无机化学-一维纳米材料合成.ppt

《无机化学-一维纳米材料合成.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、一维纳米材料纳米材料（一般定义的纳米材料是指至少在一维方向上的尺寸在1－100nm之间）具有相当独特的性质，例如小尺寸效应、表面效应、量子效应以及库仑效应等。这些小尺寸的物质在电子、光学、磁存储材料、催化、陶瓷、机械加工、生物医学等领域都具有广阔的应用前景。与纳米材料相关的各项技术，包括制备、修饰、组装等，正在成为当前研究的热点。一维纳米材料是指直径在1~100nm之间，而轴向长度可以达到微米量级的线性纳米材料[2]，如纳米线、纳米管、纳米棒以及近年来大量报道的纳米带等。一维纳米体系适合于研究光、电、场在一维方向上

2、的性质，以及尺寸缩小所带来的机械性能的变化。它们是纳米尺寸的电子器件、光电子器件、机械传动装置的优良候选材料。早期的一维纳米材料制备技术多采用“印刷板”技术，包括电子束（e-beam）或聚焦离子束（FIB）刻蚀、探针刻写、X射线曝光术等。这些技术存在着加工成本高、产量低的缺点，而基于化学合成的制备技术的研究在分散性、纯度以及成本上都具有很大的优势，正在成为一维纳米材料研究的活跃领域。形貌尺寸可控、化学组成可调、高纯度的一维纳米材料制备方法是许多研究小组孜孜以求的目标。化学方法合成一维纳米材料1、气相生长2、模板生长

3、3、液相生长4、组装生长气相生长利用气相生长来制备一维纳米材料，一般需要将前驱体加热到一定温度。常见的处理包括直接加热金属表面和化学气相沉积。利用多种辅助手段，可以得到了包括纳米管、带、线在内的按特定生长面单方向或多方向生长的一维纳米材料。Cu新鲜表面快速升温到400~700℃CuO纳米线Y.N.Xia,NanoLett.2002,2,1333.CVDCVD制备碳纳米管H.J,DaiScience1999,283,512P.D.YangScience2001,292,1897.ZnO纳米线V-L-S（气－固－液）理

4、论P.D.Yang,J.Am.Chem.Soc.2001,123,3165.SinanowiresGaNnanowireC.M.Lieber,J.Am.Chem.Soc.2000,122,188CVDZnO，SnO2，In2O3，CdO，Ga2O3和PdO2Z.R.Dai,Z.W.Pan,Z.L.Wang,Adv.Funct.Mater.2003,13,9.(1)改变加热温度以及收集温区。不同温度区域内，产物的蒸气压是不同的，即过饱和度不同。(2)改变反应物组成。在制备MgO纳米线实验中，目前已报道的反应物有MgO

5、、Mg、MgB2等。当采用不含O的反应物时，含氧的反应容器是形成氧化物的主要原因。此外也可以用水蒸气作为氧源。在反应物前端放置固体S粉末，利用加热产生的S蒸气与反应物反应，还可以得到硫化物的纳米材料。(3)改变反应体系的压力和载气流量。其目的仍然是改变各区域的蒸气压，从而来调节化合物的沉降速度。气相一维控制生长是目前研究最多的，也是最成熟的一维纳米材料的制备方法。但受前驱体的影响，利用此方法难以得到三元组分化合物以及掺杂化合物。同时，沉积在基底上的纳米材料基本上是杂乱无章的，只能用刻蚀的方法预先获得图案状的基底，随

6、后沉积得到广义上的非单分散的阵列。随着刻蚀技术的发展，人们逐渐实现了单根纳米管/线的CVD可控生长。模板生长模板应该包含有一维方向上的重复结构，利用这个重复结构可以实现一维纳米结构的可控生长。带有台阶的基底；准直孔道的多孔化合物；一维纳米材料模板；生物DNA长链分子带有台阶的基底为模板J.R.Heath,Science2003,300,112贵金属（Pd、Cu、Ag、Au）金属氧化物（MoO2、MnO2、Cu2O、Fe2O3）R.MPenner,Science2001,293,2227准直孔道的多孔化合物为模板介孔

7、分子筛类聚合碳酸酯类阳极氧化铝类介孔分子筛类MCM-41SBA-15J.Soler-IlliaCurr.Opin.Colloid-InterfaceSci.2003,8,109nickelnanowiresinsidechannelsofSAB-15G.D.Stucky,Chem.Mater.2000,12,2068D.Y.Zhao,Adv.Mater.2003,15,1370聚合碳酸酯类阳极氧化铝类基于这些模板的制备方法有：电化学沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法等Bi2Te3nanowirearray/templ

8、atecomposites.R.Gronsky,Chem.Mater.2003,15,335电化学沉积电化学沉积D.Crouse,Appl.Phys.Lett.2000,76,49化学气相沉积L.D.Zhang,Adv.Mater.2001,13,1238SingleCrystalSiliconnanowires溶胶-凝胶法TiO2nanotubesarra