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1、纳米粒子的制备技术Z09016203王珍自从1991年日本NECIijima公司发现纳米碳管以来,其他的一维无机纳米材料,如纳米管,纳米棒,纳米线,纳米带和纳米同轴电缆等立刻引起在知识创了许多科技领域的科学家们极大关注。一维无机纳米材料为人们提供了科学内新层面上,涵极为丰富的创新空间,它揭示了纳米材料奇特物,性和谱学特征不仅仅和尺度,结构有关同时和纳米这就为人们进一步深层次探究材料的形貌,形态有密切关系入认识基本纳米效应提供了机遇,无序堆积而成的。纳米块体材料,由于颗粒之间的界面结构的复杂性,很难把量子尺寸效应和表面效应对奇特理化效应的贡献搞清楚,一维无机纳米材料阵列体系可以把纳米
2、结构单元进行可控制的分离。这就有可能使人们,深入认识纳米材料的量子尺寸效应,小尺寸效应和、表面效应对奇特物性的贡献,同时也为研究耦合效,应和协同效应提供了前提条件,这就为建立一维纳米材料,科学的理论框架奠定了基础,在应用层面上无机纳米材以及其阵列是下一代器件制造的基础,进入血管微型机器人使用的微工具,微流体和纳流体的微型探测器,纳米晶体管,病毒细菌的快速检测有毒有害气体的痕量探测器等主要都是以一维无机纳米材料为基础的,因此一维无机纳米材料是,当前纳米材料科学领域的前沿和热点。简单一维无机纳米材料的制备方法种类繁多,有气相法,液相法和模板法等,在合成一维无机纳米材料时,气相合成法是使
3、用最多的方法优势在于可以生长几乎任何一维无机纳米材料,它的操作比较简单易行。在本文中,首先我们就气相法合成一维无机纳米材料的机理进行介绍,然后结合近年从一维无机纳米材料的合成来国内外的最新进展,表征和物性研究等方面作一简要概述。气相法合成一维无机纳米材料的机理气液固生长机制通过这种普适性的方法制备出了大量的单质或化合物,人们通过控制催化剂须晶随后随着纳米材料的发展的尺寸,制备了大量的纳米线纳米棒,纳米管生长机制一般要求必须有催化剂,也叫触媒的存在,在适宜的温度下催化剂能与生长材料的组元互生长材料的组元不断的从气熔形成液态的共熔物,相中获得,当液态中溶质组元达到过饱和后,晶须将沿着固
4、液界面一—择优方向析出长成线状晶体,很显然-催化剂的尺寸将在很大程度上控制所生长晶须的尺寸,实验证明这种生长机制可用来制备大量的单质,二元化合物甚至更复杂成分的单晶,而且生长速度快。人们用该方法生长的单晶基本上无位错.通过控制催化剂的尺寸制备出了大量的一维无机纳米材料,如催化合成了半导体纳米线族等催化合成了氧化物一维纳米材料等。气固生长机制除了固机制外,另外一种气机制也经常被在过程中人们用来制备一维无机纳米材料。首先是通过热蒸发,化学还原,气相反应产生气体随后该气体被传输并沉积在基底上,这种生长晶须位错的方式经常被解释为以液固界面上微观缺陷孪晶等,为形核中心生长出一维材料在此机制生
5、长一维无机纳米材料的过程中,形貌的控制主要是具有通过对过饱和度和温度的控制来实现的。代表性的工作如采用此机制与碳热还原法合成了纳米线等采用氧化物作原料,利用简单的物理蒸发法制备出系列无机半导体氧化物纳米带。氧化物辅助生长氧化物辅助生长方式最先由香港城市大学的小组提出来的不同于通常的金属催化的生长机理,在一维无机纳米材料的成核和生长过程,中他们利用氧化物代替金属生长了大量的,高纯的一维无机纳米材料,如一维无机纳米材料并认为生长硅纳米线时可以不需要金属催化剂在氧化物辅助生长过程中通过热蒸发或激光烧蚀产生的气态起着关键性作用。气相法与模板限域相结合的方法并且碳纳米利用碳纳米管作为限域反应
6、空间,管中的碳元素作为反应生成物或中间反应物的碳源参与反应合成一维实心纳米线首次用碳纳米管为前驱体在流动氩气保护下合成出长度与碳纳米管相近的纳米线。分析指出在没有利用碳纳米管自身高的活性及对纳米线生长具有空间限制作用可以获得一维纳米线。将碳纳米管与具有较高蒸气压的氧化物和卤化物反应成功合成出纳米的碳化物实心纳米棒。清华大学物理系范守善研究小组成功地用碳纳米管作为限域反应空间合成了纳米棒中国科学院固体所张立德小组首次采用气相法与有序孔洞模板相结合的方法纳米线和纳米线等一维无机纳米材合成了纳米材料。香港城市大学的小组采用了同样的方法合成ZnO这些方法利用模板的尺寸可调很好的控制了一维无
7、机纳米材料的直径和长度等。气相法合成一维无机纳米材料的进展我们知道气相法可以生长几乎任何一维无机,常规的一维无机纳米材料基本上已经通纳米材料,过气相法得以合成这里我们首先就合成的一维无机纳米材料类型进行详细地介绍然后结合国内外的最新研究对气相法生长一维无机纳米材料的控制生长展开讨论。一维单质纳米材料碳纳米管的研究较多。我们这里就不详细介绍了当金属材料的维数降低到一维时它的许多特性将会发生变化也就是说一维金属材料将会表现出,不同于相应块材的特殊物理化学性能诸如铁磁性。当
