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【學(xué)術(shù)前沿講座】在溶液相中生長(zhǎng)晶體的兩個(gè)典型機(jī)理
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本人是合成nano的，“無(wú)奈自己資質(zhì)愚鈍，又不奮發(fā)，因而學(xué)識(shí)寡漏”。604兄弟的話對(duì)我再合適不過(guò)了。蟲(chóng)子里面有很多都是big牛，我這里寫(xiě)的只是我看的文獻(xiàn)的小結(jié)，希望能有拋磚引玉的效果。 人們對(duì)于水相合成的關(guān)注始于對(duì)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(kāi)了非水體系進(jìn)行溶劑熱合成無(wú)機(jī)材料的序幕【2】。后來(lái)，德國(guó)Sheldrick 教授綜合評(píng)述了通過(guò)溶劑熱技術(shù)合成雙金屬硫族化合物多孔材料的情況【3】，高度評(píng)價(jià)了溶劑熱技術(shù)在制備新材料方面所發(fā)揮的作用和意義，并指出該技術(shù)將在設(shè)計(jì)合成離子交換劑、催化劑、半導(dǎo)體等功能材料和亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)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(gè)非常成熟的方法。在溶液相中生長(zhǎng)出來(lái)的晶體一般來(lái)說(shuō)都從屬于2個(gè)典型的機(jī)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(xì)管效應(yīng)而導(dǎo)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(shí)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(dǎo)致了組元向低濃度區(qū)擴(kuò)散，從而為大粒子繼續(xù)吸收過(guò)飽和組元而繼續(xù)長(zhǎng)大提供物質(zhì)供應(yīng)，這過(guò)程就致使小粒子又溶解消失，組元轉(zhuǎn)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(guò)程的驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)機(jī)制。相鄰的顆粒擁有相同的晶體取向會(huì)自發(fā)組織在一起，隨后晶粒在同一個(gè)平面連接起來(lái)。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(jī)制需要顆粒可以自由移動(dòng)（例如在溶液中或者顆粒有大量的表面結(jié)合水），也會(huì)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(yáng)，申泮文等譯，固體化學(xué)及其應(yīng)用，復(fù)旦大學(xué)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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5樓2007-08-24 10:21:39
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