《纳米结构体系》PPT课件

《《纳米结构体系》PPT课件》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、纳米结构体系的基本含义定义：以纳米结构单元为基础，按照一定规则排列成的结构体系。特点：既具有纳米结构单元的特征，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等，又具有纳米结构组合引起新的效应，如量子耦合效应、协同效应等。分类：①纳米组装体系；②纳米自组装体系。应用：纳米器件(如单电子晶体管、超小型激光器等)。纳米组装体系的制备方法纳米组装体系：利用物理和化学的方法人工地将纳米结构单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构和特定功能的体系厚膜模板组装法介孔固体组装法纳米多层膜制备法扫描探针显微镜技术制备方法：（1）模板的制备和种类a.氧化铝模板（

2、有序孔洞阵列）▲制备：经退火的高纯铝片(99.999%)在低温的草酸或硫酸溶液中经阳极腐蚀获得氧化铝多孔模板▲孔洞形状：六角柱形厚膜模板组装法b.高分子模板制备：聚碳酸酯、聚酯等高分子膜，经核裂变碎片轰击使其出现许多损伤的痕迹，再用化学腐蚀方法使痕迹变成孔洞。孔洞：圆柱形、排列无序且有孔通道交叉现象厚膜模板组装法c.金属模板(a)(b)(c)(d)(e)(f)厚膜模板组装法（2）厚模板组装技术要点①化学前驱液应与孔壁具有浸润性②应控制在孔洞内沉积速度的快慢，沉积速度过快，会造成孔洞内的堵塞，致使组装失败③控制反应条件，避免被组装介质与模板发生化学反应厚膜模板组

3、装法（3）厚模板组装方法a.电化学沉积法b.无电沉积（无电镀法）c.化学聚合d.溶胶-凝胶法e.化学气相沉积法（CVD法）a.电化学沉积法用途：组装金属和导电高分子的丝和管步骤：先在模板的一面用溅射或蒸发法涂上一层金属薄膜作为电镀的阴极，选择被组装金属的盐溶液作为电解液，在一定电解条件下组装。Au纳米管：先在孔壁上形成分子锚(氢硅烷与-OH形成)，使金属优先在管壁上形成膜。厚膜模板组装法b.无电沉积（无电镀法）二要素：敏化剂：Sn2+，还原剂步骤：将模板先在敏化剂溶液中浸泡，孔壁上的胺(H2N)、羰基(-C=O)和OH基与敏化剂复合，再放Ag+离子溶液中

4、，在孔壁上形成不连续分布的纳米Ag粒子，再放入含有还原剂的金属无电镀液中，形成金属管。缺点：只能调节纳米管内径尺寸，不能调节长度厚膜模板组装法经聚乙烯基吡啶表面改性聚碳酸酯膜(孔径10～30nm)例：Au纳米线阵列的制备厚膜模板组装法c.化学聚合通过化学或电化学法使模板孔洞内的单体聚合成高聚物的管或丝化学法步骤：模板在单体和引发剂的混合溶液中浸泡，加温或光引发聚合，聚合物纳米管或丝的阵列体系电化学步骤：在模板一面涂上金属作为阳极，通电使模板孔洞内的单体聚合形成管或丝的阵列例：①导电高分子聚-3-甲基噻吩、聚吡咯丝（比块体电导高一个数量级）丝越细，电导越大，可用

5、作微电子元件厚膜模板组装法例②氧化铝模板在丙烯腈饱和水溶液中浸泡水溶液聚合聚丙烯腈纳米管阵列750℃空气1h、N21h纳米碳管阵列体系溶Al2O3碳管组装丙烯腈管组装Au丝复合丝聚丙烯腈管碳管Au丝厚膜模板组装法d.溶胶-凝胶法步骤：将氧化铝模板浸泡在溶胶中使溶胶沉积在模板孔洞的壁上，热处理成纳米管（浸泡时间短）或纳米丝（浸泡时间长）用于制备无机半导体：如TiO2、ZnO、WO3等e.化学气相沉积法（CVD法）例：①Al2O3模板700℃高温炉中乙烯、丙烯气体在模板孔洞内发生热解，在孔洞壁上形成碳膜②无电镀法先合成Au的管和丝模板溶去Au丝和管气相沉积法涂Ti

6、S2Au/TiS2复合丝和管一般化学气相沉积法的沉积速度太快，将孔洞口堵塞。厚膜模板组装法厚膜模板组装法（4）厚膜模板组装的优点a.可以组装各种材料，例如金属、合金、半导体、导电高分子、氧化物、碳及其他材料的纳米结构体系b.可合成分散性好的纳米丝和纳米管以及它们的复合体系c.可以获得其他手段，例如平板印刷术等难于得到的直径极小的纳米管和丝(3nm)，还可以改变模板柱形孔径的大小来调节纳米丝和管的直径。d.可制备纳米结构阵列体系e.可以根据模板内被组装物质的成分以及纳米管、丝的纵横比的改变对纳米结构体系性能进行调节（1）介孔固体/纳米颗粒复合材料的制备①纳米Zn

7、O/介孔SiO2固体组装体系介孔SiO2固体制备溶胶－凝胶法＋超临界干燥法，孔隙率93％，孔径2～30nmZnSO4溶液的浸泡稀氨水沉淀Zn(OH)2473-873K退火纳米ZnO/介孔SiO2复合体荧光增强效应，紫外－可见光范围荧光测量表明在约500nm可见光范围内出现一个强的绿光带介孔固体组装法②掺杂介孔SiO2的制备SiO2前驱体＋Ce(SO4)2（Si:Ce=100:1)水解、胶凝Ce4+掺杂介孔SiO2固体+AlCl3(Al:Ce=10:1)Al3+、Ce4+掺杂介孔SiO2荧光增强SiO2前驱体＋Ce(NO3)3水解、胶凝Ce3+掺杂介孔SiO2固

8、体介孔固体组装法（3）介孔固体/纳米颗