G980N012学生杨祝婷无机化学是奈米材料研究领域中极为重要的支撑.doc

G980N012 學生:楊祝婷 無機化學是奈米材料研究領域中極為重要的支撐性學科 大量奈米材料由無機類物質構成，或者由無機類物質與有機類物質複合而成。 無機化學反應速率快，不需要加熱， 反應比較完全且副作用少，同時所需反應裝置相對簡單，產物易分離 很多常規的無機化學反應在各類奈米材料的製備中得到應用 著名學者E. Matijevic在一篇綜述中系統地總結了用常規無機化學手段製備單分散性奈米或超細粒子的工作 在80℃下通過水溶液中的沉澱反應可製得分散性、均勻性良好，近似立方體的超細NaMgF顆粒（圖1-1），立方體的邊長約為1.5μm。 3NaF+MgCl2＝NaMgF3↓+2NaCl 但在許多無機奈米粒子的製備過程中， 需要對一些傳統的方法加以改進。例如，加入一些特殊介質、助劑以控制目標產物的品質 隨著奈米材料研究快速發展，採用各類高分子或其他介質控制無機合成得以廣泛應用並不斷深入。 T. Sugimot等分別在明膠的水溶液和新型反微泡體系中（reverse micelle, RM）製備了奈米AgCl粒子，反應為： KCl+AgNO3＝AgCl↓+KNO3 我們採用硬脂酸作穩定劑，按照特定的化學計量比，將Ba(OH)2、Fe(NO3)3、 Zn(NO3)2和Co(CH3COO)2加入到熔融的硬脂酸中，這些無機反應物發生了分解、水解、中和反應，經高溫焙燒除去硬脂酸，可得多元複合氧化物──BaZn2-xCoxFe16O27的奈米晶 圖1-4?圖中可以看出，所得產物有著近似為球形的形貌，具有較好的細度和顆粒均勻性，而在850℃下焙燒得到的產物 （圖1-4?）顆粒直徑明顯增加，且出現團聚現象 有關無機奈米薄膜的製備方法報導較多，主要包括溶膠—凝膠法和化學沉積法等。 A. Hagen等報導了一種簡便但行之有效的超薄TiO膜製備方法（圖1-6）。 F. Muller等在空氣—水的界面製備金屬銀薄膜（圖1-7）。透過同步輻射X射線照射Ag2SO4溶液，在X射線的作用下，溶液表層發生了如下反應： H2O→e-aq，H+，H·，OH·，H2O2，H2　Ag++e-aq→Ag0 C. Santato等採用溶膠—凝膠法製備出多孔WO3薄膜，採用酸化前驅物Na2WO4，再將生成的鎢酸在PEG等介質中脫水，得到目標產物。薄膜的形貌因熱處理溫度和時間而異（圖1-8） L. A. Porter等將鍺片基浸入貴金屬配位離子（AuCl4-，PdCl4-2，PtCl4-2）的稀溶液，根據表1-1中的電極電位數據可判斷出Ge可與這3種貴金屬配位離子發生置換反應 金屬粒子逐漸長大， 其在鍺片基上的生長速度有著AuPtPd的順序。 L. A. Porter等進一步控制置換反應的時間和反應物濃度，得到的結果十分有趣，沉積在鍺片基上的Pd形成正方形網格結構 E. Leontidis等在十二烷基磺酸鈉（SDS）與聚環氧乙烷（PEO）的混合溶液中製備出PbS奈米管（圖1-11），離子反應為： Pb2++S2-=PbS↓ 圖1-12描述了此種奈米管形成過程：反應生成的PbS可與PEO-SDS體系中的SDS相互作用，形成有序層狀結構 Z. R.Tian等將超細TiO2粒子通過浸泡沉積在鈦箔片上，然後將箔片浸入NaOH溶液，反應容器由聚四氟乙烯製成，密封後在95～160℃加熱一定時間後可得管狀奈米TiO2。 V. F. Puntes等在二氯苯體系中加入界面活性劑三辛基氧化膦（TOPO）等物質，透過加熱回流來分解配位化合物Co2(CO) 8 可有效控制金屬奈米鈷的尺寸和幾何形狀。 研究表明，很多磁性材料奈米化後，磁性可明顯變化，故該研究成果具有重要的意義。 一些層狀鈦酸鹽具有晶須狀的形貌。我們將鈦酸丁酯與強鹼的混合物或TiO2與Na2CO3的混合物，通過高溫煅燒，分別製得層狀K2Ti4O9和層狀Na2Ti3O7。 圖1-16?為製備過程中加硬脂酸時的產物而在無硬脂酸時，材料長度最高可達5000nm ，如圖1-16?所示。 層狀奈米Na2Ti3O7在無機強酸中，Na+與H+長時間交換後可得H2Ti3TiO7 圖1-17表明，Na2Ti3O7中Na +與H +交換能力的順序為：（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）。 該研究工作由於採用水熱法酸化鈦酸鹽晶體，從而得到了微結構不同的後續產物。 這種新型的奈米材料有可能用於光催化降解有害物質，這是奈米材料應用基礎研究中的一個重要領域。 J. M. Nedeljkovic等將H2Ti4O9晶體放置於超臨界水中，在250℃下加熱1小時後成功製得TiO2奈米棒 J. M. Nedeljkovic等將金屬銦加入TiO2奈米棒與9-十八烯／甲苯的懸浮體系，攪拌3d後再混入P(SiMe3)3，在室溫和2