材料合成与工艺-纳米金的制备技术及其应用

纳米金的制备技术及其应用

（学号姓名）

南京师范大学化学与材料科学学院

摘要：纳米金是指金的微小颗粒，其直径在1～100nm，具有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性。纳米金粒子在水中形成的分散体系俗称胶体金，是最常见的金属纳米粒子。它容易与生物活性分子结合，用于生物体系的检测。以胶体金为标记物的免疫金河免疫金银染色法，可以单标记或多重标记，进行大分子的定性、定量及定位研究，目前纳米金已被广泛应用与医学和生物学领域。

关键词：纳米金颗粒探针催化剂医学应用

0 概述

纳米金，即指金的微小颗粒，其直径在1～100nm，具有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性。由氯金酸通过还原法可以方便地制备各种不同粒径的纳米金，其颜色依直径大小而呈红色至紫色。

纳米金粒子在水中形成的分吸附而牢固结合，也可与巯基之间形成很强的Au-S共价键，这使得胶体金容易与生物活性分子结合，用于生物体系的检测。以胶体金为标记物的免疫金河免疫金银染色法，可以单标记或多重标记，进行大分子的定性、定量及定位研究，目前纳米金已被广泛应用与医学和生物学领域。

在DNA传感器及DNA芯片制作方面：以烷巯基散体系俗称胶体金，是最常见的金属纳米粒子。纳米金可与氨基发生非共价静电寡核苷酸修饰的纳米金作为报告基团，纳米金颗粒用末端带有巯基丙烷（或巯基己烷）的两种不相互补的寡核苷酸探针修饰，这种修饰使得微粒之间不相互聚集。探针与靶序列杂交时，靶序列与纳米金颗粒上的两种寡核苷酸探针互补，纳米金间通过过个短的双螺旋片段相互联结形成延伸的聚合网络结构。杂交信号由体系的颜色变化给出，纳米粒子间的距离远大于其直径时，体系呈红色，间距小于平均粒子直径时呈蓝色。

美国西北大学的Mirkin小组用纳米金粒子结合单链DNA探针，对DNA片段进行杂交识别。实验结果无需任何检测仪器就很容易通过肉眼进行观察，而且这种颜色变化可以随着DNA的变复性过程可你进行。

此外，纳米金还广泛应用到TEM、SEM表征和检测纸条的显色方面。早在1962年，Feblorr等首次介绍了纳米金可作为一种电镜示踪的标志。Faulk等在1971年第一次将纳米金颗粒作为一种特异的标记物用于电镜研究。由于纳米金标记技术本身的优点，在免疫细胞化学方面受到了重视和广泛应用，并逐步向微生物学、医学、病毒学等领域渗透。目前利用固定在硝酸纤维素膜上的抗体标记的纳米金，可以制备快速方便的胶体金试纸条，目前该类产品已广泛应用到病原菌的快速检测中。

Ho等探索利用纳米金和磁性纳米粒子检测细菌。利用经典吸引或共价结合将抗体结合到纳米金和磁性纳米粒子表面，通过抗体与目标细菌的特异性结合，利用基质辅助激光解析电离质谱进行检测，对于金黄色葡萄球菌的检测灵敏度为3×10cfu/mL，但该方法所需仪器昂贵，检测灵敏度低。

此外，纳米金还可以增强表面拉曼散射信号，从而实现目标物的光谱学检测。Mirkin小组采用修饰有拉曼标记物的寡核苷酸包被的纳米金，结合表面增强拉曼金属进行寡核苷酸的多元检测。[1]

1 制备

纳米金颗粒具有制备方法简单，粒径均匀，化学性质稳定的特点。其制备的方法有许多，与大多数纳米粒子一样，主要可以分为物理法和化学法。

物理法制备金颗粒主要是通过各种分散技术将金直接转变为纳米粒子，主要包括真空沉积法、激光消融法等方法。但是物理方法对设备的要求较高，得到的粒子尺寸分布很广，大大的限制了这类方法的应用，远远没有化学方法应用广泛，正处在不断的发展中。

化学法是以金的化合物为原料，利用还原反应生成金纳米粒子，通过控制反应条件，来制备所需尺寸的颗粒。化学法主要包括：水相氧化还原法、晶种法、微乳法、模板法等。[2]

1.1反相微乳液中纳米金的制备

近年来，人们对合成尺寸小，粒径分布好的纳米粒子很感兴趣，因为这些纳米粒子具有特殊表面性质，使它们在电学、光学、磁学上得到很广泛的应用。纳米金的制备和可控光学特性的研究在纳米光学，光热传导，生物物理化学等领域都有重要的应用前景。有关贵金属纳米材料的报道主要集中在对贵金属纳米颗粒的制备及性质研究，而其中研究更多的则是对Au，Ag等自由电子贵金属纳米颗粒的制备及基于其表面等离子体共振（surface plasmon resonance，SPR）而引起的光学吸收特性的研究。和其他金属颗粒一样，纳米金的光学性质与纳米粒子表面等离子共振与带间跃迁有关，特别是纳米粒子的大小也有很大的影响。对于尺寸小的金属纳米粒子(小于20 nm)来说，紫外可见吸收图谱可以通过“Mie”理论来解释，因此，根据形成粒子共振吸收峰的半高宽和峰的强度，可以有效监测纳米金粒子的形成。当粒径小于52 nm时，纳米颗粒粒径的变小会导致吸收谱峰变宽，并且最大吸收峰变小，发生蓝移，反之红移。所以可以通过紫外吸收图谱间接地说明纳米金粒子的粒径变化。[3]

1.2纳米金催化剂的制备

Haruta等发现，某些由共沉淀法制备的金催化剂对CO低温氧化表现出极高的活性和稳定性以来，认为金没有催化活性的传统观念被打破，使人们对金的催化特性产生了极大关注。采用沉积沉淀法制备纳米金催化剂，催化剂中的活性组分不会被包埋在载体内部而具有较高的利用率，以通过选择载体的形状而得到各种不同形状的成型催化剂在制备低担载量的金催化剂领域具有一定优势。由于比表面积大、热稳定性和机械强度高，二氧化硅成为工业生产中最常用的催化剂载体之一。Somodi等报道了一种以氨水为沉淀剂，H2气氛下350℃处理获得的Au/SiO2催化剂具有高分散的纳米金颗粒。该法成功的关键在于，氨的存在改变了带电的金前驱物和表面带负电荷的二氧化硅之间的相互作用。Bore等发现，Au/SiO2催化剂中金粒子的烧结速率与二氧化硅孔径、孔壁厚度、孔的连通性有关。在相同孔径情况下，具有立方结构和三维六边形结构的纳米金催化剂比具有二维六边形结构的催化剂更易烧结。采用化学气相沉积法叫、化学诱捕法以及胶束包裹法在二氧化硅表面均可以成功获得分散均匀的金纳米颗粒，但这些制备方法须以昂贵的金前驱物为代价。目前，关于二氧化硅孔结构对纳米金催化剂结构及其CO氧化性能影响的报道较少。[4]

1.3纳米金磁颗粒的制备

金磁颗粒是一种近年来被深入研究的磁分离载体，纳米金的表面化学性质使得胺基或巯基衍生的生物分子能方便地组装在金磁颗粒表面并最大程度地保持其空间构象和生物活性，纳米金的光学和电学性质便于对应用体系进行光学或电化学检测，而磁性粒子的方便操纵特征有利于金磁颗粒在分离和纯化目标分子时能借助外磁场快速回收，因而金磁颗粒在生物大分子的分离与检测、免疫分析等领域显示了很好的应用性能。

金磁颗粒的制备路线大致分为如下两类：一种是在Fe3O4等纳米磁粒表面直接复合金，即在磁性粒子存在下借助化学还原、超声辐照、γ射线辐照、光化学法等方法将氯金酸还原为金单质并以颗粒或壳层的形态结合在磁粒表面，获得草莓型金磁颗粒或核壳型金磁颗粒。然而，这些方法很难实现纳米金与所有磁核的复合，获得的金磁颗粒中通常会混有原料磁核，需要进一步酸化腐蚀去除；尽管通过多次还原-种子生长的方法可以实现金对磁核的有效包覆，但由于金的密度远大于磁粒的密度，高质量分数的金组分会严重降低金磁颗粒的饱和磁化强度（Ms），不利于金磁颗粒用作磁分离载体。另外一种制备路线是先将有利于纳米金复合的高分子、氧化硅或硅烷偶联剂等材料或功能分子修饰在磁核表面，然后借助组装法将金胶体组装在上述功能化磁粒的表面，获得草莓型金磁颗粒。相比前一种制备路线，组装法在产物的组成和形貌均匀性方面具有更好地可控性，改变功能化磁粒与金胶体的投料比可以方便地调控金磁颗粒的磁含量和Ms，这些特点为制备和筛选适用于生物大分子分离的金磁颗粒提供了方便。但修饰层的使用会降低了功能化磁粒的Ms，导致金磁颗粒的Ms很低，因此，获得高Ms的功能化磁核是组装法制备Ms高和磁响应性好的金磁颗粒的前提。[5]

1.4被修饰的纳米金比色探针的制备

纳米金在可见区有尺寸依赖的表面等离子体共振吸收，可作为比色探针。设计此类比色探针的关键是对纳米金进行表面功能化修饰，不仅能提高纳米金在不同溶剂中的稳定性，而且可以实现预想中的表面功能化。近年来，超分子修饰的金银纳米粒子探针引起了人们的广泛关注。Chen等利用15-冠-5修饰的纳米金对K+进行检测，我们利用β-环糊精-4，4联吡啶包结物修饰的纳米银作为Yb3+的比色探针。杯芳烃是继冠醚和环糊精后的第三代超分子，具有大小可调的富π电子

空腔，能够识别一些离子和中性分子，它的这一特性已引起关注。其中磺化硫杂杯[4]芳烃（Thiacalix[4]arene tetrasulfonate，TCAS）是近年来合成的一种新型的水溶性超分子化合物，它是由对磺酸苯酚单元通过桥联硫连接而得到的一类超分子化合物。磺化硫杂杯[4]芳烃不仅具有良好的水溶性，而且由于桥联基团由亚甲基变成了软碱原子硫，使其具有一些普通杯芳烃无法比拟的与金属纳米粒配位的性能。

目前制备功能化纳米金的方法主要是先用还原剂如硼氰化钠和柠檬酸钠等还原氯酸金以制备胶体金，然后通过配体交换将识别位点引入到纳米表面，但这些方法不环保且步骤复杂。我们利用磺化硫杂杯[4]芳烃，在不需要外加还原剂情况下一步原位合成了磺化硫杂杯[4]芳烃修饰的纳米金（TCAS-Au NPs）。它能够对水溶液中的Cr3+进行比色检测，比色检出限为1μmol/L。[6]

2 应用

纳米金颗粒作为特殊的标记物应用于生化分析可以追溯到上个世纪70年代，Faulk等将纳米金颗粒与兔抗沙门氏菌血清结合，检测沙门氏菌的表面抗原，由此开创了纳米金标记技术。纳米金颗粒可以和多种生物分子结合，可以与一些亲核试剂发生吸附，生成一些具有特殊功能的基团；还可以与氨基发生非共价键的静电吸附，与巯基生成强的共价键。金颗粒作为探针形成的标记物仍然具有与纳米金颗粒相似的光谱学性质，这为其在生物检测中的应用提供了依据。金标探针具有制备简单、化学性质稳定、易标记等特点，使金颗粒在生物化学及医学方面有着很重要的应用，并且越来越被人们所重视。

2.1纳米金探针检测乙肝病毒基因

目前用于乙肝病毒基因（HBV DNA）检测的方法主要有竞争聚合酶链式反应（PCR）法、荧光定量PCR法、酶联免疫吸附法、荧光标记物法和PCR酶联化学发光等。实验室诊断则主要依赖于血清特异性抗原抗体（ELISA）检测和乙肝病毒基因（HBV DNA）检测，前者是临床诊断HBV的传统方法，后者多采用定量PCR技术提高HBV的检出率，但其检测成本较高，在一定程度上限制了其应用。以上方法各有其优缺点，所用的仪器设备及试剂品质等条件不同，得出的检测结果也各不相同。

纳米金粒子(AuNPs)由于具有良好的生物相容性、较小的颗粒直径以及较大的比表面积等表面特性优势，已被用于寡核苷酸的功能化修饰，并在一系列的生物检测领域得以应用，其中纳米金探针结合银粒子的方法在核酸检测中也有广泛的研究。Talon和Storhoff等利用纳米金检测探针通过待检测的靶DNA与固定在固相支持物上的捕获探针杂交，再用银染增强使信号放大，从而形成可视的点阵来检测病毒DNA。此方法与传统的荧光检测方法相比，灵敏度有所提高且操作过程简单省时，适合快速检测，但其检测灵敏度还有待进一步提高。Cao等在芯片表面通过核酸杂交形成纳米金标记的探针，建立了结合银粒子增强拉曼反射的电化学检测方法来检测DNA和RNA，检出限达到20fmol/L，使检测灵敏度大大提高。Xiong等利用纳米金探针在其互补DNA存在时与银粒子之间的相互作用产生的颜色变化来检测该DNA分子，得到了良好的效果，此方法简单易操作，无需昂贵的仪器设备。

我们以基因芯片为平台，基于纳米金探针和银染的方法开发了一种基于双纳米金探针杂交的核酸检测方法。通过一对互补的纳米金检测探针的杂交，使检测信号得到2次放大，最后进行银染增强，从而形成能在显微镜下清晰观测的黑色点阵，根据点阵灰度的强弱，可直观得到HBV DNA的检测灵敏度．该方法大大提高了HBV DNA的检出效率及检测的灵敏度，且快速、简便、成本低，是诊断HBV感染的一种有效手段。[7]

2.2纳米金在影像医学的应用

分子影像学是将传统影像技术与可以检测细胞事件的探针相结合，用非侵入性探针使体内的生理病理变化量化的显像方法。分子影像学对于生物探针有两个要求，一是在ROI内可以累积，二是可以成像。近年来，随着纳米技术的广泛应用，该领域的发展十分迅猛。

2.2.1光学分子成像

该成像方法的主要缺点是穿透深度仅限于数厘米（小于1～5cm），信号被组织大量吸收，使信号的量化出现问题。以纳米金颗粒作为荧光试剂进行光学成像可以在一定程度是克服这一缺点。另外，将纳米金颗粒应用于近红外区域的吸收和发射，使得荧光实时成像及深层组织成像成为可能。Bardhan等认为将荧光与纳米金颗粒相结合，荧光强度可加强1％～80％。这些纳米金颗粒与荧光剂的连

接体可用来作为体内外荧光成像的敏感增强剂。

2.2.2光声学成像

光声学成像将光学和超声学方法的优势结合起来，可同时提供生物组织的光学吸收信息和声学信息，对比度高，空间分辨力高；缺点是穿透深度有限，使其应用范围受限。纳米金颗粒作为对比增强剂已用于多种光学成像技术。有学者用激光光声成像系统来检测由金纳米棒引起的光声对比，以提高光声学成像的诊断效果。纳米金颗粒作为光声学成像对比剂的优点如下|：①可显示更深层的组织信息；②靶向肽和抗体可连接到纳米金颗粒表面作为细胞特异性对比剂，并可进行分子显像；③基于相同原理，光声学成像可与光热疗法相结合。

2.2.3放射性同位素成像(PET和SPECT)

PET和SPECT是分子影像学中研究最多的技术。纳米金颗粒易被功能化修饰，PET运用纳米金颗粒作为分子探针即可进行肿瘤显像。有研究以叶酸为靶点、64Cu为示踪剂的纳米金颗粒经PET检查可使小鼠体内的肿瘤显像。

此外还有CT成像、MR成像及多模态成像等应用，使得纳米金颗粒作为分子探针被多种成像技术所应用及检测。[8]

2.3纳米金催化剂催化制备葡萄糖酸钠

研究表明，负载于活性炭上的纳米金催化剂对于催化葡萄糖制备葡萄糖酸钠的反应有良好的催化活性，得到的葡萄糖酸及其盐类在食品、化工、医药等方面都有广泛的应用。Biella等首次将Au/C催化剂运用于葡萄糖的氧化，发现其催化性能优良，且金催化剂的转化频率（每小时每摩尔金上葡萄糖反应的摩尔数，TOF）比Pd、Pt催化剂都高。不仅如此，Au/C催化剂的稳定性好。另外，使用Pd对Au/C进行改性后，催化剂的稳定性及活性都得到了改善。使用纳米金催化剂催化氧化葡萄糖在制备葡萄糖酸以及其盐在工业生产上显示了良好的应用前景。[9]

3 总结

目前纳米金颗粒的制备已进入相对成熟的阶段，其中应用最广泛制备方法是晶种生长法；但是，如何合成与人体生物相容性好、对生态环境不构成威胁同时又不丢失其优良理化性质的纳米金颗粒，仍需进一步研究探索。

纳米金除具有一般纳米粒子的特性外，还具有良好的生物相容性，在许多领域有着极其广泛的应用。纳米金作为纳米粒子中应用较为成熟的纳米探针，在当今的生物分析化学中具有重要作用。当前生命科学中有许多新的领域亟需开展生物分析化学研究，如临床医学诊断和病理研究，在分子水平上研究和理解病变机理，定向输送和释放靶向性药物等，这些为纳米金的应用指明了方向。但如何在微观尺度上使纳米金探针的信号放大，可以利用传统的仪器进行检测是未来要解决的关键问题。[10]

参考文献

[1]朱水芳.纳米金及其应用[M].现代检验检疫技术, 2012,1:244.

[2]刘杉杉.纳米金颗粒研究现状与发展前景[J].广西轻工业,2011,11:34-35,43.

[3]张帆,齐文杰,安学勤,朱银燕.稀有金属材料与工程[J].ISTIC EI SCI PKU,2011,40(11):2055-2059.

[4]徐慧远,罗靖洁,严春蓉,张燕,尚书勇.二氧化硅孔结构对CO氧化用担载型纳米金催化剂的影响[J]. 燃料化学学报,2012,40(11):1397-1402.

[5]陈央妮,周眉,吴文贤,朱颖,王瑶,顾志敏,宫培军.纳米金磁颗粒的组装法制备及其核酸分离性能[J].化工新型材料,2012,40(4):85-87,99.

[6]孙忠月,郑秋玲,李海兵.磺化硫杂杯[4]芳烃修饰纳米金的制备及对水溶液中Cr3+的比色检测[J].高等学校化学学报,2011,32(9):2219-2222.

[7]邢亚斯,邹能利,毛红菊,徐霞,葛玉卿,金庆辉,赵建龙.基于双纳米金探针杂交法检测HBV DNA[J].高等学校化学学报,2012,33(7):1420-1425.

[8]李璐婧,智慧.纳米金颗粒的制备方法及其在影像学中的应用研究进展[J].中国介入影像与治疗学,2013,10(2):112-114

[9]唐月,胡红定,朱明乔,王萌,郝雨,陈新志.活性炭负载的纳米金催化剂上葡萄糖氧化工艺[J].化学反应工程与工艺,2012,28(3):201-205

[10]曾绮斐.纳米金的制备及其应用研究[J].嘉应学院学报,2011,29(5):54-59

纳米材料的制备方法

1化学气相沉积法 1.1化学气相沉积法的原理 化学气相沉积法(Chemical Vapour Deposition (CVD) )是通过气相或者在基板表面上的化学反应，在基板上形成薄膜。化学气相沉积方法实际上是化学反应方法，因此。用CVD方法可以制备各种物质的薄膜材料。通过反应气体的组合可以制备各种组成的薄膜，也可以制备具有完全新的结构和组成的薄膜材料，而且即使是高熔点物质也可以在很低的温度下制备。 用化学气相沉积法可以制备各种薄膜材料、包括单元素物、化合物、氧化物、氮化物、碳化物等。采用各种反应形式，选择适当的制备条件——基板温度、气体组成、浓度和压强、可以得到具有各种性质的薄膜构料。化学气相沉积的化学反应形式．主要有热分解反应、氢还原反应、金属还原反应、基板还原反应、化学输运反应、氧化反应、加水分解反应、等离子体和激光激发反应等。 化学气相沉积法制备纳米碳材料的原理是碳氢化合物在较低温度下与金属纳米颗粒接触时通过其催化作用而直接生成。化学气相沉积法制备碳纳米管的工艺是基于气相生长碳纤维的制备工艺。在研究气相生长碳纤维早期工作中就己经发现有直径很细的空心管状碳纤维，但遗憾的是没有对其进行更详细的研究[4]。直到Iijima在高分辨透射电子显微镜发现产物中有纳米级碳管存在，才开始真正的以碳纳米管的名义进行广泛而深入的研究。 化学气相沉积法制备碳纳米管的原料气，国际上主要采用乙炔，但也采用许多别的碳源气体，如甲烷、一氧化碳、乙烯、丙烯、丁烯、甲醇、乙醇、二甲苯等。在过渡金属催化剂铁钴镍催化生成的碳纳米管时，使用含铁催化剂，多数得到多壁碳纳米管；使用含钴催化剂，大多数的实验得到多壁碳纳米管；过渡金属的混合物比单一金属合成碳纳米管更有效。铁镍合金多合成多壁碳纳米管，铁钴合金相比较更容易制得单壁碳纳米管。此外，两种金属的混合物作为催化剂可以大大促进碳纳米管的生长。许多文献证实铁、钴、镍任意两种的混合物或者其他金属与铁、钴、镍任何一种的混合物均对碳纳米管的生长具有显著的提高作用，不仅可以提高催化剂的性能，而且可以提高产物的质量或者降低反应温度。催化裂解二甲苯时，将适量金属铽与铁混合，可以提高多壁碳纳米管的纯度和规则度。因而，包括像烃及一氧化碳等可在催化剂上裂解或歧化生成碳的物料均有形成碳纳米管的可能。Lee Y T 等[5]讨论了以铁分散的二氧化硅为基体，乙炔为碳源所制备的垂直生长的碳纳米管阵列的生长机理，并提出了碳纳米管的生长模型。Mukhopdayya K等[6]提出了一种简单而新颖的低温制备碳纳米管阵列的方法。该法以沸石为基体，以钴和钒为催化剂，仍是以乙炔气体为碳源。Pna Z W等[7]以乙炔为碳源，铁畦纳米复合物为基体高效生长出开口的多壁碳纳米管阵列。 1.2评价 化学气相沉积法该法制备的纳米微粒颗粒均匀，纯度高，粒度小，分散性好，化学反应活性高，工艺可控和连续，可对整个基体进行沉积等优点。此外，化学气相沉积法因其制备工艺简单，设备投入少，操作方便，适于大规模生产而显示出它的工业应用前景。因此，化学气相沉积法成为实现可控合成技术的一种有效途径。化学气相沉积法缺点是衬底温度高。随着其它相关技术的发展，由此衍生出来的许多新技术，如金属有机化学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相沉积等技术。化学气相沉积法是纳米薄膜材料制备中使用最多的一种工艺，广泛应用于各种结构材料和功能材料的制备。用化学气相沉积法可以制备几乎所有的金属，氧化物、氮化物、碳化合物、复合氧化物等膜材料。总之，随着纳米材料制备技术的不断完善，化学气相沉积法将会得到更广泛的应用。

金纳米棒的制备简史(四)——晶种法

金纳米棒的制备简史(四)——晶种法 2016-04-13 12:44来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 晶种法制备可控长径比金纳米棒 晶种生长法是目前制备金纳米棒最成熟的方法．Murphy小组在柠檬酸盐保护的情况下，用硼氢化钠还原氯金酸溶液，得到直径3.5 nm的球形金纳米粒子，然后精细调控生长条件，如最优化C16TAB(十六烷基三甲基溴化铵)和抗坏血酸的浓度，通过两步或三步晶种法制得了高长径比的金纳米棒，棒的产率大约为4%．随后，他们改进了这一方法，仅仅调节反应的pH值，就使高长径比金纳米棒的产率提高到90%．El-Sayed小组进一步改进了这种方法．他们用CTAB代替柠檬酸盐封端的金纳米粒子作晶种，克服了先前方法的一些缺点和限制(如形成非棒状，φ形纳米粒子以及大量的球形粒子)．此外，在单组份表面活性剂体系中，通过调节生长溶液中银量即可得到长径比在1.5-4.5之间的金纳米棒．为获得长径比为4.6-10的金纳米棒，则需要N-十六烷基-N，N-二甲基苄基氯化铵(BDAC)和CTAB混合使用．在Murphy小组和EI-Sayed小组工作的基础上，人们又进行了一些改进和调整．主要集中在各种参数的变化，如晶种陈化时间，晶种浓度或生长溶液中金离子量与晶种的比例，温度，不同性质的表面活性剂等． Michael等用硝酸代替硝酸银，得到的金纳米棒尺寸均一，直径19-20nm，长度400-500nm，平均长径比21-23．他们认为，与硝酸造成的轻微pH变化相比，硝酸根离子的存在对棒的形成影响更大． Zijlstra等利用无晶种生长途径，在高达97°C的条件下制得了金纳米棒．与晶种生长法中晶种异处制备相反，此处的晶种原位生成．即在剧烈搅拌的情况下，往生长溶液中快速注入硼氢化钠，成核与生长会在5s 后发生． 尽管具体的制备方式有差异，但晶种生长法的基本原理可以表述为：制备出小尺寸的金纳米粒子作为晶种，然后生长溶液中的金离子在这些晶种上还原沿特定晶面生长得到金纳米棒．晶种法对设备的要求比较低，且反应温和，能扩大生产，是目前制备金纳米棒最成功的方法．

纳米材料的主要制备方法

本科毕业论文 学院物理电子工程学院 专业物理学 年级 2008级 姓名贾学伟 设计题目纳米材料的主要制备方法 指导教师闫海龙职称副教授 2012年4月28日 目录 摘要 (1) Abstract (1) 1 引言 (1) 1.1纳米材料的定义 (1) 1.2纳米材料的研究意义 (2) 2 纳米材料的主要制备方法 (3) 2.1化学气相沉积法 (3) 2.2溶胶－凝胶法 (5) 2.3分子束外延法 (6) 2.4脉冲激光沉积法 (8) 2.5静电纺丝法 (9) 2.6磁控溅射法 (11) 2.7水热法 (12)

2.8其他制备纳米材料的方法 (13) 3 总结 (14) 参考文献 (14) 致谢 (15)

纳米材料的主要制备方法 学生姓名：贾学伟学号： 学院：物理电子工程学院专业：物理学 指导教师：闫海龙职称：副教授摘要：纳米材料由于其特殊的性质，近年来引起人们极大的关注。随着纳米科技的发展，纳米材料的制备方法已日趋成熟。本文主要介绍了纳米材料的制备方法,其中包括化学气相沉积法、溶胶—凝胶法、分子束外延法、脉冲激光沉积法、静电纺丝法、磁控溅射法、水热法等。在此基础上,分析了现代纳米材料制备方法的发展趋势。纳米技术对21世纪的信息技术、医学、环境、自动化技术及能源科学的发展有重要影响,对生产力的发展有重要作用。 关键词：纳米；纳米材料；纳米科技；制备方法 The preparation method of nanomaterials Abstract：Nanomaterials are attracting intense in recent years. With the development of nanotechnology, nanomaterials preparation method has been more and more mature. The preparation methods sush as, chemical vapor deposition method, molecular beam epitaxy, laser pulse precipitation, sintering, hydrothermal method, sol-gel method are introduced in this paper. New development trend of preparation methods are analysed. N anomaterials will promote the development of IT, medicine, environment, automation technology and energy science, and will have a great influenced on productive in the 21st century. Key words：nanometer；na nomaterials；nanotechnology；preparation 1 引言 1.1纳米材料的定义 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料，这大约相当于10-100个原子紧密排列在一起的尺度[1]。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切，当小粒子尺寸进入纳米量级时，其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性，使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值[2]。

各种尺寸纳米金的合成

Seeding Growth for Size Control of5-40nm Diameter Gold Nanoparticles Nikhil R.Jana,*Latha Gearheart,and Catherine J.Murphy* Department of Chemistry and Biochemistry,University of South Carolina,631Sumter Street, Columbia,South Carolina29208 Received March22,2001.In Final Form:August7,2001 Following a seeding growth approach,gold nanoparticles of diameters5-40nm were prepared with 10-15%standard deviation in diameter from3.5(0.7nm gold particle seeds.Particle size can be controlled by varying the ratio of seed to metal salt,and thus any size in the range5-40nm can be prepared.The method can also be scaled up to produce10-100mg of gold nanoparticles. Introduction Metal particles in the nanometer size regime show characteristic size-dependent properties different from bulk metals with the most significant size effects occurring for1-10nm diameters.1-7Consequently,extensive in-vestigations involving metallic,especially gold,nanopar-ticles as building blocks for nanoscale materials and devices are currently underway.8-19To expedite such studies,bulk quantities of particles of uniform size are necessary.There are many synthetic methods to make gold nanoparticles;20-39however,only a few methods produce particles of uniform size.The most common approach involves citrate reduction of a gold salt to produce 12-20nm size gold particles with a relatively narrow size distribution(standard deviation,～10-16%).20,21The most popular method for producing smaller gold particles was developed by Brust et al.This method utilizes borohydride reduction of gold salt in the presence of an alkanethiol capping agent to produce1-3nm particles.22 By varying the thiol concentration,sizes can be controlled between2and5nm.23Phosphine-stabilized gold clusters (1.4(0.4nm)have also been prepared and further converted to thiol-capped clusters by ligand exchange in order to improve their stability,24-30and recently phos-phine-stabilized monodispersed gold particles(1.5(0.4 nm)were prepared using a similar protocol to the Brust method.30 Most of the other methods to make small gold clusters (1-5nm)take advantage of the strong capping action of thiols.31,34,36Capping agents include disulfides,31polymers with mercapto and cyano functional groups,34and den-drimers.32,33Varying the capping agent concentration allows for size control between1and4nm with good monodispersity,but any attempts to make larger size particles(>5nm)with these procedures lead to a wider particle size distribution(standard deviation～25-100%),23,39and further narrowing of size distribution is required.40-43Occasionally,aging,annealing,or ligand *To whom correspondence should be addressed.E-mail murphy@ https://www.docsj.com/doc/352675480.html, and jana@https://www.docsj.com/doc/352675480.html,. 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(25)Rapoport,D.H.;Vogel,W.;Colfen,H.;Schlogl,R.J.Phys.Chem. B1997,101,4175. (26)Schmid,G.;Meyer-Zaika,W.;Pugin,R.;Sawitowski,T.;Majoral, J.P.;Caminade,A.M.;Turrin,C.O.Chem.Eur.J.A2000,6,1693. (27)Brown,L.O.;Hutchison,J.E.J.Am.Chem.Soc.1997,119, 12384. (28)Brown,L.O.;Hutchison,J.E.J.Am.Chem.Soc.1999,121,882. (29)Warner,M.G.;Reed,S.M.;Hutchison,J.E.Chem.Mater.2000, 12,3316. (30)Weare,W.W.;Reed,S.M.;Warner,M.G.;Hutchison,J.E.J. Am.Chem.Soc.2000,122,12890. (31)Yonezawa,T.;Yasui,K.;Kimizuka,https://www.docsj.com/doc/352675480.html,ngmuir2001,17,271. (32)Zhao,M.Q.;Sun,L.;Crooks,R.M.J.Am.Chem.Soc.1998,120, 4877. (33)Esumi,K.;Hosoya,T.;Suzuki,A.;Torigoe,K.J.Colloid Interface Sci.2000,229,303. (34)Teranishi,T.;Kiyokawa,I.;Miyake,M.Adv.Mater.1998,10, 596. (35)Yonezawa,T.;Sutoh,M.;Kunitake,T.Chem.Lett.1997,619. (36)Chen,S.H.;Kimura,https://www.docsj.com/doc/352675480.html,ngmuir1999,15,1075. (37)Green,M.;O’Brien,https://www.docsj.com/doc/352675480.html,mun.2000,183. (38)Brust,M.;Bethell,D.;Kiely,C.J.;Schiffrin,https://www.docsj.com/doc/352675480.html,ngmuir 1998,14,5425. (39)Leff,D.V.;Ohara,P.C.;Heath,J.R.;Gelbart,W.M.J.Phys. Chem.1995,99,7036. 6782Langmuir2001,17,6782-6786 10.1021/la0104323CCC:$20.00?2001American Chemical Society Published on Web10/02/2001

纳米材料的制备方法及其研究进展

纳米材料的制备方法及其研究进展纳米材料的制备及其研究进展 摘要:综述了纳米材料的结构、性能及发展历史;介绍了纳米材料的制备方法及最新进展;概述了纳米材料在各方面的应用状况和前景;讨论了目前纳米材料制备中存在的问题。 关键词:纳米材料;结构与性能;制备技术;应用前景;研究进展 1 引言 纳米微粒是由数目极少的原子或分子组成的原子群或分子群，微粒具有壳层结构。由于微粒的表面层占很大比重，所以纳米材料实际是晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组合，纳米材料具有大量的界面，晶界原子达15%-50%。 这些特殊的结构使得纳米材料具有独特的体积效应、表面效应，量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，从而使其具有奇异的力学、电学、磁学、热学、光学、化学活性、催化和超导性能等特性，使纳米材料在国防、电子、化工、冶金、轻工、航空、陶瓷、核技术、催化剂、医药等领域具有重要的应用价值，美国的“星球大战计划”、“信息高速公路”，欧共体的“尤里卡计划”等都将纳米材料的研究列入重点发展计划;日本在10年纳米微粒的制备方法 1 纳米微粒的制备方法一般可分为物理方法和化学方法。制备的关键是如何控制颗粒的大小和获得较窄且均匀的粒度分布。 1.1 物理方法 1.1.1 蒸发冷凝法

又称为物理气相沉积法，是用真空蒸发、激光、电弧高频感应、电子束照射等方法使原料气化或形成等离子体，然后在介质中骤冷使之凝结。特点:纯度高、结晶组织好、粒度可控;但技术设备要求高。根据加热源的不同有: (1)真空蒸发-冷凝法其原理是在高纯度惰性气氛(Ar,He)下，对蒸发物质进行真空加热蒸发，蒸气在气体介质中冷凝形成超细微粒。1984年Leiter[2]等首次用惰性气体沉积和原位成型方法，研制成功了Pd、Cu、Fe 等纳米级金属材料。1987 年Siegles[3]采用该法又成功地制备了纳米级TiO2 陶瓷材料。这种方法是目前制备纳米微粒的主要方法。特点:粒径可控，纯度较高，可制得粒径为5~10nm的微粒。但仅适用于制备低熔点、成分单一的物质，在合成金属氧化物、氮化物等高熔点物质的纳米微粒时还存在局限性。 (2)激光加热蒸发法是以激光为快速加热源，使气相反应物分子是利用高压气体雾化器将-20~-40OC的氦气和氩气以3倍于音速的速度射入熔融材料的液流是以高频线圈为热源，使坩埚是用等离子体将金属等的粉末熔融、蒸发和冷凝以获得纳米微粒。特点:微粒纯度较高，粒度均匀，是制备氧化物、氮化物、碳化物系列、金属系列和金属合金系列纳米微粒的最有效的方法，同时为高沸点金属纳米微粒的制备开辟了前景。但离子枪寿命短、功率小、热效率低。目前新开发出的电弧气化法和混合等离子体法有望克服以上缺点。 (6)电子束照射法1995年许并社等人[4]利用高能电子束照射母材，成功地获 得了表面非常洁净的纳米微粒，母材一般选用该金属的氧化物，如用电子束照射 Al2O3 后，表层的Al-O 键被高能电子“切断”，蒸发的Al原子通过瞬间冷凝，形核、长大，形成Al的纳米微粒，但目前该方法获得的纳米微粒限于金属纳 米微粒。 1.1.2 物理粉碎法

材料合成与工艺-纳米金的制备技术及其应用

纳米金的制备技术及其应用 （学号姓名） 南京师范大学化学与材料科学学院 摘要：纳米金是指金的微小颗粒，其直径在1～100nm，具有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性。纳米金粒子在水中形成的分散体系俗称胶体金，是最常见的金属纳米粒子。它容易与生物活性分子结合，用于生物体系的检测。以胶体金为标记物的免疫金河免疫金银染色法，可以单标记或多重标记，进行大分子的定性、定量及定位研究，目前纳米金已被广泛应用与医学和生物学领域。 关键词：纳米金颗粒探针催化剂医学应用 0 概述 纳米金，即指金的微小颗粒，其直径在1～100nm，具有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性。由氯金酸通过还原法可以方便地制备各种不同粒径的纳米金，其颜色依直径大小而呈红色至紫色。 纳米金粒子在水中形成的分吸附而牢固结合，也可与巯基之间形成很强的Au-S共价键，这使得胶体金容易与生物活性分子结合，用于生物体系的检测。以胶体金为标记物的免疫金河免疫金银染色法，可以单标记或多重标记，进行大分子的定性、定量及定位研究，目前纳米金已被广泛应用与医学和生物学领域。 在DNA传感器及DNA芯片制作方面：以烷巯基散体系俗称胶体金，是最常见的金属纳米粒子。纳米金可与氨基发生非共价静电寡核苷酸修饰的纳米金作为报告基团，纳米金颗粒用末端带有巯基丙烷（或巯基己烷）的两种不相互补的寡核苷酸探针修饰，这种修饰使得微粒之间不相互聚集。探针与靶序列杂交时，靶序列与纳米金颗粒上的两种寡核苷酸探针互补，纳米金间通过过个短的双螺旋片段相互联结形成延伸的聚合网络结构。杂交信号由体系的颜色变化给出，纳米粒子间的距离远大于其直径时，体系呈红色，间距小于平均粒子直径时呈蓝色。

一种纳米金颗粒的制备方法

说明书摘要 本发明公开了一种纳米金颗粒的制备方法，其步骤如下：（1）在去离子水中加入氯金酸溶液、CTAC、硼氢化钠溶液，得到老化的种子溶液；（2）在去离子水中加入氯金酸溶液、CTAC、溴化钠溶液、抗坏血酸溶液，得到生长溶液1；（3）在去离子水中加入氯金酸溶液、CTAC、溴化钠溶液、抗坏血酸溶液，得到生长溶液2；（4）取（1）中的老化好的种子溶液加入到（2）中的生长溶液1，反应完全后得一次生长的Au纳米颗粒分散溶液；（5）取（4）中的溶液加入到（3）中的生长溶液2，反应完全后得二次生长的Au纳米颗粒分散溶液，即为最终的Au纳米颗粒。本发明以水为基液，具有经济性好、操作简单、分散性好的优点，所获得的产品粒径大小比较均匀，且可控，从10 nm到100 nm均可获得。

权利要求书 1、一种纳米金颗粒的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下： （1）在5~20 ml去离子水中加入0.001 ~ 0.2 ml氯金酸溶液，然后加入0.01 ~1 g CTAC，与氯金酸溶液混合后均匀后，再加入0.01 ~ 1 mL硼氢化钠溶液，摇晃10 ~ 20 s将溶液混合均匀，静置30 ~ 60 min 后得到老化的种子溶液； （2）在5~20 ml去离子水中加入0.001 ~ 1 ml氯金酸溶液，然后加入0.01 ~1 g CTAC，再加入0 .001~ 0.01 mL溴化钠溶液，超声震荡0.5 ~ 5 min将溶液混合均匀，接着加入0.01 ~ 1 mL抗坏血酸溶液，摇晃30 ~ 60 s使溶液混合均匀后得到无色透明的生长溶液1； （3）在5~20 ml去离子水中加入0.001 ~ 1 ml氯金酸溶液，然后加入0.01 ~1 g CTAC，再加入0.001 ~ 0.01 mL溴化钠溶液，超声震荡0.5 ~ 5 min将溶液混合均匀，接着加入0.001 ~ 1 mL抗坏血酸溶液，摇晃30 ~ 60 s使溶液混合均匀后得到无色透明的生长溶液2； （4）取（1）中的老化好的种子溶液1 ~ 100 μL加入到（2）中配置好的生长溶液1，摇晃10 ~ 20 s使溶液混合均匀后，在30 ℃条件下放置5 ~ 30 min使其反应完全，得一次生长的Au纳米颗粒分散溶液； （5）取（4）中的溶液1 ~ 100 μL加入到（3）中配置好的生长溶液2，摇晃10 ~ 20 s使溶液混合均匀后，在30 ℃条件下放置10 ~60 min使其反应完全，得二次生长的Au纳米颗粒分散溶液，即为最终的Au纳米颗粒。 2、根据权利要求1所述的纳米金颗粒的制备方法，其特征在于所述Au纳米颗粒的粒径为10 nm到100 nm。 3、根据权利要求1所述的纳米金颗粒的制备方法，其特征在于所述氯金酸溶液的浓度为0.01 mol/L。 4、根据权利要求1所述的纳米金颗粒的制备方法，其特征在于所述氯金酸溶液的浓度为0.00025 mol/L。 5、根据权利要求1所述的纳米金颗粒的制备方法，其特征在于

常见纳米材料的制备技术

东华大学研究生课程论文封面 教师填写： 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的课程论文，是本人独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 注：本表格作为课程论文的首页递交，请用水笔或钢笔填写。

常见纳米材料的制备技术 1 概述 纳米材料是指材料的任何至少有一个维度的尺寸小于100nm或由小于100nm的基本单元组成的材料，广义来讲，数百纳米的尺度亦可称为纳米材料。由于纳米尺寸的物质具有与宏观物质所迥异的表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子限域效应，因而纳米材料具有异于普通材料的光、电、磁、热、力学、机械等性能，纳米材料的性能往往由量子力学决定。按照纳米材料的空间形态可以将其分为4类：三维尺寸均为纳米量级的纳米粒子或人造原子被称为零维纳米材料；纳米纤维为一维纳米材料；纳米膜（片、层）可以称为二维纳米材料；而有纳米结构的材料可以称为三维纳米材料。目前只有纳米粉末实现了工业化生产（如碳酸钙、氧化锌等），静电纺纳米纤维的产量能够满足实验的需求，其它纳米材料基本上还处于实验室研究阶段[1]。 2 常见的纳米材料 2.1 零维纳米材料 指空间中三个维度的尺寸均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇等。纳米球全称“原子自组装纳米球固体润滑剂”，是具有二十面体原子团簇结构的铝基合金，是一种新型纳米/非晶合金固体抗磨自修复剂，采用急冷方法制备抗磨剂粉体，在合金从液体到固体的凝固过程中，形成纳米晶/非晶的复合结构，利用粒度控制的方法对抗磨剂粉末进行超微细化处理而成。该材料具有高硬度、高强度，并具有一定的韧性等性能，在多种减摩自修复机制的综合作用下呈现优良的减摩和抗磨性能，可以起到节省燃油、修复磨损表面、增强机车动力、降低噪音、减少污染物排放、保护环境的作用。 2.2 一维纳米材料 一维纳米材料指空间中有二维处于纳米尺度的材料，如纳米纤维、纳米棒、碳纳米管等。 静电纺纳米纤维是目前唯一一种能够连续制备纳米纤维的技术，它是利用高压电场力将纤维从导电溶液中抽拔出来，在抽拔过程中纤维被拉伸变细、溶剂挥

纳米材料制备方法综述

纳米材料制备方法综述 摘要：纳米材料由于其特殊性质，近年来受到人们极大的关注。随着纳米科技的发展，纳米材料的制备方法已日趋成熟。纳米材料的制备方法按物态一般可归纳为气相法、液相法、固相法。目前，各国科学家在纳米材料的研究方面已取得了显著的成果。纳米材料将推动21世纪的信息技术、医学、环境、自动化技术及能源科学的发展, 对生产力的发展产生深远的影响。 关键字：纳米材料，制备，固相法，液相法，气相法 近年来，纳米材料作为一种新型的材料得到了人们的广泛关注。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料，具有表面与界面效应，量子尺寸效应，小尺寸效应和宏观量子隧道效应，因而纳米具有很多奇特的性能，广泛应用于各个领域。为此，本文综述了纳米材料制备的各种方法并说明其优缺点。 目前纳米材料制备采用的方法按物态可分为：气相法、液相法和固相法。 一、气相法 气相法是将高温的蒸汽在冷阱中冷凝或在衬底上沉积和生长低维纳米材料的方法。气相法主要包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD），在某些情况下使用其他热源获得气源，如电阻加热法，高频感应电流加热法，混合等离子加热法，通电加热蒸发法。 1、物理气相沉积（PVD） 在PVD过程中没有化学反应产生，其主要过程是固体材料的蒸发和蒸发蒸气的冷凝或沉积。采用PVD可制备出高质量的纳米材料粉体。PVD可分为制备出高质量的纳米粉体。PVD可分为蒸气-冷凝法和溅射法。 1.1蒸气-冷凝法 此种制备方法是在低压的Ar、He等惰性气体中加热物质（如金属等），使其蒸发汽化, 然后在气体介质中冷凝后形成5-100 nm的纳米微粒。通过在纯净的惰性气体中的蒸发和冷凝过程获得较干净的纳米粉体。此方法制备的颗粒表面清洁，颗粒度整齐，生长条件易于控制，但是粒径分布范围狭窄。 1.2溅射法 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(40～250Pa)，两电极间施加的电压范围为0.3～1.5kv。由于两极间的辉光放电使Ar离子形成，在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面，使靶材原产从其表面蒸发出来形成超微粒子．并在附着面上沉积下来。用溅射法制备纳米微粒有许多优点:可制备多种纳米金属，包括高熔

(完整版)纳米材料的制备技术及其特点

纳米材料的制备技术及其特点 一纳米材料的性能 广义地说,纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性[ 1 ] ,使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切[ 2 ] [ 3 ] 。当晶粒尺寸减小时, 晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。研究证实,当材料晶粒尺寸小到纳米级时,表现出许多与一般材料截然不同的性能,如高硬度、高强度和陶瓷超塑性以及特殊的比热、扩散、光学、电学、磁学、力学、烧结等性能。而这些特性主要是由其表面效应、体积效应、久保效应等引起的。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。 二纳米材料的制备方法 纳米材料从制备手段来分,一般可归纳为物理方法和化学方法。 1 物理制备方法 物理制备纳米材料的方法有: 粉碎法、高能球磨法[4]、惰性气体蒸发法、溅射法、等离子体法等。 粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。高能球磨法可以将相图上几乎不互溶的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。 惰性气体凝聚- 蒸发法是在一充满惰性气体的超高真空室中,将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体原子碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。由于颗粒的形成是在很高的温度下完成的,因此可以得到的颗粒很细(可以小于10nm) ,而且颗粒的团、凝聚等形态特征可以得到良好的控制。 溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子交换能量或动量,使得靶材表面的原子或分子从靶材表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。 等离子体法的基本原理是利用在惰性气氛或反应性气氛中通过直流放电使气体电离产生高温等离子体,从而使原料溶化和蒸发,蒸汽达到周围的气体就会被冷凝或发生化学反应形成超微粒。 2 化学制备方法 化学法是指通过适当的化学反应, 从分子、原子、离子出发制备纳米物质,它包括化学气相沉积法[5][6]、化学气相冷凝法、溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、冷冻干燥法等。化学气相沉积(CVD)是迄今为止气相法制备纳米材料应用最为广泛的方法,该方法是在一个加热的衬底上,通过一种或几种气态元素或化合物产生的化学元素反应形成纳米材料的过程,该方法主要可分成热分解反应沉积和化学反应沉积。该法具有均匀性好,可对整个基体进行沉积等优点。其缺点是衬底温度高。随着其它相关技术的发展,由此衍生出来的许多新技术,如金属有机化学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积门、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相沉积等技术。

三维纳米材料制备技术综述

三维纳米材料制备技术综述 摘要：纳米材料的制备方法甚多。目前，制备纳米材料中最基本的原则有二：一是将大块固体分裂成纳米微粒；二是由单个基本微粒聚集，并控制聚集微粒的生长，使其维持在纳米尺寸。本文主要介绍纳米材料分类和性能，同时介绍了一些三维纳米材料的制备方法，如水热法、溶剂热法和微乳液法。 关键词：纳米材料；纳米器件；纳米阵列；水热法；溶剂热法；微乳液法 1.引言 随着信息科学技术的飞速发展，人们对物质世界认识随之也从宏观转移到了微观，也就是说从宏观的块体材料转移到了微观的纳米材料。所谓纳米材料，是材料尺寸在三维空间中，至少有一个维度处于纳米尺度范围的材料。如果按照维度的数量来划分，纳米材料的的种类基本可以分为四类：（1）零维，指在空间中三维都处在纳米尺度，如量子点，尺度在纳米级的颗粒等；（2）—维，指在空间中两个维度处于纳米尺度，还有一个处于宏观尺度的结构，例如纳米棒、纳米线、纳米管等；（3）二维，是指在空间中只有一个维度处于纳米尺度，其它两个维度具有宏观尺度的材料，典型的二维纳米材料具有层状结构，如多层膜结构、一维超晶格结构等；（4）三维，即在空间中三维都属于宏观尺度的纳米材料，如纳米花、纳米球等各种形貌[1]。 当物质进入纳米级别，其在催化、光、电和热力学等方面都出现特异性，这种现象被称为“纳米效应”。纳米材料具有普通材料所不具备的3大效应：（1）小尺寸效应——其光吸收、电磁、化学活性、催化等性质发生很大变化；（2）表面效应——在催化、吸附等方面具有常规材料无法比拟的优越性；（3）宏观量子隧道效应，例如纳米微粒表现出令人难以置信的奇特的宏观物理特性，如高强度和高韧性，高热膨胀系数、高比热容和低熔点，异常的导电率和磁化率，极强的吸波性,高扩散性，以及高的物理、化学和生物活性等[2]。 纳米科学发展前期，人们更多关注于一维纳米材料，并研究其基本性能。随着纳米科学快速发展，当今研究热点开始转向以微纳结构和纳米结构器件为方向的对纳米阵列组装体系的研究。以特定尺寸和形貌的一维纳米材料为基本单元，采用物理和化学的方法在两维或三维空间内构筑纳米体系，可得到包括纳米阵

优质纳米金粒子基本性质及应用介绍

优质纳米金粒子基本性质及应用介绍 2016-10-28 13:52来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 【产品说明】 中文名称：纳米金粒子

英文名称：Gold nanoparticles 中文别名：金纳米、纳米金胶体、奈米金粒子 CAS号：7440-57-5 【产品特性】 外观：紫红色液体 保护剂：PVP（聚维酮） PH：7.0±0.5 粒径：5-10nm 黄金纯度：99.95％ 光学密度：5/cm 包装规格：按客户要求包装 保存方法：密封，4℃冰箱避光保存 【详细介绍】 纳米金即指金的微小颗粒，其直径在1～100nm，具有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性。由氯金酸通过还原法可以方便地制备各种不同粒径的纳米金，其颜色依直径大小而呈红色至紫色。一般为分散在水溶液中的水溶胶，因此也被称为胶体金。 纳米金颗粒制备方法有许多，与大多数纳米粒子一样，主要可以分为物理法和化学法。物理法制备金颗粒主要是通过各种分散技术将金直接转变为纳米粒子，主要包括真空沉积法、激光消融法等方法。化学法是以金的化合物为原料，利用还原反应生成金纳米粒子，通过控制反应条件，来制备所需尺寸的颗粒。化学法主要包括：柠檬酸钠氧化还原法、模板法、电化学合成法、光化学合成法、晶种生长法、巯基配体法、微乳液法等。随着科技的进步和发展，利用细菌、真菌、酵母菌、藻类等微生物或纯天然植物提取物等无毒无害且环境友好的绿色环境法制备纳米金粒子，逐渐成为纳米技术领域一个重要的趋势[13]。 关于纳米金粒子表面修饰的研究在国内外都很活跃，目前主要运用聚合物分子、生物分子、树枝化超大分子和环境友好型分子修饰。 纳米金材料由于其基本单元都是微小尺寸的粒子故存在很多宏观粒子所不具备的物理、化学特性，包括光学效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应、久保效应以及一些其他的特殊效应；具备荧光特性、电化学特性、吸附特性以及超分子和分子识别特性等，因而广泛应用于感光、催化、生物标识、光电子学、信息存储以及表面增强拉曼散射等诸多领域，涉及材料、医学检验、临床医学、食品、化工、陶瓷、染料等行业。

半导体纳米材料的制备方法

摘要：讨论了当前国内外主要的几种半导体纳米材料的制备工艺技术,包括物理法和化学法两大类下的几种，机械球磨法、磁控溅射法、静电纺丝法、溶胶凝胶法、微乳液法、模板法等,并分析了以上几种纳米材料制备技术的优缺点关键词:半导体纳米粒子性质；半导体纳米材料；溶胶一凝胶法;机械球磨法；磁控溅射法；静电纺丝法；微乳液法；模板法；金属有机物化学气相淀积引言 半导体材料（semiconductormaterial）是一类具有半导体性能（导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内）。相对于导体材料而言,半导体中的电子动能较低,有较长的德布罗意波长,对空间限域比较敏感。半导体材料空间中某一方向的尺寸限制与电子的德布罗意波长可比拟时,电子的运动被量子化地限制在离散的本征态,从而失去一个空间自由度或者说减少了一维,通常适用体材料的电子的粒子行为在此材料中不再适用。这种自然界不存在,通过能带工程人工制造的新型功能材料叫做半导体纳米材料。现已知道,半导体纳米粒子结构上的特点(原子畴尺寸小于100nm,大比例原子处于晶界环境,各畴之间存在相互作用等)是导致半导体纳米材料具有特殊性质的根本原因。半导体纳米材料独特的质使其将在未来的各种功能器件中发挥重要作用,半导体纳米材料的制备是目前研究的热点之一。本文讨论了半导体纳米材料的性质,综述了几种化学法制备半导体纳米材料的原理和特点。

2.半导体纳米粒子的基本性质 2.1表面效应 球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子所占的百分数将会显著地增加。对直径大于0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计，当尺寸小于0.1微米时，其表面原子百分数激剧增长，甚至1克超微颗粒表面积的总和可高达100平方米，这时的表面效应将不容忽略。 随着纳米材料粒径的减小，表面原子数迅速增加。例如当粒径为10nm 时，表面原子数为完整晶粒原子总数的20%；而粒径为1nm时，其表面原子百分数增大到99%；此时组成该纳米晶粒的所有约30个原子几乎全部分布在表面。由于表面原子周围缺少相邻的原子：有许多悬空键，具有不饱和性，易与其他原子相结合而稳定下来，故表现出很高的化学活性。随着粒径的减小，纳米材料的表面积、表面能及表面结合能都迅速增大。 超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的，若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒（直径为2*10-3微米）进行电视摄像，实时观察发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状（如立方八面体，十面体，二十面体多李晶等），它既不同于一般固体，又不同于液体，是一种准固体。在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了“沸腾”状态，尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。 因此想要获得发光效率高的纳米材料，采用适当的方法合成表面完好的半导体材料很重要。 2.2量子尺寸效应 量子尺寸效应--是指当粒子尺寸下降到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时，导致了纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同。当半导体材料从体相减小到某一临界尺寸(如与电子的德布罗意波长、电子的非弹性散射平均自由程和体相激子的玻尔半径相等)以后,其中的电子、空穴和激子等载流子的运动将受到强量子封