纳米线的制备与应用

3 促进化学反应
4 合成纤维 5 微电池制造
中国十大纳米人
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1 张立德 星级：五星 贡献：把纳米概念引入中国的第一人 2 钱逸泰 星级：五星 贡献：溶剂热合成的发明者之一 3 卢柯 星级：五星 贡献：非晶晶化法制备纳米材料的开创者 4王中林 星级：五星 贡献：目前世界上纳米研究做得最好的五人之一 5 范守善 星级：四星 贡献：碳纳米管实用化的本土发起人之一 6王广厚 星级：四星 贡献：早期中国团蔟物理研究的代表人之一 7解思深 星级：四星 贡献：2000年ISI经典论文奖，巅峰人物 8赵东元 星级：四星 在中国在微孔、分子筛的并且有应用化前景的算他第一 9彭练矛 星级：三星 贡献：把电镜和纳米结合得最好的国内的科学家 10江雷 星级:三星 贡献：亲双疏界面材料微观机制泰斗
纳米线的制备方法
• 在横向上被限制在100 nm以下的一维结构通常称为纳米线。 • 纳米线，作为纳米技术的一个重要组成部分，具有其它大块材料所没 有的独特的物理化学特性，如量子尺寸效应、表面效应、宏 观量子隧道效应等，使其在量子器件、纳电子器械、场发射器和 生物分子纳米感应器等领域具有广泛的应用前景，成为当代国际 前沿的研究热点。自1998年人们利用激光烧蚀法成功制备了大 量的硅纳米线之后，纳米线的制备技术取得了很大进展。 目前比较成熟的制备方法有：1 激光烧蚀法 2 化学气相沉积法 3热气相沉积法、 4模板法 5水热法 等生长方法
CVD
• 化学气相沉积法(CVD)主要是利用所需制 备元素的一种或几种气相化合物或单质在 衬底表面上进行化学反应生成纳米材料。 其材料的制备过程包括：气体的扩散、反应 气体在衬底表面的吸附、表面反应、成核 和生长、气体解吸和扩散挥发等步骤
热气相沉积法
• 以SiO为原料，Ar为保护气体，将硅源放入高温 管式炉中加热至1200 ℃，于920~950 ℃处发生 气相沉积合成了直径6~28 nm，长约1 mm的硅纳 米线。研究发现，产物随着Ar压强和SiO升华温 度增大而增大，且在适宜的沉积温度下其产率高 于10 mg/h。Feng等人[11]采用简单化学气相沉积 法，以Ar为保护气体，在1200 ℃下在置有热压靶 的石英管内成功获得了长约几十到上百微米、直 径为12~18 nm的硅纳米线。研究表明：气压和催 化剂对纳米线的生长起了关键性的作用。
水热法
水热法合成纳米线可以从以下两个方面入手： (1)利用产物本身晶体的各向异性。在一定条件下，某个晶 面快速生长从而生成为纳米线，包括一些难溶物的溶解、 结晶生成产物。目前研究较多的是铌酸盐、钒酸盐和钨酸 盐，其产物具有很高的长径比和良好的均一性，但受产物 本身特性的影响，该方法受到限制。 (2)利用模板法辅助生长合成纳米线。目前研究主要是利用 合适的表面活性剂辅助作为软模板来合成
纳米线的应用
• 1 制造电子设备：截至2014年，纳米线仍然处于试
验阶段。不过，一些早期的实验显示它们可以被用于下一 代的计算设备，纳米线交叉可能对数字计算的将来很重要。 2 太阳能转换: 纳米线能够将太阳光自然聚集到晶体中 一个非常小的区域，聚光能力是普通光照强度的15倍。这 有助于提高太阳能的转换效率，从而使得基于纳米线的太 阳能电池技术得到真正的提升。
纳米线会体现出比大块材料更好的机械性能。强 度变强，韧度变好 2 导电性质：伴随着机械性能的显著变化，纳 米线的电学性能也相对于体材料有着明显的变化。 纳米线的导电性预期将远远小于体材料。具体原 因，在此不再赘述。
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纳米线的类型
• 根据组成材料的不同，纳米线可分为不 同的类型，包括金属纳米线（如：Ni，Pt， Au等），半导体纳米线（如：InP，Si， GaN 等）和绝缘体纳米线（如：SiO2， TiO2等）。分子纳米线由重复的分子元组 成，可以是有机的（如：DNA）或者是无 机的（如：Mo6S9-xIx）
激光烧蚀法
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激光烧蚀法是利用一束高能激光辐射靶材表面， 使表面迅速加热融化蒸发、而后冷却结晶生长的 一种方法。其在制备纳米线时，在靶材中掺入少 量的纳米金属元素如Fe、Au、Ni等[1-5]，以Ar或 N2等作为保护气体，将其放入高温石英管中，在 一定的温度和压力作用下，用激光烧蚀靶材，在 出气口处即可获得所需的纳米线。此时，由于液 态金属催化剂纳米颗粒限制了纳米线的直径，并 通过不断吸附反应物使之在催化剂和纳米线界面 上过饱和溢出，使得纳米线沿一维方向生长
纳米线的制备与应用
朱培龙 2014 11 20
定义：
• 纳米线可以被定义为一种具有在横向上 被限制在100纳米以下（纵向没有限制）的 一维结构。悬置纳米线指纳米线在真空条 件下末端被固定。典型的纳米线的纵横比 在1000以上，因此它们通常被称为一维材 料。
纳米线的物理性质
• 1 力学性质：通常情况下，随着尺寸的减小，