}、 {220}、 {311}晶面衍射 峰，证明产物中含有单质 Au 相. 而且 Cu 和 Au 的 衍射峰位置与标准 PDF 卡片中两者各自的峰位未 出现明显的偏移，表明 Cu 纳米线作为晶种与沉积 在其表面的 Au 并未形成合金相[23] . Pt−Au−Cu 纳 米线的衍射结果中单质 Cu 的衍射峰基本消失，单 质 Au 的衍射峰仍然存在. 主峰的衍射角为 41.6°， 介于Cu{111}和Pt{111}衍射峰之间，且相对于CuPt 合 金相{111}晶面衍射峰 2θ 角 41.2°位置更高，说明 形成了合金结构[24] . 经过计算，产物的点阵常数为 0.3762 nm， 比 合 金 相 CuPt 的 点 阵 常 数 0.3796 nm 更小，说明发生了晶格收缩，Cu 原子进入 Pt 晶 200 nm 50 nm 200 nm 50 nm 200 nm 50 nm (a) (b) (c) (d) (e) (f) 图 1 合成样品的扫描电镜和透射电镜图. (a,d) Cu 纳米线；(b, e) Au−Cu 纳米线；(c,f) Pt−Au−Cu 纳米线 (插图为实际产物的照片) Fig.1 SEM and TEM images of as-synthesized sample: (a,d) Cu nanowires；(b, e) Au−Cu nanowires；(c,f) Pt−Au−Cu nanowires (insets are photos of actual product) 相对强度 30 40 50 60 70 80 2θ/(°) Pt−Au−Cu Au−Cu Cu Au PDF#04−0784 Cu PDF#04−0836 Pt PDF#04−0802 CuPt PDF#48−1549 图 2 纳米线的 X 射线衍射图谱 Fig.2 X-ray diffraction patterns of as-synthesized nanowires · 1552 · 工程科学学报，第 41 卷，第 12 期