一維納米材料的制備、性質(zhì)與改性的中期報告

一維納米材料的制備、性質(zhì)與改性的中期報告一維納米材料的制備、性質(zhì)與改性的中期報告引言納米材料指的是至少有一個維度尺寸在1~100納米之間的材料。一維納米材料是指只有一個尺寸在納米級別（1~100nm）的維度的材料，如納米線、納米管、納米棒和納米帶等。由于其具有特殊的電、熱、力學(xué)、化學(xué)等性質(zhì)，已在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如傳感、生物醫(yī)學(xué)、能源儲存和轉(zhuǎn)換、納米電子學(xué)等。本報告對一維納米材料的制備、性質(zhì)及改性進(jìn)行了中期總結(jié)和分析。一、一維納米材料的制備1.納米線的制備方法納米線是一種細(xì)且長的納米尺度結(jié)構(gòu)，其直徑通常在幾納米到幾十納米之間，長度則可達(dá)到數(shù)微米至數(shù)厘米。常用的制備方法包括溶液法、氣相法、電化學(xué)法、模板法等。其中，溶液法是最常用的制備方法之一，通過化學(xué)反應(yīng)、熱壓法或氣相反應(yīng)在溶液系統(tǒng)中直接沉淀納米線。2.納米管的制備方法納米管是一種在一個或多個維度上的尺寸處于納米級別的管狀結(jié)構(gòu)。制備方法主要有電化學(xué)法、氣相法、CVD法、溶膠-凝膠法，其中，CVD法是最常見的納米管制備方法。3.納米棒的制備方法納米棒是一種在一維尺度上尺寸通常在納米級別的立方形結(jié)構(gòu)，其制備方法包括氣相生長法、水熱法、光化學(xué)反應(yīng)、模板合成法等。二、一維納米材料的性質(zhì)1.電學(xué)性質(zhì)由于納米材料通常具有高比表面積和低電子傳輸長度，因此在電學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)出一些特殊的性質(zhì)，比如比表面積效應(yīng)、準(zhǔn)經(jīng)典量子尺寸效應(yīng)、金屬/半導(dǎo)體體的紫外光電致產(chǎn)能等。2.光學(xué)性質(zhì)由于納米材料體積小，表面積大，散射比例也就大，這就使得它們具有很好的吸收和散射能力，因此納米材料具有很好的光學(xué)性質(zhì)，如表面等離激元共振、局域表面等離子體共振、光在表面反彈和近場增強(qiáng)效應(yīng)等。3.熱學(xué)性質(zhì)由于納米材料具有很高的比表面積，在熱學(xué)性質(zhì)中也表現(xiàn)出特殊的效應(yīng)。納米材料可以表現(xiàn)出廣義的溫度依存性熱導(dǎo)率，同時也具有表面失效熱導(dǎo)率和準(zhǔn)經(jīng)典熱限制效應(yīng)等一些特殊的熱學(xué)效應(yīng)。三、一維納米材料的改性1.立體限制修飾由于納米材料的尺寸在納米級別，因此制備和修飾涉及到很多表面積的問題。為了達(dá)到特定的表面化學(xué)修飾，可采用吸附分子或配體與納米材料相互作用，使其在表面積發(fā)生選擇性的限制修飾。2.表面修飾在納米材料表面修飾中，包括表面改性和功能化。表面改性是指改變材料表面的物理、化學(xué)或微結(jié)構(gòu)；功能化則是為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)特性添加化學(xué)或生物分子，以增加納米材料的各種應(yīng)用。3.微結(jié)構(gòu)調(diào)控微結(jié)構(gòu)調(diào)控是針對納米材料自身特殊的微觀結(jié)構(gòu)，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控。比如可以通過合適選用單一或多種組分的路線，制定不同的水熱反應(yīng)、化學(xué)沉淀反應(yīng)等方法，調(diào)控材料的形貌、大小、結(jié)構(gòu)和組成。結(jié)論與展望一維納米材料具有特殊的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)，其制備和表面修飾對其性質(zhì)十分重要。隨著一維納米材料在傳感、生物醫(yī)學(xué)和能源儲存和轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域中不斷得到應(yīng)用，其制備方法和性質(zhì)研究的深入，將促進(jìn)其在未來更加廣