第五章纳米材料的制备方法A.ppt

singly twinned, five-fold twinned nanorods nanoplates nanobelts multiply twinned stacking faults Xia等人利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为包敷剂在乙二醇中还原AgNO3制备出晶态Ag纳米线。 PVP键合到(100)，降低能量 (011) PVP与AgNO3摩尔比 A：15:1;B：6:1;C：0.6:1 2.3溶剂/水热方法 在该制备过程中，反应前驱物和溶剂如胺的混合溶液放入一个高压釜中，然后在一定的压力和温度下实现纳米丝的生长。 各向异性的晶体学结构 正交V2O5纳米带 The fabrication is simply carried out by using 5 Ml of 0.1 M zinc acetate solution in ethanol, which is mixed with 35 mL of 0.5 M NaOH solution in ethanol to form a solution that is later transferred into a Teflon-lined stainless steel autoclave (50 mL) and heated at 180 8C. After 24 h of reaction, ZnO nanowires with uniform diameters were obtained. (a) 10 min, (b) 20 min, (c) 40 min, (d) 1 h. (001) 六角Se (001) 3. 模板法 另一种代表性的准一维纳米材料合成方法是模板法限域合成。 它是利用各种具有一维形貌的模板来引导一维纳米结构的形成，如具有许多一维纳米孔道的材料以及碳纳米管等称为硬模板。表面活性剂组装体称为软模板。 理论上来说，利用这种方法可以制备出任意材料的纳米线。 硬模板 软模板 通过电沉积和氧化作用在六方形的有序AAMs 纳米孔道上自组装制备有序In2O3 纳米线。 将8.5g/L InCl3 和25g/L Na3C6H5O7·2H2O混合液于室温下通三探头直流电将铟纳米线电沉积进纳米孔洞中。电沉积后，自组装体系在不同的温度下于空气中加热以形成有序In2O3 纳米线阵列。 Au-Ag-Au-Ag nanowire 碳纳米管 以碳纳米管为模板合成的GaN纳米线 纳米棒(nanorod):细棒状结构，一般长径比10; 纳米管(nanotube):细长形状并具有空心结构，即细管状结构; 纳米带(nanobelt-nanoribbon)：细长条带状纳米结构，长宽比10，一般宽厚比3。 准一维纳米材料的制备策略 ： 一般来说，准一维纳米结构的合成要通过促进固态结构沿着一维方向的结晶凝固。 准一维纳米材料的制备方法按照其策略归纳起来大致有下列六个方面(见图): (a)固体各向异性的晶体学结构所决定的定向生长; 晶体中各个面的能量及其生长速度。 (b)引入一个液-固界面来减少籽晶的对称性，如在VLS生长机制中的液滴所产生的限域; (c)应用各种具有一维形貌的模板来引导一维纳米结构的形成; (d)应用合适的包敷剂来动力学地控制籽晶的不同晶面的生长速率; (e)零维纳米结构的自组装; (f)减小一维微结构的尺寸。 最常用的是前五种。 1气相法生长纳米线的机理 1.1气-液-固（VLS）生长机制 20世纪60年代，Wagner在研究单晶硅晶须(Whisker)的生长过程中首次提出了这种VLS方法。Facts： (a) silicon whiskers do not contain an axial screw dislocation; (b) impurity is essential for whisker growth; (c) small globule is present at the tip of the whisker during growth. 近年来，Lieber,Yang以及其他的研究者借鉴这种VLS法用来制备准一维纳米材料，现在VLS法已被广泛用来制备各种无机材料的纳米线。 VLS生长机制的一般要求必须有催化剂的存在，生长材料首先被蒸发成气态，在适宜的温度下，催化剂能与生长材料的组元互熔形成液态的共熔物，生长材料的组元不断从气相中获得，当液态中熔质组元达到过饱和后，晶须将沿着固-液界面一择优方向析出，长成线状晶体。 2000年，Yang等利用透射电镜(TEM)原位观察了Ge纳米线在Au催化作用下的生长过程，直接证明了纳米线的VLS生长机制。 (a) 500℃时的固态Au纳米团簇;(b) 800