【正文】 圖42 為 TEM 下觀察到的納米線的典型形貌和結(jié)構(gòu)，可以看出該納米線的表面相對均勻，直徑約為 40nm，頭部還明顯地頂著一個襯度相對較黑的圓形催化劑顆粒。將清洗干凈的粉體，放入烘箱中在 80℃下干燥，干燥 4～6 h 后，取出，刮下該粉體裝入密封袋中，對納米粒子進(jìn)行表征?？墒褂谩拔谋究蚬ぞ摺?選項卡更改重要引述文本框的格式。反應(yīng)完成后把從反應(yīng)釜中取出的粉體用去離子圖 26YF3粉體的制備工藝YF3 粉體Y[鍵入文檔的引述或關(guān)注點的摘要。5) 流程圖如下： 5 YF3納米粒子的制備 本課題采用以 NH4F 為氟源，Y(NO 3)3為釔源得到的是不同化學(xué)配比的前驅(qū)物。3）粉體的干燥與保存將清洗干凈的粉體，放入烘箱中在 80 ℃下干燥，干燥 4～6 h 后，取出，刮下該粉體裝入密封袋中，以備檢測。第二步 按照前驅(qū)物濃度制取 Y（NO 3） 3 溶液和 NH4F 溶液第三步 取所需量的兩種溶液使其充分反應(yīng)，得到沉淀，對沉淀分散與洗滌2）在合成物質(zhì)反應(yīng)過程中，清洗是十分重要的，在洗滌過程中不僅避免了外界的雜質(zhì)污染，而且徹底清除粉體以外的其它成分，并且洗滌的好壞直接影響粉體的純度及分散性。前驅(qū)物的制備 物質(zhì)制取 粉體洗滌 檢 測 納米線保存 粉體干燥實驗制備前驅(qū)物過程，見圖 25圖 25 前驅(qū)物的制備工藝 實驗方案 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)時間。不同化學(xué)原料對制備氟化釔納米線的影響較大，因此，選擇合適的化學(xué)原料是制備氟化釔的關(guān)鍵。 前驅(qū)物與最終產(chǎn)物在中應(yīng)有一定的溶解度差，前驅(qū)物不與襯底反應(yīng)，且前驅(qū)物所引入的其它元素及雜質(zhì)，另外，還應(yīng)考慮制備工藝因素。4 YF3納米線的制備實驗部分 實驗設(shè)備（1）XT220A 電子天平稱量范圍：—220g 分辨率 d： 標(biāo)準(zhǔn)偏差：（2）78HW— 1 型數(shù)顯恒溫磁力攪拌機(jī)（杭州華瑞儀器有限公司）（3）101 型電熱恒溫干燥箱（北京科偉永鑫實驗儀器設(shè)備廠）主要技術(shù)規(guī)格：最高工作溫度： 300℃ 功率： 電壓：220v （4) X 射線衍射儀 (日本理學(xué) D/max2550VB+PC 型)Cu Ka1 源，掃描范圍為：10—70 o（5) 掃描電鏡（SEM ） (荷蘭 Quanta 200 型)（6) 透射電鏡型號：JEM3010 型,日本電子() 條件(300kV)（7) 其他燒杯、試管、玻璃棒稱量紙、標(biāo)簽紙、吸水紙、藥匙、鑷子、玻璃棒、攪拌子、膠頭滴管、移液管、燒杯、量筒、試管刷、吹風(fēng)機(jī)、藥品袋 實驗原料為了制備高純度的粉體，盡量減少雜質(zhì)，所采用的藥品盡可能采用分析純，為了減少非有用元素的污染，所采用的藥品盡量可能含有有用的元素，本實驗采用化學(xué)藥品如下： 氟化銨 NH 4F 分析純 實驗室配置 硝酸釔溶液 Y(NO 3)3 制備 YF3納米線的工藝流程如圖 24 所示： 圖 24 制備 YF3納米線工藝流程圖 (a)前驅(qū)物選擇 前驅(qū)物的選擇必須滿足有利于反應(yīng)速度和質(zhì)量，盡量減少雜質(zhì)的污染和保證化學(xué)計量比等要求。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。當(dāng)照明系統(tǒng)提供的相干性很好的照明電子束穿越樣品后便攜帶樣品的結(jié)構(gòu)信息，沿各自不同的方向傳播(比如，當(dāng)存在滿足布拉格方程的晶面組時，可在與入射束成 2θ 角的方向上產(chǎn)生衍射束)。射出的電子束能量與加速電壓有關(guān)，柵極起控制電子束形狀的作用。陽極與陰極間的電位差為總的加速電壓。照明系統(tǒng)分成兩部分：電子槍和會聚鏡。電子具有波粒二象性，因此電子束作用在晶體上也和 X 光一樣出現(xiàn)衍射現(xiàn)象，同樣可以用來分析晶體結(jié)構(gòu)。如果要觀察大塊樣品或顆粒樣品表面形貌，則常采用復(fù)型的方法。常用的方法有切片、離子刻蝕減薄、電解拋光減薄、化學(xué)拋光減薄、復(fù)型的方法。電子束的穿透能力很弱，因此要求被測的樣品很薄，例如，在 100kV 加速電壓下，電子束一般只能穿透 100nm。整個電子顯微鏡還包括高壓電源，向電子透鏡提供穩(wěn)定電流的電源控制系統(tǒng)和真空系統(tǒng)。這是因為從成像的原理來看晶格像的球差較小。電子顯微鏡的分辨能力除了用圖像中能夠分辨的物體上兩個點的最小距離表征外，還可以從已知晶格常數(shù)的晶體薄片拍攝的晶格像得到的晶格分辨率來表征。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 個數(shù)量級。在電子顯微鏡中，為了減少球差的影響，只好在物鏡前放一個小于 的光闌，稱為物鏡光闌，通過這個光闌，只取透鏡中心部分的信息。光學(xué)顯微鏡的物鏡由多個透鏡組合而成，目的是為了消除各種像差。我們用式（12）對電子顯微鏡的分辨能力進(jìn)行分析，雖然它并不完全適用于電子束。電子波的波長可以短到光波的，而且?guī)щ娏Ｗ釉诖艌鲋心軌蚓劢?，于是人們?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。在電壓V 的加速下，電子波的波長為 λ= h/(2meV)1/2=（21）式中，的單位為 nm；V 為加速電壓，單位為 V。而 CRT 圖像邊長與樣品上被掃描區(qū)域相應(yīng)長度之比就是放大倍數(shù)。模擬和數(shù)字掃描兩者的效果是一致的，但數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點是可以精確并且反復(fù)地確定電子束的地址，能夠把電子與樣品相互作用的信號按照（x,y）地址進(jìn)行編碼。電子束在樣品上一個特定的微小的區(qū)域內(nèi)沿 x 方向上連續(xù)掃描，然后在 y 方向移動一個距離，進(jìn)行下一行掃描。從而，產(chǎn)生二次電子、背散電子、吸收電子、特征以及連續(xù)的 X 射線、陰極射線熒光輻射等可測信號。 掃描電子顯微鏡（SEM)掃描電鏡的基本成像原理敘述如下：電子光學(xué)系統(tǒng)只提供一束細(xì)的電子束，束斑直徑幾納米，束流在 1pA~1mA 之間可調(diào)。由于晶體中原子散射的電磁波相互干涉和疊加，在某個方向上產(chǎn)生加強(qiáng)或抵消的現(xiàn)象就稱為衍射，其相應(yīng)的方向稱為衍射方向。當(dāng) X 射線作用于晶體時，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。3 YF3水熱合成實驗表征方法 X射線衍射分析（XRD） X 射線衍射法是目前測定晶體結(jié)構(gòu)的重要手段，應(yīng)用極為廣泛。水熱反應(yīng)的時間是水熱反應(yīng)的動力學(xué)因素，它反映了水熱反應(yīng)的速度 [13]。高壓釜內(nèi)反應(yīng)物的離解、粒子的擴(kuò)散等過程始終緩慢的進(jìn)行，使得晶體得以不斷擴(kuò)大。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)。由于水熱反應(yīng)是在非受限的均勻條件下進(jìn)行的，由水熱法得到的粉體具有晶粒結(jié)晶完好、無團(tuán)聚、分散性好等特點。尤其是粉體的晶粒度減小到納米級時，粉體的特性產(chǎn)生較大的變化。 第二部分 實驗部分1 本實驗制取 YF3簡介 本課題采用水熱合成法制取三氟化釔，具體做法是： NH4F + Y(NO3)3====3YF3+3NH4NO3NH4F 溶液加入到 Y(NO3)3溶液中反應(yīng)生成沉淀經(jīng)洗滌、過濾、干燥粉碎、真空脫水制得氟化釔。 水熱法的特點在高溫高壓下，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：（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，中間價與特殊價化合物的生成，并能均勻地進(jìn)行摻雜。如此反復(fù)，只要反應(yīng)時間足夠長，前驅(qū)物將完全溶解，生成相應(yīng)的晶粒。二是被廣泛的采用的“溶解結(jié)晶”機(jī)制，當(dāng)選用的前驅(qū)體是在常溫常壓下不可溶的固體粉末、凝膠或沉淀時，在水熱條件下，所謂“溶解”是指水熱反應(yīng)初期，前驅(qū)物微粒之間的團(tuán)聚和聯(lián)接遭到破壞，從而使微粒自身在水熱介質(zhì)中溶解，以離子或離子團(tuán)的形式進(jìn)入溶液，進(jìn)而成核、結(jié)晶而形成晶粒 [16]。 水熱生長體系中的晶粒形成可分為三種類型 [20]：一是“均勻溶液飽和析出”機(jī)制，由于水熱反應(yīng)溫度和體系壓力的升高，溶質(zhì)在溶液中溶解度降低并達(dá)到飽和，以某種化合物結(jié)晶態(tài)形式從溶液中析出；當(dāng)采用金屬鹽溶液為前驅(qū)物，隨著水熱反應(yīng)溫度和體系壓力的增大。 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，它們在加熱過程中的溶解度隨溫度升高而增大，最終導(dǎo)致溶液過飽和，并逐步形成更穩(wěn)定的新相。 。水熱法可以制備包括金屬、氧化物、和復(fù)合氧化物在內(nèi)的 60 多種粉末。水熱法研究的溫度范圍在水的沸點和臨界點(374℃)之間, 但通常使用的是 130~250℃之間, 相應(yīng)的水蒸汽壓是 ~4 MPa。具有交替原子的超級網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的化合物納米線可以通過在生長過程中交替源（材料）供應(yīng)來實現(xiàn)。一旦達(dá)到了超飽和，源（材料）將固化，并從納米簇上向外生長。它可以被以膠質(zhì)的形式購買，然后被沉積在基質(zhì)上或通過去濕法從薄膜上自我組裝。這種技術(shù)采用激光融化的粒子或者一種原料氣硅烷作源（材料),然后把源(材料)暴露在一種催化劑中。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 。懸置納米線可以通過對粗線的化學(xué)刻蝕得來，也可以用高能粒子(原子或分子)轟擊粗線產(chǎn)生。納米線可以被懸置法，沉積法或者由元素合成法制得。結(jié)果表明,處在納米尺寸的稀土化合物表現(xiàn)出許多優(yōu)異的性能，如發(fā)光強(qiáng)度增加、催化能力加強(qiáng)和發(fā)光位置藍(lán)移或紅移等，這些給稀土材料注入了新的活力，為稀土材料的研究開辟一個新方向。又由于材料的形貌、尺寸等對其功能性質(zhì)產(chǎn)生重要影響，因此近來許多研究正致力于控制材料形貌和尺寸以期達(dá)到對其性能進(jìn)行裁剪的目的。納米稀土氟化物近幾年來引起了人們的廣泛關(guān)注，如李亞棟等合成了氟勒烯狀的稀土氟化物和其它形貌的納米晶 [1617]；嚴(yán)純?nèi)A等則合成了單分散的氟化鑭三角片 [18]；最近，Liu Z M 等合成了圓盤狀的氟化銪超結(jié)構(gòu)稀土氟化物通常有著低的聲子能量 ,且它有著良好的熱穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性以及由于所以稀離子摻雜的氟化物均具有溶解性好和無毒的特點而使它們成為理想的稀土發(fā)光基質(zhì)材料。在照明光源中用于制造弧光燈炭電極。與氟化銨生成 NH4F，YF3 不溶性復(fù)鹽。不溶于水，難溶于鹽酸、硝酸和硫酸，但能溶于高氯酸。 氟化釔的性質(zhì)、用途、研究現(xiàn)狀 白色粉末，密度 ，熔點 1152 ℃。光子在管中穿行，電子則在外壁上輸運。雖然納米線還有其他用途，電子用途是唯一利用到了其物理性質(zhì)優(yōu)勢的。依靠簡單的把幾個 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實現(xiàn)。第二種方法是化學(xué)的：沿一條線摻不同的雜質(zhì)。這可用兩種方法來實現(xiàn)。這已經(jīng)被是現(xiàn)在納米線上來制作 P 型和 N 型半導(dǎo)體。不過，一些早期的實驗顯示它們可以被用于下一代的計算設(shè)備。這種五重對稱性相當(dāng)于原子簇的二十重對稱性：二十面體是一簇原子的低能量態(tài)，但是由于二十面體不能在各個方向上無限重復(fù)并充滿整個空間，這種次序沒有在晶體中觀測到。這種晶體順序的缺乏是由于納米管僅在一個維度（軸向）上體現(xiàn)周期性，而在其它維度上可以以能量法則產(chǎn)生任何次序。有時它們以非晶體的順序出現(xiàn)，如五邊對稱或螺旋態(tài)。強(qiáng)度變強(qiáng)，韌度變好。量子化的電導(dǎo)率可以在 25nm 的硅鰭中觀測到(Tilke et. al., 2022)，導(dǎo)致閥電壓的升高。通過在拉伸時測量納米線的電導(dǎo)率，我們發(fā)現(xiàn)：當(dāng)納米線長度縮短時，它的電導(dǎo)率也以階梯的形式隨之縮短，每階之間相差一個朗道常數(shù) G。線越細(xì)，能夠通過電子的通道數(shù)目越少。更進(jìn)一步，電導(dǎo)率會經(jīng)歷能量的量子化：例如，通過納米線的電子能量只會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))。這些沒有被鍵合的原子通常是納米線中缺陷的來源，使納米線的導(dǎo)電能力低于整體材料。而在納米線中，電阻率受到邊界效應(yīng)的嚴(yán)重影響。同時，因為尺度的原因，納米線還會體現(xiàn)其他特殊性質(zhì)。例如，銅的平均自由程為 40nm。這主要是由以下原因引起的。光電子和納電子機(jī)械器械中，納米線有可能起到很重要的作用。這種量子束縛的特性在一些納米線中（比如碳納米管）表現(xiàn)為非連續(xù)的電阻值。納米線具有許多在大塊或三維物體中沒有發(fā)現(xiàn)的有趣的性質(zhì)。作為納米技術(shù)的一個重要組成部分，納米線可以被用來制作超小電路。根據(jù)組成材料的不同，納米線可分為不同的類型，包括金屬納米線（如：Ni，Pt，Au 等） ，半導(dǎo)體納米線（如：InP ，Si，GaN 等）和絕緣體納米線（如：SiO2，TiO2 等） 。 換一種說法，納米線可以被定義為一種具有在橫向上被限制在 100 納米以下（縱向沒有限制）的一維結(jié)構(gòu)。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)的輸運更加方便。由于量子尺寸效應(yīng)，納米半導(dǎo)體微粒的吸收光譜一般存在藍(lán)移現(xiàn)象，其光吸收率很大，所以可應(yīng)用于紅外線感測器材料。 e)光學(xué)性質(zhì) 納米粒子的粒徑遠(yuǎn)小于光波波長。因此在儲熱材料、納米復(fù)合材料的機(jī)械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。隨著單電子晶體管研究的深入進(jìn)展，已經(jīng)