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《無機(jī)化學(xué)-一維納米材料合成.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、一維納米材料納米材料（一般定義的納米材料是指至少在一維方向上的尺寸在1－100nm之間）具有相當(dāng)獨(dú)特的性質(zhì)，例如小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子效應(yīng)以及庫侖效應(yīng)等。這些小尺寸的物質(zhì)在電子、光學(xué)、磁存儲(chǔ)材料、催化、陶瓷、機(jī)械加工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。與納米材料相關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)，包括制備、修飾、組裝等，正在成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。一維納米材料是指直徑在1~100nm之間，而軸向長度可以達(dá)到微米量級(jí)的線性納米材料[2]，如納米線、納米管、納米棒以及近年來大量報(bào)道的納米帶等。一維納米體系適合于研究光、電、場(chǎng)在一維方向上
2、的性質(zhì)，以及尺寸縮小所帶來的機(jī)械性能的變化。它們是納米尺寸的電子器件、光電子器件、機(jī)械傳動(dòng)裝置的優(yōu)良候選材料。早期的一維納米材料制備技術(shù)多采用“印刷板”技術(shù)，包括電子束（e-beam）或聚焦離子束（FIB）刻蝕、探針刻寫、X射線曝光術(shù)等。這些技術(shù)存在著加工成本高、產(chǎn)量低的缺點(diǎn)，而基于化學(xué)合成的制備技術(shù)的研究在分散性、純度以及成本上都具有很大的優(yōu)勢(shì)，正在成為一維納米材料研究的活躍領(lǐng)域。形貌尺寸可控、化學(xué)組成可調(diào)、高純度的一維納米材料制備方法是許多研究小組孜孜以求的目標(biāo)?；瘜W(xué)方法合成一維納米材料1、氣相生長2、模板生長
3、3、液相生長4、組裝生長氣相生長利用氣相生長來制備一維納米材料，一般需要將前驅(qū)體加熱到一定溫度。常見的處理包括直接加熱金屬表面和化學(xué)氣相沉積。利用多種輔助手段，可以得到了包括納米管、帶、線在內(nèi)的按特定生長面單方向或多方向生長的一維納米材料。Cu新鮮表面快速升溫到400~700℃CuO納米線Y.N.Xia,NanoLett.2002,2,1333.CVDCVD制備碳納米管H.J,DaiScience1999,283,512P.D.YangScience2001,292,1897.ZnO納米線V-L-S（氣－固－液）理
4、論P(yáng).D.Yang,J.Am.Chem.Soc.2001,123,3165.SinanowiresGaNnanowireC.M.Lieber,J.Am.Chem.Soc.2000,122,188CVDZnO，SnO2，In2O3，CdO，Ga2O3和PdO2Z.R.Dai,Z.W.Pan,Z.L.Wang,Adv.Funct.Mater.2003,13,9.(1)改變加熱溫度以及收集溫區(qū)。不同溫度區(qū)域內(nèi)，產(chǎn)物的蒸氣壓是不同的，即過飽和度不同。(2)改變反應(yīng)物組成。在制備MgO納米線實(shí)驗(yàn)中，目前已報(bào)道的反應(yīng)物有MgO
5、、Mg、MgB2等。當(dāng)采用不含O的反應(yīng)物時(shí)，含氧的反應(yīng)容器是形成氧化物的主要原因。此外也可以用水蒸氣作為氧源。在反應(yīng)物前端放置固體S粉末，利用加熱產(chǎn)生的S蒸氣與反應(yīng)物反應(yīng)，還可以得到硫化物的納米材料。(3)改變反應(yīng)體系的壓力和載氣流量。其目的仍然是改變各區(qū)域的蒸氣壓，從而來調(diào)節(jié)化合物的沉降速度。氣相一維控制生長是目前研究最多的，也是最成熟的一維納米材料的制備方法。但受前驅(qū)體的影響，利用此方法難以得到三元組分化合物以及摻雜化合物。同時(shí)，沉積在基底上的納米材料基本上是雜亂無章的，只能用刻蝕的方法預(yù)先獲得圖案狀的基底，隨
6、后沉積得到廣義上的非單分散的陣列。隨著刻蝕技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸實(shí)現(xiàn)了單根納米管/線的CVD可控生長。模板生長模板應(yīng)該包含有一維方向上的重復(fù)結(jié)構(gòu)，利用這個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)一維納米結(jié)構(gòu)的可控生長。帶有臺(tái)階的基底；準(zhǔn)直孔道的多孔化合物；一維納米材料模板；生物DNA長鏈分子帶有臺(tái)階的基底為模板J.R.Heath,Science2003,300,112貴金屬（Pd、Cu、Ag、Au）金屬氧化物（MoO2、MnO2、Cu2O、Fe2O3）R.MPenner,Science2001,293,2227準(zhǔn)直孔道的多孔化合物為模板介孔
7、分子篩類聚合碳酸酯類陽極氧化鋁類介孔分子篩類MCM-41SBA-15J.Soler-IlliaCurr.Opin.Colloid-InterfaceSci.2003,8,109nickelnanowiresinsidechannelsofSAB-15G.D.Stucky,Chem.Mater.2000,12,2068D.Y.Zhao,Adv.Mater.2003,15,1370聚合碳酸酯類陽極氧化鋁類基于這些模板的制備方法有：電化學(xué)沉積、化學(xué)氣相沉積、溶膠-凝膠法等Bi2Te3nanowirearray/templ
8、atecomposites.R.Gronsky,Chem.Mater.2003,15,335電化學(xué)沉積電化學(xué)沉積D.Crouse,Appl.Phys.Lett.2000,76,49化學(xué)氣相沉積L.D.Zhang,Adv.Mater.2001,13,1238SingleCrystalSiliconnanowires溶膠-凝膠法TiO2nanotubesarra
