多糖模板调控纳米无机晶体生长

以多糖为模板调控无机晶体的生长是近年来一个新的研究方向。利用组成多糖的单糖残基种类差异、连接位置和糖苷键的差异,链内或链间形成氢键的二级结构差异,可以组成具有多样化构象、不同分子质量的多糖模板,从而制备出具有不同结构和独特性能的无机晶体材料。本文重点讨论了多糖模板调控碳酸钙、纤铁矿、二氧化硅及硅酸盐、纳米硒、磷酸钙、金属和金属氧化物等无机晶体的生长,指出了该领域所面临的问题和将来的发展方向。     

硫酸软骨素模板诱导片状纳米羟基磷灰石的仿生合成

依据生物矿化的原理,以硫酸软骨素(ChS)为模板合成了片状纳米羟基磷灰石(HA).用X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)和热重-差热分析仪(TG-DTA)对纳米HA的结构、组成、形貌和热性能进行表征.结果表明ChS的浓度很大程度地影响了HA的形貌,浓度较低时(0.1～0.3;质量分数),形成短纤维状晶体;浓度较高时(≥0.5;质量分数),则形成片状晶体.电导率测试结果表明,ChS和钙离子之间存在较强相互作用.本文还讨论了HA的生长机理.     

以硅纳米孔柱阵列为模板制备金纳米薄膜

采用浸渍技术,分别以新鲜和老化两组硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)衬底为模板制备了不同形貌特征的Au/Si-NPA.结果表明:造成两组衬底上形成的Au/Si-NPA形貌上的巨大差异主要是由于两组Si-NPA衬底表面氧含量的分布不同所致.进一步分析发现,Si-NPA在Au/Si-NPA的形成过程中既起到了模板作用,又起到了还原的双重作用.由于Si-NPA具有规则的阵列结构,从而使得金在Si-NPA表面上的沉积速率产生选择性,最终可以形成准周期的、规则的金纳米复合薄膜.     

凝胶模板燃烧法制备铝酸镁纳米晶

以Al(NO3)3 · 9H2O、Mg(NO3)2 · 6H2O为原料,明胶为模板分散剂,采用凝胶模板燃烧法成功制备MgAl2O4纳米晶,利用TG-DTA、FT-IR、XRD、SEM、TEM和激光粒度分析仪对样品的结构和性能进行了表征.结果表明: 该方法能明显降低MgAl2O4的合成温度,最佳制备条件为硝酸盐与明胶质量比为6.29、650 ℃热处理2 h,所得产物粒子形状基本为球形,直径约为20 nm,颗粒分散较均匀,晶化良好,属单一尖晶石相.     

多孔氧化铝模板电沉积法制备ZnO纳米结构阵列的研究

利用直流电化学沉积技术,在多孔氧化铝模板内,通过先沉积Zn(OH)2/ZnCO3,然后在300℃下进行热分解,制得了ZnO纳米点阵结构.扫描电镜结果表明多孔氧化铝模板孔道呈六角形分布,孔径约为55 nm,孔间距约为100 nm,且孔道上下贯通平行排列.X射线衍射表明多孔氧化铝模板为非晶结构,孔内组装的ZnO具有多晶纤锌矿结构.光致发光谱表明ZnO/PAM复合体系同空氧化铝模板相比在420 nm处具有较强的蓝光发射.     

表面活性剂溶液中硫化铅纳米结构的可控生长

应用软模板法成功制备了半导体硫化铅树枝状纳米结构。此反应是在非离子表面活性剂Triton X-100存在下进行的,具有条件温和,操作简单等优点。对反应过程中硫化铅各向异性生长的影响因素进行系统的阐述,通过简单地控制反应时间及表面活性剂的加入量就可得到纳米棒、纳米分枝结构以及立方结构。考虑到形貌对半导体性能有重要影响,这一实验结果的取得应具有很高的实际应用价值。     

纳米金刚石材料的研究进展

纳米金刚石不但拥有金刚石材料优异的物理、化学特性,还具备一些在纳米尺度下的特殊性能,如半导体特性、良好的生物相容性及光学特性.其研究吸引了国内外研究人员的广泛关注,且关于纳米金刚石材料的制备、性能表征以及应用的相关研究逐渐开展.前期的研究显示:不同形貌的纳米金刚石材料需要特定的制备方法、且表现出各异的特殊性能,适合于不同的应用领域.文中首先介绍了纳米金刚石颗粒、薄膜、金刚石纳米片及金刚石纳米线的制备方法;其次阐述了各类纳米金刚石材料在光、电、力学等方面的特殊性能,并对纳米金刚石材料在民用、生物医药、军事等领域的应用进行了总结,最后展望了纳米金刚石材料的发展前景.     

大尺寸无机闪烁晶体Ce^3＋：YAG的生长和光谱研究

本文研究了大尺寸、高光学质量无机闪烁晶体Ce^3 :YAG的生长,并对它的吸收光谱和荧光光谱进行了测量和分析。在克服了晶体易列裂和出现宏观缺陷的情况下,采用提拉法成功生长出直径达45mm的Ce^3 ：YAG单晶。光谱测量表明晶体具有优良的光学性能。并已经在大规模集成电路的检测上得到应用。     

单溶剂体系中CdSe纳米晶体的形貌调控研究

采用非水溶液方法,分别在十六胺(HDA)或邻苯二甲酸辛酯(DOP)的单溶剂体系中,通过调节前体加入速度和反应温度制备出六角形、多臂、短棒、长棒状以及四脚架形CdSe纳米晶体,并用透射电镜(TEM)对所得产品进行了表征.结果表明,前体的过饱和度强烈地影响CdSe纳米晶体的形貌,过饱和度的提高有导致六方纤锌矿结构(011-)方向上择向生长的趋势;两种单溶剂体系中在CdSe纳米晶体的形貌调控上有不同的影响;200 ℃不利于得到高质量的CdSe纳米晶体.     

凝胶体系中生物矿物生长的研究进展

近年来,生物矿化的模拟和仿生材料的研究十分引人注目.凝胶体系是模拟生物矿化的有效介质.本文综述了凝胶中羟基磷灰石、透钙磷石、磷酸钙等磷酸盐,文石、方解石、球霰石等碳酸钙,碳酸钡和草酸钙等生物矿物生长的研究进展,讨论了生长参数如凝胶种类、凝胶化学性质、吸附到凝胶表面的物质种类、介质pH、生长时间等对这些矿物晶体生长的影响,最后指出了该领域所面临的问题和将来的发展方向.     

单分子膜诱导下晶体生长中的晶格匹配

有机基质与无机晶体的晶格几何匹配是导致生物体内矿物有序生长并具有特殊理化性质的重要因素之一.作为模拟生物矿化的重要模板之一,Langmuir单分子膜具有独特的优势.本文综述了单分子膜诱导下CuSO4、Na2SO4、PbS、CdS、BaF2和CaF2等晶体生长过程中的晶格匹配,讨论了单分子膜亲水头基、膜的电荷性质、膜聚集态等因素对膜控晶体生长过程中晶格匹配的影响.指出了该领域所面临的问题和将来的发展方向.     

TiO2介孔材料的制备及其结构表征

以三嵌段高分子表面活性剂EO20PO70EO20(P123)为模板剂,异丙醇钛(TTIP)为无机母体源,采用溶胶-凝胶法制得稳定透明的TiO2凝胶,经煅烧后得到了TiO2介孔材料.分别用X射线衍射(XRD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、N2吸附-脱附和紫外-可见分光光度计对TiO2介孔材料的结构、形貌、比表面积、孔径以及光催化活性进行了表征.所得结果表明:通过调整P123与TTIP的配比,在400℃下煅烧可得到局部结晶有序、比表面积大、催化活性高的TiO2介孔材料.     

正钒酸钙晶体原料的合成与生长

本文通过固相合成方法直接合成正钒酸钙晶体原料.并用红外光谱、X射线多晶粉末衍射对所合成的原料进行表征.结果表明,固相合成法可获得纯度较高的正钒酸钙晶体原料.使用该方法合成的原料采用Czochralski高温提拉法生长出φ20mm×25mm的Ca3(VO4)2单晶.     

Growth of calcium oxalate crystals induced by complex films containing biomolecules

Nucleation and growth of calcium oxalate (CaC₂O₄) crystals induced by films composed of phosphatidylcholine (PC), cholesterol (CS) and human serum albumin (HSA), and of PC, CS and dextran have been carried out. The products obtained were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy and ultraviolet‐visible spectroscopy. The results indicate that hexagonal calcium oxalate monohydrate (COM) and club‐shaped calcium oxalate trihydrate (COT) crystals are obtained on the PC/CH/HSA film, and the microstructure and properties of the PC/CH/HSA film depend on the weight ratio of PC to CS. With an increase in the PC‐to‐CS ratio, the number of COM crystals decreases gradually, and finally disappear, suggesting that PC inhibits the growth of COM crystals. On the PC/CS/dextran film, irregular COM and COT crystals are formed. The possible formation mechanisms of CaC₂O₄ on the two complex films are discussed. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

原料对DKDP晶体生长习性及光学性能的影响

通过传统降温法,利用不同原料从氘化程度为85;的溶液中生长DKDP晶体并对加工样品进行了相关测试.研究了不同原料对DKDP晶体的生长和光学性能的影响.实验表明:采用高纯原料所得DKDP晶体的光学性能提高,但其晶体生长容易出现外扩现象.     

PIMNT单晶生长用多晶料的固相合成

以In2O3、Nb2O5、4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O、TiO2、PbO为初始试剂,先合成出前体化合物MgNb2O6和InNbO4;按照0.25Pb( In1/2 Nb1/2) O3-0.44Pb( Mg1/2 Nbv3)O3-0.31PbTiO3的组分比例,添加1.5 mol％过量PbO,通过高温固相反应合成出PIMNT多晶料.X射线粉末衍射、差热/热重分析表明,PIMNT多晶系钙钛矿结构的固溶体化合物.采用本实验合成PIMNT多晶料锭,通过坩埚下降法成功生长出25mm直径的PIMNT单晶,证实采用预先合成多晶料有助于钙钛矿相PIMNT单晶的稳定生长.     

用AAO模板法制备高度定向碳纳米管阵列的研究进展

用二步氧化法可以在草酸或硫酸中制备多孔氧化铝（AAO）模板,这种模板成本低,高度有序,六角排列。利用化学气相沉积技术可以制备高度定向生长的碳纳米管,这将有利于研究碳纳米管的性质和它在纳米电子器件及其他领域的应用。本文介绍了AAO模板的阳极氧化工艺,成膜机理以及不同电解液,氧化电流、电压等因素对纳米孔道的影响。讨论了催化剂和气相沉积温度对碳纳米管特性的影响,并指出这种制备碳纳米管的技术需要深入研究的问题。     

Growth of hierarchical calcium carbonate crystals templated by biomolecules of lotus root

In this paper, crystal growth of calcium carbonate (CaCO₃) in the presence of biomolecules of lotus root was investigated. Scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy and X‐ray powder diffractometry were used to characterize the products. The results indicate that calcite spherical particles were constructed from small rhombohedral subunits. Similar CaCO₃ crystals were also gained when crystal growth of CaCO₃ in aqueous solution containing extracts of lotus root was performed, suggesting that the soluble biomolecules of lotus root play a crucial role in directing the formation of hierarchical calcite spherical particles. The possible formation mechanism of the CaCO₃ crystals by using lotus root is also discussed, which can be interpreted by particle‐aggregation based non‐classical crystallization laws. The biomolecules of lotus root might induce and control the nucleation and growth of calcium carbonate crystals. (© 2009 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

提拉法制备铜单晶研究

采用提拉法生长出大尺寸(111)铜单晶,晶体尺寸为ф(12～19)mm×85 mm.通过XRD、金相显微分析讨论了铜单晶的晶体结构与生长缺陷,并采用双臂电桥测定(111)铜单晶的电阻率.结果表明:晶体具有(111)取向、强度高,表明晶体取向良好;蚀坑呈典型三角锥形,位错密度在105～106 cm-2之间;在室温下,(111)铜单晶电阻率为1.289×10-8Ω·m.