新能源纳米材料课件.pptx

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上节回顾
1、气相法(VLS)、液相法(SLS)法生长纳米线的原理
2、纳米薄膜的分类
3、真空蒸发法、溅射法原理
4、气相法制备纳米薄膜
薄膜的气相生长机理,三种长大方式
5、液相法制备纳米薄膜:溶胶-凝胶法、电化学沉积法
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气相基元(B)(原子、离子、分子及其团簇)和含量较少的金属催化剂基元(A),通过碰撞、集聚形成合金团簇,达到一定尺寸后形成液相合金,合金液滴的存在使得气相基元(B)不断溶入其中,当熔体达到过饱和状态时,合金液滴中即析出晶体(B)。析出晶体后的液滴成分又回到欠饱和状态,通过继续吸收气相基元(B),可使晶体再析出生长。如此反复,在液滴的约束下,可形成一维结构的晶体(B)纳米线。
1、气-液-固(VLS)生长纳米线
被PVP覆盖的某些晶面其生长速率将会大大减小,如此导致Ag纳米晶的高度各向异性生长,使纳米Ag颗粒逐渐生长Ag纳米线。如果PVP的浓度太高,Ag纳米粒子的所有晶面都可能被PVP覆盖,这样就会丧失各向异性生长,得到的主要产物将是Ag纳米颗粒,而不是一维Ag纳米线。
2、液相法--“毒化”晶面控制生长
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InP纳米线SLS生长机制:
在低温加热条件下,溶液中的前驱物,会热分解产生金属In液滴,作为纳米线生长的液态核心;
与此同时,化学反应产物InP会不断溶入In液滴中,当溶至过饱和后,就会析出固相InP,
这样又会导致In液滴欠饱和,再继续溶入反应产物InP又导致过饱和析出,如此反复,就可在In液滴的约束下,长成一维纳米线。
3、液相法---溶液-液相-固相法(SLS)
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其原理为:当源物质的温度升高,其饱和蒸汽气向四周散发,此时蒸发原子在各个方向的能量并不相等。将基片放在蒸气源的上方阻挡蒸气流,蒸气则在基片上凝固形成薄膜。蒸发源不断供给蒸气,薄膜的厚度随之增加。也可以采用这种方法制备纳米颗粒材料。
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4、真空蒸发法
纳米薄膜纯度相对较高,薄膜结晶形状难以控制,附着力低
溅射法的原理示意图
原理:将要靶材料放在阴极,然后在真空室中充入低压惰性气体Ar。在阴阳极之间数千伏的高电压的作用下,产生辉光放电现象,形成溅射所需要的粒子。粒子在电场作用下,轰击靶材,得到所需要的原子或分子。
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5、溅射法
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6、气相法
气相物质的产生
气相物质输运
沉积成膜
(a)岛状生长模式
(b)层状生长模式
(c)层状—岛状生长模式
1、溶液的配制主要是将个组份按化学计量数之比,在同一种溶剂中进行反应,得到均匀的混合溶液。
2、溶液中的化合物通过加水分解、聚合等反应,形成溶胶
3、将溶胶均匀涂覆于基板上。主要有旋涂法、提拉法、刷涂法。
4、溶胶在基板上反应形成凝胶,这时在基板上会形成一层湿膜。随着溶剂的蒸发和反应,薄膜变干(薄膜的厚度与开裂)。
5、焙烧热处理。
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7、溶胶-凝胶法(sol-gel)
1、复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料,通过各种工艺手段组合而成的复合体
2、纳米材料的四大效应(量子尺寸效应)、(表面效应)、
(小尺寸效应)、(宏观量子隧道效应)
3、纳米结构组装体系:人工纳米结构组装体系、纳米结构自组装体系
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