碳纳米材料及应用PPT课件

纳米孔模板
(7) 光致刻蚀图形模板
用光致刻蚀的几何图形作模板,使聚合物胶粒流过 时被模板捕获,可合成具有复杂形状的聚集体 (complex2shaped aggregates) 。
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纳米孔模板
(8) 多孔硅模板
采用电化学刻蚀的方法在单晶硅表面形成多孔硅,其 孔径约3 nm。在该模板上沉积5 nm 铁层,然后采 用化学气相沉积可制备碳纳米管阵列。
Ø目前，研究的重点已经转移到碳纳米管 的较大批量生产及其应用领域。
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引言：
Ø20 世纪80 年代美国科罗拉多州立大学化学系Martin 教授领导的研究组首创性地将模板法应用于纳米材料的 合成。
Ø纳米材料引起人们广泛的兴趣,模板法也因而发展成为 最重要的纳米材料合成方法。
模板法的优点：
(1) 多数模板不仅可以方便地合成,而且其性质可在广泛范围内精确调 控； (2)合成过程相对简单,很多方法适合批量生产； (3) 可同时解决纳米材料的尺寸与形状控制及分散稳定性问题； (4) 特别适合一维纳米材料, 如纳米线(nanowires ,NW) 、纳米管( nanotubes , NT) 和纳米带(nanobelts) 的合成。
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纳米结构模板
(2)MMo3 Se3 模板 将MMo3 Se3 溶于极性溶剂可形成长的[Mo3Se-3 ]n 分 子链,该链可相互结合成直径2 —100nm的线束 (nanowire bundles) 。该链具有还原性,可直接还原
沉积金属离子( 如AuCl4- 、Ag+ 、PtCl42-、PdCl4
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Ø与AAO 模板相比,该模板底部 无阻挡层,可直接与底材电流接 触,便于采用电化学沉积法制备 纳米材料。
自组装双段共聚物模板的制备过程 10
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纳米孔模板
(4) 纳米孔玻璃 将经过酸刻蚀处理的玻璃丝堆积成束,经高温拉伸形成 纳米孔,即得纳米孔玻璃( nanochannel glass)。该 模板孔道形状整齐,孔密度较高,孔径可从几十纳米到 几微米。
在0. 3 mol dm- 3草酸溶液中制备的多 孔氧化铝模板
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用AAO 模板采用电沉积法制备金纳米线阵列的过程 7
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纳米孔模板
（2）痕迹刻蚀聚合物模板 （TEPM）
用核裂变碎片轰击6 — 10μm 厚的聚碳酸酯、聚 酯或聚乙烯醇等高分子膜, 使膜出现损伤,然后用化学 法使损伤痕迹腐蚀发展成 纳米孔道即得痕迹刻蚀聚 合物模板。
模板在纳米材料合成中的应用
金融102
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引言：
Ø自Krolo和Smalley于1985年发现碳纳米管,以及NEC 公司电镜专家用电弧法制作C60时生产出第一根碳纳米管 以来，在世界范围内掀起一股碳纳米管热。
Ø到目前，关于碳纳米管本身特性及生产方法的研究已取 得重大进展．开始进入到碳纳米管批量生产及碳纳米管 的广泛应用方面。
聚碳酸酯聚合物模板 8
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纳米孔模板
(3) 共聚物模板(copolymer templates)
将直径14 nm的六方柱形聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 堆积于聚苯乙烯( PS) 母体中,放在导电基材上施加 30 —40 Vμm- 1 的直流电场,在165 ℃保温14h ,冷 却后用紫外光照射,草酸溶解,可得孔径14 nm、厚 1μm、孔密度119 ×1011 cm- 2的自组装双段共聚 物模板。
Ø模板合成是公认的合成纳米材料及纳米 阵列(nanoarrays) 的最理想方法。
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模板合成(template synthesis) ：
将具有纳米结构、价廉易得、形状容易控制的物质作为模子 (template) ,通过物理或化学的方法将相关材料沉积到模板的孔中或表 面,而后移去模板,得到具有模板规范形貌与尺寸的纳米材料的过程。
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纳米结构模板
(1) 生物模板 许多生物体结构单元在纳米范围,如DNA 分子是直 径约2 nm 的双螺旋体,且具有线型、环型等拓朴结 构；烟草花叶病毒是长300 nm、直径18nm 的棒 状体。这些具有纳米形貌的物质都可作为生物模板 (biological template) 。
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Ø性能优异的模板是模板合成的关键。
Ø用于合成纳米材料的模板多种多样,大致可分为：
ü 纳米孔模板 ü 纳米结构模板 ü 软模板 ü 晶面台阶模板
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纳米孔模板
(1) 多孔阳极氧化铝膜
多孔阳极氧化铝膜 (AAO) 是通过电化学氧 化的方法在纯铝表面形 成的具有高度规整结构 的氧化铝薄膜。
) ,而模2板- 本Fra Baidu bibliotek被氧化成Mo3Se3 而溶解。
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纳米结构模板
(3) 碳纳米管 碳纳米管(carbon nanotubes) 是一层或若干层石墨碳原子卷 曲形成的笼状纤维,可由直流电弧放电、激光烧蚀、化学气 相沉积等方法合成,直径一般为014 —20 nm ,管间距0134 nm 左右,长度可从几十纳米到毫米级甚至厘米级,分为单壁碳纳 米管( single2walled carbon nanotubes) 和多壁碳纳米管 (multi2walled carbon nanotubes) 两种。
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纳米孔模板
(5) 多孔硅酸盐 (6) 纳米多孔单晶云母 采用高能粒子轰击云母片产生一定深度的粒子痕 迹,而后用20 %的氢氟酸刻蚀即得多孔单晶云母 (nanoporous single crystal mica film) 模板。
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