水热法合成一维纳米水热合成一维纳米.ppt

水热法合成硅纳米线;水热法[1];将1.25g SiO粉末和35ml 去离子水混合，均匀搅拌后放入容积为200ml的高压反应釜内，加盖密封，调节反应釜的磁力搅拌器的转速为300r/min; 用温控仪控制釜体内的升温速率，并于温度为450℃时保温 6h，压力增长到9.2MPa。 随后反应釜自然冷却至室温，打开釜盖，收集具有大量微小悬浮物质的上层黄色溶液、釜底的红褐色沉淀和釜盖的絮状物。 用超声波清洗仪把上层黄色溶液分散10min，在清洗过的硅衬底上滴加数滴，放在烤箱里烘干，釜盖上刮下来的絮状物用去离子分散后，同样方法制样。[2]杨丽娇,王金良,杨成涛,梅丽润. 水热法制备硅纳米线及其物理性能研究[J]. 稀有金属,2013,04:564-570. ;表征;图 1( a) 和( b) 是硅的氧化物纳米球 图像，当反应釜保温温度 ( 即最高温度) 不大于430℃ ，压力小于 6MPa 时，实验的产物就是这种粒径很小的纳米球，没有发现任何线状的生成物，且纳米球的粒径大小不等，小的可达6nm 左右，大的达到 35nm左右。;图 1（b） 是纵面 SEM 图像，从中可以确定生成物是纳米球，且小粒径的纳米球分布在大的颗粒旁。图 1（d）是纳米球的EDX图像，可知纳米球只有硅和氧两种元素，Si /O 的原子数比大约是 1.0:1.3，应该是硅的氧化物纳米球。 图 1（c）是釜盖上的絮状物的SEM图像，可观察到粒径不均匀的硅纳米链，由生长速度较慢的硅晶核重新核化后组成，说明硅纳米线很容易在反应釜的釜盖上成核生长，这是由于釜盖与釜体存在很大的温差，硅原子更易在釜盖上重结晶，但是我们也发现釜盖上生长的硅纳米链存在粒径不均和取向生长不好等缺点。;图 2（a）（c）（d） 是上层黄色溶液制样后的扫描电子显微镜图像，从图中可观察到粒径均匀且表面较光滑干净的纳米线。;从图2（c） 和( d) 的图中可知SiNWs的直径由50nm到 100多nm 不等，图 2( a) 中可观察到 SiNWs长度可达3~5μm左右。 图 2（b） 是纳米线的EDX图像。从中了解到样品中只含有硅和氧两元素，而且 Si/ O原子数比为3.5:1.0。釜底大量的红褐色沉淀经测试表征是二氧化硅，在这里不做描述。 ;高分辨电子显微镜( HRTEM) 图像可以观察到硅纳米线更多的结构细节，从图3（a）（b）的图???中可明显观察到粒径均匀的实心纳米线和很薄的包覆层，其周围有许多大小不等的纳米球，是由于硅纳米线的生长时间不够造成的，水热反应中随着生长时间的延长，可以显著提高纳米线的产率，而且对纳米线的形貌影响不大，但是改变温度和压力，就会改变生成物的种类。;图 3(c) 可以清晰地观察到纳米线和氧化物包覆层的界面，从图 3（c）的界面处可以发现纳米线呈晶态和包覆层呈无定形。图3（c）中界面处晶格条纹清晰可见，某些区域不太明显的原因是受到纳米球覆盖。此外，晶化度跟温度有关，温度的升高有利于提高样品的晶化度。经测量计算可知晶面间距为0.31nm，正好与硅{111} 面相吻合，因此纳米线的内部是晶体硅结构。;图 5是硅纳米线成核和生长过程中釜体的实际温度随时间的变化，图中第一个折点处温度为 225℃，是活性较高的SiO 分解成Si和SiO2，吸收大量的热，从而使温度增长速率变缓。然后，Si、和SiO2反应合成SiOx （x1），即形成大量的纳米团簇，放出大量的热，使温度增长速率变快。;;;;[5];;;The End