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中空纳米材料的制备与应用在近年来的纳米科学领域中，中空纳米材料逐渐受到研究者的关注。
中空结构具有较大的比表面积、低密度、优异的光学性能和较低的导热性等优点，因此在多个领域具备广泛的应用前景。
本文将从制备方法和应用领域两个方面，对中空纳米材料进行探讨。
一、制备方法1. 模板法中空纳米材料最常见的制备方法之一是模板法。
该方法通过利用模板的孔洞空间，获得具有中空结构的纳米材料。
常用的模板包括硅胶、氧化铝等。
首先，将模板与所需的材料进行复合，然后经过高温或溶剂处理，模板被去除，留下中空的纳米材料。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是另一种常用的制备中空纳米材料的方法。
该方法通常涉及对溶胶中的化合物进行聚合、凝胶化和煅烧处理，最终形成中空结构。
这种方法可以制备出各种不同材料的中空纳米颗粒，具有较高的可控性。
3. 气溶胶法气溶胶法是一种通过气相反应制备中空纳米材料的方法。
这种方法将材料的前体溶解在溶剂中，形成气溶胶，然后通过控制溶胶中的温度和湿度，使气溶胶中的颗粒聚集并形成中空结构。
二、应用领域1. 催化剂中空纳米材料在催化领域具有广泛的应用潜力。
中空结构可以提供更多的反应表面积，从而增加反应物与催化剂之间的接触面积，提高催化活性。
同时，中空结构还可以通过调控金属纳米颗粒的大小和分布等参数，实现对反应的选择性催化。
2. 药物传递中空纳米材料在药物传递领域也具有重要的应用。
中空结构可以用作药物的负载平台，通过控制中空纳米颗粒的尺寸和壁厚等参数，实现药物的控释。
同时，中空结构还可以通过表面修饰等手段，增加药物在体内的稳定性和靶向性，提高疗效。
3. 环境技术由于中空纳米材料具有较大的比表面积和孔隙结构，因此在环境技术领域也有着广泛的应用。
中空纳米材料可以用作吸附剂，吸附和去除水中的有害物质，如重金属离子和有机污染物。
此外，中空结构还可以用作光催化剂，在可见光区域吸收光能，激发光催化反应，降解有机废水等。
4. 能源存储中空纳米材料在能源存储领域也具备潜力。
软凝胶模板法制备纳米材料软凝胶模板法是一种常用的制备纳米材料的方法，它利用高分子材料制备出具有微米和纳米尺度孔道的凝胶模板，再将所需材料沉积到孔道内部，从而制备出具有特定形态和结构的纳米材料。
这种方法具有简单、可控性强、适用于不同种类的纳米材料等优点，因此受到了广泛关注。
下面，我将从凝胶模板的制备、纳米材料的制备过程和应用等方面进行详细介绍。
1、凝胶模板制备凝胶模板的制备是软凝胶模板法的关键步骤。
其中，最常用的高分子材料是聚丙烯酸甲酯（PMMA）和正丙醇（PS）。
它们可以通过溶液聚合、热聚合等方法制备出所需的凝胶模板。
其中，聚丙烯酸甲酯又称为PMMA，是一种无毒、无味、无色、透明的高分子材料，具有良好的可加工性、耐高温性、抗溶剂性等特点，常用于制备纳米孔道及其它纳米结构。
正丙醇也是一种常用的高分子材料，可以通过直接溶解聚丙烯酸甲酯、简单高分子、共聚等方法合成凝胶模板。
2、纳米材料的制备过程将所需纳米材料沉积到凝胶模板的孔道内部是制备纳米材料的关键步骤。
这通常是通过三种方法实现的：电化学沉积、真空蒸发和溶剂渗透法。
（1）电化学沉积法：通过在凝胶模板的孔道内部应用一定的电压和电流，使纳米材料自发地在孔道内部沉积。
这种方法具有结构可控性好、反应条件温和等优点，但需要较高的设备和技术支持。
（2）真空蒸发法：将所需纳米材料通过真空蒸发的方式沉积在凝胶模板内部。
这种方法具有高生长速度、操作简单等特点，但制备所需设备昂贵，同时对所制备纳米材料的结构控制较困难。
（3）溶剂渗透法：利用溶剂的渗透和反溶剂的反渗透作用将纳米材料沉积在凝胶模板孔道内部。
这种方法具有制备简单、设备要求低等特点，但需要较长的制备时间，同时对反应条件要求较高。
3、纳米材料的应用纳米材料在材料科学和工程技术领域具有广泛的应用前景。
软凝胶模板法制备的纳米材料具有形态、尺寸、结构组成等多方面的可控性，特别适用于生产纳米传感器、催化剂、显示器、储存芯片等。
聚合物模板法制备纳米材料的技术指南聚合物模板法是一种制备纳米材料的重要技术方法。
通过选择合适的聚合物作为模板，可以获得具有优良性能的纳米材料，如纳米颗粒、纳米线等。
本文将详细介绍聚合物模板法的原理、制备过程以及应用前景。
一、聚合物模板法的原理聚合物模板法是利用聚合物的空腔作为“模具”，在其中合成纳米材料。
聚合物的结构和形态能够决定纳米材料的结构和形态。
根据选择的聚合物类型和处理方法，可以调控纳米材料的尺寸、形状、组分、结构等特性。
这使得聚合物模板法成为一种非常灵活的制备纳米材料的方法。
二、聚合物模板法的制备过程聚合物模板法的制备过程通常包括以下几个步骤：聚合物的选择、模板制备、纳米材料的合成和模板去除。
首先，选择合适的聚合物作为模板非常重要。
聚合物应具有合适的空腔结构和稳定的性能，同时要与目标纳米材料有良好的相容性。
其次，制备模板。
可以通过溶剂蒸发、自组装、表面修饰等方法获得具有空腔结构的聚合物模板。
这些模板应具有一定的尺寸和形状控制能力，以满足不同纳米材料的制备需求。
然后，合成纳米材料。
根据所需的纳米材料的性质和应用，选择相应的化学合成方法，如溶胶-凝胶法、水热法、模板法等。
在聚合物模板中进行合成过程，纳米材料将填充进聚合物的空腔中。
最后，去除模板。
通过选择合适的溶剂或高温处理等方法，将聚合物模板从纳米材料中去除。
这一步骤也非常关键，因为去除模板过程中要保证纳米材料的结构和形貌不发生变化。
三、聚合物模板法的应用前景聚合物模板法具有广泛的应用前景。
首先，在纳米材料的制备领域，聚合物模板法可以用于制备各种形态的纳米材料，如纳米颗粒、纳米线、纳米孔等。
这些纳米材料在电子学、光电子学、生物医学等领域都具有重要应用。
其次，聚合物模板法还可以用于纳米材料的功能化修饰。
通过调控合成纳米材料的组成和结构，在其表面引入各种功能基团，使其具备特殊性能，如增强光催化性能、提高电导率等。
这将为纳米材料的应用拓展提供更多可能性。
多孔纳米材料的制备及性能研究多孔纳米材料是一类具有特殊结构及性能的材料，具有许多优异特性，如高表面积、良好的吸附性、高度可控、稳定性好等，因此在催化、吸附、传感器等领域有广泛应用。
本文主要介绍多孔纳米材料的制备方法及其性能研究。
一、多孔纳米材料的制备方法1. 模板法模板法是制备多孔纳米材料最常用的方法之一，其原理是将纳米材料生长在一定的模板内，然后将模板去除，得到多孔纳米材料。
根据使用的模板不同，模板法可分为硬模板法和软模板法。
硬模板法是利用有序的介孔材料作为模板，如SBA-15、MCM-41等，通过模板内空间的催化生长生成多孔纳米材料。
通过调整模板的尺寸和形貌，可以调控多孔材料的孔径和孔道。
然而，硬模板法制备的多孔纳米材料需要去除模板，在模板去除后多孔结构的稳定性和纳米材料的催化性能也会受到影响。
软模板法是利用一些无定形的分子作为模板，在模板中加入适当的催化剂、沉淀剂等，在一定的温度、压力条件下生长多孔纳米材料。
软模板法制备的多孔纳米材料直接以纳米级别的无定形物质为模板，可以形成高度可控的孔道结构，且无需去除模板。
2. 气相法气相法是指利用气体作为反应介质制备多孔纳米材料。
常用的气相法有化学气相沉积法（CVD）、等离子体法、物理气相沉积法（PVD）等。
气相法具有制备纳米级别材料的特点，可以制备出高纯度，高晶度的多孔纳米材料。
3. 溶剂法溶剂法是指将金属盐与有机溶剂，在较低的温度下混合反应，形成多孔纳米材料。
溶剂法制备多孔纳米材料的优点是反应温度低，制备过程简单，但制备的多孔纳米材料通常具有不规则形貌，孔径和孔道结构的可控性较差。
二、多孔纳米材料的性能研究1. 吸附性能多孔纳米材料具有高表面积和丰富的孔道结构，因此具有很强的吸附性能。
研究多孔纳米材料的吸附性能，可以帮助人们更好地理解多孔纳米材料的结构与性能之间的关系。
例如，在催化领域中，多孔纳米材料广泛应用于吸附分离催化剂、吸附毒物、吸附废气等领域。
模板法合成纳米结构材料纳米结构材料是指在纳米尺度上（1-100纳米）呈现出有序或无序结构的材料。
这些材料具有许多独特的物理和化学性质，如高比表面积、高导电性、高强度等，使其在许多领域具有广泛的应用前景。
本文将探讨纳米结构材料的合成方法及其应用。
纳米结构材料的特点纳米结构材料具有许多特点，如高比表面积、高导电性、高强度等。
这些特点使得纳米结构材料在力学、电磁学、光学、热学等方面具有优异的性能，为材料科学领域带来了革命性的变化。
纳米结构材料的合成方法纳米结构材料的合成方法有很多种，其中常用的方法包括物理法、化学法和生物法。
物理法主要包括蒸发冷凝法、激光脉冲法、电子束蒸发法等。
这些方法通常需要使用昂贵的设备，并且反应条件难以控制，但可以合成出高纯度的纳米结构材料。
化学法是最常用的合成方法之一，主要包括溶液法、气相法、沉淀法等。
这些方法的优点是反应条件易于控制，能够大规模生产，但需要使用大量的有机溶剂和化学试剂，对环境造成一定的污染。
生物法是利用微生物或植物提取物等生物资源来合成纳米结构材料的方法。
生物法具有环保、可持续等优点，但合成过程和机理仍需进一步研究。
纳米结构材料的应用纳米结构材料因其独特的性质和广泛的应用前景，已广泛应用于电子、医药、环保、催化等领域。
电子领域纳米结构材料在电子领域具有广泛的应用，如制造更小、更快、更强大的电子设备。
例如，纳米结构材料可以用于制造更先进的集成电路和晶体管，提高计算机的性能。
医药领域纳米结构材料在医药领域也具有广泛的应用，如药物输送、肿瘤治疗等。
通过将药物包裹在纳米颗粒中，可以实现对药物的精准输送，提高药物的治疗效果和降低副作用。
环保领域纳米结构材料在环保领域也有着广泛的应用，如空气净化、水处理等。
通过使用纳米结构材料制成的滤膜或催化剂，可以有效地去除空气或水中的有害物质，保护环境。
催化领域纳米结构材料在催化领域也具有广泛的应用，如催化剂载体、汽车尾气处理等。
通过优化纳米结构材料的性质，可以提高催化剂的活性和选择性，实现高效的催化反应。
聚合物模板法制备纳米材料的技术指南聚合物模板法是一种制备纳米材料的重要方法，它利用聚合物材料作为模板，在其孔道或结构中制备纳米颗粒或纳米结构。
这种方法具有简单、可控、多样化等优点，被广泛应用于纳米材料的制备领域。
本文将以技术指南的形式，介绍聚合物模板法制备纳米材料的步骤和关键要点。
一、聚合物模板的选择在聚合物模板法中，首先需要选择合适的聚合物作为模板。
常用的聚合物模板包括聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。
选择聚合物模板时需要考虑其溶解性、热稳定性、机械强度等因素。
同时，还需根据所需制备的纳米材料特性来选择不同的聚合物模板。
二、聚合物模板的制备聚合物模板的制备是聚合物模板法的第一步。
通常，聚合物模板的制备可以通过溶剂挥发法或热处理法来实现。
溶剂挥发法是将聚合物溶液涂覆在基体上，然后利用溶剂挥发的方法使聚合物形成孔道或结构。
热处理法是通过对聚合物进行热处理，使其在高温下形成孔道或结构。
三、纳米材料的沉积在聚合物模板的基础上，可以利用不同的方法将纳米材料沉积到孔道或结构中。
常用的纳米材料包括金属纳米颗粒、半导体纳米颗粒等。
制备纳米材料的方法有物理气相沉积法、溶胶凝胶法、电化学沉积法等。
选择合适的沉积方法需要考虑纳米材料的特性以及聚合物模板的结构。
四、聚合物模板的去除在纳米材料沉积完成后，需要将聚合物模板从样品中去除。
常用的去除方法包括热解法、酸碱法等。
热解法是将样品在高温下进行热处理，使聚合物模板炭化并挥发。
酸碱法是将样品浸泡在酸或碱溶液中，使聚合物模板溶解。
去除聚合物模板的过程需要注意对样品的保护，以免对纳米材料造成损害。
五、纳米材料的表征与性能测试在成功制备纳米材料后，需要对其进行表征与性能测试。
常用的表征方法包括透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等。
通过这些表征方法，可以观察纳米材料的形貌、晶体结构等信息。
同时，还可以通过测试纳米材料的光学性能、电学性能等来评估其性能。
模板法制备铜纳米线及其催化生长纳米碳纤维的研究模板法是一种制备纳米材料的重要方法，其在纳米科技领域中得到广泛应用。
在这篇文章中，我将介绍模板法制备铜纳米线及其催化生长纳米碳纤维的研究进展。
1. 模板法的原理和应用模板法利用模板的物理或化学性质，在其中生成所需的纳米结构。
在制备铜纳米线和生长纳米碳纤维的过程中，模板可以是纳米颗粒、纳米线、纳米孔等。
2. 制备铜纳米线的模板法研究铜纳米线具有优良的导电性和机械性能，因此在电子器件、能源储存等领域有着广泛的应用前景。
研究者们通过模板法制备铜纳米线，可以控制其尺寸、形态和结构等特性，从而实现性能的调控和优化。
2.1 制备模板的选择在制备铜纳米线时，选择合适的模板非常重要。
研究者们常用的模板包括氧化铝膜、多孔硅模板等。
这些模板具有较高的表面积和孔隙度，能够提供良好的生长环境和导向效应。
2.2 铜沉积和纳米线生长在模板的表面通过化学还原、电化学沉积等方法将铜沉积形成纳米线结构。
通过调控电解液的组成、温度、电位等参数，可以实现铜纳米线的生长和控制。
3. 催化生长纳米碳纤维的模板法研究纳米碳纤维具有优异的力学性能和化学稳定性，在航空航天、材料科学等领域有着广泛的应用。
模板法可以实现纳米碳纤维的定向生长和调控。
3.1 制备碳源和催化剂在模板的表面修饰碳源和催化剂，常用的碳源包括有机物质和无机物质，催化剂常使用金属纳米颗粒。
3.2 碳纳米管的生长通过高温热解或化学气相沉积等方法，可以在模板上催化生长碳纳米管。
在催化生长过程中，催化剂起到催化作用，使碳源分解并形成纳米管结构。
4. 对模板法制备铜纳米线和催化生长纳米碳纤维的理解与展望通过模板法制备铜纳米线和催化生长纳米碳纤维，可以实现对纳米结构尺寸、形态和结构的控制。
这种方法在纳米器件的制备、催化剂的设计等方面具有广阔的应用前景。
笔者认为，模板法在纳米材料的制备中具有重要的意义。
通过准确的模板选择和优化的实验条件，可以实现对纳米材料的精确控制。
多级模板法在纳米材料制备中的应用
多级模板法是一种用于制备纳米材料的高效方法。
它是通过分步组装模板来制
备纳米材料的，每个模板都具有特定的形状和尺寸。
利用这种方法，可以制备出多种形状和尺寸的纳米材料，包括球形、棒形、管形、板形等。
多级模板法的工作原理是利用连续的模板来制备纳米材料。
模板可以是纳米颗粒、有机分子、聚合物等材料。
首先，利用第一级模板制备出一种核材料，然后在这种核材料的表面沉积第二级模板，再用第二级模板制备出另一种纳米材料。
这个过程可以重复多次，直到制备出所需的纳米材料。
多级模板法的优点是可以控制纳米材料的形状和尺寸，并且可以制备出高质量
的纳米材料。
此外，它还可以通过改变模板的组成和结构来调节纳米材料的性质，例如表面性质、光学性质、磁性能等。
多级模板法在纳米材料制备中的应用非常广泛。
例如，可以利用多级模板法制
备出具有特定形状和尺寸的金属纳米结构，用于催化反应、生物传感等方面。
此外，多级模板法还可以用于制备纳米管、纳米线、纳米柱等具有特定形状和尺寸的纳米材料，用于电池、光电器件、传感器等领域。
此外，多级模板法还可以用于制备具有特定形状和尺寸的有机纳米材料。
例如，可以利用多级模板法制备出具有特定形状的纳米孔阵列，用于生物学、化学传感等领域。
总之，多级模板法是一种非常有用的方法，可用于制备多种形状和尺寸的纳米
材料。
它具有高效性、可控性和可定制性等特点，是纳米材料制备领域的重要方法之一。
生物模板法制备纳米结构材料的研究随着纳米科技的迅猛发展，人们对纳米结构材料的研究越来越深入。
近年来，一种新的制备纳米结构材料的方法——生物模板法，引起了广泛关注。
生物模板法是利用生物体内存在的生物胶体、骨骼、细胞膜等具有特殊功能的生物材料，作为模板来制备纳米结构材料的方法。
本文将从背景、原理、应用等角度进行探讨。
首先，让我们看一下生物模板法研究的背景。
传统的纳米材料制备方法包括溶胶-凝胶法、氧化还原法、热力学法等，这些方法虽然能有效地制备出纳米粒子和薄膜，但是过程复杂，成本高昂，并且很难控制材料的形貌和尺寸。
而生物模板法则是一种简化的、高效的制备纳米结构材料的方法。
利用生物体内存在的可控制的生物模板，可以在模板表面控制沉积纳米粒子，从而制备出具有规则结构和特殊性能的纳米结构材料。
其次，我们来看一下生物模板法的原理。
生物体中存在一些特殊的生物材料，如胞内骨骼组织、细胞膜，它们具有特殊的形貌和结构。
这些生物材料可以作为模板，通过控制模板表面的性质，来控制纳米粒子的沉积和排列。
一种常用的生物模板法是利用胞内骨骼组织来制备纳米结构材料。
我们知道，骨骼组织主要由无定型的胶原和钙磷矿物质组成，它们的结构规则、孔隙性能和生物活性能决定了骨骼的功能。
利用胞内骨骼组织作为模板，可以制备出具有规则孔结构和高生物活性的纳米材料，如纳米钙磷骨骼材料。
接下来，我们来看一下生物模板法在纳米材料制备中的应用。
生物模板法不仅可以用于制备材料表面的纳米结构，还可以用于制备具有特定功能的纳米材料。
以胞内骨骼组织为例，通过调控骨骼组织的结构和成分，可以制备出不同形貌和尺寸的纳米粒子，如纳米球、纳米片等。
这些纳米粒子具有高比表面积和特殊的光学、电学、磁学性能，被广泛应用于催化、传感、光电子等领域。
此外，生物模板法还可以用于制备纳米复合材料、纳米多孔材料等，这些材料具有独特的力学、热学等性能，在材料科学和生物医学等领域有着广泛的应用前景。
日常生产工作中必须严格按照规程规定、操作流程和使用方法正确使用安全工器具，以确保安全生产。
据现场调查得知安全工器具的不正确使用主要有以下几种情况：1．衔接式绝缘棒使用节数不够，伸缩式绝缘棒拉伸不够充足。
2．雨天不使用防雨罩，或防雨罩松动、歪斜、破损，起不到防雨作用。
3．验电时手握在验电器护环以上，使用前不在有电设备上确认验电器是否良好，不同电压等级的验电器交叉使用。
4．绝缘手套使用前不检查气密性，甚至随意抓拿坚硬及有尖刺的物品。
5．接地线的接地端不按要求装设，任意搭、挂和缠绕。
6．安全带不按规定使用、系的松垮随意，起不到安全防护作用。
7．安全帽内胆大小调节不当、不系帽带或系的不够紧，工作中容易歪斜、掉落。
8．手钳等工具使用前不检查绝缘部位是否完好，使用时手握在裸露的金属部位，容易造成作业人员的触电事故。
总之，安全工器具是每个电力职工的切身保镖、忠实的安全员和生命的守护神，只要大家熟练地掌握了各种安全工器具的作用、性能和结构原理，掌握了正确的使用方法和注意事项，并严格按照规程规定操作、使用和维护，就能够确保人身、设备和电网的安全。
2010年第3期（总第138期）China Hi-Tech EnterprisesNO.3.2010（CumulativetyNO.138）中国高新技术企业摘要：纳米模板具有独特的纳米数量级的多孔结构，其孔洞孔径大小一致，排列有序，分布均匀。
以纳米模板合成零维纳米材料、一维纳米材料（纳米线，纳米管）具有制备效率高，可靠性好等优点，已成为纳米复制技术的关键之一。
文章重点综述了近年来模板制备，模板合成中常用的模板类型及应用进展。
关键词：纳米材料；模板法；制备工艺；化合聚合；溶胶-凝胶沉积；化学气相沉积中图分类号：0614文献标识码：A文章编号：1009-2374（2010）03-0178-02自20世纪70年代纳米颗粒材料问世以来，80年代中期在实验室合成了纳米块体材料，至今已有20多年的历史，但真正成为材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点是在80年代中期以后。
纳米材料的研究大致可划分为三个阶段：第一阶段（1990年以前）主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体，合成块体（包括薄膜），研究评价表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。
对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研究在80年代末期一度形成热潮。
第二阶段（1994年前）人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合材料，这一阶段纳米复合材料的合成及物性的探索一度成为纳米材料研究的主导方向。
第三阶段（从1994年到现在）纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受到人们的关注，正在成为纳米材料研究的新的热点。
本文所要介绍的模板法制备纳米材料即为纳米组装体系的一种。
一、模板合成中常用的模板（一）高分子模板高分子模板通常是通过采用厚度为6～20μm的聚碳酸脂、聚脂和其它高分子材料经过核裂变碎片轰击使其出现损伤的痕迹，再用化学腐蚀方法使这些痕迹变成孔洞。
膜中孔径可以达到微米级，甚至达到纳米级（最小达到10nm），孔率可达到109/cm2，孔分布是随机的、不均匀且无规律，并且很多孔洞与膜面倾斜和相互交叉。
由于高分子模板自身这些特征，使得用这些模板组装的纳米结构不能形成有序的阵列体系。
同时由于存在很多的孔之间斜交现象，当人们理论模拟模板合成的纳米微粒的光学特性时，就会出现理论预计和现实情况不相符合的情形，例如，理论预示独立的金属微粒在某个特殊的波段吸收最强，然而，模板合成的这种金属纳米微粒间的物理接触可使这个最大吸收带移动200nm或更多。
（二）阳极氧化铝模板阳极氧化铝模板（Anodic Aluminum Oxide，AAO）的制备，一般选用高纯铝片（99.9%以上），在硫酸、草酸、磷酸水溶液中经过阳极氧化后得到的。
其纳米孔道内径统一，而且呈六方排列，管道密度可达1011/cm2，孔径可在几纳米到几百纳米之间可调。
像六方液晶一样，AAO也能提供呈六方排布的孔道，因此用它可合成呈六方对称排列的纳米结构体系。
二、常用的模板合成方法模板合成方法适用的范围很广，根据模板种类的不同，在合成时必须注意以下方面：（1）化学前驱溶液对孔壁是否浸润，亲水或疏水性质是合成组装能否成功的关键；（2）应控制在孔洞内沉积速度的快慢，沉积速度过快会造成孔洞通道口堵塞，致使组装失败；（3）控制反应条件，避免被组装介质与模板发生化学反应，在组装过程中保持模板的稳定性是十分重要的。
下浅谈模板法制备纳米材料李宁1，刘晓峰1，孔庆平1，张文彦2（1.中国兵器工业集团第521研究所，陕西西安710065；2.西北有色金属研究院纳米材料研究中心，陕西西安710016）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 178--面介绍几种常用的合成方法：（一）电化学沉积在孔道内进行材料的电化学沉积需要在模板膜的一个表面上涂一层金属膜（通过离子溅射或热蒸发）作为电镀的阴极，用这种方法己经在多孔聚合物膜、多孔Al2O3膜和多孔玻璃膜中制备出各种金属纳米线阵列，如金、银、铜、铂、镍、铁及某些合金等。
这种方法的一个突出优点是这些纳米线的长度可以通过改变实验条件加以控制，例如可通过控制沉积金属的量来获得具有不同长径比的金属纳米线阵列。
控制金属纳米线的长度或长径比对光学、磁学性质的研究特别重要，因为长径比对金属纳米粒子的这些性质有重要影响。
电化学沉积还可被用来在这些模板孔内合成导电聚合物（如聚毗咯、聚苯胺和聚甲基噻吩）。
当在蚀刻聚碳酸酯膜孔内合成这些聚合物时聚合物优先在孔壁成核和生长。
通过控制聚合时间，可以得到薄壁管、厚壁管或固体丝。
聚合物优先在孔壁成核和生长的原因是简单明了的，因为尽管单体是可溶的，但这些聚合物阳离子是完全不溶的。
因此在聚合物和孔壁之间是子憎溶剂性相互作用。
当然还有静电作用力，因为聚合物是阳离子，孔壁是带负电荷的。
（二）化学镀化学镀就是使用化学还原剂将金属从溶液中镀到表面上去。
该方法不同于电化学沉积，被镀的表面不必是导体。
将金和其它金属从溶液中镀到塑料和A12O3膜孔道上去的方法已被开发。
这种方法包括用敏化剂（典型的如Sn2+离子）处理膜表面（孔壁和膜表面），敏化剂通过同膜表面的氨基、羰基和羟基等基团键合，然后将这敏化过的膜暴露于Ag+液中，膜表面形成了不连续的纳米级银粒子，最后将镀了银的膜浸于含有Au+1和还原剂的镀金液中，得到了膜表面和孔壁镀金的复合材料。
这种方法的特点是金属沉积是从孔壁开始的。
调节沉积时间，既可以得到中空的金属管，也可以得到实心的纳米线。
与电化学沉积法不同，金属纳米线的长度不能调控，但管的内径可以通过改变金属沉积时间而任意控制。
外径由模板膜孔道的直径决定。
（三）化合聚合只要将模板插入到含有要聚合的单体和引发剂的溶液中，在膜孔中就能形成所需要的纳米聚合物材料，这种方法己用来合成导电聚合物。
正像电聚合沉积一样，单体在孔壁上优先成核井生长其结果是通过控制聚合时间来合成不同结构的纳米材料。
电绝缘的塑料也能用模板法来合成，如将氧化铝膜插入到含丙烯腈单体和引发剂的溶液中即可制备聚丙烯腈的纳米管，其内径是随膜在溶液中沉浸时间的变化而变化。
而且，若在氢气气氛或真空中将聚丙烯腈/A12O3复合膜加热到700℃则可得到管或线型的石墨导电纳米材料。
（四）溶胶-凝胶沉积首先将前体分子溶液水解得到溶胶，再将A12O3模板浸入溶胶中，溶胶沉积到孔壁，经热处理后在孔内就可得到管状或线状的产物。
用这种方法已合成得到了一些无机半导体材料如TiO2，ZnO和WO3的纳米管或纳米线。
用溶胶-凝胶法在A12O3膜孔内制得的是纳米管还是纳米线，取决于模板在溶胶中的浸渍时间，浸渍时间短，得到纳米管而浸渍时间长则得到纳米线。
这表明溶胶粒子首先是被吸附在A12O3膜孔壁上，因为孔壁是带电荷的，带有相反电荷的溶胶粒子易被孔壁吸附。
还发现在孔内胶凝的速率要比在体溶液中快，这可能是由于胶粒吸附到A12O3膜孔壁上，使溶胶粒子的局部浓度增大而造成的。
（五）化学气相沉积在放置孔性氧化铝模板的实验装置中通入易于分解或反应的气体，这些气体在通过模板孔壁时发生热解或化合。
可在孔道内形成纳米管、纳米线或者纳米粒子。
影响化学气相沉积方法应用于模板合成的一个主要障碍是其沉积速度常常太快，以至在气体分子进入孔道之前，表面的孔就已被堵塞。
使得蒸汽无法进入整个柱形孔洞，也就无法形成丝和管。
Kyotani等人将氧化铝膜插入700℃的熔炉中并通过乙烯或丙烯气体，气体受热分解使孔壁土沉积一层碳膜，由此而合成出纳米碳管，管的厚度与反应时间和通过气体的压力有关。
三、结语模板合成方法作为纳米结构的组装体系合成方法中重要的一个方面，又由于自身的优异特性吸引了大批从事纳米材料研究的学者。
用模板合成方法制备纳米材料具有如下优点:1．利用模板可以制备各种材料，例如金属、合金、半导体、导电高分子、氧化物、碳及其他材料的纳米结构。
2．可以合成分散性好的纳米结构材料以及它们的复合体系，例如p-n结，多层管和丝等。
3．可以获得其他手段难以得到的直径极小的纳米管和纳米纤维，还可以改变模板柱形孔径的大小来调节纳米管和纳米纤维的直径。
4．可以根据模板内被组装物质的成分以及纳米管和纳米纤维的纵横比的改变对纳米结构性能进行调节。
可见，模板合成纳米结构是一种物理、化学等多种方法集成的合成策略，使人们在设计、制备、组装多种材料纳米结构及其阵列体系上有了更多的自由度，在纳米结构制备科学上占有极其重要的地位和广阔的应用前景。
参考文献[1]张立德．纳米材料的研究现状和发展趋势[J].现代科学仪器，1998，1（2）．[2]Foss Jr C A，Hornyak G L，Stockeit J A，et al.Optical properties of composite membranes containing arrays of nanosc. opic gold cylinders[J]．J Phys Chem，1992，96（19）．[3]Brtimlik C J，Martin C R.Template synthesis of metal microtubules[J]．J Am Chem Soc.1991，113（8）．[4]Jin C q Liu W F，Jia C，et al.High-filling，large-area Ni nanowire arrays and the magnetic properties[J].Journal of crystal Growth，2003，258（3）．[5]Chng Y H，Cheng S Y Nanostructures formed by Ag nanowires[J]．Nanotechnology，2004，15（1）．[6]Yang S Q Zhu H，Yu D L，et al.Preparation and magnetic property of Fe nanowire array[J]．Journal of Magnetism and Magnetic Materials，2000，（22）．作者简介：李宁（1982-），男，河北宁晋人，供职于兵器工业第521研究所，硕士研究生，研究方向：材料物理与化学。
