通过使用Cu2S纳米线为原料的配位自组装的CuOH2纳米带的液相合成.docVIP

通过使用Cu2S纳米线为原料的配位自组装的Cu(OH)2纳米带的液相合成 Xiaogang Wen, Weixin Zhang, and Shihe Yang* Department of Chemistry, Institute of Nano Science and Technology, The Hong Kong UniVersity of Science and Technology, Clear Water Bay, Kowloon, Hong Kong Zu Rong Dai and Zhong Lin Wang* Schools of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology,Atlanta, Georgia 30332-0245 摘要： Cu(OH)2纳米带已经可以通过溶液中配位自组装合成。XRD，TEM，HRTEM，SEM，EDX及XPS技术已经被用于描述纳米带的形态，结构和组成。Cu(OH)2纳米带20-100nm宽，数nm厚，可达100μm长。配位自组装的基本模块是Cu2+的平面四边形复合物，这种复合物可以从Cu2S纳米线的一种控制方式中持续获得。NH3在纳米带形成过程中充当分子运输机的作用。我们纳米带合成方法的优势在于低温度和温和的反应条件，这样就可以在低消耗的情况下出大量的产品。 简介。由于一维材料（纳米线，纳米管，纳米带及纳米带）的根本重要性和很多领域的应用如纳米器件，使得它们成为相当重要的焦点。人们已经开发出许多一维材料制备的方法。在这些方法中，许多是建立在高温过程基础上的，例如：vapor-liquid-solid (VLS)生长，激光消融，及vapor-solid（VS）反应。还有些方法利用硬模板，例如，氧化铝的密闭空间，轨道蚀刻聚碳酸酯膜，杯芳烃[4]对苯二酚纳米管，硅，Cr2GaN，云母，和软模板，例如，液晶，反胶团，表面活性剂模板。 最近几年，纳米线的无模板低温生长已经有了记录。Buhro等人已经通过solution-liquid-solid（SLS）过程长出InP纳米线。通过Xia等人的努力银和硒的纳米线也在溶液中合成。Qian的团队用水热合成法合成了硫化镉和氢氧化镁纳米棒。最近，我们也在室温下用气固反应合成了Cu2S纳米线。这些方法具有相对的低消耗，高纯度及大规模生产的潜在优势。 伴随着纳米线生长技术改进的是增长的纳米线形态控制的兴趣。除了圆柱形的纳米线之外，纳米电缆，纳米管，纳米圆锥体，纳米针状物，纳米条，纳米带及纳米带也能在高温时制造出来。 这里我们首先报告水溶液中不加任何表面活性剂的Cu(OH)2纳米带的配位自组装。Cu(OH)2是分层的材料，它的斜方晶体结构对纳米带的制备可能是理想的。这???概念被图表一表示出来。众所周知，Cu2+更容易与OH-（a）形成平面四边形配位，这就形成了一条扩展链（b）。这条链可以通过OH-与Cu2+的dz2能级的配位连接在一起，形成一个二维（2D）结构。最后，二维层通过相对弱的氢键作用堆叠在一起形成三维（3D）晶体。一个关键点是，在适当的条件下，希望晶体成长的速率是不同的，这是Cu(OH)2纳米带制备的基础。在这一工作中，为了纳米带的制备，在氧化和碱性的水溶液中拥有大表面面积和开放结构的Cu2S纳米线被用作可控的Cu2+的来源。然后，Cu2+被NH3以络合配位的形式转移到制备点。 图表1 . Cu(OH)2纳米带配位自组装生长原理图 图1. （A）Cu(OH)2纳米带生长前铜片上纯净的Cu2S纳米线的XRD图样；（B）铜片上Cu(OH)2纳米带和剩下的Cu2S纳米线的XRD图样；（C）分离后纯净的Cu(OH)2纳米带的XRD图样。 实验部分。以前已经描述了在铜表面上Cu2S纳米线的合成（O2/H2S= 1.0；反应时间：10h）。在Cu(OH)2纳米带制备之前，Cu2S纳米线要在HCl水溶液中（1.0M）清洗约20分钟，随后用去离子水清洗三次以达到除去表面杂质的目的。然后将在铜箔上的Cu2S纳米线浸入氨的水溶液中（(Aldrich,0.01 M, pH = 9-10）。反应2h后，基片表面形成一层蓝色层。最后，在给定的反应时间后将样品从反应器中取出，用去离子水清洗三次并在空气中烘干。 样品的SEM图样是在加速电压为15kV时用JEOL 6300表示的。TEM(TEM, Hitachi HF-2000 FEG and Philips-CX20 at 200 kV, and JEOL 4000EX at 400 kV)图像显示出Cu2S纳米线和Cu(OH)2纳米带是直接长在铜栅格上的。样品的XRD光谱是用粉末X射线衍射仪（Philips PW-1830