10.纳米材料的模板合成
纳米材料的制备方法与技巧
纳米材料的制备方法与技巧纳米材料是一种具有纳米级尺寸（1纳米=10^-9米）的材料，在材料科学和纳米技术领域有着广泛的应用。
制备纳米材料的方法有很多种，下面将介绍几种常用且重要的纳米材料制备方法与技巧。
1. 物理法物理法是通过物理手段实现纳米材料的制备，其中包括热蒸发法、磁控溅射法和高能球磨法等。
热蒸发法是将材料在高温条件下蒸发，并通过凝结形成纳米材料。
磁控溅射法是将材料置于惰性气体环境下，利用高能离子撞击材料表面产生离子化原子或离子，并通过表面扩散形成纳米材料。
高能球磨法是通过球磨机将原料粉末进行机械剪切和冲击，使其粒度减小到纳米级别。
2. 化学合成法化学合成法是通过化学反应合成纳米材料，其中包括溶液法、气相法和电化学法等。
溶液法是将金属盐或金属有机化合物溶解在溶剂中，通过控制反应条件和添加适当的保护剂或模板剂制备纳米材料。
气相法是在控制的气氛和温度下通过气相反应合成纳米材料，例如化学气相沉积法。
电化学法是通过利用电化学原理，在电解质溶液中施加电压或电流，使材料在电极表面形成纳米颗粒。
3. 生物法生物法是利用生物体或其代谢物合成纳米材料，其中包括生物模板法、生物还原法和植物提取法等。
生物模板法是使用生物体或其组织的特殊形态或功能作为模板，在其表面合成纳米材料。
生物还原法是利用生物体或其细胞酶的还原活性将金属离子还原为金属纳米团簇。
植物提取法是通过植物提取物作为还原剂和模板，在其作用下合成纳米材料。
4. 加工法加工法是通过物理或化学加工手段制备纳米材料，其中包括机械法、电化学法和光电化学法等。
机械法是通过机械加工方式如研磨、切割等将材料分解成纳米颗粒。
电化学法是通过在电解质中施加电压或电流，使材料在电极表面形成纳米结构。
光电化学法是通过光催化反应，在光照条件下制备纳米材料。
在纳米材料的制备过程中，还需要注意一些技巧和注意事项。
首先，要精确控制反应条件，包括温度、压力和pH值等。
不同条件对于纳米材料的形成过程和性能具有重要影响。
聚合物模板法制备纳米材料的技术指南
聚合物模板法制备纳米材料的技术指南聚合物模板法是一种制备纳米材料的重要技术方法。
通过选择合适的聚合物作为模板，可以获得具有优良性能的纳米材料，如纳米颗粒、纳米线等。
本文将详细介绍聚合物模板法的原理、制备过程以及应用前景。
一、聚合物模板法的原理聚合物模板法是利用聚合物的空腔作为“模具”，在其中合成纳米材料。
聚合物的结构和形态能够决定纳米材料的结构和形态。
根据选择的聚合物类型和处理方法，可以调控纳米材料的尺寸、形状、组分、结构等特性。
这使得聚合物模板法成为一种非常灵活的制备纳米材料的方法。
二、聚合物模板法的制备过程聚合物模板法的制备过程通常包括以下几个步骤：聚合物的选择、模板制备、纳米材料的合成和模板去除。
首先，选择合适的聚合物作为模板非常重要。
聚合物应具有合适的空腔结构和稳定的性能，同时要与目标纳米材料有良好的相容性。
其次，制备模板。
可以通过溶剂蒸发、自组装、表面修饰等方法获得具有空腔结构的聚合物模板。
这些模板应具有一定的尺寸和形状控制能力，以满足不同纳米材料的制备需求。
然后，合成纳米材料。
根据所需的纳米材料的性质和应用，选择相应的化学合成方法，如溶胶-凝胶法、水热法、模板法等。
在聚合物模板中进行合成过程，纳米材料将填充进聚合物的空腔中。
最后，去除模板。
通过选择合适的溶剂或高温处理等方法，将聚合物模板从纳米材料中去除。
这一步骤也非常关键，因为去除模板过程中要保证纳米材料的结构和形貌不发生变化。
三、聚合物模板法的应用前景聚合物模板法具有广泛的应用前景。
首先，在纳米材料的制备领域，聚合物模板法可以用于制备各种形态的纳米材料，如纳米颗粒、纳米线、纳米孔等。
这些纳米材料在电子学、光电子学、生物医学等领域都具有重要应用。
其次，聚合物模板法还可以用于纳米材料的功能化修饰。
通过调控合成纳米材料的组成和结构，在其表面引入各种功能基团，使其具备特殊性能，如增强光催化性能、提高电导率等。
这将为纳米材料的应用拓展提供更多可能性。
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法纳米材料是一种具有极小颗粒尺寸的材料，其颗粒尺寸通常在1到100纳米之间。
纳米材料具有独特的物理、化学和生物学性质，广泛应用于化学、材料科学、医学等领域。
纳米材料的制备方法多种多样，包括物理法、化学法和生物法等。
下面将详细介绍几种常用的纳米材料制备方法。
1.物理法物理法主要利用物理过程来制备纳米材料，如溅射、喷雾干燥、球磨等。
（1）溅射法：溅射法是通过在高真空或惰性气体氛围中，用高能粒子轰击靶材产生靶材原子或分子的传递过程，将原料转化为纳米颗粒。
这种方法能够制备出尺寸均一、纯度高的纳米材料。
（2）喷雾干燥法：喷雾干燥法是通过将溶液喷雾成雾状，然后用热空气或惰性气体将其快速干燥，形成纳米颗粒。
这种方法简单易行，适用于大规模制备纳米材料。
（3）球磨法：球磨法是将粉末物料置于磨盘或磨球中进行研磨，通过磨碎使粉末颗粒达到纳米尺寸。
球磨法可以用于制备金属纳米颗粒、纳米氧化物等。
2.化学法化学法是利用化学反应过程来制备纳米材料，包括溶胶-凝胶法、热分解法、气相沉积等。
（1）溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是通过将溶解的金属盐或金属有机化合物加入溶剂中形成溶胶，再通过凝胶剂的作用将溶胶转化为凝胶，最后通过热处理等方法形成纳米材料。
（2）热分解法：热分解法主要通过调节温度和气氛条件，使金属有机化合物在热分解过程中产生金属纳米颗粒。
这种方法制备的纳米材料尺寸均一、分散性好。
（3）气相沉积：气相沉积是在高温下，通过将金属有机气体或金属原子蒸发成气态，然后在基底上沉积形成纳米材料。
这种方法适用于制备纳米薄膜和纳米线等。
3.生物法生物法利用生物体或其代谢产物来制备纳米材料，包括微生物法、植物法和生物模板法等。
（1）微生物法：微生物法利用微生物合成酶的特殊功能来制备纳米材料。
例如，利用细菌或酵母菌的代谢活性合成金属纳米颗粒。
（2）植物法：植物法利用植物自身的生物合成能力来制备纳米材料。
例如，利用植物细胞的代谢活性合成金属纳米颗粒。
模板法制备纳米材料
２．１ 高 分 子 有 机 化 合 物 以高聚物为基础的合成材料如各 种塑 料、合 成 纤 维 等 都
是高分子有机化合物，利用这些特定形貌或有结 构 向 导 作 用 的高分子有 机 化 合 物 为 模 板 可 合 成 不 同 形 貌 的 纳 米 材 料。 Ｈｉ Ｇｙｕ Ｍｏｏｎ等 利 ［２３］ 用 聚 苯 乙 烯 作 为 模 板 制 备 出 空 心 半 球 ＴｉＯ２。Ｄａｅｈａ Ｓｅｏ等 利 ［２４］ 用聚 乙 烯 吡 咯 烷 酮 ＰＶＰ 作 模 板 来 合成多面体 Ａｕ纳米颗粒。Ｆｅｎ Ｚｈａｎｇ［２５］使 用 聚 碳 酸 脂 膜 为 模板合 成 了 过 渡 金 属 硫 化 物 半 导 体 纳 米 线。Ｘｉａｏｙｉｎｇ Ｑｉ 等 利 ［２６］ 用 树 状 聚 苯 为 模 板 制 备 出 米 状 ＣｕＯ。Ｂ．Ｒｅｚａｅｉ 等 利 ［２７］ 用 聚 乙 二 醇 ４００（ＰＥＧ４００）为 模 板 合 成 了 树 干 为 １００～２００ｎｍ 的树状 Ａｇ纳米颗粒。 ２．２ 液 晶
１．２ 蛋 白 质 整个生物界中已知存在的蛋白质总数逾百万种。这类
物质含有丰富的 羟 基、氨 基 等 功 能 基 团，具 有 很 强 的 识 别 作 用和良好 的 骨 架 结 构，是 一 种 性 能 良 好 的 生 物 模 板。Ｓｉｌｋｅ Ｂｅｈｒｅｎｓ等 利 ［６］ 用 环 状 微 管 蛋 白 为 模 板 合 成 了 Ａｇ 纳 米 环。 Ｙｕｈｕａ Ｓｈｅｎ等 利 ［７］ 用小分子 半 胱 氨 酸 作 还 原 剂 和 模 板 控 制 合成 球 形 纳 米 Ｓｅ。Ｈｙｕｎｂｉｎ Ｋｉｍ 等 利 ［８］ 用 去 铁 铁 蛋 白 为 模 板将 ＴｉＯ２ 沉积在其 外 表 面 和 孔 洞 内 部，形 成 了 空 心 球 形 纳 米颗粒或壳／核结 构 的 纳 米 颗 粒。Ｌｙｕｄｍｉｌａ Ｔｕｒｙａｎｓｋａ等［９］ 利用从马脾中获得的储存铁铁蛋白为模板合成了近乎球形 的量子点 ＡＦｔ－ＰｂＳ 混 合 物。Ｃｒａｉｇ Ｃ．Ｊｏｌｌｅｙ 等 利 ［１０］ 用 铁 蛋
浅谈模板法制备纳米材料
日常生产工作中必须严格按照规程规定、操作流程和使用方法正确使用安全工器具，以确保安全生产。
据现场调查得知安全工器具的不正确使用主要有以下几种情况：1．衔接式绝缘棒使用节数不够，伸缩式绝缘棒拉伸不够充足。
2．雨天不使用防雨罩，或防雨罩松动、歪斜、破损，起不到防雨作用。
3．验电时手握在验电器护环以上，使用前不在有电设备上确认验电器是否良好，不同电压等级的验电器交叉使用。
4．绝缘手套使用前不检查气密性，甚至随意抓拿坚硬及有尖刺的物品。
5．接地线的接地端不按要求装设，任意搭、挂和缠绕。
6．安全带不按规定使用、系的松垮随意，起不到安全防护作用。
7．安全帽内胆大小调节不当、不系帽带或系的不够紧，工作中容易歪斜、掉落。
8．手钳等工具使用前不检查绝缘部位是否完好，使用时手握在裸露的金属部位，容易造成作业人员的触电事故。
总之，安全工器具是每个电力职工的切身保镖、忠实的安全员和生命的守护神，只要大家熟练地掌握了各种安全工器具的作用、性能和结构原理，掌握了正确的使用方法和注意事项，并严格按照规程规定操作、使用和维护，就能够确保人身、设备和电网的安全。
2010年第3期（总第138期）China Hi-Tech EnterprisesNO.3.2010（CumulativetyNO.138）中国高新技术企业摘要：纳米模板具有独特的纳米数量级的多孔结构，其孔洞孔径大小一致，排列有序，分布均匀。
以纳米模板合成零维纳米材料、一维纳米材料（纳米线，纳米管）具有制备效率高，可靠性好等优点，已成为纳米复制技术的关键之一。
文章重点综述了近年来模板制备，模板合成中常用的模板类型及应用进展。
关键词：纳米材料；模板法；制备工艺；化合聚合；溶胶-凝胶沉积；化学气相沉积中图分类号：0614文献标识码：A文章编号：1009-2374（2010）03-0178-02自20世纪70年代纳米颗粒材料问世以来，80年代中期在实验室合成了纳米块体材料，至今已有20多年的历史，但真正成为材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点是在80年代中期以后。
模板法合成纳米结构材料
模板法合成纳米结构材料纳米结构材料是指在纳米尺度上（1-100纳米）呈现出有序或无序结构的材料。
这些材料具有许多独特的物理和化学性质，如高比表面积、高导电性、高强度等，使其在许多领域具有广泛的应用前景。
本文将探讨纳米结构材料的合成方法及其应用。
纳米结构材料的特点纳米结构材料具有许多特点，如高比表面积、高导电性、高强度等。
这些特点使得纳米结构材料在力学、电磁学、光学、热学等方面具有优异的性能，为材料科学领域带来了革命性的变化。
纳米结构材料的合成方法纳米结构材料的合成方法有很多种，其中常用的方法包括物理法、化学法和生物法。
物理法主要包括蒸发冷凝法、激光脉冲法、电子束蒸发法等。
这些方法通常需要使用昂贵的设备，并且反应条件难以控制，但可以合成出高纯度的纳米结构材料。
化学法是最常用的合成方法之一，主要包括溶液法、气相法、沉淀法等。
这些方法的优点是反应条件易于控制，能够大规模生产，但需要使用大量的有机溶剂和化学试剂，对环境造成一定的污染。
生物法是利用微生物或植物提取物等生物资源来合成纳米结构材料的方法。
生物法具有环保、可持续等优点，但合成过程和机理仍需进一步研究。
纳米结构材料的应用纳米结构材料因其独特的性质和广泛的应用前景，已广泛应用于电子、医药、环保、催化等领域。
电子领域纳米结构材料在电子领域具有广泛的应用，如制造更小、更快、更强大的电子设备。
例如，纳米结构材料可以用于制造更先进的集成电路和晶体管，提高计算机的性能。
医药领域纳米结构材料在医药领域也具有广泛的应用，如药物输送、肿瘤治疗等。
通过将药物包裹在纳米颗粒中，可以实现对药物的精准输送，提高药物的治疗效果和降低副作用。
环保领域纳米结构材料在环保领域也有着广泛的应用，如空气净化、水处理等。
通过使用纳米结构材料制成的滤膜或催化剂，可以有效地去除空气或水中的有害物质，保护环境。
催化领域纳米结构材料在催化领域也具有广泛的应用，如催化剂载体、汽车尾气处理等。
通过优化纳米结构材料的性质，可以提高催化剂的活性和选择性，实现高效的催化反应。
材料科学中的化学合成和表征技术
材料科学中的化学合成和表征技术材料科学是一门综合性强的学科，其中的化学合成和表征技术被广泛应用于各类材料的制备和性能的研究。
合成技术是指制备材料的过程，而表征技术则是指对材料进行性质和结构的表征。
本文将结合实际例子，介绍材料科学中的化学合成和表征技术。
一、化学合成技术1. 氧化物陶瓷材料的溶胶-凝胶法合成氧化物陶瓷材料广泛应用于高温、高压、高频等场合。
传统的氧化物陶瓷材料多采用热处理方法进行制备，但其制备过程繁琐、设备复杂、容易出现化学不均匀性难以控制等问题。
而溶胶-凝胶法合成是一种具有优异性能的制备方法。
以二氧化硅为例，该方法制备的二氧化硅粉末粒径小、分散性好、纯度高，而且制备过程简便、操作方便。
2. 纳米材料的模板法合成模板法合成是制备纳米材料的元方法之一，其基本思路是在模板载体上生长出纳米粒子，最后通过去除模板实现纳米材料的制备。
例如，使用海胆孔道作为模板，可以制备出纳米孔壳层的二氧化硅材料，这些孔壳层可以作为微反应器、分离材料、催化剂载体等应用。
二、表征技术1. 原位X射线散射技术原位X射线散射技术是表征晶体材料结构、物理性质的重要方法。
与传统的仪器测量相比，该技术可以在材料生长过程中、材料受力变形中或者材料的放电循环中等情况下进行原位测量，提高了实验的精度和准确度。
该技术的应用范围涉及到半导体器件、电子显示器件、生物技术等领域。
2. 磁共振技术磁共振技术是一种应用于表征某些特殊材料中的强磁性簇的方法。
通过对材料中峰芒信号进行分析，可以确定簇中的成分、形态、结构和性质等有关信息，以及其中的超顺磁性核子、自旋波等重要参数。
该技术的应用范围涉及到材料磁性、生物医学、新型材料等领域。
综上所述，化学合成和表征技术是材料科学研究中不可或缺的方法之一。
随着科学技术的不断进步，这些技术也在不断提高和完善，使得我们研究材料的视角更为全面、精准。
模板法
多孔硅 金属模板天然高法
多孔阳极氧化铝膜（AAO）带有高度有序的纳 米级阵列孔道，作为模板来制备纳米材料和纳米
阵列复合结构。
氧化铝模板结构示意图
阳极氧化铝模板合成一维纳米结构示意图
硬模板多孔硅及二氧化硅模板法
多孔硅的表面高密度分布的纳米孔使其具有很 大的比表面积，从而容易进行物理吸附，并表
戊四醇等，结合使用微乳法、胶束法、液-液界面法 等制备技术，使得表面活性物质在纳米材料合成领域 得到广泛应用。
软模板其他模板法
有机大分子模板 LB膜
囊泡
层状液晶
……
在纳米材料领域，模板合成是一种简便有效的方 法，可以合成各种纳米材料。
但存在以下几个问题：（1）有些生物材料是仿
模板法及其在纳米材料制备中的应用
模板法基本原理和优点
模板法基于模板的空间限域作用实现对合成纳米材 料的大小、形貌、结构等的控制。相比于其他方法有如 下显著的优点： 模板法合成纳米材料具有相当的灵活性 实验装置简单，操作条件温和 能够精确控制纳米材料的尺寸、形貌和结构
能够防止纳米材料团聚现象的发生
景的一种模板。常用的有DNA、蛋白质、矿物骨架、
植物体及微生物等。
软模板表面活性剂模板法
利用表面活性剂分子胶束模
板制备六方相中孔分子筛。
软模板表面活性剂模板法
在纳米材料合成中常用的表面活性剂有 SDBS(十二烷基苯磺酸钠)、SDS(十二烷基硫酸钠)、
CTBA(十六烷基三甲基溴化铵)、聚氧乙烯醚类、季
现出很大的表面还原性。
二氧化硅介孔材料具备规整可调的孔道结构和 较大的比表面积，孔内可渗透目标材料形成预 期的各类纳米阵列。
硬模板其他硬模板法
材料科学与纳米技术设计考核试卷
4.纳米催化剂在化学反应中通常具有更高的选择性。（）
5.纳米材料在电子器件中的应用主要是由于它们的量子尺寸效应。（）
6.纳米颗粒的比表面积随着颗粒尺寸的增大而增大。（）
7.纳米材料在生物医学领域的应用主要包括药物递送和成像。（）
8.纳米压印技术可以用于大规模生产纳米电子器件。（）
A.药物载体
B.集成电路制造
C.生物传感器
D.纳米发电机
9.下列哪种材料不适合作为纳米催化剂？（）
A.金
B.铂
C.钯
D.铁
10.以下哪种纳米材料具有高比表面积？（）
A.纳米线
B.纳米管
C.纳米颗粒
D.纳米片
11.以下哪个单位用于表示纳米材料尺寸？（）
A.米
B.毫米
C.微米
D.纳米
12.以下哪种技术常用于纳米材料表征？（）
3.量子尺寸效应是指纳米材料尺寸减小到与电子波函数特征长度相当时，电子的能级分裂导致光学和电学性质的变化；表面效应是指纳米材料表面积增加导致表面能和表面活性增强；宏观量子隧道效应是指纳米尺度下的电子隧道效应。例如，纳米碳管的导电性即受到量子尺寸效应的影响。
4.纳米技术在能源领域有巨大潜力，如纳米硅太阳能电池可提高光电转换效率，纳米催化剂可提高燃料电池的性能，纳米结构超级电容器可提升能量存储能力。
A.纳米硅
B.纳米氧化锌
C.纳米银
D.纳米金
15.以下哪些方法可以用于纳米材料的力学性能测试？（）
A.微观硬度测试
B.拉伸测试
C.压缩测试
D.弯曲测试
16.以下哪些纳米材料在防腐蚀领域有应用？（）
A.纳米氧化锌
纳米材料合成
纳米材料合成纳米材料是一种在尺寸范围为纳米级（1纳米=10的负9次方米）的材料。
纳米材料具有独特的物理、化学和生物学性质，因此具有广泛的应用潜力。
纳米材料的合成是该领域的一个重要研究方向，本文将介绍几种常见的纳米材料合成方法。
一种常见的纳米材料合成方法是溶胶凝胶法。
该方法通过将适量的金属盐或金属羟基化合物置于溶剂中，形成溶胶溶液。
然后通过加热或蒸发溶剂的方式使溶胶逐渐转化为凝胶，最终形成纳米颗粒。
这种方法合成的纳米材料具有较高的纯度和均匀的尺寸分布。
另一种常见的纳米材料合成方法是气相合成法。
该方法通过将气体或气体混合物引入高温炉中，使其在一定条件下进行化学反应，生成纳米颗粒。
这种方法合成的纳米材料具有较高的纯度和较小的尺寸。
此外，还有通过溶剂热法合成纳米材料的方法。
这种方法通常是将金属盐或金属有机化合物加入有机溶剂中，并加热溶剂，使其在一定条件下进行化学反应，生成纳米颗粒。
这种方法合成的纳米材料具有较高的晶格结构和较小的尺寸。
还有一种常见的纳米材料合成方法是电化学合成法。
该方法是通过在外加电势的作用下，使金属离子在电极上沉积，并进行还原反应，生成纳米颗粒。
这种方法合成的纳米材料具有较高的纯度和均匀的尺寸分布。
以上介绍的方法只是纳米材料合成方法中的几种常见方法，实际上还有很多其他方法。
纳米材料的合成是一个复杂的过程，需要充分考虑反应条件、原料选择、溶剂选择等因素。
目前，纳米材料合成的研究还处于不断发展的阶段，研究人员正在努力寻找更加可控、高效和环保的合成方法。
纳米材料的合成研究将有助于推动其在能源、光电子学、生物医学等领域的应用。
模板法合成的纳米材料
成炭 黑 作墨 的原 料 以及 作 为 着色 的染 料 ， 该烟雾 中的颗 粒属 于 纳米微 粒 ． 可能 是最 早 的纳 米 材料 了． 这
随着 现代科 技 的发展 ， 人们 已能够 看 到原 本 肉眼观察 不 到 的纳 米微粒 ， 并能 对其 结 构 和性能 进 行研 究 ． 实 验研 究发 现纳 米材料 具 有 神奇 的 光学 、 电学 、 学等 方面 的特 性 ， 些 特性 已激 发 起 全世界 科 学工 作 力 这 者对 纳米 材料 的极 大关注 ． 们 正期待 着 纳米技 术带来 一场 新 的科技革 命 ． 人 本文 将着重介 绍 纳米材 料 的
维普资讯
第２ Ｏ卷 第 １期
２ ０ 年 ３月 ０ｇ
徐 州 师 范大 学 学 报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｏ ｚ ｏ ｒ ］ ｉ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ ｓ ． ｆＸｕ ｈ ｕ Ｎｏ ｍａ Ｕｎ．（ ｔ ｒｌ ｉｎ ｅ ） Ｓ
Ｖｏ． Ｏ． ． Ｉ２ Ｎ０ １
为复 合体 ， 主要 包 括三 种复 合 情 况 ： 不 同成分 、 同相 或不 同种 类 的纳 米 粒子 的复 台 ， ① 不 即所 谓 Ｏ ０复 一 合； ②纳 米粒 子 与二 维薄膜 材 料 的复合 ， ０ 叫 —２复合 ； 纳 米粒 子 与常规 三 维块 体 的复合 （ 纳 米 微粒 ③ 让 弥散 其 中）又 叫 ０ ３复 合等 ． 管是何 种 纳米结构 体材 料 ， ， — 不 其结 构都有 一个 共 同特点 ： 即纳米 微 粒之 间
直接导致 了纳 米块体 材 料 的特殊 功能 ． 热特性表 现为 熔点 、 其 烧结 温度 和 晶化 温 度均 比常规物 体颗 粒 低 得多、 磁特 性表现 在 具有 超顺 磁 性 、 高矫顽 力 、 低居 里温 度 和高磁 化 率 ． 特性 有 宽频带 吸 收性 、 光 吸收 带
纳米结构材料的模板合成技术
纳米结构材料的模板合成技术纳米结构材料是指具有纳米级别尺寸效应的材料，其具有特殊的电子、光学、力学和热学性能，广泛应用于太阳能电池、传感器、电子器件、催化剂等领域。
目前，制备纳米结构材料的方法已经非常多样化，其中一种重要的方法就是模板合成技术，该技术通过选用具有特定形状、尺寸和表面性质的模板，控制反应物在模板内部或表面的反应过程，从而获得不同形式的纳米结构材料。
以下是模板合成技术的详细介绍。
一、模板合成技术的分类模板合成技术可以分为硬模板法、软模板法和自组装模板法三种。
1. 硬模板法硬模板法是利用具有亚微米结构的硬质模板，在模板孔道内化学反应形成纳米材料。
该方法可以制备具有规则形态的纳米结构，但需要精密的模板制备技术和繁琐的模板移除步骤。
软模板法是在有机相中制成高分子聚合物微球，然后将反应物加入其中，在模板孔道内反应制备纳米材料。
该方法具有较大的柔性，可以获得具有多孔、孔径可调的纳米结构材料。
自组装模板法是利用特定的分子或离子在水或有机溶液中自组装形成纳米结构，在其表面或内部形成纳米粒子。
该方法具有简单、易于操作和低成本等优点。
模板合成技术已经被广泛应用于不同领域，如催化剂、传感器、电池材料等，以下是其中几个应用领域的案例。
1. 催化剂通过模板合成技术可以制备出具有规则纳米孔道的催化剂，拥有更好的选择性和活性，例如利用介孔二氧化硅作为模板，可以制备具有规则孔道的催化剂。
2. 传感器传感器是通过检测物质的特定功能特征实现检测作用的，通过模板合成技术可以制备高灵敏度和选择性的传感器。
例如利用聚合物微球作为模板，制备出具有特定结构的纳米材料，作为传感器的灵敏材料，可以提高传感器的检测能力。
3. 电池材料模板合成技术也可以用于生产高性能的电池材料，例如通过模板合成技术可以制备出具有三维多孔网络结构的电池正负极，可以改善电极材料对离子输运的性能，从而提高电池的功率密度和循环寿命。
三、模板合成技术的局限性和未来发展方向尽管模板合成技术已经取得了很大的成功，但该技术仍然存在一些挑战和局限性。
模板法制备纳米材料研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2010年第29卷第1期·94·化 工 进展模板法制备纳米材料研究进展陈彰旭，郑炳云，李先学，傅明连，谢署光，邓 超，胡衍华（莆田学院环境与生命科学系，福建 莆田 351100）摘 要：模板法可以有效控制所合成纳米材料的形貌、结构和大小，因而成为目前制备纳米材料的一种重要手段。
本文主要综述了软、硬模板法制备纳米材料的研究进展，重点介绍几种高分子聚合物为模板制备无机纳米材料的基本原理和主要特点，并在此基础上提出了模板法制备纳米材料需要解决的问题和应用前景。
关键词：模板法；软模板；硬模板；纳米材料中图法分类号：TB 383 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2010）01–0094–06Progress in the preparation of nanomaterials employing template methodCHEN Zhangxu ，ZHENG Bingyun ，LI Xianxue ，FU Minglian ，XIE Shuguang ，DENG Chao ，HU Yanhua(Department of Environment and Life Sciences ，Putian University ，Putian 351100，Fujian ，China)Abstract ：Template method is preferable to other approaches for the preparation of nanomaterials ，with which the structure ，morphology and size of nanomaterials can be effectively controlled by simply altering the nature of template and the preparation conditions. Therefore ，preparation of nanomaterials by means of template method is a hot research topic in materials science and attracts much attention in recent years. The present review summarizes the development in preparation of nanomaterials with soft and hard template methods. Finally ，the developing trends of template method for preparing nanomaterials are proposed.Key words ：template method; soft template; hard template; nanomaterials纳米材料由于其本身具有表面效应、体积效应和量子尺寸效应等，展现出许多特有的物理性质、化学性质，在催化、医药、滤光、水体处理、光吸收、磁介质及新材料等方面具有广阔的应用前景而备受关注[1]。
模板法制备纳米材料
以液晶为模板制备纳米材料是近年来发展起来的新方
法，具有以下几方面的 优 势［２８］：（１）液 晶 界 面 为 刚 性 界 面，层 与层之间为纳米 级 空 间 可 控 制 生 成 粒 子 的 粒 径；（２）液 晶 相 较大的黏度有利 于 合 成 单 分 散 性 的 粒 子；（３）液 晶 相 随 表 面 活性剂浓度易调 节 为 不 同 的 形 状；（４）液 晶 模 板 在 合 成 过 程 中相 当 稳 定，在 一 定 温 度 下 灼 烧 即 可 除 去。Ｌｕｙａｎ Ｗａｎｇ 等 使 ［２９］ 用六角或 者 片 状 Ｐ１２３（ＥＯ２０ＰＯ７０ＥＯ２０）液 晶 相 为 模 板 合成了 单 晶 Ａｕ 纳 米 盘。Ｓｅｊｉｎ Ｐａｒｋ 等 利 ［３０］ 用 ＴＸ－１００ 的 六 角溶 致 液 晶 为 模 板 合 成 了 三 维 纳 米 孔 Ｐｔ薄 膜。Ｙａｎ Ｚｈｕ 等 使 ［３１］ 用聚氧乙 烯 山 梨 醇 单 棕 榈 酸 酯 （Ｔｗｅｅｎ４０）和 樟 脑 磺 酸（ＣＳＡ）为混合溶致液晶模板合成了 Ｍ－Ｂ 纳米管和纳米线。 Ｔｓｕｙｏｓｈｉ Ｋｉｊｉｍａ 等［３２］ 使 用 聚 氧 乙 烯 山 梨 醇 单 油 酸 酯 （Ｔｗｅｅｎ８０）和／无 Ｃ１２ＥＯ９ 的 溶 致 液 晶 为 模 板 合 成 了 纳 米 孔 结构的单晶 Ｐｔ纳米片。Ｙ．Ｆ．Ｙｕａｎ等 使 ［３３］ 用聚氧乙烯十六 烷基醚（Ｂｅｉｊ５６）液晶为模板合成了介孔纳米墙 Ｃｏ３Ｏ４ 薄膜。 ２．３ 有 机 小 分 子 化 合 物
纳米材料合成方法
纳米材料合成方法纳米材料是一种具有特殊结构和性能的材料，其尺寸在纳米尺度范围内。
纳米材料的合成方法多种多样，包括物理方法、化学方法和生物方法等。
下面将介绍几种常用的纳米材料合成方法。
一、物理方法。
物理方法是通过物理手段对材料进行加工和改性，常用的物理方法包括溅射法、磁控溅射法、气相沉积法等。
其中，溅射法是一种常用的纳米材料合成方法，它通过在材料表面溅射原子或分子，使其沉积在基底上形成纳米薄膜或纳米颗粒。
磁控溅射法是在溅射过程中加入磁场，可以控制溅射材料的方向和速度，从而得到具有特定结构和性能的纳米材料。
气相沉积法是将气态原料通过化学反应在基底上沉积成薄膜或颗粒，是一种常用的纳米材料合成方法之一。
二、化学方法。
化学方法是利用化学反应合成纳米材料，常用的化学方法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的纳米材料合成方法，它通过溶胶的凝胶过程形成纳米材料，可以控制纳米材料的形貌和结构。
共沉淀法是将两种或多种金属离子在溶液中共沉淀成固体，形成纳米颗粒或纳米薄膜，是一种常用的纳米材料合成方法之一。
水热法是在高温高压水热条件下合成纳米材料，可以控制纳米材料的形貌和尺寸，是一种常用的纳米材料合成方法之一。
三、生物方法。
生物方法是利用生物体或其代谢产物合成纳米材料，常用的生物方法包括微生物法、植物法、酶法等。
其中，微生物法是利用微生物合成纳米材料，常见的微生物有细菌、真菌等，它们可以在生长过程中合成纳米材料，是一种环保、可持续的纳米材料合成方法。
植物法是利用植物提取物合成纳米材料，植物提取物中含有丰富的生物活性物质，可以在合成过程中起到模板或还原剂的作用，是一种绿色合成纳米材料的方法。
酶法是利用酶催化合成纳米材料，酶具有高效、专一的催化作用，可以在温和的条件下合成纳米材料，是一种绿色合成纳米材料的方法。
综上所述，纳米材料合成方法多种多样，每种方法都有其特点和适用范围。
在实际应用中，可以根据需要选择合适的合成方法，以获得具有特定结构和性能的纳米材料。
纳米材料的生产与合成工艺介绍
纳米材料的生产与合成工艺介绍一、引言纳米材料是指在纳米尺度上具有特殊性质和应用的材料。
由于其独特的物理、化学和生物学性质，纳米材料被广泛应用于能源、环境、医药、电子等领域。
而纳米材料的生产与合成工艺是实现其性能优化和应用拓展的关键。
本文将介绍纳米材料的生产与合成工艺的概念、分类以及相关技术和方法。
二、纳米材料的生产与合成工艺概述1. 纳米材料的概念和分类纳米材料是指至少在一维（长度）、二维（宽度）或三维（厚度）上至少有一个尺寸在1 - 100纳米范围内的材料。
它们可以分为纳米颗粒、纳米薄膜、纳米线、纳米管、纳米多孔材料等多种类型。
纳米材料的性质受到尺寸效应、表面效应和量子效应等因素的影响，因此具有与宏观材料不同的特殊性质。
2. 纳米材料的生产与合成方法（1）物理法：包括气相法、凝胶法、电化学法等。
气相法通过蒸发凝聚或气体反应，以固体物质为原料得到纳米颗粒。
凝胶法通过控制溶胶凝胶相变过程获取纳米颗粒。
电化学法则是利用电化学方法控制电解液中的离子在电极上生成纳米颗粒。
（2）化学法：包括溶胶-凝胶法、微乳液法、水热法等。
溶胶-凝胶法是通过溶胶的聚合沉淀得到纳米颗粒，然后进行热处理使固化。
微乳液法是将溶胶通过油包水乳液的形式，通过控制反应条件得到纳米颗粒。
水热法则是利用高温高压条件下的反应，使反应物在水热环境下生成纳米材料。
（3）生物法：包括生物合成法和生物模板法。
生物合成法是利用微生物、植物或生物大分子在生物体内合成纳米颗粒。
生物模板法则是利用生物分子作为模板，通过与无机物或有机物相互作用合成纳米材料。
三、纳米材料的生产与合成工艺应用1. 纳米材料在能源领域的应用（1）纳米材料在太阳能电池中的应用：纳米颗粒的小尺寸和高比表面积使得电池的光吸收和电子传输效率提高，提高了太阳能电池的能量转换效率。
（2）纳米材料在储能材料中的应用：纳米材料具有高比容量、高电导率和良好的循环稳定性，被广泛应用于锂离子电池、超级电容器等储能设备中。
纳米材料的合成与制备技术
纳米材料的合成与制备技术纳米科技是21世纪的热门领域之一，主要涉及纳米材料的制备与应用。
纳米材料指的是粒径在1到100纳米之间的材料，由于其独特的物理、化学、电学等性质，在能源、环境、生物医学等领域具有广泛应用前景。
本文将介绍纳米材料的合成与制备技术。
一、物理法合成纳米材料物理法主要是通过物理手段来制备纳米材料，例如气相沉积、溅射、球形率化等。
其中，气相沉积法是目前制备纳米薄膜和纳米线的常用方法。
气相沉积法具有反应速度快、制备温度低等优点。
在此法制备氧化物、合金、金属等材料。
而溅射法则主要利用高能粒子轰击固体表面来释放原子，再沉积到样品表面，制备材料的过程，可以制备单纳米晶、合金纳米晶等材料。
二、化学法合成纳米材料化学法合成纳米材料是目前制备纳米材料的主要方法之一，包括溶胶-凝胶法、水热法、水热溶剂法、胶体化学法、摩尔模模板法等。
其中最常用的是溶胶-凝胶法。
这种方法一般是先生成一种凝胶，再烘干焙烧得到粉末。
由于其操作容易、制备量大等优点，被广泛应用于制备氧化物、硅、碳等多种纳米材料。
水热法主要应用于制备氧化物、磁性材料、碲化物等。
水热溶剂法是在水热法的基础上改进而来的，它是在有机溶剂中进行水热反应制备纳米材料，改善了水热法的催化效率和反应速度，并且有较好的尺寸控制和形态控制的能力。
胶体化学法主要是利用表面活性剂或聚合物来控制纳米粒子大小和形态，其主要制备银、金、碳纳米材料。
而摩尔模具板法则主要是以有机聚合物为模板，制备出有序排列、孔径可调的纳米材料。
三、生物合成纳米材料生物合成法是利用生物体系中的生物分子如蛋白质、多肽、核酸等来合成纳米材料。
这种方法能够在温和条件下进行制备，不需要很高的温度和压力，被广泛应用于制备金纳米粒子、银纳米粒子。
此外，还有利用细胞骨架的方法，制备纳米线、纳米管等材料。
四、绿色化学法合成纳米材料绿色化学法是近年来兴起的一种新型纳米材料制备技术，其利用可再生生物质、可生物降解溶剂等天然、环保的材料，实现了制备纳米材料的环保性和可持续性。
生物纳米材料的合成及应用
生物纳米材料的合成及应用生物纳米材料是指尺寸在1到100纳米范围内，由生物分子或细胞组成的纳米结构体。
它们的特异性、可控性、生物相容性和环境友好性成为了这些材料在生物医学、电子信息、能源材料和环境科学等领域应用的重要基础。
在本文中，将介绍生物纳米材料的合成方法及其应用。
一、生物纳米材料的合成方法1.生物质法生物质法是指利用植物、动物、微生物等生物体或其产物为原料，通过机械碾磨、化学合成或生物发酵等方法制备纳米颗粒的方法。
例如，去壳虫草孢子素是一种具有抗真菌活性的生物杀菌剂，其纳米粒子的制备过程中采用机械球磨法及超声辐射法。
研究表明，制备的纳米粒子活性较高。
2.生物模板法生物模板法是指利用生物体或其分泌物为模板，将金属、半导体、碳等物质在其表面沉积形成纳米结构的方法。
生物模板通常包括蛋白质、碳纳米管、磷脂体等生物分子。
例如，利用蛋白质的空腔作为纳米材料合成的模板是一种常见的方法。
研究表明，利用鸡蛋白模板可以制备出具有良好荧光性能的金纳米颗粒和银纳米颗粒。
3.生物修饰法生物修饰法是指利用生物分子或生物材料对制备的纳米颗粒进行表面修饰或修饰纳米颗粒的组成结构。
生物修饰可以增强纳米材料的生物相容性和稳定性，扩展其应用前景。
例如，利用核酸单链结构对纳米粒子表面进行修饰，可以提高其在生物医学领域的应用。
研究表明，利用核酸修饰的纳米粒子可以用于基因诊断和基因治疗。
二、生物纳米材料的应用1.生物医学领域生物纳米材料在医学领域的应用前景十分广阔。
例如，利用纳米粒子包裹抗癌药物，可以实现药物的靶向释放，减少对健康细胞的伤害，提高治疗效果。
此外，生物纳米材料还可以用于影像诊断、组织修复和生物传感等方面。
2.能源材料领域生物纳米材料在能源材料领域的应用也备受关注。
例如，利用生物质法和生物模板法制备的纳米材料可以用于制备高效硅太阳能电池和微生物燃料电池等。
3.环境领域生物纳米材料在环境领域也具有潜在的应用价值。
例如，利用放线菌生长的胞外多糖为模板，制备出高光催化性能的有机-无机混合纳米材料，可以用于水环境污染物的光催化降解。
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Cao et al. Ceria Hollow Nanospheres Produced by a Template-Free Microwave-Assisted Hydrothermal Method for Heavy Metal Ion Removal and Catalysis. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 9865–9870.
软模板
软模板则常常是由表面活性剂分子聚集 成的胶团、反胶团、囊泡等。
软模板
软模板和硬模板二者的共性是都能提供 一个有限大小的反应空间，区别在于前者 提供的是静态的孔道，物质只能从开口处 进入孔道内部，而后者提供的则是处于动 态平衡的空腔，物质可以透过腔壁扩散进 出。
软模板合成纳米材料
表面活性剂分子在溶液中也可以自发形成液晶自组装体。液晶以其 “刚柔并济”的特点具有以下几方面的优势： • 1. 液晶界面为刚性界面，层与层之间为纳米级空间在此空间内生成粒子 的粒径可控； • 2. 液晶相较大的黏度使得粒子不易团聚、沉降，有利于合成单分散性的 粒子； • 3. 液晶相随表面活性剂浓度易调节为不同的形状； • 4. 液晶模板在合成过程中相当稳定，在一定温度下灼烧即可除去模板剂。
Jia et al. Magnetic Nanochains of FeNi3 Prepared by a Template-Free Microwave-
Hydrothermal Method. Applied Materials & Interfaces, 2(2010), 2579-2584
模板法合成纳米材料
Chem. Mater., Vol. 20, No. 9, 2008
NANO LETTERS 2002 Vol. 2, No. 7 717-720
模板合成的原理很简单, 设想存在一个纳米尺寸的笼子 , 让成核 和生长在该纳米笼中进行, 在反应充分进行后, 纳米笼的大小和形
软模板合成纳米材料
模板法因能够在限制性介质环境中设计 出孔径和孔道尺寸可控的模板模型, 可在其 中有效地嵌入各种纳米粒子, 并可控制其形 状、尺寸大小, 还能防止团聚的发生, 因而 近几年在制备各种材料的各种形状和尺寸 的纳米结构材料方面得到了很大的发展, 在 纳米器件和功能材料方面具有广阔的潜在 应用前景。
状就决定了作为产物的纳米颗粒的尺寸和形状, 这些纳米笼就是
合成中的模板, 在反应充分进行后除掉该模板即得到纳米结构的 其它物种。 显然, 模板合成技术可以同时解决颗粒尺寸、形状控制和分散稳 定性问题, 因此利模板法合成纳米材料的过程
模板的分类
硬模板 模板分为两类
软模板
硬模板
硬模板有多孔氧化铝、介孔沸石、蛋白、 MCM-41、纳米管、多孔Si模板、金属模板 以及经过特殊处理的多孔高分子薄膜等。
多孔阳极氧化铝膜
早在1932年，人们就已认识到多孔阳极 氧化铝膜(AAO)是由外部厚的多孔层及邻近 铝基底的紧密的阻挡层构成.阳极氧化膜的 研究很早就引起了科研工作者的兴趣，其 最早的工作又可追溯到1953年美国铝制备 公司研究室的F. Keller 等人的工作。
软模板合成纳米材料
利用模板合成技术人们已经制得了各种 物质包括金属、氧化物、硫属化合物、无 机盐以及复合材料的球形粒子、一维纳米 棒、纳米线、纳米管以及二维有序阵列等 各种形状的纳米结构材料。
Shi et al. Zn(II)-PEG 300 Globules as Soft Template for the Synthesis of Hexagonal ZnO Micronuts by the Hydrothermal Reaction Method. Langmuir 2009, 25(10),5940–5948.
软模板合成纳米材料
表面活性剂首先在溶液中形成棒状胶束，规则地排列成为六 角结构的液晶相，当加入无机硅源物质后，无机硅聚阴离子就沉 积在六角棒状胶束的周围，从而形成以液晶相为模板的有机-无机 复合物。
软模板合成纳米材料
模板法( 包括硬模板和软模板法) 是制备 纳米结构材料的常用方法, 可用来制备多种 物质的各种形状( 如: 球形粒子、一维纳米 棒、纳米线、纳米管以及二维有序阵列等) 的纳米结构。
多孔阳极氧化铝膜
紧靠铝基体表面是一层薄而致密的阻挡层 (barrier layer)，上面则形成较厚的多孔层，多孔 层的膜胞是六角密堆排列，每个膜胞中心存在纳 米尺度的孔，且孔大小均匀，与基体表面垂直， 彼此之间相互平行。
硬模板合成纳米材料的实例
NANO LETTERS 2004 Vol. 4, No. 3 513-516
软模板合成纳米材料
液晶模板原理
Mobil公司的科学家们根据介孔分子筛的微 观结构同表面活性剂在水中生成的溶致液晶相似 的特点，提出了液晶模板机理(liquid crystal templating mechanism，简记为LCT)，认为介 孔分子筛的合成是以表面活性剂的不同溶致液晶 相为模板而得到的。见示意图：