2纳米线的制备技术'> 浅析SiO2纳米线的制备技术

摘 要 将sio2应用于复合材料中，既能发挥纳米SiO2自身的效应及特性，又兼有复合材料本身的优点，使复合材料具有更为优异的机械、光、热、电和磁等功能特性。因此研究纳米SiO2复合材料的制备技术具有重要的理论研究意义和应用的探索价值。

关键词 纳米 SiO2 复合材料 制备技术

中图分类号：TB383 文献标识码：A

纳米SiO2具有许多奇异的物理化学性质。如何将单个原子有效地、可控地组装成晶体结构较理想的一维纳米材料，是一维纳米材料研究和应用的首要问题。任何一种制备方法必须能在各向异性生长的晶体中控制晶体的直径在纳米尺度，同时保证有良好的结晶结构。在过去的十几年里，研究人员己经成功发展了多种一维纳米材料的制备方法。如果按照制备过程中反应媒介类别来分，可分为溶液和气相两大类。以溶液为媒介基础的合成法方法包括：模板法、溶液――液相――固相法和溶剂热法等；以气相为媒介基础的合成法方法包括：气――液――固生长（（VLS）、气――固生长和激光烧蚀法等。这些方法又可以交叉结合，发挥各种方法的优势。本文旨在研究纳米SiO2复合材料的应用领域具有重要的理论研究意义和应用的探索价值。

1模板法

模板法是合成一维纳米结构的一种简单方法。模板法可以起到建筑架的作用，可以利用模板空间的限制作用和模板剂的调节作用对合成材料的大小、形貌、结构和排布等进行有效控制。利用模板法可以合成具有管状结构和纤维状结构的纳米材料，模板在合成中仅起一种模具作用，材料的形成仍然要利用常用的化学反应来合成，如电化学沉积，电化学聚合，化学聚合和熔胶一凝胶沉积等。

2气――液――固生长法

早在20世纪60年代，Wagner就利用VLS机制来制备Si单晶的晶须，在随后的几十年中，通过这种普适性的方法制备出了大量的单质和化合物晶须。此后随着纳米材料的发展，人们通过控制催化剂的尺寸，制备了大量的纳米线和纳米管。VLS生长机制的一般要求必须有催化剂（也叫触媒）的存在，在适宜的温度下，催化剂能与生长材料的组元互熔形成液态的共熔物，生长材料的组元不断的从气相中获得，当液态中溶质组元达到过饱和后，晶须将沿着固――液界面择优方向析出，长成线状晶体。

Wei Pan Zheng用气――液――固法（VLS）利用熔融的金属嫁作为催化剂合成较直的二氧化硅纳米线。在硅的薄片和氧化铝的底片上形成两种不同的产品。硅的薄片上为胡萝卜状的管状结构，内壁列式排列着直径15～30nm，长度在10～40 m的二氧化硅纳米线。氧化铝的底片则为彗星状的结构，由直径50～100nm，长度在10～50 m高度定向的二氧化硅纳米线组成。Sun等在980℃加热Sn粉末，以Sn作为催化剂，硅片作为硅源同时作为收集衬底，通过VLS生长机制在硅片上得到了束状的SiO2纳米线，即由一个Sn球引导多根SiO2纳米线的生长。

3气――固（Vapor-Solid VS）生长法

除了VLS机制外，另外一种VS机制也经常被人们用来制备一维纳米线。在VS生长过程中，首先是通过热蒸发、化学还原、气相反应产生气体，随后该气体被传输并沉积在基底上。这种生长方式经常被解释为以气――固界面上微观缺陷（位错、孪晶等）为形核中心生长出一维材料。这种机制生长的材料结构上有很多缺陷。

4激光烧蚀法（laser ablation）

又称激光沉积法，是最早的用来进行Si纳米线制备研究的方法，并且经过许多研究人员的改进。即用含少量Fe，Au或者Ni粉的硅粉压制成靶，将其放人石英管中，以Ar气作为保护气体，在一定温度下激光蒸发就可获得硅纳米线。金属在这里做了催化剂，并且液态金属催化剂纳米颗粒限制了纳米线的直径，并通过不断吸附反应物使之在催化剂一纳米线界面上过饱和溢出，使得纳米线一直生长。这种方案的一个重要之处在于它蕴含了一种具有预见性的选择催化剂和制备条件的手段：可以根据相图选择一种能与纳米线材料形成液态合金的金属催化剂，再根据相图选定液态合金和固态纳米线材料共存区及制备温度。

参考文献

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