材料化学 课程报告
大学材料化学实验报告
一、实验目的1. 掌握材料化学实验的基本操作方法。
2. 了解纳米材料的基本制备方法。
3. 学习利用紫外-可见光谱(UV-Vis)对材料进行表征。
4. 熟悉纳米材料的光学性能测试。
二、实验原理纳米材料是指尺寸在1-100纳米范围内的材料,具有独特的物理、化学和机械性能。
本实验以纳米氧化锌(ZnO)的制备为例,通过水热法制备纳米ZnO,并利用UV-Vis光谱对其光学性能进行表征。
水热法是一种制备纳米材料的方法,通过在高温高压条件下使前驱体溶解并发生化学反应,从而制备出具有特定形貌和尺寸的纳米材料。
纳米ZnO具有优异的光学性能,可用于光催化、太阳能电池等领域。
三、实验仪器与药品1. 仪器:高压反应釜、超声波清洗器、紫外-可见分光光度计、电子天平、烧杯、滴定管等。
2. 药品:六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)、氢氧化钠(NaOH)、蒸馏水。
四、实验步骤1. 配制前驱体溶液:称取0.1摩尔六水合硝酸锌,溶解于50毫升蒸馏水中,加入0.5摩尔氢氧化钠溶液,搅拌均匀,室温下静置过夜。
2. 水热反应:将上述溶液转移至高压反应釜中,在160℃下反应6小时。
3. 冷却与过滤:自然冷却至室温,过滤得到纳米ZnO沉淀,用蒸馏水洗涤三次。
4. 干燥:将洗涤后的纳米ZnO沉淀在60℃下干燥12小时。
5. UV-Vis光谱测试:将干燥后的纳米ZnO粉末分散于无水乙醇中,配制成0.01g/mL的溶液,在紫外-可见分光光度计上测试其在200-800nm范围内的吸收光谱。
五、实验结果与讨论1. 纳米ZnO的制备:通过水热法成功制备了纳米ZnO,其形貌和尺寸可通过SEM 进行观察。
2. UV-Vis光谱测试:纳米ZnO在紫外光区具有明显的吸收峰,表明其具有良好的光学性能。
六、分析与讨论1. 影响纳米ZnO制备的因素:前驱体浓度、反应温度、反应时间等都会对纳米ZnO的形貌和尺寸产生影响。
实验中,通过优化反应条件,得到了形貌和尺寸良好的纳米ZnO。
埙材料化学实验报告
实验名称:埙材料化学分析实验日期:2023年4月15日实验地点:化学实验室实验目的:1. 了解埙的制作材料及成分。
2. 分析埙材料的主要化学成分。
3. 探讨埙材料对音色的影响。
实验原理:埙,作为我国传统的吹奏乐器,其音色优美、音域宽广。
埙的材料主要来源于陶土,通过高温烧制而成。
本实验通过对埙材料的化学分析,了解其成分,从而探讨埙材料对音色的影响。
实验材料:1. 埙样品:不同音色、不同大小、不同制作工艺的埙。
2. 化学试剂:盐酸、氢氧化钠、硝酸、硫酸、氯化钡、硫酸铜等。
3. 仪器设备:分析天平、电热炉、酸碱滴定仪、原子吸收光谱仪等。
实验步骤:1. 样品预处理:将埙样品破碎,过筛,取一定量的样品备用。
2. 化学成分分析:a. 灰分测定:将样品在高温下灼烧,称量所得灰分的质量。
b. 氧化物测定:将样品与盐酸反应,用氢氧化钠中和,过滤,洗涤,烘干,称量所得滤渣的质量。
c. 金属元素测定:将样品用硝酸溶解,用原子吸收光谱仪测定样品中金属元素的含量。
d. 硅酸盐测定:将样品与硫酸反应,用氯化钡沉淀,过滤,洗涤,烘干,称量所得沉淀的质量。
3. 结果分析:a. 根据灰分、氧化物、金属元素、硅酸盐的含量,分析埙材料的化学成分。
b. 结合埙的制作工艺、音色特点,探讨埙材料对音色的影响。
实验结果:1. 埙样品的化学成分如下:| 成分 | 含量(%) || ---------- | -------- || 灰分 | 45.2 || 氧化物 | 22.5 || 金属元素 | 8.3 || 硅酸盐 | 24.0 |2. 根据分析结果,埙材料的主要成分包括硅酸盐、金属元素、氧化物等。
3. 埙的制作工艺对音色有一定影响。
例如,埙的形状、大小、壁厚等因素都会影响埙的音色。
实验结论:1. 本实验通过对埙材料的化学分析,了解了埙的化学成分,为埙的制作和改进提供了理论依据。
2. 埙的制作工艺对音色有一定影响,可根据实际需求调整埙的制作工艺,以达到最佳的音色效果。
实习材料化学报告模板
一、报告标题材料化学实习报告二、实习单位及时间实习单位:XX大学材料科学与工程学院实习时间:2021年X月X日至2021年X月X日三、实习目的1. 熟悉材料化学的基本原理和实验方法。
2. 提高动手操作能力,培养实验技能。
3. 深入了解材料化学在工业生产中的应用。
4. 增强团队协作和沟通能力。
四、实习内容1. 材料化学基础知识2. 材料制备与表征3. 材料性能测试4. 材料化学在工业生产中的应用五、实习过程1. 第一周:熟悉实验室环境、仪器设备,了解实习计划及要求。
2. 第二周:学习材料化学基础知识,如晶体结构、材料分类、材料制备方法等。
3. 第三周:进行材料制备实验,包括固相反应、溶液制备、胶体制备等。
4. 第四周:进行材料表征实验,如X射线衍射、扫描电镜、红外光谱等。
5. 第五周:进行材料性能测试实验,如力学性能、电学性能、热学性能等。
6. 第六周:整理实验数据,撰写实验报告,总结实习成果。
六、实习成果1. 掌握了材料化学的基本原理和实验方法。
2. 提高了动手操作能力,培养了实验技能。
3. 深入了解了材料化学在工业生产中的应用。
4. 增强了团队协作和沟通能力。
七、实习心得体会1. 通过实习,我深刻认识到材料化学在现代社会的重要性。
材料化学的发展推动了科技的进步,为人类创造了美好的生活。
2. 实习过程中,我学会了如何查阅文献、设计实验方案、分析实验数据。
这些技能对我今后的学习和工作具有重要意义。
3. 在团队协作中,我学会了与他人沟通交流,共同解决问题。
这对我的人际交往能力有很大提升。
4. 实习过程中,我遇到了许多困难,但在老师和同学的帮助下,我克服了这些困难。
这使我更加坚定了追求科学真理的信念。
八、实习建议1. 实习单位应加强实验室安全管理,确保实习学生的安全。
2. 实习单位应提供更多实验设备和材料,以满足实习学生的需求。
3. 实习单位应组织更多学术讲座和交流活动,提高实习学生的综合素质。
4. 实习单位应加强实习指导,帮助学生解决实习过程中遇到的问题。
材料化学实习报告
实习报告学院:理学院专业:材料化学学号:101103204姓名:程啟鹏时间:2012.10.22—2012.10.28第一讲:聚氨酯材料聚氨酯,中文名:聚氨基甲酸酯,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团 (NHCOO )的大分子化合物的统称。
它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。
聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外,还可含有醚、酯、脲、缩二脲 ,脲基甲酸酯等基团。
聚氨酯(简称PU)是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。
通过改变原料种类及组成,可以大幅度地改变产品形态及其性能,得到从柔软到坚硬的最终产品。
聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体(聚氨酯弹性体主要又包含热塑性TPU和热固性―多以浇注工艺实现CPU)、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂层树脂、弹性纤维等,广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域。
1937年德国Otto Bayer教授首先发现多异氰酸酯与多元醇化合物进行加聚反应可制得聚氨酯,并以此为基础进入工业化应用,英美等国1945~1947年从德国获得聚氨酯树脂的制造技术于1950年相继开始工业化。
日本1955年从德国Bayer公司及美国DuPont公司引进聚氨酯工业化生产技术。
20世纪50年代末我国聚氨酯工业开始起步,近十几年发展较快。
聚氨酯发泡工艺分为如下三种:一、预聚体法预聚体法发泡工艺是将(白料)和(黑料)先制成预聚体,然后在预聚体中加入水、催化剂、表面活性剂、其他添加剂等在高速搅拌下混合进行发泡,固化后在一定温度下熟化即可。
二、半预聚体法半预聚体法的发泡工艺是将部分聚醚多元醇(白料)和二异氰酸酯(黑料)先制成预聚体,然后将另一部分的聚醚或聚酯多元醇和二异氰酸酯、水、催化剂、表面活性剂、其他添加剂等加入,在高速搅拌下混合进行发泡。
材料化学基础实验报告
材料化学基础实验报告一、实验目的通过本实验,我们旨在探究材料化学中的基本概念和实验方法,培养学生的实验操作能力和科学研究思维。
二、实验原理材料化学是研究材料的性能、组成和结构之间相互作用关系的学科。
实验中主要采用了X光衍射法和红外光谱法两种常用的表征材料结构和组成的方法。
三、实验步骤1. X光衍射法实验步骤一:制备样品将实验室提供的纯净物质样品粉末研磨,使其粒径均匀细小。
步骤二:样品制备将研磨后的粉末样品均匀地涂布在X光透射材料上。
步骤三:实验仪器设置调整X射线衍射装置的电压和电流,确保仪器稳定运行。
步骤四:数据测量将样品放置在X射线束中,旋转样品角度,测量样品的衍射图谱。
2. 红外光谱法实验步骤一:样品制备将实验室提供的样品加入KBr粉末中,并将其一同研磨,制成均匀的混合物。
步骤二:取样取一小部分混合物样品放置在红外光谱仪中进行测试。
步骤三:数据测量将红外光通过样品,记录光谱仪得到的红外光谱图。
四、实验结果与分析1. X光衍射法实验通过测量得到的衍射图谱,我们可以分析样品的晶体结构和晶胞参数,了解样品的结晶情况。
2. 红外光谱法实验根据红外光谱图,我们可以研究材料的分子结构、化学键形式、官能团和杂质等信息。
五、实验总结与思考通过本次实验,我们学习了材料化学中常用的X光衍射法和红外光谱法两种表征材料结构的方法。
这两种方法在实际应用中有着重要的意义,对于深入研究和理解材料的性质和结构提供了有力的手段。
实验中,我们需要注意操作规范和仪器的操作要求,确保实验的准确性和安全性。
同时,我们还需要熟悉实验的原理和步骤,以便能够正确地进行数据分析和解释。
通过本次实验,我们不仅深入了解了材料化学的基础知识,还培养了实验操作技能和科学研究思维。
相信这对于我们今后的学习和科研工作都将有着积极的影响。
六、参考文献。
导电材料化学实验报告
一、实验目的1. 了解导电材料的化学性质和制备方法。
2. 掌握导电材料的电学性能测试方法。
3. 通过实验验证导电材料在实际应用中的效果。
二、实验原理导电材料是指具有良好导电性能的材料,主要包括金属、半导体和导电聚合物等。
本实验主要研究导电聚合物的制备和电学性能测试。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:电子天平、磁力搅拌器、电热板、电导率仪、数字多用表、紫外-可见分光光度计、四电极电化学工作站等。
2. 试剂:聚苯胺(PANI)粉末、过硫酸铵(APS)、无水乙醇、浓盐酸、乙二醇、四氢呋喃(THF)等。
四、实验步骤1. 制备导电聚合物:将一定量的PANI粉末溶解于无水乙醇中,加入适量的APS,在磁力搅拌下,加热至60℃,反应一段时间后,加入适量的乙二醇,继续搅拌,直至溶液变为深蓝色。
2. 制备导电聚合物薄膜:将制备好的导电聚合物溶液滴在导电基板上,待溶剂挥发后,得到导电聚合物薄膜。
3. 电学性能测试:将制备好的导电聚合物薄膜与数字多用表连接,测试其电阻值;利用电导率仪测试其电导率;使用紫外-可见分光光度计测试其光吸收特性;利用四电极电化学工作站测试其电化学性能。
五、实验数据记录与处理1. 电阻值:通过数字多用表测试导电聚合物薄膜的电阻值,记录实验数据。
2. 电导率:利用电导率仪测试导电聚合物薄膜的电导率,记录实验数据。
3. 光吸收特性:使用紫外-可见分光光度计测试导电聚合物薄膜的光吸收特性,记录实验数据。
4. 电化学性能:利用四电极电化学工作站测试导电聚合物薄膜的电化学性能,记录实验数据。
六、实验结果与分析1. 电阻值:实验结果显示,导电聚合物薄膜的电阻值随制备时间延长而降低,表明导电聚合物薄膜的导电性能随制备时间的延长而提高。
2. 电导率:实验结果显示,导电聚合物薄膜的电导率随制备时间延长而增加,表明导电聚合物薄膜的导电性能随制备时间的延长而提高。
3. 光吸收特性:实验结果显示,导电聚合物薄膜在可见光区域的吸收峰明显,表明导电聚合物薄膜具有较好的光吸收特性。
材料化学砂石实验报告
实验名称:砂石材料化学性质研究实验日期:2023年X月X日实验地点:材料科学与工程学院实验室一、实验目的1. 了解砂石的化学组成和性质。
2. 学习砂石的物理和化学分析方法。
3. 掌握砂石在建筑材料中的应用及其重要性。
二、实验原理砂石是一种广泛应用的建筑材料,主要由石英、长石、云母等矿物组成。
本实验通过对砂石进行化学分析,了解其化学成分,从而为砂石在建筑材料中的应用提供依据。
三、实验器材1. 砂石样品2. 砂石研磨机3. 紫外可见分光光度计4. 原子吸收光谱仪5. 精密天平6. 烧杯、烧瓶、漏斗、滴定管等玻璃仪器7. 标准溶液(如:钙、镁、硅、铝等)四、实验步骤1. 样品制备:将砂石样品放入砂石研磨机中研磨至粉末状,过筛(筛孔直径为0.074mm)。
2. 化学成分分析:a. 紫外可见分光光度法测定硅、铝、铁等元素的含量。
b. 原子吸收光谱法测定钙、镁等元素的含量。
c. 火焰原子吸收光谱法测定钠、钾等元素的含量。
3. 数据处理:根据实验结果,计算各元素的含量。
五、实验结果1. 砂石样品的化学成分如下:元素 | 含量(mg/g)----|---------硅 | 27.5铝 | 5.2铁 | 3.1钙 | 4.8镁 | 2.5钠 | 1.2钾 | 0.82. 砂石样品的化学成分分析结果与相关标准进行比较,符合建筑材料的要求。
六、实验讨论1. 砂石样品的化学成分分析结果表明,砂石中含有较多的硅、铝、铁等元素,这些元素在建筑材料中具有良好的稳定性和耐久性。
2. 钙、镁等元素在砂石中含量较低,但它们在建筑材料中具有一定的作用,如提高混凝土的强度和耐久性。
3. 砂石样品的化学成分分析结果与相关标准进行比较,表明该砂石样品符合建筑材料的要求,可用于建筑工程。
七、结论通过本实验,我们了解了砂石的化学组成和性质,掌握了砂石的物理和化学分析方法。
砂石作为一种广泛应用的建筑材料,其化学成分对其性能具有重要影响。
本实验结果为砂石在建筑材料中的应用提供了依据。
硅材料化学实验报告
一、实验目的1. 熟悉硅材料的制备方法及原理;2. 掌握硅材料的化学性质和反应特点;3. 提高实验操作技能和数据分析能力。
二、实验原理硅(Si)是一种重要的半导体材料,广泛应用于电子、光电子和新能源等领域。
本实验主要涉及硅的制备、提纯以及化学性质的研究。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:干燥箱、烧杯、玻璃棒、滴定管、pH计、分析天平、加热器、蒸馏装置等;2. 试剂:三氯甲硅烷(SiHCl3)、氢氧化钠(NaOH)、盐酸(HCl)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、高锰酸钾(KMnO4)等。
四、实验步骤1. 硅的制备(1)将三氯甲硅烷(SiHCl3)置于干燥箱中,在干燥条件下进行加热反应,生成高纯硅(Si)和氯化氢(HCl)气体。
(2)将反应产物收集于干燥的烧杯中,使用玻璃棒搅拌,使硅充分分散。
2. 硅的提纯(1)将制备的高纯硅加入烧杯中,加入适量的氢氧化钠(NaOH)溶液,进行酸碱反应,去除杂质。
(2)反应完成后,用蒸馏水冲洗产物,直至溶液呈中性。
3. 硅的化学性质研究(1)硅与盐酸反应:将提纯后的硅加入烧杯中,加入适量的盐酸(HCl),观察反应现象,记录反应方程式。
(2)硅与硝酸反应:将提纯后的硅加入烧杯中,加入适量的硝酸(HNO3),观察反应现象,记录反应方程式。
(3)硅与高锰酸钾反应:将提纯后的硅加入烧杯中,加入适量的高锰酸钾(KMnO4)溶液,观察反应现象,记录反应方程式。
4. 数据处理与分析(1)根据实验数据,计算硅的纯度、反应速率等参数。
(2)分析硅材料在反应过程中的化学性质,探讨其应用前景。
五、实验结果与分析1. 硅的制备:通过加热三氯甲硅烷(SiHCl3)制备高纯硅(Si),反应方程式为:SiHCl3 → Si + 3HCl。
2. 硅的提纯:通过酸碱反应去除杂质,反应方程式为:Si + 2NaOH + 2H2O →Na2SiO3 + 2H2。
3. 硅的化学性质研究:(1)硅与盐酸反应:硅与盐酸反应生成氯化氢气体,反应方程式为:Si + 4HCl→ SiCl4 + 2H2。
材料化学分析报告
材料化学分析报告摘要:本文对某材料进行化学分析,通过对样品的物理性质、化学性质以及结构性质的研究,得出了该材料的组成和特性。
通过仔细分析和测试,得出了精确的结果,为进一步研究和开发该材料提供了有效的参考。
引言:材料化学分析是材料科学和工程中的重要研究方法之一,通过对材料进行全面、系统的分析,可以了解其组成、结构和性能。
本次研究选取了一种未知材料进行了化学分析,希望通过对其进行多种分析和测试,揭示其潜在的应用价值。
实验方法:1. 样品制备:将待分析的材料样品进行打磨和研磨,使其粒径均匀,并去除表面的杂质。
2. 物理性质测试:对样品进行密度、熔点、硬度等基本物理性质的测试,以便了解样品的基本物理性质。
3. 化学性质测试:对样品进行一系列的化学反应和测试,包括酸碱性测试、必要时的氧化还原反应、络合反应等,以确定样品的化学性质和反应性。
4. 结构性质分析:通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对样品的结晶结构和表面形貌进行分析,以了解样品的结构性质。
实验结果与讨论:通过对样品的物理性质测试,得出了样品的密度为X g/cm³,熔点为X℃,硬度为X。
这些基本物理性质的结果为进一步分析提供了基础。
在化学性质测试中,样品表现出XX酸碱性,与X酸反应生成X产物,与XX碱反应生成X产物。
此外,在氧化还原反应中,样品表现出XX氧化性,在与XX还原剂反应时生成X产物。
通过对样品的结构性质分析,X射线衍射结果表明样品具有X 结晶结构,晶格参数为X。
扫描电子显微镜观察显示样品表面呈现出均匀的颗粒状结构,颗粒直径约为X。
结论:通过对材料化学分析的研究,我们得出了以下结论:1. 该材料在物理性质上具有较高的熔点和硬度,适用于高温和高强度要求的应用领域。
2. 通过化学性质测试,我们发现该材料具有一定的酸碱反应性和氧化性,适用于某些特定的化学反应和应用场景。
3. 结构性质分析结果表明,该材料具有特定的结晶结构和颗粒状形貌,有助于进一步了解其制备和性能。
材料化学实习报告
材料化学实习报告一、引言本次实习是为了学习和掌握材料化学实验室的基本操作和分析测试方法。
实习期间,我参与了多个实验并记录了相关数据和结果。
本报告将对实习过程进行总结和分析,并对实验结果进行解释和讨论。
二、实验目的本次实习的主要目的是加深对材料化学实验室的了解,掌握常用的分析测试方法,并通过实际操作提高实验技术。
具体的实验目标包括但不限于:1. 学习并掌握材料样品的制备方法;2. 熟悉常用的材料分析方法,如X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等;3. 学习样品表征技术,如红外光谱(IR)、拉曼光谱等。
三、实验过程1. 材料样品的制备在实验开始前,我们首先根据实验要求仔细选择了材料样品,并按照要求进行相应的制备工作。
这包括了材料的测量、称量、混合等步骤。
2. X射线衍射(XRD)分析通过X射线衍射(XRD)分析,我们可以确定样品的晶体结构和晶格参数。
在实验中,我们首先将样品准备成粉末状,然后利用X射线仪对样品进行扫描。
通过对比标准样品的衍射峰和待测样品的衍射峰,我们可以确定样品的晶体结构。
3. 扫描电子显微镜(SEM)观察经过XRD分析后,我们进一步使用扫描电子显微镜(SEM)对样品进行观察。
在实验中,我们首先将样品制备成薄片或粉末,然后将样品置于SEM检测设备中。
通过SEM的高分辨率成像功能,我们可以观察到样品的形貌和微观结构。
4. 红外光谱(IR)分析红外光谱(IR)分析是一种用于材料表征的常见方法。
通过红外光谱仪,我们可以获得材料的红外吸收光谱图,从而了解材料的分子结构和化学键信息。
五、结果与讨论在本次实验中,通过X射线衍射分析,我们得到了样品的晶体结构和晶格参数。
通过SEM观察,我们进一步了解了样品的形貌和微观结构。
通过红外光谱分析,我们获得了样品的红外吸收光谱图,并据此对样品的分子结构和化学键进行了解释和讨论。
通过对实验结果的分析和讨论,我们可以得出以下结论:1. 样品X射线衍射图谱显示出明显的衍射峰,表明样品具有良好的晶体结构;2. SEM观察结果显示样品表面光滑且均匀,无明显的缺陷或杂质;3. 红外光谱图谱显示出样品的特征吸收峰,进一步证实了样品的分子结构。
材料化学实习报告(精选)
材料化学实习报告(精选)
学生姓名:xxx
实习单位:XXX
指导老师:XXX
本文是一篇关于近期实习的报告,主要内容是在XXX实验室开展的材料化学实验。
首先,报告中介绍了实验的基本概念与原理,然后详细介绍了实验过程,最后对实验结果进行分析与讨论,得出有益的结论。
首先,在实验中需要使用到的材料化学的基本概念及原理。
材料化学是将化学与物理相结合,从而研究一定材料的结构、性质及性能的科学。
它涉及材料的合成、结构、性质、制备、应用等,是新型材料的研究和制备的核心科学,也是获得新的、高性能的复合材料中的基础技术。
在材料化学实验中,实验者必须熟练操作设备,准确编写实验设计,有效收集实验数据,精确的计算结果,并尽可能全面地了解实验反应机理。
其次,本实验的实验过程及所用设备。
实验的基础设备主要包括真空熔炼炉、高碳钢槽、水浴炉、搅拌槽、反应釜、真空泵等,在此基础上,用了若干样品进行实验。
材料化学实习报告
材料化学实习报告我在大学期间选择了材料化学这门课程,并在大三时参加了材料化学实习。
在实习中,我们学习了许多材料化学的基础知识,如化学合成、表征技术等。
接下来,我将分享我在实习中学到的知识和经验。
实验一:合成纳米银许多现代技术都使用了纳米材料,如纳米银、纳米碳管等,这些材料具有很强的特殊性质。
在这个实验中,我们学习如何合成纳米银。
首先,我们将银盐加入到聚乙烯醇(PVA)中进行还原。
PVA 是一种高分子化合物,可以形成稳定的分散体系,使得纳米银颗粒可以均匀分散。
在实验的过程中,我注意到了化学反应速率与温度和反应物浓度的关系。
当反应物浓度或者温度升高时,反应速率也会加快。
实验二:X射线衍射在合成纳米材料之后,我们还需要进行表征。
其中最常用的表征方法就是X射线衍射(XRD)。
在XRD实验中,我们测量了纳米银颗粒的晶体结构和晶格常数。
通过分析我们得到了晶体结构与晶胞常数的信息。
这些数据对于纳米材料的性质和应用有着非常重要的作用。
在实验的过程中,我发现样品处理的手法至关重要。
在样品处理过程中,如果样品受到了过度的振动或者加热,就会造成材料的结构发生变化,导致数据的不准确。
实验三:扫描电子显微镜在进行纳米材料表征时,还可以使用扫描电子显微镜(SEM)来观察材料的微观结构。
与XRD不同,SEM可以直接观察到材料的结构,从而提供更为详细的信息。
在这个实验中,我们使用SEM观察了纳米银颗粒的形貌。
通过SEM观察,我发现纳米银颗粒呈现出多边形的形状,且颗粒大小均匀。
同时,我还注意到SEM观察需要仔细控制电子束的强度和样品的处理方法,如果操作不当会对样品造成损伤。
实验四:热重分析除了XRD和SEM外,实验室还使用了许多其他的表征技术。
其中,我觉得热重分析(TGA)是一个非常有趣的技术。
在这个实验中,我们测量了纳米银颗粒的热稳定性。
通过向样品中加热,我们可以观测到样品失重的过程。
基于这个过程,我们可以判断样品存在的含水量,以及相关化学反应是否发生了。
材料化学专业实验报告
一、实验目的1. 掌握材料化学实验的基本操作技能。
2. 了解材料化学实验的基本原理和方法。
3. 学习材料化学实验数据的处理与分析。
4. 通过实验,加深对材料化学知识的理解,提高实际操作能力。
二、实验原理材料化学实验主要涉及材料的制备、表征、性能测试等。
本实验以金属铜的制备为例,介绍材料化学实验的基本原理和方法。
三、实验仪器与药品1. 仪器:烧杯、酒精灯、玻璃棒、铁架台、铁夹、电子天平、玻璃棒、滤纸等。
2. 药品:硫酸铜(CuSO4)、氢氧化钠(NaOH)、稀盐酸(HCl)、蒸馏水等。
四、实验步骤1. 准备工作:将硫酸铜溶解于蒸馏水中,配制成一定浓度的硫酸铜溶液。
2. 制备金属铜:a. 将配好的硫酸铜溶液倒入烧杯中。
b. 加入适量的氢氧化钠溶液,观察反应现象,直至溶液变为蓝色。
c. 用玻璃棒搅拌溶液,使氢氧化钠与硫酸铜充分反应。
d. 待反应完成后,将溶液过滤,得到蓝色沉淀。
e. 将蓝色沉淀放入烧杯中,加入适量的稀盐酸,观察反应现象。
f. 待反应完成后,用滤纸将溶液过滤,得到金属铜。
3. 金属铜的表征:a. 对得到的金属铜进行称重,记录质量。
b. 用电子天平测量金属铜的密度,记录数据。
c. 对金属铜进行X射线衍射分析,确定其晶体结构。
五、实验结果与讨论1. 实验结果:a. 金属铜的制备:成功制备出金属铜,质量为1.5g。
b. 金属铜的密度:8.96g/cm³。
c. X射线衍射分析:金属铜为面心立方晶体结构。
2. 讨论与分析:a. 在实验过程中,氢氧化钠与硫酸铜反应生成了蓝色沉淀,说明硫酸铜与氢氧化钠反应生成了氢氧化铜。
b. 加入稀盐酸后,氢氧化铜与盐酸反应生成了金属铜,说明金属铜在盐酸中具有良好的稳定性。
c. 通过X射线衍射分析,确定了金属铜的晶体结构,为后续研究金属铜的性质提供了基础。
六、实验总结本实验通过金属铜的制备,使学生对材料化学实验的基本原理和方法有了更深入的了解。
在实验过程中,学生掌握了金属铜的制备、表征和性能测试等技能,提高了实际操作能力。
材料化学的实习报告
一、实习背景随着科技的飞速发展,材料化学作为一门综合性学科,在国民经济和国防建设中发挥着越来越重要的作用。
为了使理论知识与实践相结合,提高自己的实践能力,我选择了材料化学专业进行为期一个月的实习。
二、实习单位简介本次实习单位为我国某知名材料科技有限公司,该公司主要从事高性能材料的研究、开发、生产和销售。
公司拥有先进的生产设备、完善的检测手段和强大的研发团队,在国内外市场上具有较高的知名度和竞争力。
三、实习目的1. 通过实习,了解材料化学在实际生产中的应用,提高自己的实践能力。
2. 掌握材料化学的基本实验操作,培养自己的动手能力。
3. 学习并掌握材料化学的基本理论,为今后的工作奠定基础。
4. 了解企业文化,提高自己的综合素质。
四、实习内容1. 实验室参观实习的第一天,我们在导师的带领下参观了公司的实验室。
实验室分为合成室、测试室、样品室等,各种仪器设备齐全。
通过参观,我们了解了实验室的基本布局和功能。
2. 基本实验操作在导师的指导下,我们学习了材料化学的基本实验操作,包括称量、溶解、搅拌、过滤、洗涤、干燥等。
通过实际操作,我们掌握了这些操作技巧,提高了自己的动手能力。
3. 材料制备在导师的带领下,我们学习了高性能材料的制备方法。
我们亲手制备了多种材料,如导电材料、催化剂、纳米材料等。
在制备过程中,我们了解了材料制备的原理、工艺和注意事项。
4. 材料性能测试实习期间,我们学习了材料性能测试的基本方法,如力学性能测试、电学性能测试、热学性能测试等。
我们亲手进行了材料性能测试,掌握了测试技巧,为今后的工作积累了经验。
5. 企业文化学习在实习过程中,我们参加了公司组织的各项活动,如团队建设、企业文化培训等。
通过这些活动,我们了解了企业的核心价值观和发展理念,提高了自己的综合素质。
五、实习心得体会1. 实践是检验真理的唯一标准。
通过实习,我深刻体会到理论知识与实践相结合的重要性。
2. 动手能力是材料化学专业学生的必备素质。
吸水材料化学实验报告
一、实验目的1. 了解高吸水性树脂(SAP)的特性和吸水机理。
2. 探究不同吸水材料的吸水性能差异。
3. 学习化学实验的基本操作技能。
二、实验原理高吸水性树脂(SAP)是一种功能高分子材料,具有超强吸水性能。
其吸水机理主要是通过分子链上的亲水性基团(如羟基、羧基等)与水分子形成氢键,使水分子被牢牢束缚在材料内部。
本实验主要探究SAP的吸水性能,并与其他吸水材料进行对比。
三、实验材料与仪器材料:1. 高吸水性树脂(SAP)2. 纸巾3. 海绵4. 水和盐水仪器:1. 电子天平2. 烧杯3. 试管4. 滴管5. 挤压器四、实验步骤1. 称量- 使用电子天平分别称取1g SAP、纸巾和海绵。
2. 吸水实验- 将SAP、纸巾和海绵分别放入盛有清水的烧杯中,浸泡一段时间。
- 观察并记录各材料吸水后的重量。
3. 对比实验- 将SAP、纸巾和海绵分别放入盛有盐水的烧杯中,浸泡一段时间。
- 观察并记录各材料吸水后的重量。
4. 挤压实验- 将吸水后的SAP、纸巾和海绵分别用挤压器挤压,观察其保水性能。
五、实验结果与分析1. 吸水实验- SAP在清水中的吸水倍数最高,可达自身重量的几十倍。
- 纸巾和海绵的吸水倍数较低,分别约为自身重量的5倍和10倍。
2. 对比实验- SAP在盐水中的吸水倍数明显低于清水,说明SAP对盐的排斥性较强。
- 纸巾和海绵在盐水中的吸水倍数与清水中的相差不大。
3. 挤压实验- SAP在挤压后仍有较高的保水性能,而纸巾和海绵在挤压后水分流失较多。
六、实验结论1. 高吸水性树脂(SAP)具有超强吸水性能,吸水倍数可达自身重量的几十倍。
2. SAP对盐的排斥性较强,在盐水中的吸水倍数明显低于清水。
3. SAP具有较好的保水性能,在挤压后仍有较高的水分保持能力。
七、实验讨论1. SAP在吸水过程中,亲水性基团与水分子形成氢键,使水分子被牢牢束缚在材料内部。
2. SAP对盐的排斥性较强,可能与其分子结构有关。
材料化学实验报告参考模板
沉淀法制纳米级碳酸钙一、实验目的了解化学方法制备纳米碳酸钙原理,熟悉纳米粉末表征方法。
二、实验原理纳米碳酸钙的形成是一个结晶过程,方程式为:CaO + H2O→Ca(OH)2,Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+ H2O。
随着Ca(OH)2 中加入CO2 ,即碳化反应的进行,形成了CaCO3 的过饱和溶液,由于局部温度起伏(碳化反应是放热反应)和浓度起伏而形成晶核。
在Ca(OH)2 吸收CO2 形成CaCO3 的过程中,化学反应极为迅速,整个反应的主要控制因素是晶核的形成和生长。
在反应初期的过饱和溶液中,大量CaCO3 均相成核,形成的非晶态碳酸钙粒子,由于其活性极高,它们会吸附到Ca(OH)2 颗粒周围。
一方面能降低Ca(OH)2 与CO2 的反应速度,另一方面,利用Ca(OH)2 颗粒形成中间体。
由于非晶态CaCO3 粒子的不稳定性,它们很快发生晶型转变,生成CaCO3 晶粒。
在此反应过程中,可加入添加剂使晶体稳定存在。
随着反应的进行,线形中间体不断的溶解、消失,晶粒就会不断生长,成为具有一定粒度和形貌的粒子。
在反应过程中,可控制的条件有:①氢氧化钙的浓度;②二氧化碳的加入量;③反应温度;④添加剂的种类、数量和添加时间;⑤搅拌速度等。
三、实验仪器及设备二氧化碳钢瓶、三口瓶、导气管、浆式搅拌器、胶塞、恒温水浴、搅拌电机、调压器、抽滤装置、研磨钵、标准筛、PH 试纸。
四、实验药品二氧化碳、氧化钙、蒸馏水、乙二胺四乙酸、三氯化铝。
五、实验步骤1.先将氧化钙(25g)与蒸馏水(1000g)在三口瓶中配成悬浮液,CaO + H2O→Ca(OH)2 该反应属于放热反应,充分搅拌后,过筛(200目标准筛)。
2.过筛后,将产物重新倒入三口瓶中,待温度降至30℃以下时,加入乙二胺四乙酸(EDTA)晶形控制剂,边搅拌边通人二氧化碳气体进行碳化反应,反应温度控制在10~30℃。
3.待溶液呈粘稠状时,加入0.5gAlCl3,继续通入CO2 进行碳化反应,直至溶液PH=7~8 为止。
注塑材料化学实验报告
一、实验目的了解注塑材料的基本化学组成和物理特性,掌握注塑材料的制备方法,熟悉注塑材料的性能测试方法,为注塑工业生产提供技术支持。
二、实验原理注塑材料是一种高分子材料,通过注塑成型工艺可以制造出各种形状和尺寸的塑料制品。
本实验主要研究注塑材料的化学组成、物理特性以及成型工艺对材料性能的影响。
三、实验材料与设备1. 实验材料:注塑级聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、ABS、聚碳酸酯(PC)等。
2. 实验设备:注塑机、模具、干燥箱、电子天平、万能试验机、熔体流动速率仪、扫描电镜(SEM)等。
四、实验步骤1. 材料干燥:将注塑材料放入干燥箱中,在80℃下干燥2~4小时,以去除材料中的水分。
2. 注塑成型:将干燥后的材料放入注塑机中,调整注塑参数,如熔化温度、模具温度、注射压力等,进行注塑成型。
3. 性能测试:对注塑制品进行物理性能测试,包括熔体流动速率、拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等。
4. 微观结构分析:利用扫描电镜(SEM)对注塑制品的微观结构进行分析。
五、实验结果与分析1. 注塑材料的化学组成实验结果表明,注塑材料的化学组成主要包括碳、氢、氧、氮等元素。
以聚苯乙烯(PS)为例,其化学式为(C8H8)n。
2. 注塑材料的物理特性(1)熔体流动速率:实验结果表明,不同注塑材料的熔体流动速率存在差异。
例如,PS的熔体流动速率较高,而PC的熔体流动速率较低。
(2)拉伸强度:实验结果表明,不同注塑材料的拉伸强度存在差异。
例如,ABS的拉伸强度较高,而PE的拉伸强度较低。
(3)弯曲强度:实验结果表明,不同注塑材料的弯曲强度存在差异。
例如,PC的弯曲强度较高,而PE的弯曲强度较低。
(4)冲击强度:实验结果表明,不同注塑材料的冲击强度存在差异。
例如,ABS的冲击强度较高,而PE的冲击强度较低。
3. 成型工艺对材料性能的影响实验结果表明,注塑成型工艺对注塑材料的性能有显著影响。
例如,熔化温度、模具温度、注射压力等参数对注塑材料的物理性能有较大影响。
材料合成化学实验报告
材料合成化学实验报告
合成苯甲醛的实验
引言:
合成化学是一门重要的化学领域,通过合成方法可以制备出各种有机化合物。
本实验旨在通过苯甲醛的合成来展示材料的合成化学方法。
实验目的:
通过碱性溶液催化作用,合成苯甲醛。
实验原理:
本实验的反应原理基于苯酚和甲醛的缩合反应。
在碱性条件下,苯酚与甲醛反应生成苯甲醛。
实验步骤:
1. 量取一定量的苯酚溶液并转移至反应瓶中。
2. 在苯酚溶液中慢慢滴加甲醛溶液,同时搅拌。
3. 将反应瓶放入水浴中,并加热至80℃。
4. 在反应过程中,加入适量的氯化钠作为催化剂。
5. 反应持续4小时后,停止加热,使溶液冷却至室温。
6. 过滤得到淡黄色的沉淀物,即苯甲醛。
实验结果与讨论:
经过以上步骤合成的苯甲醛应呈现淡黄色固体。
在实验过程中,碱性条件和氯化钠的催化作用加速了反应的进行。
实验总结:
本实验通过苯酚和甲醛的缩合反应成功合成了苯甲醛。
在实验中,合理控制反应条件和加入催化剂对合成过程具有重要意义。
实验中可能存在的问题和改进措施:
1. 反应过程中,苯酚和甲醛的用量应精确控制,以保证反应的完全进行。
2. 反应时间和温度的选择需要根据实际情况进行调整,避免反应过程中产生副反应。
3. 实验操作过程中注意安全,使用实验室相关设施和防护措施。
参考文献:
[1] 某某化学杂志,年,卷(期),页码。
材料化学高中实验总结教案
材料化学高中实验总结教案
实验目的:通过反应合成铜氧化物,了解氧化反应的特点,学习实验操作技能。
实验原理:铜与氧气在高温下反应生成黑色的铜氧化物。
实验材料:氧化铜粉、熔融石灰、试管、试管夹、酒精灯、玻璃棒、火柴、镊子。
实验步骤:
1. 取一小量氧化铜粉放入试管中;
2. 加入适量熔融石灰拌匀;
3. 用试管夹夹住试管,在酒精灯上加热;
4. 观察试管内反应情况,记录下产生的颜色变化。
实验总结与讨论:
1. 实验中我们观察到了氧化铜与熔融石灰加热后生成了黑色的铜氧化物,证明了氧化反应的进行。
2. 实验中需要注意加热时火焰的高度,以免产生危险。
3. 在实验过程中,玻璃棒和镊子可用来搅拌和取出试管。
4. 实验操作要细心,避免发生意外。
实验总结教案结束。
(注意:实验中如有任何不懂或危险的情况,请及时向实验老师寻求帮助。
)。
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北京科技大学课程报告题目:GaN纳米材料研究进展课程名称:材料化学基础学院:专业:班级:学生姓名:学生学号:日期:前言:随着光电产业的不断发展,对半导体材料的要求也越来越高。
进入20世纪90年代以后,由于一些关键技术获得突破以及材料生长和器件工艺水平的不断提高,使GaN薄膜研究空前活跃,GaN基器件发展十分迅速。
氮化镓(GaN)属III-V族宽直接带隙半导体,具有带隙宽(E g=3.39eV)、发光效率高、电子漂移饱和速度高、热导率高、硬度大、介电常数小、化学性质稳定、抗辐射、耐高温等优点。
由于以上优越的性能,GaN具有着巨大的应用潜力和广阔的市场前景,如高亮度蓝光发光二极管(LED)、紫外—蓝光激光二极管(LD)、异质结场效应晶体管(HFETs)、紫外探测器等光电子器件、抗辐射、高频、高温、高压等电子器件。
[1]GaN也因此被誉为继第一代锗、磷化铟化合物半导体材料之后的第三代主导半导体材料,成为目前全球半导体研究者们关注的焦点。
[2]第三代半导体也被誉为高温半导体,且其具有更宽的禁带宽度,因此可以广泛用于导弹防御、相控阵雷达、通信、电子对抗以及智能武器等军事装备,也可用于半导体照明以及光存储与处理,是推动信息技术在新世纪继续发展的关键技术。
[3]日本和欧美都非常重视开展对宽禁带半导体技术的研究,分别制定和实施了各自的宽禁带半导体技术发展计划。
日本于2001年就出台了“下一代半导体材料和工艺技术开发”计划,将GaN晶体管视为未来民用通信系统的核心,希望“GaN基HEMT”能替代目前在无线基站中起放大信号作用的硅和砷化镓芯片,并还可应用于汽车雷达等领域。
而欧美则将宽禁带半导体技术视为下一代军事系统与装备的关键。
2002年美国国防先进研究计划局实施了WBGSTI(宽禁带半导体技术)计划,成为加速改进SiC、GaN以及AlN等宽禁带半导体材料特性的重要“催化剂”。
欧洲也于2005年制定并实施KORRIGAN(GaN集成电路研究关键组织)计划。
这项计划的实施,将使欧洲形成自己的完整宽禁带半导体产业链,从而为欧洲各项重大国防工业提供最先进的高可靠GaN代工服务。
亚太各国也在积极推进各自的宽禁带半导体研究计划,2009亚太地区宽禁带半导体国际会议在张家界举行,会议就亚洲各国的宽禁带半导体研究现状进行了交流,并展望了未来的宽禁带半导体技术的发展。
[4]GaN纳米材料的制备与表征:基于具有优异性质的纳米尺寸材料制造纳米器件是很有意义的。
GaN纳米结构特别是纳米线是满足这种要求的一种很有希望的材料。
有关GaN合成的报道最早出现在1932年。
Johnson等人于1928年使用氨气流通过金属镓得到了GaN,但由于难于获得单晶体,在发展初期曾被认为是一种没有希望的材料。
此后,很多研究小组尝试了不同的制备方法,但由于材料生长技术的限制而无法得到高质量的GaN。
直到1969年,随着生长技术的发展,以及出现的分子束外延(MBE)和化学气相沉积(CVD)等新的材料生长方法,Maruska和Tidtjen采用氢化物气相外延(HVPE)方法第一次在蓝宝石衬底上沉积出GaN单晶薄膜。
但由于没有合适的单晶衬底、n型本底浓度太高和无法实现P型掺杂等问题的困扰,在此后很长一段时间内,GaN材料的进展十分缓慢。
进入20世纪90年代后,随着缓冲层技术的采用和P型掺杂技术的突破,对GaN的研究热潮才在全世界蓬勃发展起来,使之成为宽禁带半导体中一颗十分耀眼的明星。
[5-6]近年来已经提出了多种制备GaN纳米结构的方法,目前主要的方法(其中比较成熟的方法是前三种)有:①模板限制反应生长法;②基于VLS机制的催化反应生长法;③氧化物辅助生长法;④溅射后氮化法;⑤升华法;⑥金属镓和氨气直接反应法;⑦热丝化学气相淀积法(CVD)。
A模板辅助生长法[6]模板辅助合成的思想是从具有一维定向作用的模板出发,化学合成反应在模板内或在模板周围进行。
模板起到一维限定或导向的作用,该法生长的GaN 纳米结构的直径及形貌对所用模板有强烈的依赖性。
a一维纳米结构模板1997年,清华大学的韩伟强、范守善等首次利用C纳米管作为模板,诱导生长出了直径4-50nm,长度达25μm的六方相GaN纳米棒,并观察到了纳米棒的蓝光发生。
具体工艺是:将Ga2O3和Ga按1:4的比例混合后置于一氧化铝坩埚底部,其上放置一块孔径为3-5μm的多孔氧化铝薄板,然后将C 纳米管放在上面。
将坩埚置于管式炉中,在氨气气氛下加热至900℃,恒温1h。
图1-1所示为合成的GaN纳米棒和实验中作为模板的碳纳米管。
1998年Hashimoto等人利用电化学阳极氧化的方法合成GaAs纳米棒,然后将其作为模板加热氮化合成了GaN纳米棒。
2003年,Goldberger等利用气相法在蓝宝石衬底上沉积ZnO纳米线阵列作为模板,制得规则排列的GaN纳米管阵列。
b纳米点阵模板该方法的关键是在合适的晶体衬底上散步某种纳米尺寸的点阵,作为GaN 纳米线生长的成核点,然后合成GaN纳米线。
2005年Kipshidze等人采用Ni纳米点阵模板,在蓝宝石衬底上成功制备出较为规则的GaN纳米阵列。
实验过程中,首先采用电子束蒸发法在蓝宝石衬底上沉积一层2-5nm左右的Ni薄膜,然后在氮气气氛下高温(830℃)退火,自组装形成100nm左右的纳米Ni液滴。
最后采用低压脉冲MOCVD法通入TMG和NH3充当镓源和氮源,当温度降至700℃以下时获得GaN纳米阵列。
2006年,Hersee等人采用氮化硅模板合成直径和生长位置均可控的GaN纳米线阵列。
2007年,Tchernycheva等人采用等离子辅助分子束外延法生长AlN点阵,合成柱状GaN纳米线阵列,截面呈六角形。
2008年,Li等人通过在蓝宝石衬底上蒸镀0.8Å厚的亚单分子Ni层后退火制得模板,采用MOCVD法制得了垂直于衬底表面生长的GaN纳米线,如图1-2所示。
c多孔阳极氧化铝模板1999年,张立德等使用多孔Al2O3作为模板,利用化学气相沉积法(CVD),使气态的Ga2O与NH3直接反应得到了GaN纳米线。
2000年,Cheng和他的合作者用多孔氧化铝膜代替C纳米管作为模板,采用相似的工艺在阳极铝膜上组装出了高度有序的GaN纳米线,直径14nm,长达数百μm。
2006年,Jung等用Al2O3模板采用MOCVD法制备了GaN纳米管。
B基于气-液-固(VLS)机制的催化反应生长[7]该生长机制最早是由Wagner和Ellis在1964年提出,他们采用Au作为催化剂来生长一维晶须,晶须只在有催化剂的地方生长,且直径与催化剂的大小有关。
1975年,gizovz等人发展了VLS机制。
目前用该方法己合成出多种组成的纳米结构。
2000年,美国哈佛大学Lieber研究组基于气-液-固(VLS)生长机制,发展了一种新技术——激光烧蚀法。
Ng等人利用KrF脉冲准分子激光烧蚀GaN 靶,也在覆有Au膜的蓝宝石衬底上生长了GaN纳米线。
此外,化学气相外延和化学沉积(反应)及气相输运与VLS生长机制结合用于合成一维GaN纳米材料及其物性研究的报道也有很多。
中科院物理所陈小龙研究组通过金属Ga与氨气直接反应制备出GaN纳米线。
台湾Chen等人报道了用金属In催化合成GaN纳米线的方法。
2002年,Wang等人,以InCl3做催化剂,采用Ga直接和氨气反应的办法在Si衬底上制备出大量长直且光滑的GaN纳米线。
2005年,Cai等人利用简单的Ga与氨气反应的办法,在Ni催化的硅衬底上生长出光滑的和圆锥形的GaN纳米线。
2007年,Zhan等在Ni覆盖的Si衬底上通过GaCl3·NH3和氨气反应在900℃下生长了平均直径100nm的GaN纳米线。
EDS结果表明,合成的GaN纳米线的顶端由Ga、N和Ni组成,而内侧只有Ga和N。
说明纳米线的生长遵循VLS 机制。
图1-3所示为典型的VLS机制生成的顶端带催化剂颗粒的GaN纳米线的透射电镜照片和相应的选区电子衍射模式。
C基于气-固(VS)机制的生长[8]人们在合成纳米结构时发现,有些材料在没有金属催化剂的情况下也能得到纳米结构。
这种纳米结构是通过气相在原有的固相上形核并生长而成的,因此人们称这种纳米线生长方式为气一固(VS)生长法。
在这个过程中,首先通过蒸发、化学还原或气相反应产生气体;然后产生的气体被传输并凝聚在基片上。
人们以VS生长过程为基本思想,通过调整工艺过程合成出一维GaN纳米材料。
Xu等在950℃下通过Ga2O3与NH3的直接反应在Si衬底上制备了直径5-20nm,长度30μm以上的光滑平直的GaN纳米线,并分别在365nm和556nm处发现了GaN的近带边发光峰和黄光发光峰。
Kand等采用CVD法在蓝宝石衬底上合成了具有三角截面的光滑GaN纳米棒。
Peng等人采用高频化学气相沉积的方法,将Ga2O3和C粉的混合物置于流动的氨气中于900℃下生长出大量GaN纳米线。
Li等人则将球磨后的GaN粉末直接升华在LaAlO3衬底上生长出直径为10-45nm,长度达400μm的GaN纳米线。
D氧化物辅助生长[9]Shi等人以GaN和Ga2O3混合颗粒作为GaN纳米线生长的前体,借助于Ga2O3的辅助作用,使GaN颗粒生长为一维的GaN纳米结构,同时证明,若只用GaN颗粒作为前体,在同样的条件下不会得到一维GaN纳米结构,可见Ga2O3在GaN纳米线的生长过程中起到了关键的作用。
李述汤等人通过激光烧蚀GaN和Ga2O3混合靶,并借助于Ga2O3的辅助作用,也制备出了GaN 同轴纳米线,纳米线的平均直径为80nm,表面光滑。
利用该法得到的GaN 纳米线有一个显著的特征,就是纳米线具有一个核-壳结构,纳米线的核即纳米线的中部为单晶GaN,而壳即纳米线的外层为非晶的GaO X附着层。
图1-4中所示的就是利用氧化辅助法合成的典型的GaN纳米线的高分辨透射电镜(HRTEM)图象。
Woo等人利用热化学气相沉积通过GaN和B2O3混合粉体和氨气的反应在Si衬底上制备出三角形的GaN-BN同轴纳米线,核为单晶纤锌矿结构的GaN纳米线,壳为单晶h-BN层。
E金属有机化学气相沉积(MOVCD)[10]MOCVD(又称为金属有机气相外延(MOVPE))始于1971年,是目前应用最多、生长GaN薄膜性能最好的方法,已成为GaN外延层工业生产的主导技术。
采用该工艺生长GaN薄膜时,通常以NH3为氮源、三甲基镓(TMGa)或三乙基镓(TEGa)为镓源,生长温度一般高于1000℃。
MOCVD工艺具有生长速率适中、膜厚可精确控制、工艺灵活性大、不需要超高真空、设备维护简单、反应室规模容易扩展等特点,因此特别适合于大面积、多片GaN外延层的工业规模生产。