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【学术前沿讲座】在溶液相中生长晶体的两个典型机理
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本人是合成nano的，“无奈自己资质愚钝，又不奋发，因而学识寡漏”。604兄弟的话对我再合适不过了。虫子里面有很多都是big牛，我这里写的只是我看的文献的小结，希望能有抛砖引玉的效果。 人们对于水相合成的关注始于对自然界的模拟，也取得了很多重要的成果【1】。1985年，Bibby在Nature上发表了从非水体系中合成沸石的方法，从而拉开了非水体系进行溶剂热合成无机材料的序幕【2】。后来，德国Sheldrick 教授综合评述了通过溶剂热技术合成双金属硫族化合物多孔材料的情况【3】，高度评价了溶剂热技术在制备新材料方面所发挥的作用和意义，并指出该技术将在设计合成离子交换剂、催化剂、半导体等功能材料和亚稳结构材料如层状、网状材料等探索合成方面具有十分诱人的前景。如今，溶剂热合成纳米材料已经是一个非常成熟的方法。在溶液相中生长出来的晶体一般来说都从属于2个典型的机理： 1．奥斯特瓦尔德熟化（Ostwald Ripening）【4-7】 Ostwald Ripening 也叫第二相粒子粗化，是第二相粒子脱溶形核后，由于毛细管效应而导致小尺寸粒子周围的母相组元浓度高于大粒子周围的母相组元浓度，（小尺寸粒子Gibbs自由能高于大粒子，致使在两相平衡时母相浓度偏高，这可以由公切线定则看出），两处的母相组元浓度梯度导致了组元向低浓度区扩散，从而为大粒子继续吸收过饱和组元而继续长大提供物质供应，这过程就致使小粒子又溶解消失，组元转移到到了大粒子里。并非小粒子直接被大粒子吸收合并。这一过程的驱动力就是脱溶相粒子大小尺寸前后的自由能之差。 2. 取向连接（Oriented Attachment）【8-13】 Oriented Attachment 是Penn和Banfield提出的另外一种晶体生长机制。相邻的颗粒拥有相同的晶体取向会自发组织在一起，随后晶粒在同一个平面连接起来。这些颗粒的连接由于降低了表面能量而降低了体系的能量。这种机制需要颗粒可以自由移动（例如在溶液中或者颗粒有大量的表面结合水），也会发生在有衬底的相互临近成核的颗粒上。图1-3是由取向连接产生的不同纳米晶的自组装。 【1】苏勉曾，谢高阳，申泮文等译，固体化学及其应用，复旦大学出版社.1989. 【2】D. M. Bibby, M. P. Dale, Nature, 1985, 317, 157. 【3】W. S. Sheldrick, M. Wachhold, Angew. Chem. Int. Ed., 1997, 36, 206. 【4】A. R. Roosen, W. C. Carter, Physica A, 1998, 261, 232. 【5】E. Matijevic, Chem. Mater. 1993, 5, 412. 【6】Y. G. Sun, Y. D. Yin, B. B. Mayers, T. Herricks, Y. N. Xia, Chem. Mater. 2002, 14, 4736. 【7】K. K. Caswell, C. M. Bender, C. J. Murphy, Nano Lett. 2003, 3, 667. 【8】J. F. Banfield, S. A. Welch, H. Zhang, T. T. Ebert, R. L. Penn, Science 2000, 289, 751 【9】R. L. Penn, J. F. Banfield, American Mineralogist 1998, 83, 1077. 【10】A. Chemseddine, T. Moritz, Eur. J. Inorg. Chem 1999, 235. 【11】X. W. Lou, H. C. Zeng, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2697. 【12】R. L. Penn, A. T. Stone, D. R. Veblen, J. Phys. Chem. B. 2001, 105, 4690 【13】R. L. Penn, J. F. Banfield, Science, 1998, 281, 969.Sample Text [ Last edited by gshsheng on 2009-6-20 at 13:16 ] |
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