B) TEM image of silica nanotubes prepared by selectively dissolving the silver cores of Ag/SiO2 nanocables in an ammonia solution with~pH 11.
22
（二）软模板 由表面活性剂构成的胶团或反相胶团
8
2.2 模板合成法原理： 利用基质材料结构中的空隙或外表面作为模板进行 合成。 结构基质为多孔玻璃、分子筛、大孔离子交换树脂等 优点：调控尺寸、形状、分散性模板 （一）硬模板法
硬模板多是利用材料的内表面或外表面为模板，填充到模 板的单体进行化学或电化学反应，通过控制反应时间，除 去模板后可以得到纳米材料。
17
Au-Ag-Au-Ag nanowire
18
1.3 硬模板：碳纳米管(carbon nanotubes)
用于制备碳化物纳米棒的反应路线示意图
19
碳纳米管
以碳纳米管为模板合成的
GaN纳米线
20
1.4 硬模板：外延模板法
“外延模板法”制备单晶GaN 纳米管的过程示意图 21
A) TEM images of Ag/SiO2 coaxial nanocables that were prepared by directly coating silver nanowires with an amorphous silica sheath using the sol-gel method.
【例】软模板控制聚苯胺的形貌 一）阴离子表面活性剂 利用十二烷基苯磺酸钠为结构指导剂，通过过硫酸
铵引发苯胺聚合制备了十二烷基苯磺酸掺杂的聚 苯胺亚微米管
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塌陷(A)和未塌陷(B)的聚苯胺亚微米管的SEM照片。
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二）阳离子表面活性剂 以十六烷基三甲基溴化铵为结构指导剂、盐酸 作掺杂剂、过硫酸铵作氧化剂制备网状聚苯胺 纳米纤维。
C ＝ CMC 溶液表面定 向排列已经 饱和，表面 张力达到最 小值。
C > CMC 溶液中的分子 的憎水基相互 吸引，分子自 发聚集，形成 球状、层状胶 束，将憎水基 埋在胶束内部27
2.5 胶束的形状 胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状
球形胶束
棒状胶束
28
29
六方相中孔分子筛形成机理
30
25
2.3 临界胶束浓度 ( CMC ) 表面活性剂溶液中开始 形成胶束的最低浓度。
CMC
单位：摩尔浓度（mol/dm3）或百分浓度 CMC越小说明该表面活性剂形成胶束能力越强
26
2.4 胶束形成的过程
C 《 CMC
表面活性剂浓度变大
C < CMC
分子在溶液 表面定向排 列，表面张 力迅速降低, 开始形成 小胶束
纳米带：长宽比>10，一般宽厚比>3 纳米电缆以及同轴纳米线：
3
一、准一维纳米材料的制备策略 通过促进固态结构沿着一维方向的结晶凝固
(a)固体各向异性的晶体学结构所决定的定向生长 (b)引入一个液-固界面来减少籽晶的对称性
4
(c)应用各种具有一维形貌的模板来引导一维纳米 结构的形成;
(d)应用合适的包敷剂来动力学地控制籽晶的不同 晶面的生长速率;
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硬模板法合成的不同长径比的金纳米材料
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Fe纳米线的AAO模板合成
Fe纳米线的局部放大TEM照片
A s p e c t lr /adt i o
200
180
160
140
120
100
80
60
40
0
2
4
6
8
t/m in
纳米线的长径比与沉积时间近似成正比
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通过电沉积和氧化作用在六方形的有序AAO 纳米孔道 上自组装制备有序In2O3 纳米线。 将8.5g/L InCl3 和25g/L Na3C6H5O7·2H2O混合液于室温 下通三探头直流电将铟纳米线电沉积进纳米孔洞中。 电沉积后，自组装体系在不同的温度下于空气中加热 以形成有序In2O3 纳米线阵列。
分子筛，多孔氧化铝膜，聚合物纤维，纳米碳管
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1.1 硬模板法特点： 1)较高的稳定性,强的限域作用; 2) 后处理过程复杂； 3) 反应物与模板的相容性影响纳米结构的形貌 4)硬模板结构比较单一， 形貌变化较少
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1.2 硬模板：多孔氧化铝膜(AAO)
结构特点是孔洞为六边形或圆形且垂直于膜面，呈 有序平行排列。孔径在5至200nm 范围内调节，孔密 度可高达1011 个/cm2。
第四章 一维纳米材料
1
第一节 （准）一维纳米材料的合成 基本概念： 一维纳米材料是指在两维方向上为纳米尺度，长度 为宏观尺度的新型纳米材料。 一维纳米材料的种类： 纳米棒：细棒状结构，一般长径比<10; 纳米管：细长形状并具有空心结构，
即细管状结构 2
纳米纤维：一般长径比>10 （纳米丝、 纳米线、纳米晶须）
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(e)零维纳米结构的自组装; (f)减小一维微结构的尺寸。
6
一维纳米材料的制备方法
模板合成法 自组装法 电弧法 化学气相沉积法 催化热解法 激光烧蚀法 分子束外延法
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二、模板合成法 2.1 液相沉淀反应中颗粒的形成阶段： 第一阶段是晶核形成阶段 第二阶段是晶核生长阶段 模板法：干预反应体系的动力学过程， 决定颗粒结构 尺寸及其分布
184nm
477nm
666nm
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利用AAO模板合成纳米材料
沉积
电抛光 纳米棒
阳极氧化
Al 纳米有序阵列复合结构
纳米管
纳米粒子
纳米丝 13
CdS nanowires produced in AAO templates with the diameter of 20nm (a), 30nm (b, c), and 50nm (d), respectively.
软模板法工艺流程 表面活性剂→胶团(空腔）
↓物质（离子） 空腔内反应
↓ 洗涤或煅烧
↓ Nanomaterials
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2.1 软模板 包括两亲分子形成的各种有序聚合物，如液晶、胶团 、微乳状液、囊泡、LB膜、自组装膜等，以及高分子 的自组织结构和生物大分子等。
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2.2 胶束的基本概念（胶团）
定义： 两亲分子溶解在水中达一定浓度时， 其非极性部分会互相吸引，从而使 得分子自发形成有序的聚集体，使 憎水基向里、亲水基向外，这种多 分子有序聚集体称为胶束。