发布时间 : 星期六 文章纳米材料的形貌控制 - 图文更新完毕开始阅读
图5.4一系别极性面诱导的ZnO纳米结构：a)单边纳米梳；(b)双边纳米梳；(c)四脚纳米结构：(d)六角纳米片/纳米环；(e)纳米弹簧：(f)纳米弓；(g)纳米环；(h)纳米螺旋。
可以看出纳米材料的形貌是多种多样的，而形貌在很大程度上制约了这种纳米结构的应用，如何控制实验参数实现形貌的控制生长，在最大限度上满足材料的应用要求是纳米材料作为纳米器件推广应用的前提。在气相合成纳米材料和纳米结构中，通过控制一些实验参数，如反应温度、衬底温度、反应时间、气流大小以及载气气氛等，在一定程度上实现了某些纳米材料形貌的可控生长。Pan等
17
人在不同温度的衬底上收集样品形貌表明衬底的温度对合成的纳米结构的形貌有着要的影响。从高温到低温收集的样品形貌依次为鱼骨状、葫芦状、纺锤状、羽毛球状和章鱼状的SiOx纳米结构．如图5.5所示。
图5.5 不同衬底温度下得到的SiOx纳米结构
上面主要介绍了准一维纳米材料和纳米结构在四个方面控制生长的研究现状。准维纳米材料和纳米结构的生长是热力学和动力学综合作用的结果。热力学主要是研究平衡状态下系统的变化过程：而动力学主要是研究非平衡状态下的系统的变化过程。热力学预言了反应进行的方向和程度，而动力学决定了反应进行的速度。就晶体生长而言，热力学的Wulff定理决定了平衡状态下晶体的几何外形，即总表面能最低；动山学则导致生长的各向异性，表能量越高则晶面的生长速度越快。总的来说，准一维纳米材料和纳米结构的生长过程是一个偏离热力学半衡的过程，通过人为地控制反应的实验参数，调节反应偏离热力学平衡态的程度，可以达到控制生长的目的。
18
参考文献
[1] 王瑜，纳米粒子的结构可控制备及性质研究：[硕士学位论文], 武汉：武汉理工大学,
2010, 6.
[2] 巩雄, 郭永, 杨宏秀等. 纳米材料及其光学特性[J]. 化学通报, 1998(5)：19-21. [3] 刘吉平, 廖莉玲. 无机纳米材料 [M]. 北京：科学出版社, 2003. [4] 都有为，罗河烈．磁记录材料[M]．北京：电子工业出版社，1992．
[5] Chokshi A H，Rosen A，Karch J，et a1．On the validity of the Hall-Petch relationship in
nanocrystalline materials[J]．Scipta Metal Materials．1989，23(10)：1679-1684． [6] Hagfeldt A，Gratzal M．Light-induced redox reactions in nanoerysmlline systems[J]．
Chemical Reviews，1995，95(1)：49-65．
[7] Huang M H，Mao S，Feick H N，et a1．Room-temperature ultraviolet nanowire
nanolasers[J]．Science，2001，292(5523)：1897-1899．
[8] Maiti A，Rodriguez J A．SnO2 nanoribbons as NO2 sensors：Insights from first principles
calculations[J]．Nano Letters，2003，3(8)：1025-1028．
[9] Puntes V F， Krishnan K M，Alivisatos A P．Colloidal Nanocrystal Shape and Size Control：
The Case ofCobalt[J]．Science，2001，291(5511)：2115-2117．
[10] Jana A N R，Gearheart L，Murphy C J．Wet chemical synthesis of high aspect ratio
cylindrical gold nanorods[J]．Journal of Physical Chemical B，200l，105(19)：4065-4067． [11] Liu F K，Chang Y C，Ko F H，et a1．Microwave rapid heating for the synthesis of gold
nanorods[J]．Materials Letters，2004，58(3-4)：373-377．
[12] 李酽，朱晨，蔡菊芳．纳米品的结构形貌控制及生长机理研究[J]．材料导报，2003，
17(6)：9-11．
[13] 郭奇花，陶炼，陈炳坤．温度起伏对ZnO纳米晶体形貌的影响[J]．半导体技术，009，
34(2)：135-138．
[14] 刘冬梅，李慕勤，马臣．合成温度和碱度对纳米羟基磷灰石形成的影响[J]．材科学与
工艺，2005，13(3)：284-286．
[15] 张艳峰，林玉龙，孙柏林．金红石型二氧化钛纳米晶的制备[J]．河北师范大学学报(自
然科学版)，2002，26(4)：384-386．
[16] 印万忠，南黎，韩跃新．纳米氢氧化镁的合成与结晶机理分析[J]．金属矿山，2005，
19
(3)：284-286．
[17] 吴征平, 尹周澜, 陈启元，张平民. β型四钼酸铵的制备及结晶过程[J]. 中南工业大学学
报，2001，32（2）：137-138.
[18] 相国磊, 王训. 纳米晶核的尺寸与表面对生长与组装过程影响的研究进展[J]. 无机化
学学报. 2011,27(12)： 2324-2327.
[19] Penn R L, Banfield J F. Science, 1998, 281：969-971.
[20] Banfield J F, Welch S A, Zhang H, et al. Science, 2000, 289：751-754. [21] Shen S L, Wang X, Zhuang J, et al. Inorg. Chem.2009, 48：5117-5128.
[22] D.R.Chen，X.L. Jiao, G. Cheng．Hydrothermal synthesis of zinc oxide powders with
different morphologies[J]．Solid State Communication．2000，113，363-366．. [23] E. I. Givargizov, Periodic instability in whisker growth, J. Cryst. Growth
20(1973):217-226．
[24] Y.L. Chueh, L.W.Lai, J.Q.Liang，L.Z.Chou and Z.L.Wang，Systematic Study of the Growth
of Aligned Arrays of a-Fe203 and Fe304 Nanowires by a Vapor-Solid Process. Adv. Fune. Mater. 16(2006)2243-2251．
[25] Y. Wu, P. Yang, Direct observation of vapor-liquid-solid nanowire growth, J．Am.
Chem. Soc. 123(2001)3 165-3166．
[26] T. Tan, N. Li, U. Gfsele, Is there athermodynamic size limit of nanowires grown by the
vapor-liquid-solid process, Appl. Phys. Lett. 83(2003)l199-1201．
[27] C. H. Ye, G. W. Meng, Y. H. Wang, Z. Jiang, L. D. Zhang, On the Growth of CdS
Nanowires from Evaporation of CdS Nanopowders, J. Phys. Chem. B 106(2002) 10338-10341．
[28] X. S. Fang, C. H. Ye, L. D. Zhang, J. X. Zhang, J. W. Zhao, P. Yan, Direct
Observation of Growth Process of MgO Nanoflowers by a Simple Chemical Route，Small 1(2005)422-428．
[29] T. Kuykendall, P. J. Pauzauskie, Y. F. Zhang, J. Goldberger, D. Sirbuly, J. Denlinger, P. D.
Yang, Crystallographic Alignment of High-Density Gallium Nitride Nanowire Arrays, Nat. Mater. 3(2004)524-528．
[30] S. P. Ge, K. L. Jiang, X. X. Lu Y. F. Chen, R. M. Wang, S. S. Fan, Orientation-Controlled
Growth of Single-Crystal Silicon-Nanowire Arrays, Adv. Mater. 17(2005)56-61．
20