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College of Chemistry Molecular Sciences;模板法制备纳米材料 Template-directed Synthesis of nanomaterials 合成低维纳米结构已成为人们研究的热点之一。目前，科学家们已经开发了许多制备纳米结构的方法。 据是否使用模板一般可以分为“模板”法和“无模板”法。 ;“模板”法是最近十多年发展起来的合成新型纳米结构材料的方法。 一般来讲，模板法根据其模板自身的特点和局限性的不同可以分为“硬模板”法和“软模板”法。 一、 “硬模板”法 硬模板多是利用材料的内表面或外表面为模板，填充到模板的单体进行化学或电化学反应，通过控制反应时间，除去模板后可以得到纳米颗粒、纳米棒，纳米线或纳米管，空心球和多孔材料等。经常使用的硬模板包括分子筛，多孔氧化铝膜，径迹蚀刻聚合物膜，聚合物纤维，纳米碳管和聚苯乙烯微球等等。; 与软模板相比，硬模板在制备纳米结构方面有着更强的限域作用，能够严格控制纳米材料的大小和尺寸。 但是，“硬模板”法合成低维材料的后处理一般都比较麻烦，往往需要用一些强酸、强碱或有机溶剂除去模板，这不仅增加了工艺流程，而且容易破坏模板内的纳米结构。 另外，反应物与模板的相容性也影响着纳米结构的形貌。;(1)径迹蚀刻聚合物膜和多孔氧化铝膜 径迹蚀刻聚合物膜主要是通过核裂变碎片轰击聚合物膜使其表面出现许多损伤的痕迹，再用化学腐蚀的方法使这些痕迹变成孔洞得到的。 这种模板的特点是孔洞呈圆柱型，很多孔洞与膜面斜交，与膜面的法线的夹角可达34度，因此在厚膜内有孔通道交叉现象，总体来说，孔分布是无序的，孔的密度大致为109个/cm2。 ;多孔氧化铝是利用高温退火的高纯铝箔在一定温度下，在一定浓度的草酸、硫酸或磷酸溶液中控制在一定的直流电压下阳极氧化一定的时间后得到的。 该模板的结构特点是孔洞为六边形或圆形且垂直于膜面，呈有序平行排列。孔径可在5至200nm 范围内调节，孔密度可高达1011 个/cm2。 ;A;AAO模板法制备纳米材料与纳米结构的工艺流程图 ;用AAO/Al 模板通过控制沉积时间, 制备出不同长径比的金纳米材料的TEM照片(孔直径d=10nm, 长径比(l/d)分别为1, 3, 500).;纳米线的长径比与沉积时间近似成正比 ;碳纳米管的AAO模板合成;(2)以碳纳米管为模板合成纳米线 碳纳米管为模板合成碳化硅纳米线： 将碳纳米管与Si-SiO2混合加热加热到1400度可制得碳化硅纳米线。 ;碳纳米管模板法合成碳化物纳米线反应示意图;(3) 胶体晶体模板;氧化锆;氧化钛;二、 “软模板”法 软模板通常为两亲性分子形成的有序聚集体，主要包括：胶束、反相微乳液、液晶等。 两亲性分子中亲水基与疏水基之间的相互作用是两亲性分子进行有序自组装的主要原因。 表面活性剂是一类应用极为广泛的物质，其特点是很少的用量就可以大大降低溶剂的表（界）面张力，并能改变系统的界面组成与结构。表面活性剂溶液浓度超过一定值，其分子在溶液中会形成不同类型的分子有序组合体。;微乳液技术的概述;T. Hanaoka et al., J. Colloid Interface Sci. 235, 235–240 (2001) W.Y. Kim et al, Applied Catalysis A: General, 1998, 169, 157-164;a: M.Z.Yates et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 476-478. b: K. Yu et al., Chem. Commun., 2003, 1522-1523. c: M. Wu et al., J. Colloid Interface Sci., 243, 102-108.;二、微乳液制备催化剂的方法;二、微乳液制备催化剂的方法;影响纳米粒子大小的因素;控制纳米粒子大小的方法;控制纳米粒子大小的方法;控制纳米粒子大小的方法;控制纳米粒子大小的方法;三、油相的性质; 和金属作用力强的表面活性剂（AOT, NP, Brij35）：温度对粒子 影响不明显； 和金属作用力弱的的表面活性剂（CTAB, CTAC) ：温度升高，得到的粒子变大 成核过程越快，得到的粒子尺寸越小;Nature material 2003, 2, 145-150;忱箩狂虱援募弦秤误墅沽湾蟹民将沦涌薯醇侮疫菜蹋峻酗痛陶顽孺盈眷徐工业催化5课件工业催化5课件;Nature material 2003, 2, 145-150;隶摔牡饵垦搏担忧麦士皆荚牙现隘屡纲狼萌邢站枚菇箕吠某惧鄂彤副霖侄工业催化5课件工业催化5课件;金属纳米微粒，除Pt、Pd、Rh、Ir，还