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【學術前沿講座】在溶液相中生長晶體的兩個典型機理
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本人是合成nano的，“無奈自己資質(zhì)愚鈍，又不奮發(fā)，因而學識寡漏”。604兄弟的話對我再合適不過了。蟲子里面有很多都是big牛，我這里寫的只是我看的文獻的小結，希望能有拋磚引玉的效果。 人們對于水相合成的關注始于對自然界的模擬，也取得了很多重要的成果【1】。1985年，Bibby在Nature上發(fā)表了從非水體系中合成沸石的方法，從而拉開了非水體系進行溶劑熱合成無機材料的序幕【2】。后來，德國Sheldrick 教授綜合評述了通過溶劑熱技術合成雙金屬硫族化合物多孔材料的情況【3】，高度評價了溶劑熱技術在制備新材料方面所發(fā)揮的作用和意義，并指出該技術將在設計合成離子交換劑、催化劑、半導體等功能材料和亞穩(wěn)結構材料如層狀、網(wǎng)狀材料等探索合成方面具有十分誘人的前景。如今，溶劑熱合成納米材料已經(jīng)是一個非常成熟的方法。在溶液相中生長出來的晶體一般來說都從屬于2個典型的機理： 1．奧斯特瓦爾德熟化（Ostwald Ripening）【4-7】 Ostwald Ripening 也叫第二相粒子粗化，是第二相粒子脫溶形核后，由于毛細管效應而導致小尺寸粒子周圍的母相組元濃度高于大粒子周圍的母相組元濃度，（小尺寸粒子Gibbs自由能高于大粒子，致使在兩相平衡時母相濃度偏高，這可以由公切線定則看出），兩處的母相組元濃度梯度導致了組元向低濃度區(qū)擴散，從而為大粒子繼續(xù)吸收過飽和組元而繼續(xù)長大提供物質(zhì)供應，這過程就致使小粒子又溶解消失，組元轉移到到了大粒子里。并非小粒子直接被大粒子吸收合并。這一過程的驅(qū)動力就是脫溶相粒子大小尺寸前后的自由能之差。 2. 取向連接（Oriented Attachment）【8-13】 Oriented Attachment 是Penn和Banfield提出的另外一種晶體生長機制。相鄰的顆粒擁有相同的晶體取向會自發(fā)組織在一起，隨后晶粒在同一個平面連接起來。這些顆粒的連接由于降低了表面能量而降低了體系的能量。這種機制需要顆�？梢宰杂梢苿樱ɡ缭谌芤褐谢蛘哳w粒有大量的表面結合水），也會發(fā)生在有襯底的相互臨近成核的顆粒上。圖1-3是由取向連接產(chǎn)生的不同納米晶的自組裝。 【1】蘇勉曾，謝高陽，申泮文等譯，固體化學及其應用，復旦大學出版社.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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