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电弧放电法生长准一维纳米材料的机理及其特性研究 研究生：吴旭峰导师：凌一鸣教授 东南大学 摘要：准一维纳米材料是指在两维方向上为纳米尺度的新型纳米材料，可用于新型纳米 电子器件、传感器、复合材料和能源等领域。电弧放电是生长准一维纳米材料的主要方法之 一，具有加热效率高、温度梯度大的特点，同时还提供准一维纳米材料生长的温度条件。根 据电弧放电的特点，自行设计制作了一套电弧放电系统，包括电极结构设计、真空配气装置、 放电电路和控制电路设计等在该实验装置上分别生长了单壁碳纳米管、s i c 纳米丝棒和 z n o 纳米棒，分析了生长机理。并实验研究了s i c 纳米丝棒和z n o 纳米棒的光致发光特性。 用电弧放电法c o n i 催化生长了直径约2 0 3 0 n n 的单壁碳纳米管管束，电镜和拉曼光谱 分析表明。单根纳米管直径i 3 - 1 4 1 1 ，纯度较高。碳纳米管生成过程的电弧光谱测试结果 表明，电弧等离子体中有大量的g 分子，电弧温度约4 7 0 0 k ，并随着放电过程和制备参数变 化而变化，从而影响碳纳米管的生成效率。生长机理分析认为单壁碳纳米管成核于液态金属 纳米颗粒表面过饱和析出的石墨片层中的缺陷，生长过程中金属原子位于碳纳米管生长开口 端，促进碳簇的沉积和碳纳米管的生长。用电弧放电法生长了s i c 纳米晶须。当生长过程 中没有金属催化剂参加时，生成了少量的纳米丝，碳纳米管限域反应和v s 机制是其生成的 主要原因；当从阴极或阳极混合材料中有金属参加反应过程时，生成物为纳米棒或纳米丝 棒，产率较高，金属催化的v l s 机制是其生成的主要原因。s i c 纳米棒和纳米线的光致发光 谱测试中表现出由量子限制效应引起的蓝绿光发射。以z n o 粉末为原料用电弧放电法生长了 z n o 纳米棒，其直径从几个纳米到接近l o o n m ，主要分布在1 0 2 5 n m ，长径比在5 以上，并 有大量四角状纳米棒生成。z n o 纳米棒的主要形成机理是v s 机制，四角状纳米棒是以八面 体核心生长起来的，单根的纳米棒可能来源于四角状纳米棒的断腿。z n o 纳米棒的光致发光 谱中有一个3 8 9 n m 窄的近紫外发光峰和一个峰位5 2 0 n m 宽的绿光发光峰，分别来源于近带 边激子发射和氧空位造成的结构缺陷。以z n 粉为原料或在z n o 原料粉末中掺入金属粉时。 都能生成z n o 纳米棒，但掺入的金属粉没有明显的催化生长效果。缓冲气体中高仉含量能 有效抑制p l 中氧空位引起的绿光发射。 关键词；电弧放电，准一维纳米材料，碳纳米管。碳化硅，氧化锌，电弧温度，光致发光 i n v e s t i g a t i o n o nt h em e c h a n i s ma n dc h a r a c t e r i s t i c so fq u a s i - o n e - d i m e n s i o n a ln a n o m a t e r i a l ss y n t h e s i z e db ya r c d i s c h a r g e a b s t r a c t q u a s i o n e - d i m e n s i o n a ln a n o m a t e r i a l sa ”n c wk i n do f m a t e d a l sw i t hn a n o m e t e rs c a l ei nt w o d i m e n s i o n , w h i c hc a nb eu s e di nn e we l e c t r o n i ce l e m e n t , s e n s o r , c o m p o u n dm a t e r i a l sa n de n e r 蜀t s o u r c e s a md i s c h a r g ei so n eo fm a i nm e t h o d sf a b r i c a t i n gc a r b o nn a n o t u b e s , w i t hc h a r a c t e bo f h i g hh e a te f f i c i e n c ya n dg r e a tt e m p e r a t u r eg r a d s as e to fa d i s c h a r g es y s t e mi sd e v i s e da n d m a n u f a c t u r e d ，i n c l u d i n ge l e c t r o d e sc o n f i g u r a t i o n , v a c u u ma n dg a sf i l l i n g , d i s c h a r g ec i r c u i ta n d c o n t r o lc i r c u i t s i n g l e - w a l lc a r b o nn a n o t u b e s s i cn a n o w i r e s n a n o r o d sa n dz n on a n o r o d sa s y n t h e s i z e d 1 1 他g r o w t hm e c h a n i s m sa r ed i s c u s s e d p h o t o l u m i n e s c e n c oc h a r a c t e r i s t i c so fs i c n a n o w i r e s n a n o r o d sa n dz n on a n o r o d sa r es t u d i e d s i n g l e - w a l lc a r b o nn a n o t u b e sb u n d l e sw i t hd i a m e t e ro f2 0 - 3 0 n ma r es y n t h e s i z e db ya r c d i s c h a r g ec a t a l y z e db yc o n i a n a l y s i so fe l e c t r o nm i c r o s c o p ea n dr a m a ns p e c t r u mr e v e a l st h a t t h ed i a m e t e ro f c a r b o nn a n o t u b e si nt h eb u n d l ei sa b o u t1 3 一1 4 n m t h e r ea r el a r g en u m b e r so f c 2 m o l e c u l e si na r cp l a s m a , a n da r ct e m p e r a t u r ei sa r o u n d4 7 0 0 k ，a c c o r d i n gt om e a s u r e m e u to f a r c p l a s m as p e c t r u m s i n g l e - w a l lc a r l x ) nn a n o t u b e sn u c l e a tf r o mt h ed e f e c t so fg r a p h i t es h e e t s e p a r a t e dv i as u p e r s a t u r a t i o no nt h es u r f a c eo f m e t a lp a r t i c l e s m e t a la t o m sl o c a t e 砒t h eh a t c ht i p s a n dp r o m o tt h eg r o w t ho fc a r b o nn a n o m b e s s i cn a n o w i r e s n a n o r o d sa r es y n t h e s i z e d w i m o u t c a t a l y s t , as m a l lq u a n t i t yo f n a n o w i r e sf o r mw h i c hg r e w v i ar e a c t i o no f c a r b o nn a n o m b e st e m p l a t e a n dv sm e c h a n i s m w i t l lm e t a lc a t a l y s tf r o mc a t h o d ea n da n o d e an u m b e ro fs i cn a n o r o d s f o r m e dv i av l sm e c h a n i s m b l u e - g r e e ne m i s s i o nb a s e do nq u a n t u mc o n f i n ee f f e c ti ss h o w ni n p h o t o l a m i n e s c o n c es p e c t r u l no f s i cn a n o w i r e s n a n o r o d s a n d ，z n on a n o r o d sw i t hm a n y t e 订a d i i k es t r u c t u r ew e l ef a b r i c a t e db ya r cd i s c h a r g ew i t hz n op o w d 盯嬲s o u r c a m a t e r i a l s t h e d i a m e t e r sr a n g ef r o ms e v e r a ln a l o m e t e r st oa b o u t1 0 0 n m a n dt h em a i nd i a m e t e ro f t h en a n o r o d s i sa r o u n d1 0 - 2 5n n l t h el e n g t h - t o - d i a m e t c rr a t i oi sm o r et h a n5 a n dt h eg r o w nd i r e c t i o n sa r e a l o n g o o l 】a x i s t h eg r o w t hp r e c e 站c a l lb ei n t e r p r e t e db yv sm e c h a n i s m p h o m l u m i n e s c e n c e s p e c t r as h o w san a r r o wu l t r a v i o l e te m i s s i o na ta r o u n d3 8 9 u n la n dab r o a dg r e e ne m i s s i o nm a r o u n d5 2 0 h m z 删on a n o r o d sc a na l s of o r mw i t hz np o w d 盯a ss o u r c em 羽硝a l so rm i x e dw i t h m e t a l b t i tt h em i x e dm e t a l h a dn oc a t a l y s i so fv l sm e c h a n i s m h i g hc o n t e n to f0 2i n s u r r o u n d i n gg a sc a nr e s t r a i nt h eg r e e ne m i s s i o nd u et oi o n i z e do x y g e nv a c a n c i e s k e y w o r d s ：a r cd i s c h a r g e ，q u a s i - o n e - d i m e n s i n u n ln a n o m a t e f i a l , c a r b o nn a n o t u b e s ，s i l i c o n c a r b i d e , z i n c 【i d e a r ct e m p e r a t u r e ，p h o t o l u m i n e s c e n c e 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 ! 坐乡 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 第一章绪论 第一章绪论 1 1 纳米材料和纳米技术的概念n 1 纳米是一种长度单位( ) ，是十亿分之一( 1 0 。0 米。一般原子直径在埃( 1 0 。1 0 m ) 数量级， 所以l n m 约等于几个原子的直径。纳米科学是研究尺度在o 卜l o o n m 之间的物质组成的体系 的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。在纳米体系的尺度 内，几十个原子和分子或成千个原子和分子组合在一起时，表现出既不同于单个原子，分子 的性质，也不同于宏观物质的性质。在这种体系中，电子波函数的相关长度与体系的特征尺 寸相当，电子不能被看成处于外场运动的经典粒子，电子的波动性在输运过程中得到充分的 展现。纳米材料在维度上的限制，使得固体中的电子态、元激发和各种相互作用过程表现出 与三维体系不同的性质，如量子化效应、非定域相干、量子涨落与混沌、多体系关联效应和 非线性效应等。对这些新奇物理现象的研究，使得人们重新认识和定义现有的物理理论和规 律，并导致新概念的引入和新理论的建立。 纳米科技的发展前景广阔，是2 1 世纪科技产业革命的重要内容之一。它是高度交叉的 综合性学科，包括物理、化学，生物、材料和电子学等，是一个融前沿科学和高科技于一体 的完整体系。纳米科技主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学， 纳米电子学、纳米加工学和纳米力学等。由于电子学在人类发展和生活中的重要作用，纳米 电子学将对人类社会的发展起更大的作用。 纳米材料和技术是纳米科技领域最具活力、研究内容十分丰富的学科分支。纳米材料 是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。按维数 划分，纳米材料的基本单元可分为；( 1 ) 零维( 量子点) 系统，是指材料的三维尺度均在纳米 尺度范围内，如纳米颗粒、原子团簇等；( 2 ) 一维( 量子线) 系统，是指材料的三维尺度中有 两维处在纳米尺度范围内，如纳米线、纳米棒和纳米管等；( 3 ) 二维( 量子阱) 系统，是指材 料的三维尺度中有一维处在纳米尺度范围内。如超薄膜、超晶格等。由于电子在三维、二维、 一维和零维结构中相互作用的方式不同，其表现出的电子和光学性质有显著的差异。随着维 度的降低，电子态密度将由连续分布过渡到类似于原子能级的分立分布。因此，调节材料的 维度，尺寸和形状，将对材料的性能产生重要的影响。 1 2 纳米材料的特性“捌 纳米材料由纳米粒子组成，纳米粒子的大小尺寸处在原子簇和宏观物体交界的过渡区 域，从通常观点来看，这样的系统既非典型的微观系统，亦非典型的宏观系统，是一种典型 的介观系统，由此派生出传统固体不具有的许多特殊性质。 1 量子尺寸效应当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续 变为离散能级的现象和纳米半导体微粒能隙变宽的现象称为量子尺寸效应。当能级间距大于 热能、磁能、静磁能、静电能、光子能或超导态的凝聚能时，导致纳米微粒的磁、光，声、 热、电，超导性与宏观特性显著不同。如颗粒的磁化率、比热容积催化性质与所含的电子的 奇偶数有关，光谱线的频移，导体变绝缘体等。 2 小尺寸效应纳米微粒的尺寸相当或小于光波波长、德布罗意波长、超导态的相干长 度或透射深度等特征尺寸时，周期性边界条件将被破坏，声、光、电、磁、热力学等特性呈 现小尺寸效应。如光吸收增加并产生吸收峰的等离子共振频移，磁有序转为无序，超导相转 变为正常相，声子谱发生改变，金属纳米颗粒熔点降低，纳米磁性颗粒具有甚高的矫顽力等 3 表面与界面效应纳米粒子的表面原子与总原子数值之比随粒径减小而急剧增大，表 东南大学博士学位论文 面原子数增多，表面原子配位数不足和高的表面能，使这些原子具有高的活性，易与其它原 子结合，可作为高效的催化剂。 除上述三个基本物理效应外，宏观量子隧道效应、库仑阻塞与量子隧穿效应、介电限域 效应等也是造成纳米材料基本特性有别于宏观材料的重要因素。 1 3 准一维纳米材料 准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，包括 纳米管、纳米棒、金属及半导体纳米线、同轴纳米电缆、纳米带及纳米线( 管) 阵列等。 自从1 9 9 1 年日本n e c 公司饭岛( i i j i m a ) 等发现纳米碳管以来，准一维纳米材料立刻引起 了许多科技领域的科学家们的极大关注”1 。碳纳米管有极高的强度和弹性模量( 与金刚石相 当) “”具有独特的电子能带结构，呈现金属导体或半导体特性，其导电性与螺旋度和管径 有关”1 。以及良好的储氢性能“1 ，在许多领域有应用价值，可以作为高级复合材料的增强体、 纳米电子器件的基本材料、电池的贮电材料、燃料电池的储氢材料、原子力显微镜的探针及 平板显示器的电子枪等。碳纳米管的发现为低维纳米结构的研究与应用开辟了崭新的方向。 除碳纳米管外，科学家们还开展了其它非碳准一维纳米材料的制各和特性研究。准一维纳米 材料和纳米结构在光、电、磁、气敏、光电等领域具有巨大的潜在应用价值，以及在器件微 型化方面所起到的无可替代的作用，准一维纳米材料和纳米结构的研究已经成为当今纳米材 料研究中最热门的领域之一。 准一维纳米材料是研究电子传输行为、光学特性和力学性能等物理性质的尺寸和维度效 应的理想系统。它们在介观领域和纳米器件研究方面有着重要的应用前景。当纳米材料的尺 寸小于l o o n m 时，物理的量子效应将逐渐显现，表现出许多新的特性，准一维纳米材料具有一 维线状结构，同时其线状结构的较细的端部可作为场发射源。准一维纳米材料可以用作扫描 隧道显微镜( s t g ) 的针尖、纳米器件和超大集成电路( u l s i c ) 中的连接线、光导纤维、微电 子学方面的微型钻头、复合材料的增强剂以及新型发光材料和传感器材料等。 到目前为止，人们相继通过各种方法制得了一系列的准一维纳米材料，如无机化合物 s i c 、o a n 、m g o 、g a a s 、i n a s 、t i 如、z n o 、g a 舢、c u o 、s n 嘎、8 n 、m o s 2 、骼2 、s i 0 2 、s i 批、 i n 2 0 3 、金属和半导体a u 、a g 、c o 、s i 、g e 和聚合物等的纳米线、纳米棒、纳米管等”“。 这类材料的制备方法主要有激光烧蚀法( l a s e ra b l a t i o nm e t h o d ) 、电弧放电法( a 坞d i s c h a r g e ) 、 化学气相沉积法( c h e m i c a lv a p o rd e p o s i t i o n ) 、气相蒸发法( v a p o rp h a s ee v a p o r a t i o n ) 、模板法 ( t e m p l a t eb a s e dm e t h o d s ) 及溶剂热法( s o l v o t h e r m a ls y n t h e s i s ) 等 1 4 电弧放电技术在纳米材料生长中的应用 1 8 0 8 年d a v y 和r i t t e r 历史上第一次在两个水平炭电极问加高压产生了电弧。进入二十 世纪中叶，电弧技术及其应用取得迅猛发展，目前已在焊接与切割、化工及科研等众多领域取 得广泛应用。电弧是由两个电极和它们之间的气体空间所组成。一般情况下电弧能产生高温， 但又不同于一般的燃烧现象，它既没有燃料也没有伴随燃烧过程的化学反应。电弧实质上是 一种气体放电现象，在一定条件下使两电极之间的气体空间导电，由电能转化为热能和光能 的过程。电弧的带电粒子主要由气体空间中气体的电离和电极电子发射两个物理过程产生。 被电离的气体在宏观区域内呈电中性，即正负带电粒子所带电荷数量相等而符号相反，称等 离子体，这时气体中电子与离子的相互作用占统治地位，并表现出明显的电磁性，与中性气体 的性质大不相同。 一定条件下，两个电极间产生电弧放电，阳极上用某种方法附着反应原料，其在电弧产 生的高温下蒸发，于电弧周围形成适合准一维纳米材料生长的温度和气氛条件。在阴极附近 2 第一章绪论 或腔壁上遇冷沉积出纳米管或纳米线。利用电弧法制备纳米线( 管) 时，阳极填充物的成分、 电弧电流和气氛压强对产物都有较大影响，所以该方法可在一定程度上控制生成物的成分和 结构特性。 电弧放电法是碳纳米管的主要制备方法之一，它具有设备简单、制各可控、高效等特点 电弧法具有简单快速的特点，加在两个电极上的电能可在极短的时间内通过电弧转化为热 能，电热转化效率高。它可方便在瞬间提供碳材料气化所需的高温并提供准一维纳米材料生 长所需的温度条件，无需象激光烧蚀法中另外设置一套加热温控系统。通过在电极中掺入金 属催化剂与否，可分别用来制各单壁和多壁碳纳米管。”4 1 ，甚至可以生成双壁碳纳米管 由于该方法对电极有导电性要求，使得该方法在生长非碳准一维纳米材料时受到限制，相关 的文献报道相对也较少通过对电弧放电系统进行一些设计改进，该方法已经可以制得多种 非碳准一维纳米材料，如蜊纳米管，a 1 n 纳米丝、a 1 籼纳米丝、a 1 删纳米丝、f e - a 1 纳米 钎、$ i c s i o x 纳米电缆、p - 6 a 疵纳米线等。一1 1 5 本课题的主要研究内容和意义 1 5 1 本课题的研究意义 电弧放电技术在生长碳纳米管方面得到比较成功的应用，它制备效率较高，产率也较 高，可达7 0 - 9 0 e “1 ，改进其放电结构，可用来大量连续生长制备”1 ，因此具有应用于工 业化生产的潜力。深入研究电弧放电过程中碳纳米管的生长特性，掌握其规律，研究其生长 机理，对进一步实现碳纳米管的可控生长，实现工业化应用具有一定的意义。电弧放电法生 长碳纳米管具有高效性的特点，同时与其他制备方法相比较，生长过程中加热速度快，等离 子体温度高，高温区域小，温度梯度大等特点，利用该方法制备的材料特性的某些方面有别 于其他方法。深入研究该生长方法和过程，尤其是生长非碳准一维纳米材料，将为开拓气体 放电新的应用领域，同时对纳米科学与技术的深入研究具有一定的参考价值 1 5 2 本课题的创新点 通过测试等离子体特性的手段研究制备参数对所生成的碳纳米管影响，分析其生长过 程，研究生长机理。 采用空心导电电极填充的办法，满足电极导电性要求，利用电弧法的高效性特点来制 备非碳准一维纳米材料，系统研究s i c 纳米晶须生长过程的影响参数和生长机理，并首次用 电弧法成功制备了z n 0 纳米棒，测试了其光致发光特性 1 5 3 本课题的研究内容 1 设计并研制电弧放电实验系统，包括电极结构设计、真空配气系统和放电电路、 控制电路等部件的设计和研制。 2 用该实验系统生长单壁碳纳米管，测试生长过程中的等离子特性，研究放电缓冲 气氛，气压和催化剂等参数对电弧等离子体特性和碳纳米管的特性的影响，分析其内在机理。 3 实验生长s i c 纳米材料，研究电极材料、催化剂、环境气氛等参数对纳米s i c 的 形貌和特性的影响，测试其光致发光特性。 4 电弧放电实验生长z n 0 纳米棒，测试分析其形貌和成分，测试其光致发光特性。 研究添加金属催化剂、环境气氛中如含量等参数对纳米z n o 的形貌和光致发光特性的影响。 参考文献 1 张立德牟季美，纳米材料和纳米结构 m 1 ，北京：科学出版社，2 0 0 1 3 ，1 - 2 2 ，4 0 - 6 6 2 周瑞发韩雅芳等，纳米材料技术【m 】，北京：国防工业出版社，2 0 0 3 7 ，5 - 7 3 s u m i ol i l i m a , h e l i c a lm i c r o t u b l e so f g r a p h i t i cc a r b o n 0 n a t u r e ，1 9 9 1 , 3 5 4 ，5 6 5 8 4 t r e a c ymmj ，e b b e s e ntw g i b s o njm e x c e p t i o n a l l yh i 曲y o n g sm o d u l u so b s e r v e df o r 3 东南大学博士学位论文 i n d i v i d u a lc a r b o nn a n o t u b e s j ，n a t u r e , 1 9 9 6 ，3 8 1 , 6 7 8 - 6 8 0 5 w o n gew ，s h e e h a npf ，l i e b e r tch n a n o b e a mm e c h a n i c ：e l a s t i c i t y ，s t r e n g t h ，a n d t o u g h n e s so f n a n o r o d sa n dn a n o m b e s j ，s c i e n c e ，1 9 9 7 ，2 7 7 ，1 9 7 1 - 1 9 7 5 6 n o r i a k ih u m a d a , s h i n i e h is a w a d a , a t s o s h io s h i y a m a , n e wo n e - d i m e n s i o n a lc o n d u c t o r s ： g r a p h i t i cm i c r o t u b u l e s j ，p h y s r e v l e t t ，1 9 9 2 ，6 8 ( 1 0 ) ，1 5 7 9 - 1 5 8 1 7 acd i l l o n , kmj o n e s ，tab e k k e d a h l ，e ta l ，s t o r a g eo fh y d r o g e ni ns l n g l e - w a l l e dc a r b o n n a n o t u b e ! ；阴，n a t u r e , 1 9 9 7 ，3 8 6 ，3 7 7 - 3 7 9 8 gwm e n g , ldz h a n g , yq i n , e ta l ，s y n t h e s i so f s i cn a n o w i r e sw i t hs i o zw r a p p e r s 明， n a n u s t r o c m r e dm a t e r i a l s , 1 9 9 9 ，1 2 ，5 - 8 ，1 0 0 3 - 1 0 0 6 9 h u a n gy d u a nx f , c u iye ta l ，g a l l i u mn i t r i d en a n o w i r en a n o d e v i c e s 阴，n a n o l e t t ， 2 0 0 2 2 ( 2 ) ，1 0 1 1 0 4 1 0 h ul ，l iyx ，q ujee ta l ，m g on a n o w i r eg r o w t hf x o mm gm e t a la n ds i 0 2 【j 】，j n a n u s e i n a n o t e c h ，2 0 0 4 ，4 ( 8 ) ，1 0 7 1 - 1 0 7 5 1ln o s h obz ，b e n n e t tb 凡w h i t m a nl j ，e ta l ，s p o n t a n e o u sg r o w t ho f a ni n a sn a n o w i r ei a t t i c e i na l li n a s d g a s bs u p e r l a t t i c e 川，a p p l p h y s l e t t ，2 0 0 2 ，8 1 ( 2 3 ) ，4 4 5 2 - 4 4 5 4 1 2 w uz h ，m e ix yk i l nd e t a 1 ，g r o w t ho fa u - c e t a l y z e do r d e r e dg a a sn a n o w i r ea r r a y sb y m o l e c u l a r - b e a me p i t a x y j ，a p p l p h y s l e t t ，2 0 0 2 ，8 1 ( 2 7 ) ，5 1 7 7 5 1 7 9 1 3 m i a nz ，x ud s ，o u y a n gj h ，e t a 1 ，e l e c t r o c h e m i c a l l yi n d u c e ds o l - g e lp r e p a r a t i o no f s i n g l e - c r y s t a l l i n et i o zn a n o w i r e s j ，n a n o l e f t ，2 0 0 2 ，2 ( 7 ) ，7 1 7 - 7 2 0 1 4 z h e n gw e ip a n , z ur o n gd a i ，z h o n gl i nw a n g , n a n o b e l t so fs e m i c o n d o c t i n go x i d e s j ， s c i e n c e 2 0 0 l ，2 9 1 ，1 9 4 7 1 9 4 9 1 5 d a iz p a nzw w a n gzl ，g a l l i u mo x i d en a n o r i b b o n sa n dn a n o s h e e t s j ，j p h y s c h e m b ， 2 0 0 2 ，1 0 6 ( 5 ) ，9 0 2 - 9 0 4 1 6 chx u ，chw o o ，sqs l l i ，f o r m a t i o no f c u on a n o w i r e so nc uf o i l 【j 】c h e m p l a y s l e t t ， 2 0 0 4 ，3 9 9 ( 1 - 3 ) , 6 2 - 6 8 1 7 x ucl ( x ugd ，l i uyl ( e ta 1 p r e p a r a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no fs n 0 2n a n o r o d sb y t h e r m a ld e c o m p o s i t i o no f s n c 2 0 4p r e c u r s o r j ，s c r i p t am a t e r i l i a , 2 0 0 2 , 4 6 ，7 8 9 - 7 9 4 1 s mt e r r o n e s ，wkh s u , ht e n o n e s ，e ta l ，m e t a lp a r t i c l ee a t a l y s e dp r o d u c t i o no f n a n o s c a l eb n s t r o c t u r e s j ，c h e m p h y s l c t t ，1 9 9 6 2 3 9 ，5 6 8 - 5 7 3 1 9 s e nkg o v i n d a r a ja ，s u e n a g ake ta 1 e n c a p s u l a t e da n dh o l l o wc l o s e d - c a g es t r u c t u r e so f w s 2a n dm o s 2p r e p a r e db yl a s e ra b l a t i o n 甜4 5 0 - 1 0 5 0 。c j ，c h e m p h y s k = t l ， 2 0 0 l ，3 4 0 ，2 4 2 - 2 4 8 2 0 rt e n n e ，lm a r g u l i s ，mg e n u t , e ta l ，p 0 1 3 ，h e d r a la n dc y l i n d r i c a ls t r u c t u r e so ft u l l g s t e n d i s u l p h i d e j ，n a t u r e ，1 9 9 2 ，3 6 0 ，4 4 “4 6 2 1 dpy i i qlh a n g , yd i n g , e ta l ，a m o r p h o u ss i l i c an a n o w i r e s ：i n t e n s i v eb l u el i g h t e m i t t e r s j ，a p p l p h y s l e t t ，1 9 9 8 ，7 3 ( 2 1 ) , 3 0 7 6 - 3 0 7 8 2 2 w e i q i a n gh a r t , s h o u s h a nf a n , e ta l , s y n t h e s i so fs i l i c o nn i t r i d en a n o r o d su s i n gc a r b o n m m o m b e s8at e m p l a t e a p p l p h y s l e f t ，1 9 9 7 ，7 1 ( 16 ) 2 2 7 1 - 2 2 7 3 2 3 l ic ，z h a n gdh ，h a ns ，c ta l ，d i a m e t e r - c o n t r o l l e dg r o w t ho fs i n g l e - c r y s t a l l i n ei n 2 0 3 n a n o w i r e s a n d t h e i r e l e c t r o n i c p r o p e a i e s j l ，a d v m a t e r ，2 0 0 3 ，1 5 ( 2 ) 1 4 3 1 4 6 2 4 y u k i h i t ok o n d o ，k u n i ot a k a y a n a g i ，s y n t h e s i sa n dc h a r a c t e r i z a t i o no fh e l i c a lm u l t i s h e l l g o l dn a n o w i r e s j ，s c i e n c e ，2 0 0 0 2 8 9 ，6 0 6 - 6 0 8 2 5 yz h o u , hjl i t l shy i l e ta l ，p r e p a r a t i o no fn a n o c r y s t a l l i n es i l v e rb yt h em e t h o do f l i q u i d s o l i da r ed i s c h a r g ec o m b i n e dw i t hh y d r o t h e a m a lt r e a t m e n t j ，m a t e r i a l sr e s e a r c h b u l l e t i n , 1 9 9 9 , 3 4 ( 1 0 - 11 ) ，1 6 8 3 - 1 6 8 8 4 第一章绪论 2 6 g es h i h u i ，m ax i a o , l ic h a o ，e ta l ，f a b r i c a t i o no fe l e c t r o d e p e s i t e dc on a n o w i r ea r r a y sw i t h p e r p e n d i c u l a r a n i s o t r o p y j ，j m a g n e t i s m & m a g n e t i c m a t e r i a l s ，2 0 0 1 ，2 2 6 ( 2 ) ，1 8 6 7 一1 8 6 9 2 7 a l f r e d omm o r a l e s ，c h a r l e sml i e h e r , al a s e ra b l a t i o nm e t h o df o rs y n t h e s i so fc r y s t a l l i n e s e m i c o n d u c t o rn a n o w i r e s j ，s c i e n c e ，1 9 9 8 ，2 7 9 ( 9 ) ，2 0 8 - 2 1l 2 8 s u m i t o m okz h a n gz o m ih ，e ta l ，p r o o f o f k i n e t i ci n f l u e n c ei ng en a n o w i r ef o r m a t i o no n s i ( 1 1 3 ) 们，j c r y s t g r o w t h , 2 0 0 2 ，2 3 7 - 2 3 9 ( 3 ) 1 9 0 4 - 1 9 0 8 2 9 a l l o i s i om ，s o n i n js ，c a v a l l od e ta l ，s e l f - a s s e m b l yo fp o l y d i a c e t y l a n en a n o w i r e si n u l t r a - t h i nf i l m s j ，m a t e r s c i & e n g c ，2 0 0 3 ，2 3 ( ! - 2 ) ，2 9 7 - 3 0 0 3 0 g ed o n g t a n ，w a n gj i x i a o , w a n gz h i ，e ta i ，e l e c t r o c h e m i c a ls y n t h e s i so fp o l y p y r r o l e n a n o w i r e so nc o m p o s i t ee l e c t r o d e j ，s y n t h e t i cm e t a l s ，2 0 0 2 ，1 3 2 ( i ) , 9 3 - 9 5 3 1 s u m i oi u i m a , t o s h i n a r ii c h i h a s h i ，s i n g l e - s h e l lc a r b o nn a n o t u b e so fl - r i md i a m e t e r j ，n a t u r e ， 1 9 9 3 ，3 6 3 ，6 0 3 6 0 5 3 2 dsb e t h u m e ，chk i a n g , msd ev a l e s , e ta l ，c o b a l t - e a t e l y s e dg r o w t ho fc a l l b o nn a n o t u b e s w i t hs i g l e - a t o m i c - l a y e rw a l l s f l ，n a t u r e , 1 9 9 3 ，3 6 3 , 6 0 5 - 6 0 7 3 3 jlh u t c h i s o n , nak i s e l e v , epk r i n i c h n a y a , e ta l 。d o u b l e - w a l l e dc a r b o nn a n o t u h e s f a b r i c a t e db yah y d r o g e na r cd i s c h a r g em e t h o d j ，c a r b o n , 2 0 0 1 ，3 9 ，7 6 1 - 7 7 0 ， 3 4 os t e p h a n , pm a j a y a n , cc o l l i e x , e ta l ，d o p i n gg r a p h i f i ca n dc a r b o nn a n o t u h es t r u c t u r a 3 w i t h b o r o n a n d n i t r o g e n j 】，s c i e n c e ，1 9 9 4 ，2 6 6 ，1 6 8 3 - 1 6 8 5 3 5 n a