零维纳米材料制备

《零维纳米材料制备》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、纳米材料与纳米技术NANOMATERIALSANDNANOTECHNOLOGY2.零维纳米材料的合成与制备主讲人：吕军西南交通大学材料科学与工程学院Telephone:13558704392E-mail:junluprc@hotmail.com周瑞发韩雅芳陈祥宝纳米材料技术国防工业出版社2003贾宝贤李文卓微纳米科学技术导论化学工业出版社2007纳米材料的研究对象包括纳米颗粒或纳米粉体；纳米颗粒组成的薄膜与块体（含纳米晶、纳米相、纳米非晶等）；纳米丝、纳米管等一维材料；组装或自组装纳米材料；纳米微孔或多孔材料。纳米材料的制

2、备方法从技术上看已经比较成熟，相当多的方法已用于规模生产，总体上可分为两类即物理法和化学法。概述纳米材料的制备方法与特点纳米材料的合成与制备有两种途径：从下到上和从上到下的途径所谓从下到上，就是先制备纳米结构单元，然后将其组装成纳米材料。例如，先制备成纳米粉体再将其固化成纳米块体，或直接将原子和分子组装成纳米结构。所谓从上到下，就是先制备出前驱体材料，再从材料上取下有用的部分。从上到下的典型例子就是用高能球磨法制备纳米粉体。此外，还可以通过光刻技术在该材料上形成所需的纳米结构和图案。美国“明尼苏达大学纳米结构实验室”从19

3、95年开始进行了开创性的研究，他们提出并展示了一种叫做“纳米压印”(nanoimprintlithography)的新技术。零维纳米结构单元零维纳米结构单元的种类和称谓多种多样，常见的有纳米粒子（Nano-particle）、超细粒子（UltrafineParticle）、超细粉（UltrafinePowder）、烟粒子（SmokeParticle）、人造原子（ArtificialAtoms）、量子点（QuantumDop）、原子团簇（AtomicCluster）及纳米团簇（Nano-cluster）等，它们之间的不同之处

4、在于各自的尺寸范围稍有区别。零维纳米结构单元具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应等，因而呈现出许多特有的性质。例如，纳米粒子的吸附性比相同材质的本体材料更强，纳米粒子的表面活性使得它们更容易团聚，从而形成带有若干连接界面的尺寸较大的团聚体。量子点是准零维的纳米材料，由少量的原子所构成。粗略的说，量子点的三个维度的尺寸都在100纳米以下，外观恰似一极小的点状物，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子局限效应特别显著。由于量子局限效应会导致类似原子的不连续电子能级结构，因此量子点又被称为“人造原子”。科

5、学家已经发明许多不同的方法来制造量子点，并预期这种纳米材料在21世纪的纳米电子学上有极大的应用潜力。在一般的材料中，电子的波长远小于材料的尺寸，因此量子局限效应不显著。如果将某一个维度的尺寸缩到小于一个波长，此时电子只能在另外两个维度所构成的二维空间中自由运动，这样的系统我们称之为量子井；如果我们再将另一个维度的尺寸缩到小于一个波长，则电子只能在一维方向上运动，我们称之为量子线；当三个维度的尺寸都缩到一个波长以下时，就成为量子点了。由此可知，真正的关键尺寸是由电子在材料内的费米波长决定。量子点团簇由几个或上千个原子或其结合

6、态单元相互作用结合在一起而形成的相对稳定的化学单元。其大小属纳米级（10-9m）。原子簇：金属簇Lin,Cun,Hgn非金属簇Cn,Nn,Arn分子簇:(H2O)n团簇是众多纳米材料的基础。当前最大的原子团簇有C60，由20个六边形，12个五边形组成足球结构中空球形分子组成，直径为0.7nm。12个五边形和20个六边形，化学家们可以在碳球中嵌入金属和稀有惰性气体富勒烯—碳元素存在的第三种形态1985:C60-discovered(Nature318,162)1990:C60-macroscopicscalesynthesi

7、s(Nature347,354)1991:Carbonnanotubesdiscovered(Nature354,56)1996:NobleprizeforC60C60分子模型Prof.RobertF.Curl,JrRiceUniversity,HoustonTX,USAProfSirHaroldW.KrotoUniversityofSussexBrighton,EnglandProf.RichardE.SmalleyRiceUniversity,HoustonTX,USAReference:http://www.nobe

8、l.se/chemistry/laureates/1996TheNobelPrizeinChemistry1996"fortheirdiscoveryoffullerenes"C60晶体C60固态晶体呈现的面心立方晶格结构(153K温度下)以往最大的富勒烯单晶的直径仅为6mm，浙江大学的科学家制取直径为