【正文】 驗(yàn)方案 根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料，初步確定水熱法制備熒光粉體的主要影響因素有：前驅(qū)物濃度（Y/F 的濃度） ，pH 值，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間。這樣，在物鏡的背焦面上便形成了衍射花樣，而在物鏡的像平面上，這些電子束重新組合相干成像。照明系統(tǒng)分成兩部分：電子槍和會(huì)聚鏡。電子束的穿透能力很弱，因此要求被測(cè)的樣品很薄，例如，在 100kV 加速電壓下，電子束一般只能穿透 100nm。電子顯微鏡的 λ 雖然比光學(xué)顯微鏡大大減小，但 θ 的減小卻使分辨率損失了大約3 個(gè)數(shù)量級(jí)。電子波的波長(zhǎng)可以短到光波的，而且?guī)щ娏Ｗ釉诖艌?chǎng)中能夠聚焦，于是人們聯(lián)想到用電子波代替光波，突破傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡分辨能力的限制，這樣就產(chǎn)生了電子顯微鏡。電子束在樣品上一個(gè)特定的微小的區(qū)域內(nèi)沿 x 方向上連續(xù)掃描，然后在 y 方向移動(dòng)一個(gè)距離，進(jìn)行下一行掃描。當(dāng) X 射線作用于晶體時(shí)，大部分射線將穿透晶體，極少量射線產(chǎn)生反射，一部分被晶體吸收。所用這些因素都將影響最終產(chǎn)物的大小、形貌、物相等性質(zhì)。 水熱法的特點(diǎn)在高溫高壓下，水處于超臨界狀態(tài)，物質(zhì)在水中的物理與化學(xué)反應(yīng)性能均有很大的變化，和其他方法相比，水熱合成具有自己的特點(diǎn)：（a）由于在水熱條件下，反應(yīng)物的性能的改變，活性提高，水熱合成有可能代替某些固相反應(yīng)，促進(jìn)低溫化學(xué)的發(fā)展；（b）由于在水熱條件下特殊的中間態(tài)以及特殊相易于生成，因此能合成具有特殊結(jié)構(gòu)或者特種凝聚態(tài)的新化合物；（c）在水熱低溫條件下能使低熔點(diǎn)化合物，高蒸汽壓而不能在熔體生成的物質(zhì)，高溫分解相晶化或生成；（d）水熱的低溫，等壓，溶液條件下，有利于生長(zhǎng)具有平衡缺陷濃度，規(guī)劃取向，晶體完美的晶體材料，且合成產(chǎn)物高以及易于控制產(chǎn)物晶體的粒度；（e）易于調(diào)節(jié)水熱條件下的環(huán)境氣象，有利于低價(jià)，中間價(jià)與特殊價(jià)化合物的生成，并能均勻地進(jìn)行摻雜。 水熱反應(yīng)中的晶粒結(jié)晶機(jī)制水熱法常用氧化物或者氫氧化物或凝膠體為前驅(qū)物，以一定的填充比進(jìn)入高壓釜，它們?cè)诩訜徇^(guò)程中的溶解度隨溫度升高而增大，最終導(dǎo)致溶液過(guò)飽和，并逐步形成更穩(wěn)定的新相。具有交替原子的超級(jí)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的化合物納米線可以通過(guò)在生長(zhǎng)過(guò)程中交替源（材料）供應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方法可以形象地比作 用叉子在披薩餅上的奶酪上劃線 。又由于材料的形貌、尺寸等對(duì)其功能性質(zhì)產(chǎn)生重要影響，因此近來(lái)許多研究正致力于控制材料形貌和尺寸以期達(dá)到對(duì)其性能進(jìn)行裁剪的目的。不溶于水，難溶于鹽酸、硝酸和硫酸，但能溶于高氯酸。依靠簡(jiǎn)單的把幾個(gè) PN 節(jié)連到一起，研究者創(chuàng)造出了所有基礎(chǔ)邏輯電路：與、或、非門都已經(jīng)可以由納米線交叉來(lái)實(shí)現(xiàn)。不過(guò)，一些早期的實(shí)驗(yàn)顯示它們可以被用于下一代的計(jì)算設(shè)備。強(qiáng)度變強(qiáng)，韌度變好。更進(jìn)一步，電導(dǎo)率會(huì)經(jīng)歷能量的量子化：例如，通過(guò)納米線的電子能量只會(huì)具有有離散值乘以朗道常數(shù) G = 2e2 / h （這里 e 是電子電量，h 是普朗克常數(shù))。例如，銅的平均自由程為 40nm。納米線具有許多在大塊或三維物體中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的有趣的性質(zhì)。在醫(yī)藥方面，可在納米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品納米材料粒子將使藥物在人體內(nèi)的輸運(yùn)更加方便。隨著單電子晶體管研究的深入進(jìn)展，已經(jīng)成功研制出由碳納米管組成的邏輯電路。 b)磁學(xué)性質(zhì) 當(dāng)代計(jì)算機(jī)硬盤系統(tǒng)的磁記錄密度超過(guò) ，在這情況下，感應(yīng)法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應(yīng)為 3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統(tǒng)的巨磁電阻效應(yīng)高達(dá) 50%，可以用于信息存儲(chǔ)的磁電阻讀出磁頭，具有相當(dāng)高的靈敏度和低噪音。與傳統(tǒng)晶體材料相比，納米材料具有高強(qiáng)度——硬度、高擴(kuò)散性、高塑性——韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數(shù)、低熱導(dǎo)率、強(qiáng)軟磁性能。人造纖維是化纖和紡織行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，中國(guó)紡織要在進(jìn)入 wto 后能占據(jù)有利地位，現(xiàn)在就必須全方位應(yīng)用納米技術(shù)、納米材料。在提取精華后，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、淀粉，使其高效緩釋和靶向藥物。 c)能源環(huán)保中的納米技術(shù)：合理利用傳統(tǒng)能源和開發(fā)新能源是我國(guó)當(dāng)前和今后的一項(xiàng)重要任務(wù)。因?yàn)椴还芡ㄓ?、集成還是顯示器件，都要原器件，美國(guó)已經(jīng)著手研制，現(xiàn)在有了單電子器件、隧穿電子器件、自旋電子器件，這種器件已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室研制成功，而且可能在 2022 年進(jìn)入市場(chǎng)?？梢灶A(yù)測(cè)：不久的將來(lái)納米金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復(fù)合物、納米光子晶體將應(yīng)運(yùn)而生；用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學(xué)組裝計(jì)算機(jī)將投入應(yīng)用；分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機(jī)器人、集成生物化學(xué)傳感器等將被研究制造出來(lái) [9]。日本在納米設(shè)備和強(qiáng)化納米結(jié)構(gòu)領(lǐng)域處于世界先進(jìn)地位。美國(guó)科技戰(zhàn)略的重點(diǎn)已由過(guò)去的國(guó)家通信基礎(chǔ)構(gòu)想轉(zhuǎn)向國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃。 綜上所述， “八五”期間我國(guó)在納米材料研究上獲得了一批創(chuàng)新性的成果，形成了一支高水平的科研隊(duì)伍，基礎(chǔ)研究在國(guó)際上占有一席之地，應(yīng)用開發(fā)研究也出現(xiàn)了新局面，為我國(guó)納米材料研究的繼續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 我國(guó)納米材料和納米結(jié)構(gòu)的研究已有 10 年的工作基礎(chǔ)和工作積累，在“八五”研究工作的基礎(chǔ)上初步形成了幾個(gè)納米材料研究基地，中科院上海硅酸鹽研究所、南京大學(xué)、中科院固體物理所、中科院金屬所、物理所、中國(guó)科技大學(xué)、清華大學(xué)和中科院化學(xué)所等已形成我國(guó)納米材料和納米結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研究的重要單位。三是氮化嫁納米棒制備：首次利用碳納米管作模板成功地制備出直徑為 3～40urn、長(zhǎng)度達(dá)微米量級(jí)的發(fā)藍(lán)光氮化像一維納米棒，并提出了碳納米管限制反應(yīng)的概念。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學(xué)氣相法高效制備純凈碳納米管技術(shù) [7]，用這種技術(shù)合成的納米管，孔徑基本一致，約 20urn，長(zhǎng)度約 100pm，納米管陣列面積達(dá)到 3mm2。國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家教委分別組織了 8 項(xiàng)重大、重點(diǎn)項(xiàng)目，組織相關(guān)的科技人員分別在納米材料各個(gè)分支領(lǐng)域開展工作，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)還資助了 20 多項(xiàng)課題，國(guó)家“863”新材料主題也對(duì)納米材料有關(guān)高科技創(chuàng)新的課題進(jìn)行立項(xiàng)研究。在《自然》的報(bào)道中還特別提到美國(guó)已在納米結(jié)構(gòu)組裝體系和高比表面納米顆粒制備與合成方面領(lǐng)導(dǎo)世界的潮流，在納米功能涂層設(shè)計(jì)改性及納米材料在生物技術(shù)中的應(yīng)用與歐共體并列世界第一，納米尺寸度的元器件和納米固體也要與日本分庭抗禮。這說(shuō)明納米材料和納米結(jié)構(gòu)的研究熱潮在下一世紀(jì)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)保持繼續(xù)發(fā)展的勢(shì)頭。 1）研究形狀和趨勢(shì) 納米材料制備和應(yīng)用研究中所產(chǎn)生的納米技術(shù)很可能成為下一世紀(jì)前 20 年的主導(dǎo)技術(shù)，帶動(dòng)納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。正像美國(guó)科學(xué)家估計(jì)的“這種人們?nèi)庋劭床灰?jiàn)的極微小的物質(zhì)很可能給予各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)革命” 。按材料物性，可分為納米半導(dǎo)體、納米磁性材料、納米非線性光學(xué)材料、納米鐵電體、納米超導(dǎo)材料、納米熱電材料等。第一個(gè)真正認(rèn)識(shí)到它的性能并引用納米概念的是日本科學(xué)家，他們?cè)?20 世紀(jì) 70 年代用蒸發(fā)法制備超微離子，并通過(guò)研究它的性能發(fā)現(xiàn)：一個(gè)導(dǎo)電、導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，它就失去原來(lái)的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電、也不導(dǎo)熱。水熱合成不同形態(tài) YF3納米線及其表征 摘 要本課題采用以 NH4F 為氟源，Y(NO 3)3 為釔源，在不同反應(yīng)溫度，不同 PH 值的條件下，通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱法合成了納米粉體沉淀，經(jīng)洗滌、過(guò)濾、干燥粉碎、真空脫水制得不同形態(tài)的氟化釔晶體，再經(jīng)過(guò) X 射線衍射(XRD)結(jié)果表明所得的產(chǎn)物確實(shí)為 YF3 晶體。過(guò)去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個(gè)中間領(lǐng)域，而這個(gè)領(lǐng)域?qū)嶋H上大量存在于自然界，只是以前沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這個(gè)尺度范圍的性能。按化學(xué)組份，可分為納米金屬、納米晶體、納米陶瓷、納米玻璃、納米高分子和納米復(fù)合材料。例如，存儲(chǔ)密度達(dá)到每平方厘米 400g 的磁性納米棒陣列的量子磁盤，成本低廉、發(fā)光頻段可調(diào)的高效納米陣列激光器，價(jià)格低廉高能量轉(zhuǎn)化的納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池和熱電轉(zhuǎn)化元件，用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強(qiáng)高韌納米復(fù)合材料等的問(wèn)世，充分顯示了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)新型支柱產(chǎn)業(yè)和高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。利用新物性、新原理、新方法設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)原理性器件以及納米復(fù)合傳統(tǒng)材料改性正孕育著新的突破。據(jù) 1999 年 7 月 8 日《自然》最新報(bào)道，納米材料應(yīng)用潛力引起美國(guó)白宮的注意；美國(guó)總統(tǒng)克林頓親自過(guò)問(wèn)納米材料和納米技術(shù)的研究，決定加大投資，今后 3 年經(jīng)費(fèi)資助從 億美元增 加至 5 億美元。美國(guó)白宮戰(zhàn)略規(guī)劃辦公室還認(rèn)為納米材料是納米技術(shù)最為重要的組成部分。3）國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展我國(guó)納米材料研究始于 80 年代末， “八五” 期間， “納米材料科學(xué)”列入國(guó)家攀登項(xiàng)目。 近年來(lái)，我國(guó)在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國(guó)際上的關(guān)注。英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》以“ 碳納米管進(jìn)入長(zhǎng)的階段 ”為題介紹了有關(guān)長(zhǎng)納米管的工作。美國(guó)《化學(xué)與工程新聞》雜志還發(fā)表題為“ 稻草變黃金 從四氯化碳（cc14）制成金剛石”一文，予以高度評(píng)價(jià)。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)手段基本齊全，達(dá)到了國(guó)際 90 年代末的先進(jìn)水平。美國(guó) 2022 年通過(guò)了“國(guó)家納米技術(shù)啟動(dòng)計(jì)劃（National Technology Initiative） ”，年度撥款已達(dá)到 5 億美元以上。早在“尤里卡計(jì)劃”中就將納米技術(shù)研究納入其中，現(xiàn)在又將納米技術(shù)列入歐盟 2022——2022 科研框架計(jì)劃。納米技術(shù)的應(yīng)用研究正在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤 4 大領(lǐng)域高速發(fā)展。納米技術(shù)在信息產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用主要表現(xiàn)在 3 個(gè)方面：①網(wǎng)絡(luò)通訊、寬頻帶的網(wǎng)絡(luò)通訊、納米結(jié)構(gòu)器件、芯片技術(shù)以及高清晰度數(shù)字顯示技術(shù)。近年來(lái)，不少公司致力于把光催化等納米技術(shù)移植到水處理產(chǎn)業(yè)，用于提高水的質(zhì)量，已初見(jiàn)成效；采用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術(shù)對(duì)汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內(nèi)藻類引起的污染，最近已在實(shí)驗(yàn)室初步研究成功。納米生物醫(yī)藥就是從動(dòng)植物中提取必要的物質(zhì)，然后在納米尺度組合，最大限度發(fā)揮藥效，這恰恰是我國(guó)中醫(yī)的想法。合肥美菱集團(tuán)從 1996 開始研制納米冰箱，可折疊的 pvc 磁性冰箱門封不發(fā)霉，用的是抗菌涂料，里面的果盤都采用納米材料，發(fā)展輕工、電子和家用電器可以帶動(dòng)涂料、材料、電子原器件等行業(yè)發(fā)展；其次是紡織。因此納米材料所表現(xiàn)的力、熱、聲、光、電磁等性質(zhì)，往往不同于該物質(zhì)在粗晶狀態(tài)時(shí)表現(xiàn)出的性質(zhì)。使用納米技術(shù)制成的陶瓷、纖維廣泛地應(yīng)用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環(huán)境下使用。并根據(jù)低溫下碳納米管的三極管放大特性，成功研制出了室溫下的單電子晶體管。 f)生物醫(yī)藥材料應(yīng)用 納米粒子比紅血細(xì)胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由運(yùn)動(dòng)，如果利用納米粒子研制成機(jī)器人，注入人體血管內(nèi)，就可以對(duì)人體進(jìn)行全身健康檢查和治療，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動(dòng)脈脂肪沉積物等，還可吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。典型的納米線的縱橫比在 1000 以上,因此它們通常被稱為一維材料。第一，當(dāng)線寬小于大塊材料自由電子平均自由程的時(shí)候，載流子在邊界上的散射現(xiàn)象將會(huì)顯現(xiàn)。隨著納米線尺寸的減小，表面原子的數(shù)目相對(duì)整體原子的數(shù)目增多，因而邊界效應(yīng)更加明顯。 b)力學(xué)性質(zhì)通常情況下，隨著尺寸的減小，納米線會(huì)體現(xiàn)出大塊材料更好的機(jī)械性能。 納米線的用途納米線現(xiàn)在仍然處于試驗(yàn)階段。再下一步是建邏輯門。沸點(diǎn) 2230℃。YF3 能帶隙寬(10 eV)并且 Y3+離子與其他三價(jià)稀土離子匹配的晶格點(diǎn)陣使其很容易被其它三價(jià)稀土離子取代而不需要額外的電荷補(bǔ)償，使 YF3 成為一種非常重要的稀土熒光基質(zhì)材料之一，它在新型激光材料、上/下轉(zhuǎn)換材料方面有著其潛在的用途。b)沉積法沉積納米線指納米線被沉積在其他物質(zhì)的表面上：例如它可以是一條覆蓋在絕緣體表面上的金屬原子線.c)刻蝕法另一種方式產(chǎn)生納米線是通過(guò) STM 的尖端來(lái)刻處于熔點(diǎn)附近的金屬。最終產(chǎn)品的長(zhǎng)度可由源材料的供應(yīng)時(shí)間來(lái)控制。目前，使用水熱法制備納米材料的例子很多 [19]，例如，利用水熱法合成 ZnSe 和GdSe 納米晶，使用 Zn 粉或者 Cd 粉以及 Se 粉為原料，反應(yīng)液體積占反應(yīng)釜容積的 70%，反應(yīng)溫度為 180℃；使用金屬鹽和 Na2S2O3 或者 Na2SeSO3 作為原料，利用水熱法合成了一系列硫化物 MS2（M =Ni，Co,Fe,Mo）和硒化物 MSe2（M=Ni，Mo ） ；使用硝酸鉛和硫代乙酞胺為原料，利用表面活性劑輔助的水熱法合成了 PbS 枝晶，該枝晶具有形態(tài)好，產(chǎn)率高的特點(diǎn)。三是“原位結(jié)晶”機(jī)制，當(dāng)選用常溫常壓下不可溶的固體粉末，凝膠或沉淀為前驅(qū)物時(shí)，如果前驅(qū)物和晶相的溶解度相差不是很大時(shí)，或者“溶解結(jié)晶”的動(dòng)力學(xué)速度過(guò)慢，則前驅(qū)物可以經(jīng)過(guò)脫去羥基（或脫水） ，原子原位重排而轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)。影響水熱反應(yīng)的因素有溫度、壓力、保溫時(shí)間及溶液組分、pH 值、有無(wú)礦化劑和礦化劑種類。 X 射線衍射各類晶體結(jié)構(gòu)都可用 X 射線衍射法測(cè)定。用適當(dāng)檢測(cè)器測(cè)量這些信號(hào)，就可以確定電子束轟擊的點(diǎn)上樣品的某些性質(zhì)。當(dāng) V=50kV 時(shí)，λ =；當(dāng)V=100kV 時(shí)，λ= 。這樣，孔徑就只有 103rad 了。為了和掃描電子顯微鏡區(qū)分，這種電子顯微鏡有時(shí)也稱為透射電子顯微鏡。透射電子顯微鏡的主體部分包括有照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和觀察照相室。物鏡將來(lái)自樣品不同部位、傳播方向相同的電子在其背焦面上會(huì)聚為一個(gè)斑點(diǎn)，沿不同方向傳播的電子相應(yīng)地形成不同的斑點(diǎn)，其中散射角為零的直射束被會(huì)聚于物鏡的焦點(diǎn)，形成中心斑點(diǎn)。(b)本實(shí)驗(yàn)采用分析純 YF3作為釔來(lái)源、HF 溶液為氟源制取前驅(qū)物,硝酸溶液作為溶液，溶解氟化釔。值得所需濃度的前驅(qū)液， 將其以填充度為 ％裝入反應(yīng)釜，控制反應(yīng)時(shí)間為 8 h，反應(yīng)溫度分別為 160℃、180℃、200