纳米材料的模板法和自组装法合成.ppt

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1、§6.2液相法制备纳米微粒液相法制备纳米微粒是将均相溶液通过各种途径使溶质和溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，得到所需粉末的前驱体，热解后得到纳米微粒。Solution-basedmethod液相法具有设备简单、原料容易获得、纯度高、均匀性好、化学组成控制准确等优点，主要用于氧化物系超微粉的制备。液相法包括沉淀法，水解法，水热法，喷雾法，乳液法，溶胶-凝胶法，其中应用最广的是沉淀法、溶胶-凝胶法。国内钱逸泰等使用溶剂热合成技术制备了纳米材料。他们发明了苯热法来代替水热法。可以在相对低的温度和压力下制备出通常在极端条件下才能制得的、在超高压下才能存在的亚稳相。在真空中Li

2、3N和GaCl3在苯溶剂中进行热反应，于280℃制备出30nm的GaN粒子，这个温度比传统方法的温度低得多，GaN的产率达到80％。§6.3自组装法自组装是在无人为干涉条件下，组元通过共价键等作用自发地缔结成热力学上稳定、结构上确定、性能上特殊的聚集体的过程。自组装过程一旦开始，将自动进行到某个预期终点，分子等结构单元将自动排列成有序的图形，即使是形成复杂的功能体系也不需要外力的作用。SolidifiedSiO2colloidalcrystalGlassslideHFetching2%HFsolutionPolymerPolymerizationSiO2colloidalcr

3、ystalPrepolymerUVlightsourceGlassslideMacroporouspolymerPolymerAirspheres2mPorousPolystyreneFabricationofmacroporouspolymersMonodisperseTiO2spheres1.Fillvoidswithliquidprecursor,sayTiO2..2.Dissolvethepolymerbackbone.Doubletemplating2mMacroporouspolymertemplatescanbestretched.Stretchtempe

4、rature.Theparticlesstretchifheatedaboveglasstransitiontemperature.EllipsoidalparticlesSuperlatticestypeAtypeBtypeCSubstrate5mmacroporouspolymerformedfromanABmultilayerMultipleperiodicities.Layersofdifferentspheresizes.AdvantagesCheapformassproduction.Fast,simpleandconvenient.Low-tech(nocle

5、an-roomfacilityneeded).DisadvantagesNodirectcontroloverfabrication.Cannotfabricateverycomplexstructures(ascomparedtolithography).Controlovercrystalorientationisdifficult(needmicrochannels).Template-DirectedAssemblyUsingtemplatesTemplate-directedcolloidalself-assemblyJ.Mater.Chem.,2004,14,45

6、9–468Epitaxialself-assemblyofblockcopolymersonlithographicallydefinednanopatternedsubstratesManufacturingmicroelectronicsthroughmanipulatingblockcopolymerstoformintodesirablepatterns–e.g.parallellines.Lithographyusedtocreatepatternsinthesurfacechemistryofapolymer.Theblockcopolymersonthesurf

7、acearrangedthemselvesintotheunderlyingpatternwithoutimperfections.---Neeley,dePabloandStoykovich,Nature,July24,2003Cross-sectionalSEMimagesofPS-b-PMMAfilmsa,Lamellaewereorientedperpendicularlywithnolong-rangeorderonunpatternedregionsofthesurface.b,Lamell