金纳米晶体表面硫醇配体吸附的动力学过程

　　分子在物质表面的吸附是自然界普遍发生的现象，在物理、化学、材料、生物等研究领域是一种非常常见而且重要的过程。在纳米材料领域，了解配体吸附的动力学机制对于调控纳米材料的性质和实际应用具有重要的意义，但由于方法的局限，此前对这一方面的研究仍然甚少。中国科学技术大学国家同步辐射实验室韦世强教授研究组的孙治湖、姚涛副研究员与北京同步辐射装置胡天斗、张静研究员合作，对金纳米晶表面配体吸附的动力学过程进行了较深入的研究，相关研究成果发表在2013年9月23日的《Nanoscale》上。 

　　该研究组在北京同步辐射装置（BSRF）1W1B光束线，利用快速X射线吸收精细结构（QXAFS）光谱技术，对直径约3.3nm的金纳米晶表面十二硫醇配体的吸附过程进行了原位观测，获得了纳米晶表面配体覆盖率随时间的变化，并基于此提出了金纳米晶表面十二硫醇配体的吸附过程。该过程包括快慢两个阶段：第一阶段为配体快速吸附在纳米晶的表面顶点和棱位上，第二阶段对应于配体在纳米晶表面的晶面位置处的吸附，这是一个缓慢的过程，可用Langmuir吸附动力学方程描述。 　　 

　　硫醇吸附过程中：(a) 一次加权k空间与 (b) 二次加权R空间谱；(c) 硫醇加入前与(d) 硫醇加入5h后的纳米金电镜图；　　 

　　硫醇吸附过程中：(e) 材料表面配体覆盖率与时间的关系以及拟合得到的曲线；(f) 3.3 nm尺寸金纳米颗粒的模型图以及各集合位置原子的统计结果；(g) 配体在纳米材料表面不同位置吸附示意图。 

　　这项研究首次利用同步辐射XAFS方法从实验上揭示了金纳米晶表面配体的吸附过程，并定量描述了纳米晶的原子结构在配体吸附过程中的变化，对于指导金纳米材料的性质调控及应用提供了理论支持。在此研究中，同步辐射XAFS在快扫模式下具有分钟量级的时间分辨率，对于原位实时监控配体吸附过程中纳米晶的结构变化起到了关键作用。