基本信息
- 项目名称：
- 级次纳米结构材料合成方法的研究进展
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 具有三维级次纳米结构的化合物因其新颖的结构，独特的化学、物理性质，以及形貌和尺寸对这些性质极大地影响，使得它在光、电、磁等方面将具有更新颖的性质, 尤其是在纳米器件的制造方面具有潜在的应用价值，丰富了纳米结构材料的性能而更加引人注目。
- 详细介绍：
- 纳米科技是上世纪80年代末90年代初才逐步发展起来的前沿、交叉性新型学科领域，纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分[1]。纳米科技的发展日新月异，人们在纳米结构材料的合成领域已经取得了丰硕的成果，对纳米结构材料的性质也有了较深入的认识。纳米材料的性质和应用价值很大程度上取决于材料的本质特征，即材料的形貌和物相 (晶体学特征)，而材料的形状和物相又决定于材料的制备方法与途径[2]。因此纳米材料的制备方法仍然是目前纳米科技的一个重要研究领域。总结已有的文献可以看出，低维纳米结构材料的制备在纳米结构领域占据主导地位, 其制备技术和方法相对成熟，是当今材料领域的研究热点。然而，具有级次纳米结构的化合物因其新颖的结构、独特的化学，物理性质、以及形貌和尺寸对这些性质极大地影响，使得它在光、电、磁等方面将具有更新颖的性质, 尤其是在纳米器件的制造方面具有潜在的应用价值，丰富了纳米结构材料的性能而更加引人注目。本文结合近年来世界上级次纳米结构材料的最新研究进展，就级次纳米结构的制备方法、合成机制及其在一些领域的应用前景等方面作一综述。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 使人们对于纳米结构合成法有更清楚的认识，本文综述了合成法的分类以及其在材料合成方面的应用。
科学性、先进性及独特之处
- 有助于实现纳米结构的一次性合成，大大简化制备过程，从而有利于降低成本。
应用价值和现实意义
- 将为纳米器件的制造和组装提供理论依据。
学术论文摘要
- 具有三维级次纳米结构的化合物因其新颖的结构，独特的化学、物理性质，以及形貌和尺寸对这些性质极大地影响，使得它在光、电、磁等方面将具有更新颖的性质, 尤其是在纳米器件的制造方面具有潜在的应用价值，丰富了纳米结构材料的性能而更加引人注目。本文主要回顾了近年来国内外级次纳米结构材料的最新研究进展，重点介绍了介孔材料、具有级次结构的空心球、气凝胶和其它典型的级次纳米结构，归纳了级次纳米结构制备中的各种合成方法，讨论了级次纳米结构的合成机制及各种影响因素，在此基础上对级次纳米结构材料在一些领域的应用前景进行了展望。
获奖情况
- 获得学校证书。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 无
同类课题研究水平概述
- 总结已有的文献可以看出，低维纳米结构材料的制备在纳米结构领域占据主导地位，其制备技术和方法相对成熟，是当今材料领域的研究热点。然而，具有级次纳米结构的化合物因其独特的化学、物理性质，以及形貌和尺寸对这些性质极大的影响，丰富了纳米结构材料的性能而更加引人注目。这是因为具有级次纳米结构所带来的新颖结构，使得它在光、电、磁等方面将具有更新颖的性质，尤其是在纳米器件的制造方面具有潜在的应用价值。但是，级次纳米结构材料的制备比较困难，成功的实例不多，更没有形成较系统完整的合成方法和技术，特别是有关级次纳米结构形成机理的研究较少。虽然上述文献对这些级次结构的形成条件及机理进行了详细研究，并得出了具有指导意义的结论，但是这些级次纳米结构的形成还具有一定偶然性；另一方面，级次纳米结构的研究还处于萌芽状态，对其结构与物理和化学性质间关系的认识还十分肤浅。 正如前所述，利用模板法制备级次纳米结构，寻找适当的模板是关键，而在金属无机酸或有机酸盐晶体的生长中，由于不同晶面表面能的差异，使得生长方向具有方向异性，很容易形成各种形貌的结晶体，被选择作为合成级次纳米结构的模板，容易获得具有新颖结构与形貌的产物。利用各向异性的金属盐晶体作为模板，在无机化合物几次结构的合成中还很少，但在有机化合物空心结构的合成中已有报道；这可能与有机物分子的柔韧性有关，有机-无机相互作用可使有机分子附着在晶体表面生长，而在无机级次纳米结构合成中，主体与客体晶体结构间的差异，使无机物很难在模板晶体表面生长，加之模板自身的各向异性，是选择合适的反应体系、反应物与模板及模板表面的修饰成为实验的关键与难点。通过各种物理或化学方法在纳米材料形成的同时实现其有序自组装，从而得到一些具有优异性质的分级有序的纳米结构。这一方法可以实现级次纳米结构的一步合成，大大简化制备过程从而更有利于降低成本，实现级次纳米结构材料的大规模合成，为其潜在应用提供坚实的基础。新颖形貌的半导体级次结构材料不但可丰富纳米材料化学的内容，另一方面级次纳米结构的新颖形貌会产生奇特的电性质和光学性质，在微传感器、微电子和光电子器件方面将会具有良好的应用前景。
