納米材料的制備方法和其原理

1、納米材料的制備方法和其原理教學(xué)目的：講授納米材料的制備方法及其原理重點(diǎn)內(nèi)容：氣相法制備納米微粒 (氣體冷凝法，氫電弧等離子體法、化學(xué)氣相沉積法)液相法制備納米微粒 (沉淀法，水熱法，溶膠凝膠法、模板法)難點(diǎn)內(nèi)容： 氣相法和液相法合成納米材料的成核和生長(zhǎng)機(jī)理。納米微粒的制備方法分類：1. 根據(jù)是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，納米微粒的制備方法通常分為兩大類：物理法和化學(xué)法。2. 根據(jù)制備狀態(tài)的不同，制備納米微粒的方法可以分為氣相法、液相法和固相法等;3. 按反應(yīng)物狀態(tài)分為干法和濕法。大部分方法具有粒徑均勻，粒度可控，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；有的也存在可生產(chǎn)材料范圍較窄，反應(yīng)條件較苛刻，如高溫高壓、真空等缺點(diǎn)。納米粒子

2、制備方法物理法化學(xué)法粉碎法構(gòu)筑法沉淀法水熱法溶膠凝膠法冷凍干燥法噴霧法干式粉碎濕式粉碎氣體冷凝法濺射法氫電弧等離子體法共沉淀法均相沉淀法水解沉淀法納米粒子合成方法分類氣相反應(yīng)法液相反應(yīng)法氣相分解法氣相合成法氣固反應(yīng)法其它方法(如球磨法)納米粒子制備方法氣相法液相法沉淀法水熱法溶膠凝膠法冷凍干燥法噴霧法氣體冷凝法氫電弧等離子體法濺射法真空沉積法加熱蒸發(fā)法混合等離子體法共沉淀法均勻沉淀法水解沉淀法納米粒子合成方法分類固相法粉碎法干式粉碎濕式粉碎化學(xué)氣相法氣相分解法氣相合成法氣固反應(yīng)法物理氣相法熱分解法其它方法固相反應(yīng)法3.1 氣相法制備納米微粒 PVD和CVD法1. 定義：氣相法指直接利用氣體或者

3、通過各種手段將物質(zhì)變?yōu)闅怏w，使之在氣體狀態(tài)下發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，最后在冷卻過程中凝聚長(zhǎng)大形成納米微粒的方法。2.優(yōu)勢(shì)： 氣相法通過控制可以制備出液相法難以制得的金屬碳化物、氮化物、硼化物等非氧化物超微粉。1. 定義：氣體冷凝法是在低壓的氦、氬等惰性氣體中加熱金屬、合金或陶瓷使其蒸發(fā)氣化，然后與惰性氣體碰撞冷凝形成超微粒(11000 nm)或納米微粒(1100 nm)的方法。2. 氣體冷凝法的研究進(jìn)展：1963年，Ryozi Uyeda及其合作者研制出，通過材料在純凈的惰性氣體中的蒸發(fā)和冷凝過程獲得較干凈的納米微粒。3.1.1 氣體冷凝法（物理氣相沉積）20世紀(jì)80年代初，Gleiter等首先提

4、出，將氣體冷凝法制得具有清潔表面的納米微粒，在超高真空條件下緊壓致密得到多晶體(納米微晶)。3. 氣體冷凝法的原理，見圖。整個(gè)過程是在超高真空室內(nèi)進(jìn)行。通過分子渦輪使其達(dá)到以上的真空度，然后充入低壓(約2KPa)的純凈惰性氣體(He或Ar，純度為)。3.1.1 氣體冷凝法欲蒸的物質(zhì)(例如，金屬，CaF2，NaCl，F(xiàn)eF等離子化合物、過渡族金屬氮化物及易升華的氧化物等)置于坩堝內(nèi)，通過鎢電阻加熱器或石墨加熱器等加熱裝置逐漸加熱蒸發(fā)，產(chǎn)生原物質(zhì)煙霧，由于惰性氣體的對(duì)流，煙霧向上移動(dòng)，并接近充液氮的冷卻棒(冷阱，77K)。3.1.1 氣體冷凝法在蒸發(fā)過程中，原物質(zhì)發(fā)出的原子與惰性氣體原子碰撞而迅速

5、損失能量而冷卻，在原物質(zhì)蒸氣中造成很高的局域過飽和，導(dǎo)致均勻的成核過程;在接近冷卻棒的過程中，原物質(zhì)蒸氣首先形成原子簇，然后形成單個(gè)納米微粒。在接近冷卻棒表面的區(qū)域內(nèi)，單個(gè)納米微粒聚合長(zhǎng)大，最后在冷卻棒表面上積累起來。用聚四氟乙烯刮刀刻下并收集起來獲得納米粉。 3.1.1 氣體冷凝法(1) 惰性氣體壓力。 惰性氣體壓力的增加，粒子變大。 (如圖) (2) 惰性氣體的原子量。大原子質(zhì)量的惰性氣體將導(dǎo)致大粒子。(碰撞機(jī)會(huì)增多，冷卻速度加快)。3.1.1 氣體冷凝法4. 氣體冷凝法影響納米微粒粒徑大小的因素：(3)蒸發(fā)物質(zhì)的分壓，即蒸發(fā)溫度或速率。實(shí)驗(yàn)表明，隨著蒸發(fā)速率的增加(等效于蒸發(fā)源溫度的升高

6、)，或隨著原物質(zhì)蒸氣壓力的增加，粒子變大。 (原物質(zhì)氣體濃度增大，碰撞機(jī)會(huì)增多，粒徑增大)。3.1.1 氣體冷凝法5. 氣體冷凝法優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，易于操作。納米顆粒表面清潔,粒度齊整，粒度分布窄，粒度容易控制。缺點(diǎn)：難以獲得高熔點(diǎn)的納米微粒。 主要用于Ag、Al、Cu、Au等低熔點(diǎn)金屬納米粒子的合成。3.1.1 氣體冷凝法根據(jù)加熱源進(jìn)行分類： 不同的加熱方法制備出的超微粒的量、品種、粒徑大小及分布等存在一些差別。1）電阻加熱；2）高頻感應(yīng)加熱；3）陰極濺射加熱； 4）激光加熱；5）微波加熱；6）等離子體加熱3.1.1 氣體冷凝法(1) 電阻加熱：(電阻絲)電阻加熱法通常使用螺旋纖維或舟狀的

7、電阻發(fā)熱體。如圖氣體冷凝法根據(jù)加熱源分類加熱材料： 金屬類：如鉻鎳系，鐵鉻系，溫度可達(dá)1300;鉬，鎢，鉑，溫度可達(dá)1800; 非金屬類：SiC(1500)， MoSi2 (1700)，石墨棒(3000)。兩種情況不能使用這種方法進(jìn)行加熱和蒸發(fā)： 發(fā)熱體與蒸發(fā)原料在高溫熔融后形成合金。 蒸發(fā)原料的蒸發(fā)溫度高于發(fā)熱體的軟化溫度。目前這一方法主要是進(jìn)行Ag、Al、Cu、Au等低熔點(diǎn)金屬的蒸發(fā)。氣體冷凝法根據(jù)加熱源分類電阻發(fā)熱體是用Al2O3等耐火材料將鎢絲進(jìn)行包覆，熔化了的蒸發(fā)材料不與高溫發(fā)熱體直接接觸，可以用于熔點(diǎn)較高的金屬的蒸發(fā)：Fe, Ni等(熔點(diǎn)1500C)。由于產(chǎn)量小，該法通常用于研究。

8、氣體冷凝法根據(jù)加熱源分類(2) 高頻感應(yīng)加熱：高頻感應(yīng)加熱是利用導(dǎo)體在高頻交變電磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流以及導(dǎo)體內(nèi)磁場(chǎng)的作用引起導(dǎo)體自身發(fā)熱進(jìn)行加熱的。類似于變壓器的熱損耗。氣體冷凝法根據(jù)加熱源分類采用高頻感應(yīng)加熱蒸發(fā)法制備納米粒子的優(yōu)點(diǎn)：加熱溫度均勻，加熱迅速、工作效率高。 。粒子粒徑比較均勻、產(chǎn)量大，可以長(zhǎng)時(shí)間以恒定功率運(yùn)轉(zhuǎn)，便于工業(yè)化生產(chǎn)等。缺點(diǎn)是：高熔點(diǎn)低蒸氣壓物質(zhì)的納米微粒(如：W、Ta、Mo等)很難制備。氣體冷凝法根據(jù)加熱源分類(3) 濺射法濺射法制備納米微粒的原理：如圖用兩塊金屬板分別作為陽(yáng)極和陰極，陰極為蒸發(fā)用的材料，在兩電極間充入Ar氣(40250 Pa)，兩電極間施加的電壓范圍

9、為0.31.5 kV。由于兩電極間的輝光放電使Ar離子形成，在電場(chǎng)的作用下Ar離子沖擊陰極靶材表面(加熱靶材)，使靶材原子從其表面蒸發(fā)出來形成超微粒子，并在附著面上沉積下來。氣體冷凝法根據(jù)加熱源分類粒子的大小及尺寸分布主要取決于：兩電極間的電壓、電流和氣體壓力。靶材的表面積愈大，原子的蒸發(fā)速度愈高，超微粒的獲得量愈多。陰極陽(yáng)極用濺射法制備納米微粒有以下優(yōu)點(diǎn)：(i)不需要坩鍋；蒸發(fā)材料(靶)放在什么地方都可以(向上，向下都行)； (ii)靶材料蒸發(fā)面積大，粒子收率高。(iii)可制備多種納米金屬，包括高熔點(diǎn)和低熔點(diǎn)金屬。常規(guī)的熱蒸發(fā)法只能適用于低熔點(diǎn)金屬；(iv)能制備多組元的化合物納米微粒，如

10、Al52Ti48，Cu91Mn9及ZrO2等；(v)利用反應(yīng)性氣體的反應(yīng)性濺射，還可以制備出各類復(fù)合材料和化合物的納米粒子。 氣體冷凝法根據(jù)加熱源分類(4) 流動(dòng)液面上真空蒸度法 基本原理:在高真空中用電子束加熱蒸發(fā)的金屬原子在流動(dòng)的油面內(nèi)形成超微粒子，產(chǎn)品為含有大量超微粒的糊狀油。制備裝置的剖面圖氣體冷凝法根據(jù)加熱源分類高真空中的蒸發(fā)是采用電子束加熱，當(dāng)水冷卻坩堝中的蒸發(fā)原料被加熱蒸發(fā)時(shí)，打開快門、使物質(zhì)蒸發(fā)在旋轉(zhuǎn)的圓盤下表面上，從圓盤中心流出的油通過圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力在下表面上形成流動(dòng)的油膜，蒸發(fā)的原子在油膜中形成了超微粒子。含有超微粒子的油被甩進(jìn)了真空室沿壁的容器中，然后將這種超微粒含量

11、很低的油在真空下進(jìn)行蒸餾，使它成為濃縮的含有超微粒子的糊狀物。氣體冷凝法根據(jù)加熱源分類此方法的優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：(i) 制備Ag，Au，Pd，Cu，F(xiàn)e，Ni，Co，A1，In等超微粒子，平均粒徑約3 nm；用隋性氣體蒸發(fā)法是難獲得這樣小的微粒；(ii)粒徑均勻，分布窄；如圖(iii)超微?？删鶆蚍植荚谟椭?；(iv)粒徑的尺寸可控，即通過改變蒸發(fā)條件來控制粒徑的大小。例如蒸發(fā)速度，油的粘度，圓盤轉(zhuǎn)速等，圓盤轉(zhuǎn)速低，蒸發(fā)速度快，油的粘度高均使粒子的粒徑增大，最大可達(dá)8 nm。 氣體冷凝法根據(jù)加熱源分類(5) 通電加熱蒸發(fā)法 合成機(jī)制：通過碳棒與金屬相接觸，通電加熱使金屬熔化，金屬與高溫碳素反應(yīng)并蒸

12、發(fā)形成碳化物超微粒子。棒狀碳棒與Si板(蒸發(fā)材料)相接觸，在蒸發(fā)室內(nèi)充有Ar或He氣，壓力為l10 KPa，在碳棒與Si板間通交流電(幾百安培)，Si板被其下面的加熱器加熱，隨Si板溫度上升，電阻下降，電路接通，當(dāng)碳棒溫度達(dá)白熱程度時(shí)，Si板與碳棒相接觸的部位熔化。當(dāng)碳棒溫度高于2473 K時(shí)，在它的周圍形成了SiC超微粒的“煙”，然后將它們收集起來。氣體冷凝法根據(jù)加熱源分類 影響因素：SiC超微粒的獲得量隨電流的增大而增多。 例如，在400 Pa的Ar氣中，當(dāng)電流為400 A，SiC超微粒的收率為約0.58 g/min。惰性氣體種類不同超微粒的大小也不同。 He氣中形成的SiC為小球形，Ar

13、氣中為大顆粒。用此種方法還可以制備Cr，Ti，V，Zr等結(jié)晶性碳化物納米微粒，而Mo，Nb，Ta和W等高熔點(diǎn)金屬只能得到非晶態(tài)納米微粒。 當(dāng)高溫等離子體以約100500 m/s的高速到達(dá)金屬或化合物原料表面時(shí)，可使其熔融并大量迅速地溶解于金屬熔體中。這些原子、離子或分子與金屬熔體對(duì)流與擴(kuò)散使金屬蒸發(fā)。同時(shí)，原子或離子又重新結(jié)合成分子從金屬熔體表面溢出。蒸發(fā)出的金屬原子蒸氣遇到周圍的氣體就會(huì)被急速冷卻或發(fā)生反應(yīng)形成納米粒子。(6) 等離子體加熱氣體冷凝法根據(jù)加熱源分類采用等離子體加熱蒸發(fā)法可以制備出金屬、合金或金屬化合物納米粒子的優(yōu)點(diǎn)：等離子體溫度高，幾乎可以制取任何金屬的微粒。金屬或合金可以直

14、接蒸發(fā)、急冷而形成原物質(zhì)的納米粒子，為純粹的物理過程；而金屬化合物，如氧化物、碳化物、氮化物的制備，一般需經(jīng)過金屬蒸發(fā)化學(xué)反應(yīng)急冷，最后形成金屬化合物納米粒子。缺點(diǎn)：等離子體噴射的射流容易將金屬熔融物質(zhì)本身吹飛，這是工業(yè)中應(yīng)解決的技術(shù)難點(diǎn)。(7) 激光加熱：將具有很高亮度的激光束經(jīng)透鏡聚焦后，能在焦點(diǎn)附近產(chǎn)生數(shù)千度乃至上萬度的高溫，此高溫幾乎可以融化掉所有的材料。原理：當(dāng)激光照射到靶材表面時(shí)，一部分入射光反射，一部分入射光被吸收，一旦表面吸收的激光能量超過蒸發(fā)溫度，靶材就會(huì)融化蒸發(fā)出大量原子、電子和離子，從而在靶材表面形成一個(gè)等離子體。等脈沖激光移走后，等離子體會(huì)在靶對(duì)面的收集器上凝結(jié)起來，就

15、能獲得所需的薄膜和納米材料。激光加熱蒸發(fā)法制備納米粒子的優(yōu)點(diǎn)：(1) 激光光源設(shè)置在蒸發(fā)系統(tǒng)外部，不會(huì)受蒸發(fā)物質(zhì)的污染；(2) 激光束能量高度集中，周圍環(huán)境溫度梯度大，有利于納米粒子的快速凝聚。(3) 調(diào)節(jié)蒸發(fā)區(qū)的氣氛壓力，可以控制納米粒子的粒徑。(4) 適合于制備各類高熔點(diǎn)的金屬納米粒子。Fe, Ni，Cr，Ti，Zr，Mo，Ta，W。(5)在各種活潑性氣體中進(jìn)行激光照射，可以制備各種氧化物、碳化物和氮化物等陶瓷納米粒子。(8) 微波加熱微波是頻率在300兆赫到300千兆赫的電磁波(波長(zhǎng)1米1毫米)。在微波電磁場(chǎng)作用下，極性分子從原來的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)向按電磁場(chǎng)的方向交變而排列取向，產(chǎn)生類似分子

16、間摩擦熱，使介質(zhì)溫度出現(xiàn)宏觀上的升高。微波加熱本質(zhì)上是介質(zhì)材料自身?yè)p耗電磁場(chǎng)能量而發(fā)熱。注意：對(duì)于金屬材料，電磁場(chǎng)不能透入內(nèi)部而是被反射出來，所以金屬材料不能吸收微波。小塊金屬會(huì)發(fā)出電火花，注意安全！水是吸收微波最好的介質(zhì)，所以凡含水的物質(zhì)必定吸收微波。特點(diǎn)：加熱速度快；均勻加熱；節(jié)能高效；易于控制；選擇性加熱。(9) 爆炸絲法 這種方法適用于工業(yè)上連續(xù)生產(chǎn)納米金屬、合金和金屬氧化物納米粉體?；驹硎窍葘⒔饘俳z固定在一個(gè)充滿惰性氣體(5106 Pa)的反應(yīng)室中，絲兩端的卡頭為兩個(gè)電極，它們與一個(gè)大電容相連接形成回路，加15 kV的高壓，金屬絲在500800 kA電流下進(jìn)行加熱，融斷后在電流中

17、斷的瞬間，卡頭上的高壓在融斷處放電，使熔融的金屬在放電過程中進(jìn)一步加熱變成蒸氣，在惰性氣體碰撞下形成納米金屬或合金粒子沉降在容器的底部，金屬絲可以通過一個(gè)供絲系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入兩卡頭之間，從而使上述過程重復(fù)進(jìn)行(見圖) 。 為了制備某些易氧化的金屬的氧化物納米粉體，可通過兩種方法來實(shí)現(xiàn)：一是事先在惰性氣體中充入一些氧氣，二是將己獲得的金屬納米粉進(jìn)行水熱氧化。用這兩種方法制備的納米氧化物有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)不同的形狀：例如由前者制備的氧化鋁為球形，后者則為針狀粒子。 1、化學(xué)氣相沉積的特點(diǎn)保形性: 沉積反應(yīng)如在氣固界面上發(fā)生，則沉積物將按照原有固態(tài)基底的形狀包覆一層薄膜。如果采用某種基底材料，在沉積物達(dá)到一定厚

18、度以后又容易與基底分離，這樣就可以得到各種特定形狀的游離沉積物器具。可以得到單一的無機(jī)合成物質(zhì)。可以沉積生成晶體或細(xì)粉狀物質(zhì)，甚至是納米尺度的微粒?；瘜W(xué)氣相沉積法CVD2、分類 根據(jù)反應(yīng)類型不同分為熱解化學(xué)氣相沉積、化學(xué)合成氣相沉積、化學(xué)輸運(yùn)反應(yīng)。（1）熱解化學(xué)氣相沉積熱解化學(xué)氣相沉積是指一般在簡(jiǎn)單的單溫區(qū)爐中，于真空或惰性氣氛下加熱襯底至所需溫度后，導(dǎo)入反應(yīng)氣體使之發(fā)生熱分解，最后在襯底上沉積出納米材料。化學(xué)氣相沉積法CVD條件是分解原料通常容易揮發(fā)，蒸氣壓、反應(yīng)活性高。氫化物： 氫化物M-H鍵的離解能、鍵能都比較小，熱解溫度低，唯一的副產(chǎn)物是沒有腐蝕性的氫氣。 金屬有機(jī)化合物： 金屬烷基化

19、合物，其中M-C鍵能一般小于C-C鍵能可廣泛用于沉積高附著性的粉末和金屬膜?；瘜W(xué)氣相沉積法CVD 740 850C Si(OC2H5)4SiO2+H2O+4C2H4金屬有機(jī)化合物 630 675C Ga(CH3)3 +AsH3GaAs+3CH4氫化物和金屬有機(jī)化合物體系 600C Pt(CO)2Cl2Pt+2CO+Cl2其它氣態(tài)配合物 800 900C GaCl3NH3GaN+3HClCH46001000CC2H2+氫化物SiH48001000CSi2H2+化學(xué)氣相沉積法CVD（2） 化學(xué)合成氣相沉積化學(xué)合成氣相沉積法通常是利用兩種以上物質(zhì)之間的氣相化學(xué)反應(yīng)，在高溫下合成出相應(yīng)的化學(xué)產(chǎn)物，冷凝

20、而制備各類物質(zhì)的微粒。 氫還原反應(yīng)SiHCl311001150CSi3HCl+H2其它化學(xué)反應(yīng) 10001050 CGaCl+NH3 GaN+HCl+H2氧化反應(yīng)SiH4325475CSiO22H2O+2O23SiH4700780CSi3N410H2+2N2H4化學(xué)氣相沉積法CVD（3） 化學(xué)輸運(yùn)反應(yīng)把所需要的物質(zhì)當(dāng)做源物質(zhì)，借助于適當(dāng)?shù)臍怏w介質(zhì)與之反應(yīng)而形成一種氣態(tài)化合物，這種氣態(tài)化合物經(jīng)化學(xué)遷移或物理載帶(用載氣)輸運(yùn)到與源區(qū)溫度不同的沉淀區(qū)，再發(fā)生逆向反應(yīng)，使得源物質(zhì)重新沉淀出來，這樣的過程稱為化學(xué)輸運(yùn)反應(yīng)。上述氣體介質(zhì)叫做輸運(yùn)劑?；瘜W(xué)氣相沉積法CVD3、化學(xué)氣相沉積的沉積機(jī)理氣固轉(zhuǎn)化晶

21、體生長(zhǎng)的過程可以歸結(jié)為幾個(gè)最重要的步驟： 1）原子或分子撞擊到生長(zhǎng)表面上； 2）被吸附或被反射回氣相； 3）被吸附物之間發(fā)生表面反應(yīng)形成成晶粒子； 4）通過二維擴(kuò)散遷移到適當(dāng)晶格位置上并進(jìn)入晶格?；瘜W(xué)氣相沉積法CVD4、優(yōu)勢(shì)：顆粒均勻，純度高，粒度小，分散性好，化學(xué)反應(yīng)活性高，工藝尺寸可控和過程連續(xù)?？赏ㄟ^對(duì)濃度、流速、溫度、組成配比和工藝條件的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)粉體組成，形貌，尺寸，晶相的控制。5、應(yīng)用領(lǐng)域：適用于制備各類金屬、金屬化合物，以及非金屬化合物納米微粒，如各種金屬氮化物，硼化物，碳化物等，后來用于制備碳纖維、碳納米管等。化學(xué)氣相沉積法CVD實(shí)例：The controllable syn

22、thesis and growth mechanism of helical carbon nanofibers with a symmetric growth mode對(duì)稱模式生長(zhǎng)的螺旋碳纖維的可控制備及生長(zhǎng)機(jī)理研究After the catalyst precursor was heated to 250 in a vacuum and decomposed to produce metallic copper particles (by holding at 250 for 10 min), acetylene was introduced into the reaction tube.

23、 化學(xué)氣相沉積法CVDProf. Zuolin Cui, Dr. Yong Qin崔作林教授，覃勇博士6、應(yīng)用舉例：CVD法合成一維納米材料一維納米材料是指在一維方向上為納米尺度，長(zhǎng)度比其他二維方向上的尺度大得多，甚至為宏觀量的納米材料?？v橫比小的稱為納米棒，而縱橫比大的稱為納米線。納米纖維(nanofiber)一般長(zhǎng)徑比10：包括納米絲(nanofilament),納米線(nanowire)和納米晶須(nanowhisker) ;納米電纜(nanocable)以及同軸納米線(coaxial nanowire)：納米線外包覆有一層或多層不同結(jié)構(gòu)物質(zhì)的納米結(jié)構(gòu);納米棒(nanorod)：細(xì)棒狀結(jié)

24、構(gòu)，一般長(zhǎng)徑比10，一般寬厚比3。準(zhǔn)一維納米材料的制備策略 ：一般來說，準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)的合成要通過促進(jìn)固態(tài)結(jié)構(gòu)沿著一維方向的結(jié)晶凝固。CVD法合成一維納米材料準(zhǔn)一維納米材料的制備方法按照其策略歸納起來大致有下列六個(gè)方面(見圖):(a)固體各向異性的晶體學(xué)結(jié)構(gòu)所決定的定向生長(zhǎng); 晶體中各個(gè)面的能量及其生長(zhǎng)速度。(b)引入一個(gè)液-固界面來減少籽晶的對(duì)稱性，如在VLS生長(zhǎng)機(jī)制中的液滴所產(chǎn)生的限域;CVD法合成一維納米材料(c)應(yīng)用各種具有一維形貌的模板來引導(dǎo)一維納米結(jié)構(gòu)的形成;(d)應(yīng)用合適的包敷劑動(dòng)力學(xué)地控制籽晶的不同晶面的生長(zhǎng)速率;CVD法合成一維納米材料(e)零維納米結(jié)構(gòu)的自組裝;(f)減小一維微結(jié)構(gòu)的尺寸。最常用的是前五種。CVD法合成一維納米材料(1) 氣相法生長(zhǎng)納米線的機(jī)理 氣-液-固（VLS）生長(zhǎng)機(jī)制20世紀(jì)60年代，Wagner在研究單晶硅晶須(Whisker)的生長(zhǎng)過程中首次提出了這種VLS方法。CVD法合成一維納米材料近年來，Lieber, Yang以及其他的研究者借鑒這種VLS法用來制備準(zhǔn)一維納米材料，現(xiàn)在VLS法已被廣泛用來制備各種無機(jī)材料的納米線。VLS生長(zhǎng)機(jī)制的一般要求必須有催化劑的存在，生長(zhǎng)材料首先被蒸發(fā)成氣態(tài)，在適宜的溫度下