纳米科学与技术4摘要.ppt

* Au3+ Br- AuBr4- Surf+ AuBr4- Surf+ Pt Au 丙酮 进入胶团 AuBr4- 粒子形状受棒状胶团控制 粒子形状不受棒状胶团控制 丙酮 胶束模板电化学合成金纳米棒 * 从体相金到金纳米棒的转化过程 Au(0) (金阳极) Au(Ⅲ) AuBr4- AuBr4-·Surf +(溶液中) Au(0) (小粒径金纳米粒子、团簇或原子) Au(0) (金纳米粒子：球或棒) AuBr4-·Surf +(胶团里) **** * * * * * 关于用溶胶—凝胶法制备纳米微粒的例子很多，下面仅给出两个典型例子： (i)、醇盐水解溶胶-凝胶法已成功地制备出TiO2纳米微粒(＜=6nm)，有的粉体平均粒径只有1.8nm(用透射电镜和小角散射来评估)。 该制备方法的工艺过程如下： 在室温下40ml钛酸丁酯逐滴加到去离子水中，水的加入量为256ml，边而加边搅拌并控制滴加和搅拌速度，钛酸丁脂经过水解，缩聚，形成溶胶。超声振荡20min，在红外灯下烘干，得到疏松的氢氧化钛凝胶。将此凝胶磨细，然后在873K烧结1h，得到TiO2超微粉。 * (ii)、以无机盐水解溶胶—凝胶法制SnO2纳米微粒的工艺过程如下： 将20gSnCl2溶解在250ml的酒精中，搅拌半小时。经l h回流，2 h老化，在室温放置5d(天)，然后在333K的水浴中干燥两天，再在100℃烘干得到SnO2纳米微粒。 * 溶胶—凝胶法的优缺点如下： (i)、化学均匀性好：由于溶胶凝胶过程中，溶胶由溶液制得，故胶粒内及胶粒间化学成分完全一致。 (ii)、高纯度：粉料(特别是多组份粉料)制备过程中无需机械混合。 (iii)、颗粒细：胶粒尺寸小于0.1um。 (iv)、该法可容纳不溶性组分或不沉淀组分。不溶性颗粒均匀地分散在含不产生沉淀的组分溶液中，经胶凝化，不溶性组分可自然地固定在凝胶体系中。不溶性组分颗粒越细，体系化学均匀性越好。 (v)、烘干后的球形凝胶颗粒自身烧结温度低，但凝胶颗粒之间烧结性差，即体材料烧结性不好。 (vi)、凝胶干燥时收缩大。 * 4.3自组装法 自组装是在无人为干涉条件下，组元通过共价键等作用自发地缔结成热力学上稳定、结构上确定、性能上特殊的聚集体的过程。 自组装过程一旦开始，将自动进行到某个预期终点，分子等结构单元将自动排列成有序的图形，即使是形成复杂的功能体系也不需要外力的作用。 * Types of Self-Assembly Capillary Forces Magnetic Forces Electrostatic Forces * Colloidal suspension is left to evaporate. Colloidal particles deposit on the substrate. Growth rate can be controlled. Monodisperse particles in solution. Vdraw Capillary force in meniscus draws particles together. Convective self – assembly * Array Thickness (kd) Flux of silica into meniscus ? Array thickness k : number of layers. l : meniscus height. ? : volume fraction. je : particle velocity. vc : colloid velocity. d : sphere diameter. Thickness control * More complex structures Silica colloidal crystals Macroporous polymer (interconnected air spheres in polymer background) fill voids with polymer etch out silica fill voids with liquid precursor, say TiO2 dissolve the polymer double templating Monodisperse TiO2 spheres TiO2 polymer * Basic Ideas ? Stable position when structure in potential energy well – Gravity – surface