第四章 一维纳米材料ppt课件.ppt

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1、第四章一维纳米材料onedimensionalnanometermaterials4.1纳米丝或纳米棒4.2纳米管4.3同轴纳米电缆定义：在两个维度上为纳米尺度的材料横截面：长度：几百纳米至几毫米结构：种类：nanobelt一维纳米材料的制备策略A)DictationbytheanisotropiccrystallographicstructureofasolidB)Confinementbyaliquiddropletasinthevapor-liquid-solidprocessC)DirectionthroughtheuseofatemplateD)Kineticco

2、ntrolprovidedbyacappingreagentE)self-assemblyof0DnanostructuresF)Sizereductionofa1Dmicrostructure4.1纳米丝或纳米棒纳米棒(nanorod)：纵横比(长度与直径的比率)小，<1m纳米丝(线、纤维)：纵横比大，>1mSi纳米线、铁镍合金纳米线SiC、Si3N4、GaNMgO、ZnOGaAs、InAs、InP、GaP种类：(nanowire,nanowhisker,nanofiber)4.1.1制备方法(1)气相生长合成法Supersaturationfactor低过饱和度：w

3、hisker中过饱和度：bulkcrystal高过饱和度：powder直接气相法粉体(如Si3N4、SiC、Ga2O3、ZnO)直接加热气化生成相应的纳米线间接合成法在纳米线的形成过程中可能涉及到中间产物优点：simplicityandaccessibilityMgOMg蒸汽石墨舟MgO衬底例①：MgO纳米线的制备MgO+C(H2,H2O)Mg(V)+COTransporttoGrowthzoneMgO(Al2O3,ZnO,SnO2)氧化两步法有助于降低过饱和度(1)气相生长合成法Cu+O2Cu2OH2S室温Cu2SCu＋airCuOnanowireCu2O中间产物的生成有

4、助于降低制备纳米线的温度MgB2MgO900℃,氧化H2/ArMgO1200℃直接蒸发MgOnanowire(1)气相生长合成法例②:Cu2S纳米线的制备△例③:MgO纳米线的制备Si+SiO2(S)热蒸发或激光蒸发SixO(V)Six-1+SiOSi+SiO2SixO液体，起催化剂作用，有助于Si原子吸收、扩散、沉积SiO2壳层，由SiO分解而来，有助于阻止横向生长温度梯度的存在是纳米线生长的外部推动力+SiO(1)气相生长合成法例④:Si纳米线的制备可能生长机理：TAdv.Mater.2000,12,No.18,p1343X>1(1)气相生长合成法例⑤:GaAs纳米线的

5、制备氧化物辅助纳米线生长方法优点：①无需金属催化剂；②消除了金属原子对纳米线的污染GaAs+Ga2O3GaAs纳米线在[111]生长方向的GaAs结晶核外面包覆了一层Ga2O3生长机理：(2)气-液-固方法(VLS方法）原理优点：可用于制备单晶纳米线；产量相对较大缺点：不能用于制备金属纳米线；金属催化剂的存在会污染纳米线激光蒸发、热挥发、电弧放电－物理法Chemicalvaportransportanddeposition－化学法纳米线的直径由Au团簇或粒子的尺寸决定应用最广泛的方法，制备的纳米线包括：Si、Ge、B－elementalsemiconductorGaN、Ga

6、As、GaP、InP、InAs－III-VsemiconductorZnS、ZnSe、CdS、CdSe－II-VIsemiconductorZnO、MgO、SiO2－oxidesVapor来源：Ge纳米线的生长过程AuclusterGeI2700-900℃分解Ge-Au(L)合金(～12％Ge)在固液界面生长过饱和Ge(V)360℃(2)气-液-固方法(VLS方法）(3)Solution-Liquid-Solidmethods(SLS方法)产物为单晶纳米须或线，横向尺寸10～150nm，纵向几mm催化剂：低熔点金属，如In、Sn、Bi等优点：操作温度可在普通芳香烃的沸点以下

7、例①：{tert-Bu2In[-P(SiMe3)2]}2111~203℃芳香烃溶剂In催化剂InP(10~100nm,1000nm)原理156.6231.9271.3Organometallicprecursor例②SiHH烷基硫醇稳定的Au纳米粒子己烷加热加压超临界流体状态Si纳米线(Au-Si合金液体组成，18.6mol%,363℃)(3)Solution-Liquid-Solidmethods(SLS方法)bp:100oCbp:68.7oC(4)溶剂化热合成(solvothermalMethods)原理：使