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1、模板在纳米材料合成中的应用邹芸珂41070094金融102引言：Part1Part2Part3Part4自Krolo和Smalley于1985年发现碳纳米管,以及NEC公司电镜专家用电弧法制作C60时生产出第一根碳纳米管以来，在世界范围内掀起一股碳纳米管热。到目前，关于碳纳米管本身特性及生产方法的研究已取得重大进展．开始进入到碳纳米管批量生产及碳纳米管的广泛应用方面。目前，研究的重点已经转移到碳纳米管的较大批量生产及其应用领域。引言：Part1Part2Part3Part420世纪80年代美国科罗拉多州立大学化学系Martin教授领导的研究组首创性地将模板法应用于纳米材料的合成。纳米材料
2、引起人们广泛的兴趣,模板法也因而发展成为最重要的纳米材料合成方法。模板合成是公认的合成纳米材料及纳米阵列(nanoarrays)的最理想方法。将具有纳米结构、价廉易得、形状容易控制的物质作为模子(template),通过物理或化学的方法将相关材料沉积到模板的孔中或表面,而后移去模板,得到具有模板规范形貌与尺寸的纳米材料的过程。Part1Part2模板合成(templatesynthesis)：Part3Part4模板法的优点：(1)多数模板不仅可以方便地合成,而且其性质可在广泛范围内精确调控；(2)合成过程相对简单,很多方法适合批量生产；(3)可同时解决纳米材料的尺寸与形状控制及分散稳定
3、性问题；(4)特别适合一维纳米材料,如纳米线(nanowires,NW)、纳米管(nanotubes,NT)和纳米带(nanobelts)的合成。性能优异的模板是模板合成的关键。用于合成纳米材料的模板多种多样,大致可分为：纳米孔模板纳米结构模板软模板晶面台阶模板Part1Part2Part3Part4纳米孔模板Part1Part2Part3Part4(1)多孔阳极氧化铝膜多孔阳极氧化铝膜(AAO)是通过电化学氧化的方法在纯铝表面形成的具有高度规整结构的氧化铝薄膜。在0.3moldm-3草酸溶液中制备的多孔氧化铝模板用AAO模板采用电沉积法制备金纳米线阵列的过程纳米孔模板Part1Part
4、2Part3Part4（2）痕迹刻蚀聚合物模板（TEPM）用核裂变碎片轰击6—10μm厚的聚碳酸酯、聚酯或聚乙烯醇等高分子膜,使膜出现损伤,然后用化学法使损伤痕迹腐蚀发展成纳米孔道即得痕迹刻蚀聚合物模板。聚碳酸酯聚合物模板纳米孔模板Part1Part2Part3Part4(3)共聚物模板(copolymertemplates)将直径14nm的六方柱形聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)堆积于聚苯乙烯(PS)母体中,放在导电基材上施加30—40Vμm-1的直流电场,在165℃保温14h,冷却后用紫外光照射,草酸溶解,可得孔径14nm、厚1μm、孔密度119×1011cm-2的自组装双段共聚物模板。
5、自组装双段共聚物模板的制备过程与AAO模板相比,该模板底部无阻挡层,可直接与底材电流接触,便于采用电化学沉积法制备纳米材料。纳米孔模板Part1Part2Part3Part4(4)纳米孔玻璃将经过酸刻蚀处理的玻璃丝堆积成束,经高温拉伸形成纳米孔,即得纳米孔玻璃(nanochannelglass)。该模板孔道形状整齐,孔密度较高,孔径可从几十纳米到几微米。纳米孔模板Part1Part2Part3Part4(5)多孔硅酸盐(6)纳米多孔单晶云母采用高能粒子轰击云母片产生一定深度的粒子痕迹,而后用20%的氢氟酸刻蚀即得多孔单晶云母(nanoporoussinglecrystalmicafilm
6、)模板。纳米孔模板Part1Part2Part3Part4(7)光致刻蚀图形模板用光致刻蚀的几何图形作模板,使聚合物胶粒流过时被模板捕获,可合成具有复杂形状的聚集体(complex2shapedaggregates)。纳米孔模板Part1Part2Part3Part4(8)多孔硅模板采用电化学刻蚀的方法在单晶硅表面形成多孔硅,其孔径约3nm。在该模板上沉积5nm铁层,然后采用化学气相沉积可制备碳纳米管阵列。纳米结构模板Part1Part2Part3Part4(1)生物模板许多生物体结构单元在纳米范围,如DNA分子是直径约2nm的双螺旋体,且具有线型、环型等拓朴结构；烟草花叶病毒是长300
7、nm、直径18nm的棒状体。这些具有纳米形貌的物质都可作为生物模板(biologicaltemplate)。纳米结构模板Part1Part2Part3Part4(2)MMo3Se3模板将MMo3Se3溶于极性溶剂可形成长的[Mo3Se3]n分子链,该链可相互结合成直径2—100nm的线束(nanowirebundles)。该链具有还原性,可直接还原沉积金属离子(如AuCl4、Ag+、PtCl4、PdCl4),而模板本身被氧化成Mo3
