納米材料制備方法ppt課件(已修改)
2025-04-03 05:54 本頁面
【正文】 一維納米材料的合成 ? 2022 年 , Appell 在 Nature 雜志上撰文寫道 : 納米線、納米棒亦或稱之為納米晶須 , 不管人們怎么稱呼它們 , 它們都是納米技術(shù)中最熱門的研究對象。由于一維納米結(jié)構(gòu)在微電子等領(lǐng)域的特殊地位 , 毫不夸張地說 , 當(dāng)今一維納米材料已經(jīng)成為了納米材料研究中最熱門的領(lǐng)域。 引言 ?一維納米結(jié)構(gòu)是指在三維空間內(nèi)有兩維尺寸處于納米量級的納米結(jié)構(gòu)。 一維納米結(jié)構(gòu)包括納米線、納米棒、納米管、納米帶，由于其特殊的光、電、磁、電化學(xué)等性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于催化、電極、電子器件等。 定義 ?近十年來 , 已經(jīng)發(fā)展了大量的一維納米材料的制備方法 , 但很多方法的生長機(jī)制都是相同的。按照生長機(jī)制的特點 , 我們粗略地將一維納米材料的制備分為三大類 :氣相法、液相法和模板法。 一 氣相法 ?在合成一維納米結(jié)構(gòu) ( 如納米晶須、納米棒和納米線等 ) 時 , 氣相合成可能是用得最多的方法。氣相法中的主要機(jī)制有 : 氣 液 固 ( Vapor— LiquidSolid, 簡稱 VLS) 生長機(jī)制、氣 — 固 (VaporSolid, 簡稱 VS) 生長機(jī)制。 VLS 機(jī)制 ? 在所有的氣相方法中 , 應(yīng)用 VLS 機(jī)制的許多方法在制備大量單晶一維納米結(jié)構(gòu)中應(yīng)該說是最成功的。 VLS 機(jī)制要求必須有催化劑的存在 , 在適宜的溫度下 , 催化劑能與生長材料的組元互熔形成液態(tài)的共熔物 , 生長材料的組元不斷地從氣相中獲得 , 當(dāng)液態(tài)中溶質(zhì)組元達(dá)到過飽和后 , 晶須將沿著固 液界面的擇優(yōu)方向析出。圖 1所示為哈佛大學(xué)的 Lieber 研究小組提出的以金屬納米團(tuán)簇 ( 以 Au 為例) 為催化劑 , 以 VLS 機(jī)制生長半導(dǎo)體納米線 ( 以 Si 納米線為例 ) 的方案示意圖 。 ? 圖 1 金屬納米團(tuán)簇催化法制備納米線過程示意圖 ? 這一生長機(jī)制的一個顯著特點是在生成納米線的頂端附著有一個催化劑顆粒 , 并且 , 催化劑的尺寸很大程度上決定了所生長納米線的最終直徑 , 而反應(yīng)時間則是影響納米線長徑比的重要因素之一。基于催化劑輔助生長的VLS 機(jī)制 , 人們已經(jīng)成功地制備了單質(zhì)、金屬氧化物、金屬碳化物等眾多材料的納米線體系。這種合成方法為制備具有良好結(jié)構(gòu)可控性的準(zhǔn)一維納米材料提供了極大的便利。 ? 在 VLS 機(jī)制中 , 納米線生長所需的蒸氣既可由物理方法也可由化學(xué)方法產(chǎn)生 , 由此派生出一些人們所熟知的納米線制備技術(shù)。物理
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