纳米化学

纳米
化学
薛群基徐康!
中国科学院兰州化学物理研究所兰州"#$$$$%摘要介绍了纳米结构物质的发展现状&着重阐述了纳米物质的化学制备方法以及对其化学性质研究的新进展’介绍了纳米物质的可能应用途径&指出纳米化学的发展对纳米材料的开发和应用具有十分重要的作用’
关键词纳米物质化学制备方法化学性质
中图分类号()*+,-#.#文献标识码(/文章编号(0$$123.04
!3$$$%$52$5#02056789:;<=>?@A B
C D E F D G H I C DJK G L
!M N O P Q R ST O U V W V S V X R Y Z Q X [W \N ]^Q _U W \U &Z Q W O X U X /\N ‘X [_R Y a \W X O \X U
&M N O P Q R S "#$$$$&Z Q W O N
%b c ?@A 7:@,Q Xd X \X O V ‘X e X ]R f [X O V UR Y O N O R U V d S \V S d X ‘[N V X d W N ]UN d Xd X e W X g X ‘h ,Q X
X [f Q N U W U W U R OV Q X \Q X [W \N ]f d X f N d N V W R O[X V Q R ‘U N O ‘V Q X W d \Q X [W \N ]f d R f X d V W X U h ,Q X f R U U W 2
i ]XS V W ]W P N V W R Of N V Q g N _U R Y O N O R [N V X d W N ]U N d X‘W U \S U U X ‘h T V W U f R W O V X ‘V Q N V V Q XO N O R \Q X [2
W U V d _W U V Q X i N U X R Y V Q X ‘X e X ]R f [X O V R Y O N O R [N V X d W N ]U &N O ‘\Q X [W U V U U Q R S ]‘f N _N V V X O V W R OV R
V Q X‘X e X ]R f [X O V R Y O X gf d X f N d N V W R O[X V Q R ‘U N O ‘V Q X \R [f d X Q N O U W e X S O ‘X d U V N O ‘W O j R Y V Q X W d
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h k <Bl 9A m ?O N O R U V d S \V S d X ‘[N V X d W N ]U +\Q X [W \N ]f d X f N d N V W R O[X V Q R ‘+\Q X [W \N ]f d R f 2
X d V _
一n 引言
纳米材料是近年来受到人们极大重视的一个领域’虽然人们对这种材料的认识并不完全统一&但是大多数人认为&这种材料指的是其基本颗粒在0o0$$O [范围内的材料’在名称方面也不统一&其英文名称一般是由两个词组成(第一个词可以是O N O R n O N O R U W P X ‘
n O N O R U \N ]X n O N O R U V d S \V S d X ‘n O N O R [X V X d 等+第二个词可以是f N d V W \]X U n [N V X d W N ]U n U S i 2
U V N O \X n U R ]W ‘U n \]S U V X d U 等’
相应的中文&也有许多不同的名词&这里不准备详细讨论’我们认为&英文的O N O R U V d S \V S d X ‘U S i U V N O \X U 是比较科学的名称&
中文应是纳米结构物质&或简称为p 纳米物质q ’本文中将使用这个名称&同时也将使用p 纳米颗粒q +而在介绍应用时将使用p 纳米材料q ’
作为这种物质的科学基础&出现了纳米科学’又由于这门科学与许多分支学科有关&于是就出现了纳米化学n 纳米物理学n 纳米生物学n 纳米电子学n 纳米技术n 纳米工艺等等’这些
第03卷第5期
3$$$年00月化学进展^r )s r t a aT u Z v t wT a ,r x y R ]h 03u R h 5u R e h &3$$$
万方数据
学科为纳米材料的发展提供了科学基础!纳米化学是其中很重要的一门"也可以说是其他各门纳米分支学科的基础!
近年来"纳米化学受到很大的重视!美国化学会出版的刊物#$%&’()*+,-./)%*’/0(
1223年第4期出版了第一个5纳米结构的材料6专刊"刊登了78篇综述文章和98多篇研究
快报和研究论文"比较全面地介绍了这方面的新进展!1224年美国化学会的春季年会上"
组织了一个5纳米结构上的电化学6专题讨论会"后来出版的1222年第:期;/<=&>’*
成为这次讨论会的专刊!1224年美国化学会的秋季年会上"据统计共有788多篇文章的题目中带有?@?A 这个词!这次会议的5大分子秘书处B C @D E A C A F G D H F @E I G D E G J @E K @J
L 6和5材料化学秘书处B C @J G E K @F D M G C K I J E NI G D E G J @E K @J
L 6分别组织了:次和9次关于纳米材料的专题讨论会!1224年O 月召开的571世纪及以后的材料6
专题研讨会上P 位主要发言人的大部分发言"都以较大篇幅涉及纳米材料!另外"7888年1月美国Q R S R 组织了一次有关纳米材料对航天科技发展的影响的专题讨论会!会上许多人指出"航天科技提出的许多任务"离开纳米材料
是无法解决的T 1U !此外"#$%&’V /0W %X ’%Y (1222年第P 期"Z V V ,><)(,-#$%&’V /0W %[
(%/*V $
1222年第9期都是这方面的专刊!1222年4月美国出版了一套9卷本的有关纳米结构材料和纳米工艺的手册T 7U !近年来"美国化学文摘每年摘录的文章中"带有5?@?A
[6的文章不下9888
篇!上面列举的学术界和出版界的情况可以充分说明人们对纳米物质的重视!纳米颗粒的特点是物理学家发现的!他们在38年代从理论上"28年代在实验上证实"当金属或半导体的颗粒尺寸减小到纳米范围时"其电学性质会发生突变"同时磁性\光学性质\光电性质一般也会有特殊的表现!其原因是电子能级发生了变化"金属从准连续能级变为离散能级"半导体的能带宽度也显著增大!开始时"化学家并没有参加到对这个问题的研究中"后来发现"他们多年来研究的许多物质"其基本颗粒尺寸也是纳米级的"如用于催化剂的许多金属氧化物就是例子!此外"化学家已经合成的许多大分子的尺寸也已达到纳米范围"而这些物质的性质与前一类是不同的!本文的第二节将对这个问题加以说明!
二\纳米物质的种类
自从人们发现纳米尺寸的金属和半导体颗粒具有独特的电子学性质以来"物理学家\化学家\生物学家\材料学家等都开始制备和研究颗粒尺寸为纳米级的物质"纳米材料成了一个热门!但是"从发表的文章来看"这些均以5纳米6命名的物质中"却包含着属于不同类型的物质!我们认为"至少可以分为以下三类]
B 1L 金属与半导体的纳米颗粒!这种物质当颗粒尺寸减小到纳米级时"
出现5量子尺寸效应6!
金属颗粒的能级"从准连续能级变为离散能级"最后达到类似分子轨道的能级!这时"它们的电学\磁学\光学性质都会发生突变!不同物质有不同的尺寸临界值!这类物质是物理学家研究的对象!
B 7L R F 7
^:"_‘^"某些硅酸盐等绝缘体"它们的纳米颗粒早已被人们研究B 如催化剂\陶瓷材料等L "在一般情况下并不呈现特殊的电学性能"似乎没有出现5量子尺寸效应6!
B :L 化学家早已合成出的许多大分子"
如冠醚化合物\树型化合物\多环化合物\超分子化合物\富勒烯等等"它们的分子尺寸可达几纳米"甚至几十纳米!一些生物活性的大分子也可以归入此类!这些化合物的电子能级一般都表现出分子轨道能级的特点"有时会出现离子导电!它们的导电性质与颗粒尺寸的关系不明显"与金属纳米颗粒的性质有很大的差别!但
7:O 化学进展第17卷万方数据
是!这一类大分子化合物!当分子结构达到一定尺寸和复杂程度时!会出现一些特殊性质!如自修复"自组合等!形成更复杂的结构#这是化学家应大力研究的一个领域#由于这些问题已超出本文的范围!这里将不进一步讨论#
对于这三类纳米物质!应该分别加以研究!找出它们的共同点和不同点!以便对它们能有更深入的了解#
同时人们还注意到!纳米尺寸的颗粒可以有几种不同的存在状态#图$给出了这些状态
的示意图%&’#在不同状态下的纳米颗粒!
它们的界面情况和相互作用都是不同的#这些纳米颗粒之间可以有一定的相互作用和团聚!但是它们必须是单独存在的!才能显示出它们纳米尺寸的特性#如果它们以致密的形式团聚或被压实在一起!那就失去了纳米颗粒的特性!其性质就与体相物质相同了#实际上!许多体相物质也是由众多颗粒!包括一些纳米尺寸的颗粒组成的!不过这些颗粒致密地被压实在一起!因而不能表现出纳米物质的特性
#
图$不同状态的纳米颗粒示意图%
&’($
)纳米颗粒单独存在!其间距足够大!以至可以忽略颗粒间的相互作用*
(+
)纳米颗粒被表面活性物质形成的薄层包围*,
)纳米颗粒被其他物质形成的外壳包围*-
)纳米复合材料.纳米颗粒被分散在其他物质构成的基材中*
/
$)纳米颗粒与另一种颗粒物质形成分散体系*/
+)纳米颗粒本身形成的体系*三"纳米物质的制备方法
0)
物理制备方法早期的工作主要是用1由上到下2的方法!即是将较粗的物质破碎#如低温粉碎法"超声波粉碎法"水锤粉碎法"高能球磨法"喷雾法"冲击波破碎法等等#也有一些方法是1由下到上2的!如蒸汽快速冷却法"蒸汽油面冷却法!分子束外延法等等#
近年来也出现了一些新的物理方法#例如.用旋转涂层法将聚苯乙烯微球涂敷到基片上!由于转速不同!可以得到不同的空隙度#然后用物理气相沉积法在其表面上沉积一层银
膜!经过热处理!即可得到银纳米颗粒的阵列#最小的颗粒只包含34$5
3个银原子!其形状象金字塔!底边长367!高+$67%3’#近年来!
中科院物理所开发了对玻璃态合金进行压力下纳米晶化的方法#例如.89:;-<=;,>-玻璃态合金在?@A B 和?+&C 进行晶化!
可以制备出颗粒尺寸小于D 67的纳米晶%D ’#
用表面光刻的方法制造集成电路是已被广泛应用的方法#目前人们正在使用波长更短的光进行光刻!以求达到纳米尺寸的器件#已有报道用波长为$E &67的(9F 激光!
可以光&&3第3期专题论坛万方数据
刻出间隙达到!"#$%的器件&
估计不久即可投产’进一步的方向是&用更短波长的激光&或者用粒子束进行光刻&可以达到更小的间距()*’
人们还在研究利用将单晶硅的表面进行适当处理&以控制其表面结构+然后&再用异质外延法在表面上形成锗的薄膜+最后进行热处理
使硅被部分氧化&即可在表面上形成由锗,硅和氧化硅形成的纳米尺寸的多层结构(-*’用类
似的方法还制成了其他多种表面有序排列的纳米结构&例如在./01
基材上制出了有序的2$01
纳米岛阵列(3*’这些方法有可能用于制造微电子器件’关于物理制备方法&已有一些相当详细的综述文章&这里不准备更多涉及’
45
化学制备方法化学法主要是6由下而上7的方法&即是通过适当的化学反应8包括液相,气相和固相反应9&
从分子,原子出发制备纳米颗粒物质’这里首先要提一下的是&化学家们多年来利用有机合成的方法&合成出大量达到纳米尺寸的大分子’这种化合物的分子量可以达到数千甚至上万&尺寸可以达到十几纳米&但是都具有确定的结构和分子量’这些方面:;<=5><?5和:;<=5@A B <C 5专刊以及DE F G E H I
H <C
5(J *发表过相当详细的综述文章&本文中就不再介绍了’!J J -年王夔先生提出了6分子以上层次的化学7&指出了化学的重要发展方向’其中有
一部分内容也涉及到纳米尺寸的分子&但是他提到的问题更广泛,更深刻&请读者阅读他的
文章(!#*’
8!9
液相反应法这是被使用最多的方法’最常见的是在溶液中由不同的分子或离子进行反应&产生固体产物’适当控制反应物的浓度,反应温度和搅拌速度&就能使固体产物的颗粒尺寸达到纳米级’可以是单组分的沉淀&也可以是多组分的共沉淀’所用反应也是多种多样的&常用的有K 复分解反应,水解反应,还原反应,络合反应,聚合反应等等’近年来也出现了一些比较特殊的方法&例如K 将二甲基镉和硒粉在三烷基膦中的溶液喷洒到处于")#L
"3#M 的三辛基氧化膦8N O P O 9
中&可立即生成晶核&并生长出晶粒’通过改变浓度和温度等因素&可以制出不同尺寸的纳米微球或棒状物(!!*’又有人利用(Q R "8Q R S 9T Q O U *S
Q V 为原料&与W R "反应&制成了Q V U 的纳米颗粒’使用不同的T 值&产物可以是X L)$%的微球&
也可以是宽!Y X $%&长)L-$%的条状晶粒(!S *’
关于水解反应&应该着重提一下溶胶Z 凝胶法’这是个老方法&近年来又有许多新发展(!"*’
开始时主要是用金属的醇氧化物进行水解制备无机材料&例如陶瓷材料的前体’所用的原料为[8O \9T
&[可以是U ]&N ]&^_&0‘&a 等&\为烷基’部分水解后再进行缩合反应&可得到具有三维网格结构的凝胶’将其中的低分子化合物除去后&体积大大收缩&即可得
到纳米尺寸的颗粒’近年来用这种方法制备了许多有机Z
无机复合化合物’例如用聚四氢呋喃8P N [O 9与四乙基原硅酸酯8N b U O 9进行水解和缩合反应&就可以得到P N [O 与U ]O S 杂
化的产物’干燥后&就形成了P N [O Z N b U O 杂化纳米颗粒’这方面的例子还有很多(!c *&近
年来的新发展&可参看本刊不久前发表的文章(!X *’
水热法是一种很老的方法&但是近年来也有不少新的发展’用碳Z 水Z 镍的体系&在
3##M&!5c d!#3P /
下可以生成细颗粒的金刚石&这可能就是地层下面的情况(!)*’最近有不少人用水热法制备纳米物质&例如以W /c .e c U !#和[$Q ‘S 为原料&
在水热反应条件下制备出含有.e c U S f !#结构的锰Z 锗硫化物纳米棒状颗粒(!-*’还原法也是常用的一种方法’用氢,碱金属以及硼氢化物都可以把金属离子还原成金属
c "c 化学进展第!S 卷万方数据
颗粒!例如用"#$%对$%&’(
进行还原)制备出尺寸为*+,-.的$%颗粒/012!钱逸泰等发展出了几种新的还原制备方法)例如3用金属钠还原&&’(可制备出纳米金刚石/0,24用567
"还原$#&’7可制备出纳米$#"4用89:(与;-&’(和<
=反应)可以得到纳米;-<=4用"#$%还原$%&’7
)可以得到纳米的$%/*>)*02!他们还用溶剂中元素化合法制备出多种纳米物质)例如用&?粉在有机溶剂中在一定的压力和温度下与@A @%A B %反应)
可以制备出纳米尺寸&?@A &?@%A &?B %
/**)*72!最近)他们发表了一篇详细的综述文章)介绍这些新开发出来的方法/*2!最近)刘汉范等发表了用微波还原法制备贵金属纳米颗粒的新方法)当:*C D &’E 在乙二醇中的溶液流过螺旋管时)用微波处理即可得到C D
的纳米颗粒!认为是乙二醇被氧化生成的微量乙二醛起到还原剂的作用)将C D F G ;H 还原成C D
F >H /*(2!对分散的金属颗粒)可以用空气氧化)使金属颗粒的表面上生成一层氧化物!例如)纳米分散的&I 颗粒)经氧化后)表面生成&I J 和&I 7
J (外壳)而内层仍为金属钴)表现出特殊的磁性/*K 2!对于分散在聚苯胺中的L M
氧化铁)用适当的表面活性剂使聚苯胺的链与氧化铁结合)这样可以使氧化铁的含量达到K >N 仍不发生团聚!据称)
这种复合材料具有特殊的磁性)可能在高技术中得到应用/*E 2!
F *H
气相反应法气相法也是一种常用的方法!用两种或多种气体或蒸气相互反应)控制适当的浓度A 温度和混合速度)就能生成纳米尺寸的固体颗粒!
化学气相沉积法是近年来发展很快的一种方法)用这种方法可以制备纳米金刚石晶粒或薄膜!但是)在一般情况下并不能保证生成的全是纳米颗粒!最近有报道指出)提高沉积速度是生成纳米颗粒的重要条件!用&E >
为原料)或者减少原料气中氢的含量)就可以提高沉积速度)生成大量纳米金刚石!例如3用0N &:(),,N <O 就可以得到尺寸在7+0K -.的
金刚石晶粒/*P 2!这里要着重提到的是)
近年来成功地用化学气相沉积法制备出纳米碳管)这是纳米材料方面的一个重大突破/*1Q 7>2!纳米碳管是一种性能十分优异的纳米材料)
一出现就受到人们的普遍重视!
但是)过去使用电弧法制备)产量低)能耗大)产品质量不稳定)影响了它的发展!后来发现)在金属催化剂的作用下)可以用化学气相沉积法制备纳米碳管)不但收率大大提高)而且质量稳定)还可制备出长达若干厘米的碳管)可以得到排列整齐的R 碳管束S !后来又制出了性能更加优异的单壁纳米碳管!在这个新方法的推动下)
纳米碳管的研究和开发工作如雨后春笋)发展极快)出现了一些很有希望的应用苗头!应该说)这种新的化学气相沉积的制备方法起了重要的推动作用!
作为特殊方法)用爆炸或燃烧的方法也可以制备纳米物质!例如3用炸药爆炸法制备纳米金刚石)是利用富氧炸药分子在爆炸时)分子中的碳不能被全部氧化)生成游离碳)在爆炸
产生的高温和高压下转变为基本颗粒K +0>-.的金刚石/702!另外)
有人用低压燃烧的方法制备出@6J *A B 6J *A <’*
J 7等多种纳米颗粒)其特点是生产效率高)可达7>+K >T U V )因此)可能实现批量生产/7*2!
F 7H
固相反应法固相反应是用得比较少的)但近年来日益受到重视!金属盐的热分解是制备金属氧化物纳米颗粒的一个比较老的方法!近年来)人们用金属有机化合物热分解)可以制备出纳米金属颗粒!又发现)金属有机化合物在超声波的作用下)也可以分解出纳米
金属颗粒!用聚合物进行保护)可以得到单分散的颗粒/772!用超声波处理"6F &J H (并将生
成的纳米"6颗粒沉积在氧化铝的表面上)"6
颗粒与表面结合)可以不发生团聚/7(2!用机械化学的方法也可以制备纳米颗粒!例如)用高能球磨处理纳米尺寸的W -J U
K
7(第(期专题论坛万方数据
!"#
$%混合物&可以得到纳米铁酸锌’%()*用冲击波处理金属氧化物&也可以得到纳米的金属复合氧化物*例如以+,$-!"#$%&或以./$-!"#
$%的混合物为原料&经过冲击波处理&就可以得到纳米铁酸锌或铁酸镍’%0&%1)*
下面介绍一些近年来发展出来的新方法*
234
模板法多数是液相反应进行*利用纳米多孔材料的纳米孔或纳米管道为模板&使前体进入后自己反应或者与管壁反应生成纳米颗粒5纳米棒或纳米管*例如6用铝表面阳极
氧化生成的氧化铝多孔膜&其纳米尺寸的管道排列整齐&内径#738,9&
管道密度可达3833:;9#*可以用电化学的方法&
将金属沉淀在管壁上’%<)=也可以用丙烯气相裂解将碳沉积在管壁上&成为纳米碳管’%>)=
还有人将液态铋压入管中&将氧化铝除去后&可得铋单晶的纳米线*这种纳米线很密实&连续性好&单晶取向性也好&直径387338,9&
长度可达几百微米*估计用这个方法&可以制备多种低熔金属的纳米线’?8)*用介孔硅酸盐分子筛为模板&
与硝酸铁溶液反应&可以在管壁上生成纳米氧化铁颗粒’?3)*用氧化铝溶胶与沸石的胶体溶液反应&
这时氧化铝转变为介孔基材&而沸石的颗粒就被稳定在孔中&其比表面积可达?1%9#:@
&而且热稳定性大大提高&用于异丙苯催化裂解的活性可比体相沸石提高一倍’?#)*
用胶束为模板也是一类被广泛应用的方法*例如6用琥珀酸二异辛酯磺酸钠与水和异辛烷制成的反相胶束作为模板&制成了尺寸为38,9左右的+,A 颗粒&
单分散性能良好*这里胶束起到保护作用&使颗粒不再长大’?%)*另外&
用非离子表面活性剂与有机溶剂制成的微乳液作模板&通过B /C 与.D %水溶液的反应&合成了B /$#纳米颗粒’??)*
用聚合物为模板的工作也是比较多的*例如以聚碳酸酯微球中的介孔为模板&将金的胶体引入孔中&使之沉积在孔壁上&然后将聚碳酸酯除去&即可得到具有有序纳米孔结构的金
薄膜’?()*用树形化合物做模板是近年来出现的有特色的工作*例如用聚酰胺基胺
2E F GF G 4
形成的树形化合物为模板&将铜离子引入&生成配位化合物*在H ?7$D 2即第?代的以$D 基为末端的树形化合物4中可以结合30个铜离子*然后&
用硼氢化合物还原&即可得到C I 30
团簇*树形化合物的代数愈高&则生成的金属纳米颗粒愈大*例如用E F GF G H 07$D 可以制成C I ((
颗粒*这种纳米颗粒&由于在树形化合物的保护下&因而非常稳定&可以制成粉末在空气中放置*这种化合物是水溶性的&可以在水中对烯烃进行催化加氢*这种在树形化合物中的铜纳米颗粒&还可以与F @5F I 5E J 5E K 等贵金属离子进行交换&
生成这些贵金属的纳米颗粒’?0&?1)*
用氧化硅的微球作模板&将高分子单体2如二乙烯基苯&二甲基丙烯酸酯等4充填到其间隙中&进行聚合*将氧化硅除去&即可得到聚合物的带有相互连通孔道的网状物*用不同尺寸的氧化硅微球&可以制成不同管径的聚合物*据称&这种方法便宜易行&可以实现一定规模
的生产’?<)*
还有一个比较特殊的例子&即用纳米碳管为模板&将金属钛或铌气相沉积在纳米碳管的内壁和外壁上&然后进行高温处理*这时发生反应&生成B /C 或.L C
*最后碳管中的碳完全转化&得到B /C 或.L C 的纳米棒或纳米管’?>)*
上面提到的许多模板也可以看作是一种纳米尺寸的反应器*纳米反应器也是纳米技术的一个领域*事实上生物界的许多重要反应就是在细胞这种纳米反应器中进行的*近来有
人进行了模拟&用磷脂制成了微型反应器&在其中可以进行电化学反应和生物化学反应’(8)*作为这种微型反应器的发展方向&是在微型芯片上进行快速分析反应和合成反应*有人提
0%?化学进展第3#卷
万方数据
出!努力的目标是在一个芯片上实现化学实验室"#$%&’()*+’(,-(*(#$./
012345"60
自组装法这也是近年来发展很快的一种方法5这里包括两类方法7一类是化学家用来合成有机化合物的以分子为单元的组装法5可以用比较简单的分子进行组装7生成结构有序的大分子5例如7用冠醚(酞菁化合物进行自组装7得到了带有螺旋结构的纤维状分子7而且还可以进一步团聚成为具有手性结构的超分子5这种大分子化合物有可能用于光电
器件12645又如用内豆蔻酸与羟基十六烷基三甲基铵进行反应7可以自组装生成直径89-&左
右的圆盘形颗粒12845
另一类是在适当的基材上7用有机和无机化合物通过自组装反应生成具有有序结构的薄膜5用这种方法可以制造中空的纳米球或纳米管5例如用聚苯乙烯胶乳为内核7将氧化硅:
聚二丙烯基二甲基氯化铵组装在表面上7然后用溶解或焙烧的方法将内核除去7就成为中空的纳米微球5估计有可能用于药物释放;组合化学合成;催化反应;传感器等12<45
另外7利用多孔模板用自组装法制出了较大的纳米金属团簇和纳米金属线7外层有配体起到稳定化的作用5还发现了这些纳米物质的量子尺寸效应7可以实现单电子转移和电子开
关功能12245
"80
其他新方法人们还在不断研究开发新的合成方法5这里只简单介绍两种5一种是利用=>?或细菌的方法5利用=>?特异的排序功能制备纳米颗粒7是把=>?看成是一
种特殊的模板5例如将@A 6B 加入到=>?溶液中7再加入>*6
C 7就可以得到直径只有2
D
E -&的@A C 颗粒5还可以将=>?接在两个金电极之间7
将银离子交换到表面上7最后将银离子还原成银7就成为直径在399-&左右7
长度可达微米级的银线12E 45另外7还有人利用=>?为模板7由2D39-&的金颗粒制成金颗粒有序的排列组合12F 45利用某些硅藻细胞的
硅化反应7在硅酸溶液中几秒钟内就可以生成由纳米氧化硅颗粒组成的网状结构5对这种反
应的机理还不清楚5估计利用这种方法有可能实现以硅氧烷为基础的材料的仿生合成12G 45
还有人利用一种叫H I J K L M N M O P I I Q K Q R J S T ?U 6
2V 的细菌植株7制备出几种不同形状的银颗粒7并认为这种细菌可能成为一个制备新材料的活工厂12V 45
另一种独特的方法是!利用硫代钼酸盐为原料7用电化学方法将W,C 6沉积到受超声波
处理的电极上7就可以将硫化钼转变为具有富勒烯结构的直径几十纳米的颗粒5这里的机理
还不清楚7但估计该方法完全有可能用于制备其他类似的化合物1E 945
从上面简单的介绍可以看出7目前已有的纳米物质的合成方法虽然已是五花八门7但还是很不完整的5从发展纳米材料的角度来看7需要开发比较简单的7便于大规模生产的方法5从对纳米物质的基础研究来看7需要开发出能严格控制颗粒尺寸;形状和结构的纳米颗粒的制备方法5从物理方面的研究来看7还需要能制备出纳米颗粒的有序排列阵列5这些工作的进展将有助于发展纳米材料的更多应用途径7创立全新的电子学材料;磁性材料;光学材料;催化剂;传感器5这方面化学家大有作为7一定能够开发出更完美的制备方法5
四;纳米物质的性质和应用途径
谈到纳米物质7主要的性质自然是量子尺寸效应"电子能级变为离散0和表面效应"比表面积大7表面原子所占比例大05
物理学家主要研究前一个效应7对它们的电学;磁学;光学性质已经进行了相当详细的研究5应该说7纳米物质在物理方面的应用是令人鼓舞的5最有希望的是!在磁记录材料上的应用7可能大幅度提高信息的存储密度和速度X 有可能制备出新
F
8<第<期专题论坛万方数据。