纳米有序体系的模板合成及其应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第10期无机化学学报Vo1．18．No．102002年l0月CHINESEJOURNALOFINORGqANICCHEMISTRYOct．．2002纳米有序体系的模板合成及其应用包建春1,2徐正，1(’南京大学配位化学国家重点实验室，南京210093)(南京师范大学化学与环境科学学院，材料科学实验室，南京210097)评述了以含有高密度的纳米柱形孔道的A1：01膜和有机聚合物膜为模板，制备金属、合金、氧化物、半导体和聚合物及其复合组份的一维纳米结构有序阵列的几种方法、纳米结构的性质和应用的研究进展。可用于模板合成的方

2、法有电化学沉积法、化学镀、化学聚合、化学气相沉积和溶胶．凝胶法等。取决于孔壁和所填充材料的化学性质，所得阵列既可以是由纳米管也可以是由纳米线组成。这样的有序阵列在光学、磁学、催化及电化学等领域有着重要的应用前景。制备新型复合纳米结构有序阵列、开展纳米器件的研制是模板合成研究领域的重要方向。关键词多孔三氧化二铝模板合成纳米结构分类号06l】．4TB383自1959年费曼提出“bottomup”的观点至今，纳有纳米结构的体系，包括纳米阵列体系、介孑L组装体米科学和技术已走过了40年的历程，取得了长足的系、薄膜镶嵌体系等等，纳米颗粒可以有序或者无序进展。纳米科技的研究对

3、象涉及诸多领域，根据其地排列于其中。如果说前面两个阶段的研究带有一与传统学科领域的结合可细分为纳材料学、纳电子定的随机性的话，那么第三阶段的研究则更强调按学、纳化学、纳生物学和纳加工等；根据其功用性，可人们的意愿设计、组装、开发出自然界中尚不存在的将纳米科技分为纳米材料、纳米器件和纳米检测与新的物质体系，以合成出具有人们所期望特性的纳表征三个研究领域。纳米材料是纳米科技发展的重米材料。可以预见，纳米结构组装体系是未来纳米材要基础，这十几年来，从研究的内容和特点来说纳米料研究的主导领域。材料研究可分为三个阶段：第一阶段主要是探索用制备纳米材料的方法有多种，如蒸发冷凝

4、法、沉各种方法合成纳米粉体材料、块体或薄膜材料，寻找淀法、水热法、溶胶一凝胶法、化学气相沉积和电化表征纳米结构的合适手段并研究其特殊的性质：第学沉淀法等。虽然用这些方法已合成了许多具有各二阶段是利用纳米结构的特殊性质设计合成出纳米种结构和性能的纳米材料，但还存在着一些问题如复合材料，通常采用纳米微粒与纳米微粒复合、纳米粒子大小和形状不易控制、粒子元序排列及制备条微粒与块体复合以及纳米薄膜之间的复合：第三阶件苛刻等。因此探索既能方便地制备出粒子的尺寸段即目前的研究重点在于纳米组装体系，人工组装和形状可控、粒子排列又有序的方法是纳米材料研的纳米结构体系受到人们的关注并

5、正在成为纳米科究领域中的一个难点。学研究的新热点，通常把这类体系称作纳米结构组近年来，随着对纳米材料研究的不断深人，一装体系。它的基本内涵是以纳米颗粒(纳米线或纳种称之为模板合成的方法越来越引起人们的关米管)为基本单元在二维和三维空间组装排列成具注¨-23]。根据模板的结构可分为软模板法和硬模板收稿日期：2002．06-04。收修改稿日期：2002．-07．4)1。国家自然科学基金资助项目(No．20073021)、江苏省自然科学基金资助项目(No．1999HXX000OS72)和江苏省教育厅自然科学基金资助项目(No,．01KJB150005)。★通讯联系人。E

6、-maihzhengxu@netra．nju．edu．cn第一作者：包建春，男，39岁，副教授，南京大学博士研究生；研究方向：纳米材料化学。维普资讯http://www.cqvip.com·966·无机化学学报第18卷法。例如，用琥珀酸二异辛酯磺酸钠与水和异辛烷孔。但这些孔道并不是相互平行的，膜厚度一般制成的反相胶束作为模板，制成了单分散性良好、尺为6～201~rn，商品膜的孔径从几百nm至lOnm，孔寸为lOnm左右的ZnS颗粒；用非离子表面活性剂密度约为1O个孔／cm，比阳极氧化铝膜要低(图与有机溶剂制成的微乳液作模板，通过TiC与氨水1A)】。这些商品膜可用

7、聚碳酸酯或聚酯制备。溶液反应，合成了TiO：纳米颗粒。这些属于软模板i．2多子LAl203膜法的例子。其它可用作软模板的体系有管状的烟叶多孔Al0，膜可通过金属铝在酸性溶液中阳极枯黄病毒、球形的脱铁蛋白、有特定孔道结构的液晶氧化制得，膜中含有以六方排列、直径一致的圆柱体系和嵌段共聚物体系等。硬模板法是以含有有序形孔道(图iB)，孔道几乎垂直于膜表面。依电解时多孔材料为模板，在孔内合成所要的各种微米和纳所加的氧化电势、电解质类型及电解时间的不同，可米有序阵列，取决于材料和孔壁的化学性质，有序阵得不同孔径的膜，孔直径最大为200nm最小可至列既可以是由纳米线也可以是由

8、纳米管所组