一维纳米材料的制备.ppt

第一页 先进材料的制备及加工技术 纳米线的制备 纳米柱的制备 碳纳米管制备 碳纳米管阵列制备 第四讲 二维纳米材料制备 纳米薄膜简介 纳米薄膜制备技术 石墨烯及其制备 1、纳米薄膜简介 多孔金属材料是指一种内部含有一定数量、尺寸的孔径，具有明显孔隙特征的金属材料。 由于其独特的结构，多孔金属具有了一系列特殊的性能，如表观密度低、比表面积大、可压缩性好等，这使得多孔金属材料在现代工业得到了广泛的应用 纳米材料的兴起与发展使得一类孔壁处于纳米尺度(指1到 100nm)的金属多孔材料受到了广泛关注和研究，它集中了纳米材料和多孔材料的优点，被称为纳米多孔金属材料。 由于贵金属价格昂贵，且资源稀少，提高其利用率以减少其载量对催化剂的设计非常重要。 氮化碳除了具备高硬度和高弹性外，还具有耐磨损、防腐蚀、耐高温等优异性能，其耐高温和化学稳定性要大大优于金刚石，在机械加工领域具有良好的应用前景。 它还具有宽能带间隙、高热导、光学非线性，是制造半导体和光学器件的候选材料，也有可能是一种理想的场致发射材料。 二十年来，众多研究小组对合成该种材料进行了尝试。迄今为止，已有一系列的技术手段例如阴极电弧、直流与射频溅射、热丝化学气相沉积、激光烧蚀沉积 (PLD)、等离子体辅助化学气相沉积 (PCVD)等，被用来合成这种新型物质。 采用等离子体束沉积和活性源辅助PLD方法合成出同时含ββ和g相的C3N4纳米微晶。 CNT 薄膜的制备 纳米TiO2薄膜制备 纳米多孔金属薄膜制备 氮化碳纳米薄膜制备 纳米颗粒膜制备 静电纺丝法 CNT薄膜的制备可分为两种途径：一种为干法，如通过经典的化学气相沉积( CVD)技术实现CNT在不同衬底上的自组织生长。 另外一种为湿法，主要是先把CNT分散在溶液中，再借助于各种成膜技术获得表面平整的CNT薄膜。 湿法主要包括：溶液浇铸法、层-层吸附自组装法、 电泳沉积法、 电化学沉积法、自组装成膜法( SAM ) 、浸渍涂布法、 改性表面吸附法、过滤-转移法和LB技术等。 2）纳米TiO2薄膜制备 溶胶- 凝胶法，以适宜的无机盐或有机盐为原料制备溶胶，把溶胶涂覆在基材表面，经水解和缩聚反应等在基材表面胶凝成膜，再经干燥、焙烧与烧结获得表面膜。 一般以Ti(OC4H9)4、TiCl4、TiOSO4为原料, 乙醇等为溶剂, HNO3、HCl、CH3COOH、NH4OH 等为催化剂。 可以用离心旋转法、浸渍提拉法、喷镀法在基材表面涂膜，目前采用较多的是浸渍提拉法。 近年来，随着对环境和能源的重视，染料敏化纳米晶TiO2薄膜的研究也发展得很快。 TiO2薄膜的比表面积、粗糙度、膜厚等性质参数强烈地影响着太阳能电池的光电性能。 丝网印刷技术制备薄膜时使胶体溶液在刮板的作用下通过网孔，均匀的沉积到导电基底上，形成纳米 TiO2 胶体膜，大量制备时可用平面印刷机进行操作。 该技术具有印刷膜层厚、对浆料适应性强、对承印物形状和尺寸适应性广等特点，近年来备受关注。 液相沉积法( Liquid phase deposit ion, LPD) 是利用金属氟化物盐的水解制备出相应的金属氧化物或氢氧化物。 液相沉积法制备薄膜需进行热处理促使TiO2晶化，而在热处理过程中薄膜内的水分以及挥发性物质往往会导致薄膜表面龟裂。 微波辅助液相沉积法( Microwave liquid phase deposition, MWLPD) 是将整个液相沉积过程置于微波辐射环境下，在较低温度下实现TiO2由无定型向锐钛矿型的转化，不需要后续的煅烧处理，从而避免了TiO2纳米薄膜的龟裂。 CVD法沉积的薄膜具有很好的阶梯覆盖性能，适用于在形状复杂的基体表面沉积膜层，因而越来越受到重视。 为了克服是以TiCl4为反应物Cl对膜的污染，人们使用钛醇盐作为原料来制备TiO2薄膜, 同时还可以显著地降低沉积温度, 提高工艺的使用范围。 水热法是制备纳米材料的常用方法, 是用前驱体在高温、高压条件下，在水介质中水解，直接转化为晶态纳米粒子。 3）纳米多孔金属薄膜制备 4）氮化碳纳米薄膜制备 原子束辅助脉冲激光烧蚀沉积技术(PLD) 5）纳米颗粒膜制备 先后将Co磁性层和C保护层沉积在以非晶质的C为衬底的玻璃基片上。 C层和Co层分别采用射频溅射和对靶直流溅射模式制备，通过调节溅射时间和功率来控制其厚度。 衬底层和保护层的C 层厚度为30nm ，磁性层Co层的厚度在14~34nm范围内变化。 静电纺丝法，将纺丝溶液装入注射器内，并加上高压；由于高压电场的作用，在针头处形成“泰勒锥”。 溶液在高电压作用下形成射流，并经过多次分裂，同时溶剂快速挥发，在收集板上就得到了微纳米尺度的纤维。 该方法是一种简便易行、可以直接从聚合物及复合材料制备连续纤维的方法, 其制备的纳米纤维薄膜通常是以无纺布