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1、化工进展水-油两相法制备无机纳米晶自组装结构的研究综述张育新董萌黄明郝晓东邱鑫(重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044)摘要:无机纳米晶自组装结构的合成一直是纳米科学与技术领域研究的热点。本文综述了水-油两相法制备单分散型无机纳米晶、纳米晶自组装薄膜两方面内容,并详细分析了其两相反应机理、晶体生长过程的影响因素、合成条件等。这种水-油两相法合成了包括像金属、半导体纳米材料、光、电、磁、稀土金属等多种无机纳米晶自组装结构,是一种简单并具有一定普适性的制备方法。关键词:水-油两相法;无机纳米晶;单分散;表面改性;自组装GeneralS
2、ynthesisofInorganicNanocrystalsSelf-assembliesviaaBiphasicMethodZHANGYuXin,DONGMeng,HUANGMing,HAOXiaoDong,QIUXin(CollegeofMaterialsScienceandEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,P.R.China)Abstract:Assembliedinorganicnanocrystalshaveattractedmuchattentioninnano
3、scienceandnanotechnology.Inthiswork,abiphasicmethodisexploitedtopreparemanykindsofnanocrystalsself-assembliessuchasmonodispersenanocrystals,self-assemblynanocrystalsfilms.Furthermore,theformationmechanismofself-assemblynanocrystals,syntheticconditionsandfactorsareanalyze
4、d,respectively.Generally,thisbiphasicmethodisasimple,reproducibleandgeneralroute,andisbecomingapowerfulmethodtopreparemanykindsofassembliednanocrystalsincludingmetal,semiconductors,magnetic,dielectric,andrareearthnanocrystals.Keywords:abiphasicmethod;inorganicnanocrystal
5、s;monodispersity;surfacemodification;self-assembly自组装无机纳米晶作为一种非常重要的纳米材料,它以其独特的物理化学性质,在材料科学、生物、光电等各个领域得到了广泛的关注和研究[1]。高品质自组装无机纳米晶具有良好的表面形貌、颗粒尺寸及非常高的结晶度,这种纳米晶将会构筑高品质纳米半导体金属[2-4]、纳米陶瓷等高度有序的结晶结构[5],在光学器件,光质发光器件、生物医学、生物传感器领域都有着广阔的前景[6-9]。无机纳米晶作为构建纳米材料的结构单元,鉴于此,化工进展如何有效控制晶体的颗粒尺
6、寸、形貌,成为了纳米科学基础领域应用与研究的关键之一[10-14]。湿化学法是一种合成自组装无机纳米晶非常普遍的方法。像溶胶凝胶法(Sol-gelmethod)、水热法、溶剂热法及反胶束技术、超声波辅助共沉淀法、Langmuir–Blodgett(LB)技术、液-液-固(LLS)、液-固-液(LSS)界面生长技术等都可以用来合成纳米晶或纳米晶薄膜[15-18]。Tzhayik[19]等采用黄酸盐作修饰剂来合成铜纳米颗粒,然而所得Cu纳米颗粒粒径分布较宽,并且稳定时间不理想。Xia[20,21]等人用溶剂热法和溶胶凝胶法分别合成了SnO2
7、和Zn纳米晶,这种纳米晶能够均匀分散在非极性溶剂中。然而,溶胶凝胶法得到的纳米颗粒多数要经过高温处理,溶剂热法、水热法由于合成温度较高,不适宜合成较小的纳米晶。另外,这些方法合成的纳米晶大多数不能很好的分散在有机溶剂中,并且在水溶液中不能稳定存在或出现严重的团聚现象,给今后的应用造成了非常大的问题。因此,找到一种简单、快速、具有普适性的合成纳米晶的方法至为重要。1994年,Brust[18]等人率先引进水-油两相法来合成硫醇修饰纳米Au,此方法不仅能明显改善金属离子的水解,而且所制备出的纳米金粒径分布均匀,约为1~3nm,纳米金还能够完
8、全均匀的分散在甲苯溶液中。此方法迅速吸引了大量研究者的注意,其他贵金属如Pt,Pd和Ag也相应合成[22-24]。近年来,Pan,Wang,和Zhao等人将此两相系统改进,合成了一系列如CdS,CdSe,C