纳米材料制备方法
第三章纳米材料的制备方法
第三章纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法可以分为物理方法、化学方法和生物方法三类。
物理方法包括机械法、气相法和溶液法等；化学方法包括沉淀法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等；而生物方法主要是利用生物体或生物分子在生物环境下合成纳米材料。
机械法是指通过力的作用将宏观材料制备成纳米尺寸的材料，常见的方法有高能球磨法和挤压法。
高能球磨法是通过高能球磨机将粗颗粒材料和球磨介质一起置于球磨罐中进行强烈碰撞实现的。
挤压法则是将粗颗粒材料置于特定的装置中，通过外力作用使材料变形而制备纳米材料。
气相法是通过气相反应将气态物质制备成纳米材料，常见的方法有气相沉积法和气溶胶法两种。
气相沉积法是将气态前体输送到反应器中，在特定温度和压力条件下发生化学反应，生成纳米颗粒。
气溶胶法则是将气态前体生产成准稳态悬浮液，再经过控制条件使气溶胶中的颗粒在特定条件下成长。
溶液法是通过将溶液中溶解的化合物沉淀出来形成纳米颗粒的方法，常见的方法有沉淀法和溶胶-凝胶法。
沉淀法是将两种反应物溶解在溶液中，然后通过添加沉淀剂使沉淀物形成纳米颗粒。
溶胶-凝胶法则是将溶胶转变成凝胶，在适当条件下控制凝胶的形成和热处理过程，最终制备成纳米材料。
化学气相沉积法是通过在可控的气相条件下，将气态前体沉积在衬底上生成纳米颗粒的方法，主要应用于金属和半导体纳米材料的制备。
该方法需要控制反应气体的成分和温度，以及反应时间和衬底的性质。
生物方法是指利用生物体或生物分子在生物环境下合成纳米材料，包括微生物法和生物模板法两种。
微生物法是利用微生物在代谢过程中产生的酶或其他生物分子对金属离子进行还原或沉淀，形成金属纳米材料。
生物模板法则是利用生物体的分子结构作为模板，在其表面沉积纳米材料，通过控制反应条件可以得到不同形状和尺寸的纳米材料。
总结而言，纳米材料的制备方法多种多样，从物理方法到化学方法再到生物方法，每种方法都有其独特的优势和适用范围。
在制备纳米材料时，需要考虑材料性质、制备条件以及后续应用等因素，以选择最适合的制备方法。
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法主要有几种，其中包括物理法、化学法和生
物技术法。
1. 物理法：物理法的制备方法又可以分为几类，包括电磁熔炼法、湿法分散器等。
例如电磁熔炼法可以通过电磁力场将含有特定成分的
材料加热融化，然后通过冷却和固定，形成小尺度的粒子。
湿法分散
器也可以将混入溶剂中的原料加以研磨并调节粒径，从而获得纳米溶胶。
2. 化学法：化学法中，主要有溶剂热法、溶剂冷法等。
溶剂热法
是使用溶剂作为介质，将原料溶解，然后加入体系内氧化剂进行氧化
聚合，最后用超声处理微粒，形成更小的纳米粒子。
而溶剂冷法则是
将原料溶解后，再加入表面活性剂，使其聚集形成纳米粒子。
3. 生物技术法：生物技术法则是利用微生物的合成能力进行合成，将原料添加到表面活性剂、微生物介质、磷酸肥料等中，以促进微生
物的生长和代谢，最终形成纳米粒子。
以上就是纳米材料的制备方法主要有几种，它们分别是物理法、
化学法和生物技术法。
这些方法都有不同的优点和缺点，需要根据具
体应用场景选择合适的方法，以期获得更高质量的纳米材料粒子。
纳米材料的制备与表征
纳米材料的制备与表征纳米材料是指颗粒尺寸在纳米尺度（1 nm = 10^-9 m）范围内的物质，具有独特的物理、化学和生物学性质。
纳米材料的制备与表征是纳米科学与技术的关键环节，它们决定了纳米材料的性能和应用。
一、纳米材料的制备技术纳米材料的制备技术包括物理法、化学法和生物法等多种方法。
物理法利用物理原理来制备纳米材料，如凝固法、气相法等。
凝固法通过快速凝固来制备纳米材料，其中最常见的方式是溶液凝胶法。
气相法则通过在高温条件下使气体变为固体来制备纳米材料。
化学法则是利用化学反应来制备纳米材料，如溶胶凝胶法和溶剂热法等。
溶胶凝胶法是将溶胶中的成分进行聚集形成凝胶，再通过热处理使凝胶形成纳米材料。
溶剂热法则是将溶剂中溶解的物质通过热分解或沉淀来制备纳米材料。
生物法是利用生物体或生物大分子来合成纳米材料，如生物合成法、基因工程法等。
生物合成法通过细菌、酵母、植物等生物体产生的代谢产物合成纳米材料，基因工程法则是通过基因技术改造生物合成纳米材料。
二、纳米材料的表征技术纳米材料的表征技术是研究纳米材料中结构、形态和物性的关键手段。
常用的纳米材料表征技术包括透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等。
透射电子显微镜是一种观察纳米材料内部结构的高分辨率显微镜。
它利用电子束通过样品，可以观察到纳米尺度下的原子排布、晶体结构等信息。
扫描电子显微镜则是用来观察纳米材料表面形貌的显微镜，它通过扫描样品表面的电子束反射信号来形成显微图像。
X射线衍射则是一种用来研究纳米材料晶体结构的方法，通过测量材料对入射X射线进行衍射的角度和强度信息，可以得到材料的晶体结构和晶胞参数等信息。
拉曼光谱是一种分析纳米材料分子振动和晶格振动的方法，通过测量样品在激发光照射下产生的散射光谱，可以获得纳米材料的分子结构和晶格结构等信息。
三、纳米材料的应用纳米材料的独特性质使其在多个领域具有广泛的应用前景。
纳米材料制备方法简介
纳米材料制备方法简介
纳米材料制备方法是指用于生产纳米材料的各种工艺方法，它们可以将原材料加工成纳米尺度的微粒。
根据纳米材料的性质及其用途，纳米材料制备方法大致可分为两大类：物理方法和化学方法。
一、物理方法：
1. 气相沉积法：利用气体中的还原剂及原料释放到真空室内，在真空中经过热力学的反应形成纳米颗粒。
2. 冷冻干燥法：将悬浮液放入冷冻装置中冷冻，然后将液体分子强行脱水，使悬浮液中的物质在固态中凝结而形成纳米粒子。
3. 电火花法：利用电解质在特定的电场作用下，催化产生的等离子体，使原料形成纳米粒子。
4. 光敏剂法：利用光敏剂对激发光进行吸收，使原料进行分散而形成纳米粒子。
二、化学方法：
1. 化学气相沉积法：利用气态原料在真空中经过化学反应而形成纳米粒子。
2. 超声法：利用超声波的震荡，使原料分散而形成纳米粒子。
3. 生物法：利用微生物或植物细胞在特定条件下，形成纳米粒子。
4. 酸-碱法：将原料溶液与混合酸溶液混合，使原料溶解，并形成纳米粒子。
纳米材料的合成与制备技巧
纳米材料的合成与制备技巧纳米材料作为一种具有特殊性质和应用潜力的材料，在化学、物理、生物等领域都得到了广泛的研究和应用。
合成和制备高质量的纳米材料是实现其应用的关键步骤。
本文将介绍几种常见的纳米材料合成与制备技巧。
一、溶液法合成纳米材料溶液法是一种常见且简便的纳米材料制备方法，其原理是通过适当的溶剂和前驱物，使纳米颗粒在溶液中形成。
其中，反应温度、反应时间和反应物的摩尔比例是影响纳米材料合成的重要参数。
在溶液法中，常见的合成方法包括热分解法、溶胶-凝胶法和胶体合成法。
热分解法是利用高温条件下，通过控制反应体系中的温度和时间，在溶液中形成纳米颗粒。
溶胶-凝胶法是通过控制前驱体的改性、凝胶条件和热处理过程来合成纳米材料。
胶体合成法则是利用溶胶和胶体颗粒之间的反应来制备纳米材料。
二、气相法合成纳米材料气相法是一种利用气体前驱物反应生成纳米颗粒的方法。
其基本原理是通过热分解、氧化、还原等反应机制，在高温下将气体前驱物转化为固体纳米颗粒。
气相法合成纳米材料具有高纯度、均匀性好和可扩展性等优点。
常见的气相法合成方法包括气相沉积法、熔融法和等离子体化学气相沉积法。
其中，气相沉积法是通过在高温下，使气体前驱物在基底表面形成纳米颗粒。
熔融法是将固体材料加热至熔点，通过气氛调节来获得纳米颗粒。
等离子体化学气相沉积法则是通过等离子体反应体系，在高温下合成纳米材料。
三、电化学合成纳米材料电化学合成是利用电化学方法在电解质溶液中合成纳米材料。
其操作简单，控制精度高，常用于纳米触媒、纳米传感器等领域。
在电化学合成中，电解槽和电极的设计是关键的影响因素。
常见的电化学合成方法包括阳极氧化和电沉积法。
阳极氧化是通过在阳极上加电，通过氧化反应生成纳米材料。
电沉积法则是利用电流将离子还原成金属沉积在电极表面。
四、机械法合成纳米材料机械法是一种利用机械力将大颗粒材料转化为纳米颗粒的方法。
其原理是通过高能球磨、高能喷雾等机械作用，使原料粉末破碎、溶胶化并重新凝聚成纳米颗粒。
纳米材料制备方法
纳米材料制备方法目录1. 物理方法 (2)1.1 物理凝聚法 (2)1.2 溅射法 (2)1.3 喷雾热解法 (2)1.4 高能球磨法 (2)1.5 压淬法 (2)1.6 固相法 (3)1.7 超声膨胀法 (3)1.8 液态金属离子源法 (3)1.9 爆炸法 (3)1.10 严重塑性变形法 (3)2．化学方法 (3)2.1 沉淀法 (4)2.2 水解法 (4)2.3 溶胶－凝胶法 (4)2.4 熔融法 (4)2.5 电化学法 (4)2.6 溶剂蒸发法 (5)2.7 微乳液法 (5)2.8 金属醇盐法 (5)2.9 气相燃烧合成法 (6)2.10 有机液相合成法 (6)2.11 模板法 (6)3.参考文献 (6)11. 物理方法1.1 物理凝聚法1.1.1 真空蒸发－冷凝法在超高真空(10-6 Pa)或惰性气氛(Ar、He，50~1 k Pa)中，利用电阻、等离子体、电子束、激光束加热原料，使金属、合金或化合物气化、升华，再冷凝形成纳米微粒。
其粒径可达1~100 nm。
此方法的特点是外表清洁、粒度小、设备要求高、产量低，适用于实验室制备。
1.1.2 等离子体蒸发凝聚法把一种或多种固体颗粒注入惰性的等离子体中，使之通过等离子体之间时完全蒸发，通过骤冷装置使蒸气凝聚制得纳米微粒。
通常用于制备含有高熔点金属、合金的纳米材料，如Fe-Al、Nb-Si等。
此法常以等离子体作为连续反应且制备纳米微粒。
1.2 溅射法溅射法利用离子、等离子体或激光溅射固体靶，即用两块金属板分别作为阳极和阴极，阴极为蒸发用的材料，在两电极间充入Ar气，两电极间施加电压。
粒子的大小及尺寸主要取决于两电极间的电压、电流和气体压力。
靶材的外表积愈大，原子的蒸发速度愈高，超微粒的获得量愈多。
1.3 喷雾热解法喷雾热解法是将含所需正离子的某种盐类的溶液喷成雾状，送入加热至设定温度的反应器内，通过反应生成微细的粉末颗粒。
它综合了气相法和液相法的优点，可制备多种组分的复合材料，从溶液到粉末一步完成，且颗粒形状好。
纳米材料制备技术
纳米材料制备技术纳米材料制备技术是现代科技领域的重要研究方向之一，具有广泛的应用前景。
本文将介绍几种常见的纳米材料制备技术及其原理和应用。
一、溶剂热法制备纳米材料溶剂热法是一种通过在高温高压的条件下，将金属盐或金属有机化合物溶解在有机溶剂中，并在适当温度、压力下反应生成纳米材料的方法。
这种方法能够在较短的时间内制备出高质量的纳米材料。
二、热蒸发法制备纳米材料热蒸发法是一种通过在真空条件下，使固体材料升华，然后在基底表面形成薄膜的方法。
通过控制升华时间和温度，可以获得不同尺寸和形态的纳米材料。
三、溶胶-凝胶法制备纳米材料溶胶-凝胶法是一种通过溶胶形成固体凝胶，然后通过干燥和烧结等工艺制备纳米材料的方法。
这种方法具有制备工艺简单、成本低、可控性强等优点，广泛应用于金属氧化物、陶瓷等纳米材料的制备。
四、等离子体法制备纳米材料等离子体法是一种通过等离子体的特殊性质制备纳米材料的方法。
通过利用等离子体中的电极电解质反应过程，可以制备出尺寸较小的纳米材料，因此具有制备效率高、尺寸可控等优点。
五、凝胶法制备纳米材料凝胶法是一种通过在溶胶中添加交联剂，使溶胶形成胶体凝胶，并通过干燥和热处理等工艺制备纳米材料的方法。
这种方法制备的纳米材料具有较高的纯度和强度，适用于制备复杂形状和多孔结构的纳米材料。
纳米材料制备技术在材料科学、能源、医药等领域有着广泛的应用。
例如，在材料科学领域，利用纳米材料制备技术可以制备出高性能的电子器件、高效的催化剂等；在能源领域，通过纳米材料制备技术可以制备出高能量密度的电池材料、高效的光电转化材料等；在医药领域，纳米材料制备技术可以用于制备药物载体、荧光探针等。
总结而言，纳米材料制备技术是一门综合性强、应用前景广阔的研究领域。
通过不同的制备方法，可以制备出具有不同尺寸、形态和性质的纳米材料，为解决各个领域的技术挑战提供了重要的支持。
随着科学技术的不断进步，纳米材料制备技术也将不断创新，为各个领域的发展带来更多的机遇和挑战。
制备纳米材料的方法与机理
制备纳米材料的方法与机理随着科技的不断发展，纳米科技逐渐走进人们的视野中，而制备纳米材料的方法也越来越多。
在本文中，我们将从制备纳米材料的方法和机理两个方面进行探讨。
一、制备纳米材料的方法1. 化学还原法化学还原法是制备纳米材料的一种常见方法。
这种方法的基本原理是将金属离子的还原反应产生的纳米晶体分散在水中，然后经过过滤、洗涤和干燥等步骤，制备出纳米材料。
其中，还原剂的种类和浓度、温度和反应时间等因素都会影响制备纳米材料的质量和性能。
2. 气相沉积法气相沉积法是指通过化学反应将气体中的原子或分子沉积在底板上，形成一层薄膜。
这种方法可以制备出厚度均匀、晶体粒度小的薄膜，用于生产平面显示器、太阳能等领域。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是通过在溶液中添加一定的化学品，使其在温度和pH值的调节下形成凝胶，然后经过热处理、焙烧等工艺步骤得到纳米材料。
这种方法制备出的纳米材料质量高，适用于生产高端材料。
4. 自组装法自组装法是指通过分子间相互作用力，将分子自动组合成一定的结构，从而制备出纳米材料。
这种方法不需要涉及到高温高压等复杂工艺条件，制备过程简单，适用于大规模制备。
二、制备纳米材料的机理1. 巨观降维原理所谓巨观降维原理，就是指将大量原子和分子在空间中一起运动，形成宏观物体的同时，降低维度。
当物质从宏观转换为微观后，其性质可能会发生很大的变化，甚至出现非线性响应等特殊现象。
2. 极化与表面效应对于某些纳米材料，其表面效应可能会比体积效应更为突出。
由于纳米材料的晶格常数缩小，晶体表面积相对增大，表现出了很强的表面活性。
同时，在晶格中出现了电场极化，使得材料具有了新的电磁特性。
3. 氧化还原反应在制备纳米材料的过程中，氧化还原反应往往是不可避免的。
这种反应不仅可以调节水溶液中离子的浓度和比例，还可以控制反应速率和产物形态。
通过对氧化还原反应的控制，可以有效地制备出纳米材料。
总之，制备纳米材料是一个复杂而又新颖的领域，需要科学家们不断地探索和创新。
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溶剂热化学合成方法
溶剂热合成方法已经被证明是一种有效的 制备纳米丝的方法。在该制备过程中, 金 属前驱物和还原剂如胺的混合溶液放入一 个高压釜中, 然后在一定的压力和温度下 实现纳米丝的生长。中国科技大学的钱逸 泰小组利用该方法制备出了大量的半导体 纳米丝。至今其生长过程机理尚不清楚。
电极用β-氢氧化镍纳米材料的制备.flv
一 气相法
在合成一维纳米结构( 如纳米晶须、纳 米棒和纳米线等) 时, 气相合成可能是 用得最多的方法。气相法中的主要机 制有: 气--液--固( Vapor—Liquid--Solid, 简称VLS) 生长机制、气—固(Vapor-Solid, 简称VS) 生长机制。
VLSБайду номын сангаас机制
在所有的气相方法中, 应用VLS 机制的许多 方法在制备大量单晶一维纳米结构中应该说 是最成功的。VLS 机制要求必须有催化剂的 存在, 在适宜的温度下, 催化剂能与生长材料 的组元互熔形成液态的共熔物, 生长材料的 组元不断地从气相中获得, 当液态中溶质组 元达到过饱和后, 晶须将沿着固- 液界面的择 优方向析出。图1所示为哈佛大学的Lieber 研究小组提出的以金属纳米团簇( 以Au 为例 ) 为催化剂, 以VLS 机制生长半导体纳米线( 以Si 纳米线为例) 的方案示意图 。
图1 金属纳米团簇催化法制备纳米线过程示意图
这一生长机制的一个显著特点是在生成纳米 线的顶端附着有一个催化剂颗粒, 并且, 催化 剂的尺寸很大程度上决定了所生长纳米线的 最终直径, 而反应时间则是影响纳米线长径 比的重要因素之一。基于催化剂辅助生长的 VLS 机制, 人们已经成功地制备了单质、金 属氧化物、金属碳化物等众多材料的纳米线 体系。这种合成方法为制备具有良好结构可 控性的准一维纳米材料提供了极大的便利。
图4
ZnO 纳米带
二 液相法
溶液- 液相- 固相( 简称SLS) 生长机制 美国华盛顿大学Buhro 小组在低温下通 过SLS 机制获得了高结晶度的半导体 纳米线, 如InP、InAs、GaAs 纳米线 。 这种方法生长的纳米线为多晶或近单 晶结构, 纳米线的尺寸分布范围较宽。 但这种方法可以在低温下就获得结晶 度较好的纳米线, 非常有前景。
制备技术
制备技术的发展将主要致力于可控技 术的发展, 同时将着重发展简单制备技 术、实用制备技术以及低成本制备技 术。将会由“随机生长”向“可控生 长” 发展, 这是一个非常重要的研究方 向, 因为只有实现可控生长, 才能获得 所需的结构和性能, 才能有的放矢地进 行应用。
内容包括: 尺寸可控、形貌可控、生长 位置可控、生长方向可控以及结构可 控等。由“无序生长” 向“ 有序生长 ” 发展, 进一步利用和发展模板技术进 行各种有序结构的可控生长, 利用自组 织生长制备各种理想的花样结构等。 由“少量( 小面积) 生长”向“大量( 大 面积) 生长”发展, 为实用化、器件化 打下基础。
图5
溶液-液相-固相( SLS) 法生长过程示意图
基于包敷作用的液相法
根据晶体生长动力学的观点, 晶体形态取决 于各晶面生长速度, 快速生长的晶面( 界面能 较高) 逐渐隐没, 晶体表面逐渐为慢生长面( 界面能较低) 所覆盖 。因此, 人们可以通过 引入合适的包敷剂( capping reagent) 来改变 晶体晶面的界面自由能, 从而改变各晶面的 生长速度, 达到控制晶体生长形态的目的 。 Sun 等人利用聚乙烯吡咯烷酮( PVP) 作为包 敷剂制备出晶态Ag 纳米线 。
此外, 一系列一维纳米异质结、超晶格纳米 线都是利用VLS 机制生长出来的。Lieber 小 组利用VLS 机制生长出了碳纳米管与Si 纳米 线的异质结( 图3( a) ) ; 杨培东小组还利用脉 冲激光烧蚀-化学气相沉积方(PLA-CVD) , 将 Si 和Ge 两个气源独立控制并交替输入系统, 借助VLS 机制成功地制备出了Si-SiGe 超晶 格纳米线( 图3( b) ) ; 瑞典大学的Bjrk等人也 用Au作催化剂成功地利用VLS机制生长出了 InAs-InP 超晶格纳米线( 图3( c) ) 。
在VLS 机制中, 纳米线生长所需的蒸气既可 由物理方法也可由化学方法产生, 由此派生 出一些人们所熟知的纳米线制备技术。物理 方法有: 激光烧蚀法( Laser Ablation) 、热蒸 发( Thermal Evaporation) 等; 化学方法有: 化 学气相沉积( Chemical Vapor Deposition, 简称 CVD) 、化学气相输运( Chemical Vapor Transport) 、金属有机化合物气相外延法 (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy, 简称 MOVPE) 等。
最具有代表性的工作有杨培东( P.Yang) 小组的Ge 纳米线在Au 催化作用下的 VLS 机制生长过程的原位观察 ,以及用 喷涂成图案的Au 作催化剂制备出的单 晶ZnO 纳米棒阵列组成的纳米激光器( 见图2) 。
图2 ：用喷涂成图案的Au 作催化剂制备出的单晶ZnO纳米棒阵 列组成的纳米激光器
研究表明, 许多一维材料不使用催化剂 也可生长出来, 即直接通过气- 固( VS) 机制生长出一维材料。在VS 过程中, 可以通过热蒸发、化学还原或气相反 应等方法产生气相, 随后该气相被传输 到低温区并沉积在基底上。其生长方 式通常是以液固界面上微观缺陷( 位错 、孪晶等) 为形核中心生长出一维材料 。
表1
多孔模板法合成纳米线研究进展
碳纳米管模板法
1995 年, Dai 等人 ( Lieber 小组) 将碳纳 米管与具有较高蒸气压的氧化物或卤 化物反应, 成功地制备出了多种碳化物( SiC、NbC、Fe3C 和BCx) 纳米棒, 并给 出了一个普适策略, 如图6。
图6 用于制备碳化物纳米棒的反应路线 示意图。图中MO 表示不稳定的或主族金属 氧化物, 而MXn 代表不稳定的或主族金属卤 化物
模板法合成纳米线一般具有以下几个 显著的特点: 适用于多种材料体系、多 种制备方法、可以合成单分散的纳米 线、可以合成有序微阵列体系、通过 改变模板的几何尺寸或沉积过程参数 合成出纳米点、纳米线及纳米管 。
采用多孔模板, 结合电化学沉积、溶胶 凝胶、化学沉积、气相沉积、金属氧 化或硫化等众多方法, 人们已经制备了 大量的准一维纳米材料及其微阵列体 系, 表1 给出了目前采用多孔模板法制 , 1 备纳米线所取得的一些进展 。这对于 研究纳米线、纳米管等材料及其微阵 列体系的物性以及发展功能性纳米器 件而言是一个非常重要的手段。
一维纳米材料的合成
引言
2002 年, Appell 在Nature 杂志上撰文写 道 : 纳米线、纳米棒亦或称之为纳米晶 须, 不管人们怎么称呼它们, 它们都是 纳米技术中最热门的研究对象。由于 一维纳米结构在微电子等领域的特殊 地位, 毫不夸张地说, 当今一维纳米材 料已经成为了纳米材料研究中最热门 的领域。
研究发现, 在VS 生长机制中, 气相的过 饱和度决定着晶体生长的主要形貌。 低的过饱和度对应晶须的生长, 而中等 的过饱和度对应块状晶体的形成, 在很 高的过饱和度下则通过均匀形核生成 粉末。现在, 用VS 机制来生长纳米线 、纳米管及纳米带等已是非常普遍的 方法。
代表性的工作如: 王中林小组就用简单的物 理蒸发与VS 机制相结合制备出了无位错和 缺陷的氧化物纳米带( 图4) 。Yang 等采用 VS 机制与碳热还原法合成了ZnO、MgO等 纳米线 。中科院固体物理研究所的彭新生等 利用VS机制制备了大量氧化物一维纳米结构 。用VS 机制还可以一次性制备多种芯壳结 构纳米线, 如CdSe( 芯) SiO2 ( 壳),FeCoNi( 芯) SiO2 ( 壳) 等。
1997 年, 清华大学范守善小组, 基于Lieber 小 组的上述策略, 用类似的方法, 即利用碳纳米 管的限域反应, 成功地合成出了GaN 纳米线, 从而将碳纳米管作模板制备一维纳米材料的 技术扩展到氮化物系列, 同时他们也给出了 这一方法适用于氮化物纳米线制备的普适公 式:MO( g) + C( 纳米管) + NH3 )MN( 纳米棒) + H2O+ CO+ H2此后, 这一方法得到了广泛应 用, 进一步扩展用于氧化物、金属等纳米线 的制备。
SLS 生长的机理有点类似于VLS 机制 。与VLS 机制的区别仅在于, 在VLS 机 制生长过程中, 所需的原材料由气相提 供; 而在SLS 机制生长过程中, 所需的 原料是从溶液中提供的。一般来说, 此 方法中常用低熔点金属( 如In、Sn 或Bi 等) 作为助溶剂( flux droplet) , 相当于 VLS 机制中的催化剂（图5）。
材料设计
在材料设计方面, 包括两方面内容: 成分设计 与结构设计。在成分设计上, 一维纳米材料 的发展趋势是: 由“简单体系”向“ 复合体 系”发展, 包括掺杂、有机与无机的复合及 有生命与无生命的复合等。在结构设计上, 由“ 单一结构”向“复合结构”发展, 包括 纳米线异质结、超晶格结构纳米线、多层芯 壳结构纳米线( 包括纳米线的表面修饰) 及枝 晶结构或网络结构纳米线等。
图3 ： ( a) 碳纳米管与Si 纳米线的异质结 ; ( b) Si-SiGe 超晶格纳米线 ; ( c) InAs--InP 超晶格纳米线。
另外, 值得一提的是, 最近, 在利用VLS 机制生长一维纳米结构的研究中, 一些 低熔点金属作催化剂倍受关注, 如Sn 、 In 、Ga 等。
VS 机制
外延模板法 美国加州大学柏克利分校的杨培东小组利用 ZnO 纳米线作为模板, 成功地制备出了GaN 纳米管。他们首先在蓝宝石基片上用气相法 生长单晶ZnO 纳米线阵列, 然后用三甲基镓 和氨气为前驱物, 用Ar 或N2 作载气, 将反应 物输送进系统中, 再在这些ZnO 纳米线阵列 上面气相沉积GaN( 600-700℃) 。沉积结束 后, 在600℃ 及含有10% H2 的Ar 中去除ZnO 纳米线模板, 就可以获得GaN 纳米管阵列( 见 示意图7) 。