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1、中國科學G輯:物理學力學天文學2008年第38卷第11期:1468~1476《中國科學》雜志社www.scichina.comphys.scichina.comSCIENCEINCHINAPRESS低溫液相合成納米材料*朱永春,錢逸泰中國科學技術大學化學系,合肥微尺度物質科學國家實驗室,合肥230026*聯(lián)系人,E-mail:ytqian@ustc.edu.cn收稿日期:2007-12-19;接受日期:2008-07-23國家自然科學基金(批準號:20431020)和國家重點基礎研究規(guī)劃項目(編號:200
2、5CB623601)資助摘要介紹一些低溫液相合成納米材料的方法:室溫合成、波輔助合成(γ關鍵詞射線輻照法和超聲化學法)、直接加熱法、水熱/溶劑熱法.在各種合成方法中,液相合成結合使用一些輔助手段用于控制納米材料的形狀、尺寸和顆粒的分散:以乙納米材料二胺和正丁胺為溶劑制得了半導體納米棒;水熱處理可以使非晶晶化,如水低溫添加劑熱處理非晶膠體得到了Bi2S3納米棒和Se納米線;在高分子聚合物聚丙烯酰模板胺(PAA)的輔助下得到了CdS超長納米線;用液晶為模板合成了ZnS納米線;管狀聚合物聚乙烯醋酸酯(PVAc)
3、在CdSe納米線的形成中起到了微反應器和模板的雙重作用;在表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)的輔助下得到了Ni納米帶.另外,在不使用任何添加劑和模板的作用下,也合成了Ag納米線、Te納米管和ZnO納米棒陣列等.納米材料合成的一個重要目標就是獲得單分散、穩(wěn)定性好、晶體形貌可控的納米結構.液[1]相合成方法已成為一項合成納米結構行之有效的合成技術.在納米材料的合成中,控制與許[2~5]多合成參數相關的晶體成核以及生長過程是控制納米結構尺寸和形貌的關鍵.眾所周知,非晶膠體在適當的條件下有從熱力學亞穩(wěn)的非晶態(tài)
4、向穩(wěn)定的晶態(tài)轉變的趨勢.對于正交、三方和六方等晶體學上高各向異性的晶體而言,晶體特殊形貌的形成受對稱性的影[6,7]響.[8,9]溶劑是控制各種晶體生長的一個重要參數.例如,夏幼南課題組在不同的溶劑(乙二醇、水和它們的混合溶劑)中通過回流過程合成了各種t-Te一維納米結構(線、棒、管).[10,11][12][13~15]在一些液相合成中,通過使用多孔氧化鋁、多孔二氧化硅和碳納米管等硬模[16][17,18][19][20,21][22]板,液晶、膠束和微乳液等軟模板,或者表面活性劑、聚合物等控制晶體形狀
5、[23]的添加劑,控制了納米結構的尺寸、形狀和分散.另外Caswell等人也報道了在不使用晶種和表面活性劑的情況下液相合成Ag納米線.1468中國科學G輯:物理學力學天文學2008年第38卷第11期本文中,我們介紹一些室溫合成、波輔助合成、直接加熱法、水熱/溶劑熱法等低溫液相合成納米材料的工作.通過水熱處理使非晶晶化得到了TiO2超細粉體、Bi2S3納米棒和Se納米線.在硫化物膠體中加入乙醇使其轉化形成納米晶超晶格.以乙二胺和正丁胺為溶劑制得了半導體納米棒;在表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)或十二烷
6、基硫酸鈉(SDS)的輔助下,相應得到了Ni納米帶、Te針狀納米結構;在高分子聚合物聚丙烯酰胺的輔助下得到了CdS超長納米線;用液晶為模板合成了ZnS納米線;管狀聚合物聚乙烯醋酸酯(PVAc)在CdSe納米線的形成中起到了微反應器和模板的雙重作用.以Ag/C或Ag/聚乙烯醇(PVA)納米電纜為模板合成了Ag2Se/C或Au/PVA納米電纜.另外,在不使用任何添加劑和模板的作用下,也合成了Ag納米線、Te納米管和ZnO納米棒陣列等.1室溫合成設計了各種反應路線,盡可能地降低反應溫度,以至于室溫和近室溫控制合成
7、了一系列[24]納米晶.使用乙二胺四乙酸(EDTA)作為配位劑,在水溶液中合成了Cu2?xSe納米晶.以乙二[25]胺為溶劑合成了各種形貌的MxSey,乙二胺的鰲合作用對MSe納米晶的形成起到了重要作用:當使用弱的單齒配體嘧啶作為溶劑時,產量低并且結晶差;當使用苯或四氫呋喃(THF)這種沒有鰲合作用和堿性的溶劑時,反應不發(fā)生.在軟模板形成的微反應器中氧化晶化非晶膠[26]體,合成了SnO2納米晶:其中在SDBS輔助下形成了SnO2納米空心球,而在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)-SDBS的輔助下得到了SnO2棒束
8、,其透射電子顯微鏡(transmissionelectronmicroscopy,TEM)圖像如圖1所示.[26]圖1SDBS膠束(a)、一個SnO2空心球(b)、SDBS-PVP膠束(c)和SnO2棒束(d)的TEM圖像2波輔助合成[27]1985年Marignier等人報道了使用γ射線輻照法合成金屬、非金屬和二元金屬合金的膠[27]體.在γ射線輻照下形成的膠體需要進一步處理使之晶化.我們采用γ射線輻照結合水熱處[28,29
