特殊形貌銅與銀奈米材料制備之簡介.pdf

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1、中華民國九十六年第六十五卷第一期CHEMISTRY(TheChineseChemicalSociety,Taipei)March2007,Vol.65,No.1,pp.9-169專題報導特殊形貌銅與銀奈米材料製備之簡介裘性天*黃亭凱國立交通大學應用化學系摘要：近年來研究人員陸續(xù)合成各種型貌(morphology)與尺寸的銅、銀奈米材料，發(fā)現(xiàn)其蘊含著不同於塊材的新穎特性與應用潛能。開發(fā)新穎、有效率的化學合成法為當務之急。本篇文章中我們將介紹目前已知的製備方法與其發(fā)展。關鍵字：銅、銀、奈米材料。4一維奈米結構的製備途徑。一般模板分為無機固態(tài)材前言料與有機分子或聚合物，前者常見的例子有

2、陽極氧化鋁(anodicaluminumoxide,AAO)、階梯式表面(stepedge銅與銀為絕佳的導體，廣泛應用在電子傳輸元件surface)石墨碳與其它相關之一維奈米材料等。後者上。當尺寸從巨觀縮小至奈米尺度(介觀)時，高表面則可利用聚苯乙烯(polystyrene,PS)奈米球陣列、多孔能與量子效應改變銅、銀奈米材料的化學與物理性質，聚碳酸酯(polycarbonate)、DNA生物分子等之特殊形例如化學催化、光學、與導電性等。這些性質可因形貌以為控制之基礎。利用這些模板作為骨架，將反應狀與大小不同而改變，典型例子為銀奈米棒展現(xiàn)長、物材料填入其中或其外以控制產(chǎn)物之形貌，

3、即可製備短軸的雙表面電漿共振吸收峰，且隨長寬比(aspectratio)點陣列或高長寬比的奈米線。此方法的優(yōu)點為簡易、1,2變大，長軸特徵峰紅位移。另外，奈米粒子尖端與成本低與高再現(xiàn)性；然而產(chǎn)物可能為多晶相且需要使3薄邊處易增強局部入射光，可提高拉曼散射效率。這用化學蝕刻以去除模板是美中不足的地方。底下我們些基礎的光學研究，已經(jīng)廣泛應用在生物分子的感測將介紹圖一中四種典型的模板法。與標定上。為了有系統(tǒng)性地研究幾何形狀與物理、化學性質之間的關係，近來年研究人員積極地發(fā)展各種方法來製備奈米材料，期望得到各種形貌且均一形狀與大小的奈米材料。本文將介紹目前製備特殊形貌銅與銀奈米材料的方法

4、，主要著重在它們的一維結構控制。我們將製備法分為三大類，第一類為直接模板法；第二類為界面活性劑之自組裝暨晶面成長控制法；第三類為氣固相法。典型的例子皆列舉於表一~三。製備方法之介紹一、直接模板法圖一四種控制奈米結構之直接模板法:(A)奈米球轉印技術;(B)多孔洞材料模板法;(C)階梯式表面模板法;圖一中描繪出典型的直接模板法，為最簡易達到(D)一維奈米材料模板法。10中華民國九十六年第六十五卷第一期表一直接模板法產(chǎn)物形狀尺度反應物製備技術反應條件參考(D線徑;W寬;T厚;L長)(如模板、裝置、添加劑、溫度)文獻銀三角顆粒T52nm;L100nmAg(s)奈米球轉印單層聚苯乙烯球陣

5、列、熱蒸鍍5技術模板銅線D60nm;L30μmCuSO4(aq)陽極氧化鋁、電鍍、鍍液(H3BO3(aq)6,7/H2SO4(aq))銅管D300nmCuSO4(aq)多孔洞材料陽極氧化鋁、無電鍍、鍍液(sodium8模板tartrate(aq)/NaOH(aq))銀線D180-400nm;L30μm商業(yè)鍍液陽極氧化鋁、電鍍9銀螺旋線D~10nmAgNO3(aq)陽極氧化鋁、電鍍、鍍液(H3BO3(aq))10銅線D70-340nm;L>10μmCuSO4(aq)石墨、電鍍、鍍液(Na2SO4(aq))11階梯式表面銀線同上Ag2SO4(aq)石墨、電鍍、鍍液(Na2SO4(aq

6、)11基材模板/saccharine(aq))銀線D60nm;L30μmAgNO3(aq)一維奈米材奈米碳管、電鍍、鍍液(KNO3(aq))12料模板銅線D3nmCu(NO3)2(aq)/ascorbic13DNA分子acid(aq)生物分子銀線D30-50nmAgNO3(aq)模板14DNA分子/hydroquinone(aq)奈米球轉印技術8Qiu團隊則使用無電鍍法成功製備奈米銅管。銀奈米9於基板上製作均一粒徑三角粒子的絕佳方法。將線也可以利用陽極氧化鋁輔以電鍍法來製作。至今，PS奈米球分散液滴於玻璃基板上，待溶劑揮發(fā)後，奈陽極氧化鋁模板法仍有多樣性的發(fā)展?jié)摿?。例如利?0米

7、球會自組裝(self-assembly)成單層最密堆積排列，silica修飾AAO孔道，可製備螺旋形銀奈米線。由於如圖一A所示，陣列範圍可至數(shù)毫米平方。奈米球間陽極氧化鋁模板法容易控制產(chǎn)物組成成分與尺寸，對研有相等大小的三角形間隙，間隙大小可由PS奈米球究一維奈米材料之物理性質貢獻甚大。的大小來改變。再輔以熱蒸鍍金屬銀，可形成銀奈米階梯式表面基材5粒子陣列。由於此項奈米銀粒子具有均一粒徑，因此會展現(xiàn)明確的(welldefined)表面電漿共振吸收峰，在圖一C為利用裂解石墨(hig