無機納米材料

1、無機納米材料無機納米材料v納米材料的發(fā)展歷史v納米材料的性質(zhì)v納米材料的一些合成方法納米材料的發(fā)展歷史v1959年，諾貝爾獎獲得者理查德費曼預言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后將變成根據(jù)人類意愿，逐個地排列原子，制造“產(chǎn)品”。v1990年7月，第一屆國際納米科學技術(shù)會議在美國巴爾的摩舉辦，標志著納米科學技術(shù)的正式誕生。v 1991年，日本學者發(fā)現(xiàn)了碳納米管，由于C nanotube的優(yōu)異性能，馬上成為納米技術(shù)研究的熱點,并導致了現(xiàn)在的大量研究。 v 1993年，繼1989年美國斯坦福大學搬走原子團“寫”下斯坦福大學英文名字、 1990年美國國際商用機器公司在鎳表面用36個氙原子排出“I

2、BM”之后，中國科學院北京真空物理實驗室自如地操縱原子成功寫出“中國”二字，標志著我國開始在國際納米科技領(lǐng)域占有一席之地。納米材料的性質(zhì) 性質(zhì)：1）表面和界面效應 2）小尺寸效應 3）量子尺寸效應 4）宏觀量子隧道效應納米材料的合成方法v水熱，溶劑熱合成法v模板法v熱解聚合物前驅(qū)體法v自組裝v氣相沉積法（CVD,PVD）v其他一些水熱，溶劑熱合成v水熱和溶劑熱合成法原理是在水熱和溶劑熱條件下實現(xiàn)化學反應，使一些在常溫常壓下反應速率很慢的熱力學反應，在水熱和溶劑熱的條件下可實現(xiàn)反應快速化。v優(yōu)、缺點：提高了反應物活性，易于生成一些中間 態(tài)、介穩(wěn)態(tài)以及特殊相。但是，反應過程中不易于觀察，難以實現(xiàn)對

3、反應的控制。Hydrothermal Synthesis of ZnO NanorodsLin. B, Zeng. H. C, J. Am. Chem. Soc.2003,125,4430-4431.Zn(NO3)26H2O,NaOHC2H5OH,C2H4(NH2)2(二乙胺 ) H2OUltrasonic water bath for 20-40 minsTeflon-lined autoclave 180 20hLei. S, Tang. K.B, Yang Q, Zhen H, Eur. J. Inorg. Chem. 2005, 41244128.Solvothermal Synthe

4、sis MnS and control of their phase：anhydrous MnCl2，S powder, KBH4 , EG. Temp:150180模板法v模板合成技術(shù)便是化學家們找到的“竅門”。模板合成的原理實際上非常簡單。設想存在一個納米尺寸的籠子(納米尺寸的反應器)，讓原子的成核和生長在該“納米反應器”中進行。在反應充分進行后，“納米反應器”的大小和形狀就決定了作為產(chǎn)物的納材料的尺寸和形狀。無數(shù)多個“納米反應器”的集合就是模板合技術(shù)中的“模板”。問題是如何找到、設計和合成各種模板 。carbon spheres as templatesUsing glucose syn

5、thesis carbon spheres 160-180 GaCl3 , NH3,800 ,3hSun X.M, and Li Y.D, Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 3827 3831.T4 DNA (166 000 base pairs, Nippon Gene Co., Ltd., Japan)精胺(spermine) AgNO3 NaBH4Anatoly A. Zinchenko,Kenichi Yoshikawa, and Damien Baigl, Advanced Materials, inpress異丙醇異丙醇(2-propanol), H2

6、OTiF4 ,180for 1.542 h PH=1.8Yang HG,and Zeng HC, Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 5206-5209熱解聚合物前驅(qū)體法 通過一定的方法，形成陽離子聚合物前驅(qū)體，然后加入陰離子形成有機混合物，然后通過加熱分解，最后形成目標產(chǎn)物。Cu(NO3)2xH2O,CHCl3NaOOC(CH2)6CH3,H2OC12H25SH140 to 200 Sigman.M.B, Ghezelbash.J.A, Hanrath.T, Saunders.A.E,Lee.F,andKorgel.B.A, J. Am. Chem. Soc. 2

7、003, 125, 16050-16057Cu2S nanoplate 通過攪拌導致了混合物的黏度的不同，然后實現(xiàn)了形貌的控制。Chen.L,Chen.Y.B,Wu.L,M, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16334-16335自組裝v通過軟模板比如表面活性劑，聚合物，超分子，生物分子(DNA，氨基酸等)與水熱法，溶劑熱法結(jié)合實現(xiàn)納米粒子的自組裝，來合成一維，二維的納米材料。Self-Assembled Arrays of ZnOSnO2 (Sn particles act as a catalyst)ZnO （ commercial ）Horizontal hig

8、h-temperature alumina tube 1300 Ar carrier gasGrew on the top of the innerwall of the alumina tubeGao P.X, Wang Z .L, J. Phys. Chem. B, 2002,109,12653-12658 ZnO nanowire growth along 0001 due to a fast growth and the subsequent “epitaxial” radial growth of the ZnO nanoribbons氣相沉積法（CVD,PVD） v利用氣態(tài)或蒸汽態(tài)

9、的物質(zhì)在氣相或氣固界面上反應生成固態(tài)沉積物的技術(shù)v廣泛應用于制造半導體和集成電路,是目前超純多晶硅的唯一生產(chǎn)方法v半導體化合物的制備，以及各種攙雜Al powder NH3950Shi.S.C, Chen.C.F, Appl. Phys. Lett. 2005,87, 073109 利用自制的模板，利用金屬有機氣相化學沉積法利用自制的模板，利用金屬有機氣相化學沉積法合成合成GaN 納米棒陣列納米棒陣列Trimethylgallium（三甲基鎵），NH3/H2.13kPa,1020 ，Parijat Deb, Hogyoung Kim, etc. Nano Lett.2005,5,1847-18

10、51其他一些方法MoS2 micron particlesUltrasound crackingMoS2 nanorodsZheng X.W, Xie.Y, Ultrasonics Sonochemistry 11 (2004) 83886Fe+8H2O2Fe3O4+8H2Electrochemical synthesisS.Franger.P,B.J.Berthon,J Solid State Eletrochem (2004) 8: 218223plasma-arc discharge methodFirst: using carbon-nanotube as template or plasma-arc discharge to synthesis BNNTsSec