室温固相法合成无机纳米材料(2)
纳米材料科学技术是纳米科技领域中最具用发展潜力和广阔的研究可能性的学科分支。纳米材料由于所具备的导电特性、广电特性、光催化能力及随粒径变化的吸收与发射光谱，在近些年来引起学者专家的关注。现在，纳米材料是指在三文空间中至少有一文处于纳米尺度范围或者由它们作为基本单元而构成的材料。纳米材料的基本单元可分为以下三个层次：(a)零文，指空间三文尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇等；(b)一文，指在空间有两位处于纳米尺度，如纳米棒、纳米丝、纳米管等；(c)二文，指在三文空间中有一文在纳米尺度，如超薄膜、超晶格、多层膜等。纳米粒子的性能取决于它的基本结构特点：（1）化学组成；（2）界面的存在；（3）超细粒子及粒径分布；（4）各组分间的相互作用。正是以上这一系列的特点 造就了纳米材料特殊的性能。我国著名科学家钱学森曾指出，纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命。
纳米材料的制备一般分为两个层次：一是纳米材料颗粒的合成，例如不同样貌和不同尺寸大小的纳米基元的控制合成；二是如何构建纳米材料的结构，就是按照人们的意愿怎样把一个个孤立出来的纳米基元组装成为纳米材料的框架体系，从而让单个纳米基元具有特别的性质。纳米结构不但具有纳米微粒的特征，比如表面效应、量子尺寸等特点之外，还具有纳米基元构筑组合产生的一些新的效应，如量子涡合效应和协同效应[1]。
随着国家的崛起和时代的进步，纳米材料对推动环境学、生物学、医学、材料学、物理学等各方面起到了不可估量的作用。纳米材料不再是科学家和实验室中的特有词汇，她已经进入寻常百姓家，与衣食住行紧密相连。我国的纳米材料研究尽管起步比较晚，但目前在理论研究和技术研究等方面已基本具备了较高的水准，而且具备了一定的竞争优势。在纳米材料方面，科学家们不断取得了具有重大影响的成就[2]主要包括：合成了大方位定向碳纳米行列、研制出加长形状的碳纳米管、研制出氮化镓纳米棒、构架出硅衬底上的碳纳米管行列、研发出准一文纳米管和纳米光缆以及用催化热解法制备出纳米金刚石和用苯热法制备出纳米氮化镓晶体。
这些年来，随着时间的洗涤，制备纳米材料已有多种方法，根据是否发生化学反应，主要包含了化学和物理实验法。其中物理方法是在惰性或者真空环境中，采用光电技术，把原子或者分子合成为微小的纳米颗粒。常用的方法有：电沉积（ED）、喷涂（SP）和物理气相沉积（PVD）等方法。虽然可以制得粒径可控的纳米粒子，可是对制备条件要求苛刻，同时这些仪器很昂贵还伴随着损耗大量能源。化学方法分为气相法、液相法、固相法三门类，每一种方法又有众多不同的途径来选择。固相合成法起步晚，无溶剂反应，与液相反应比较其反应机理不同，这就可能导致相同的反应物由于反应条件不同，在固液反应中得到不一样产物，并且具有操作简便，副反应和干扰素变低，反应率提高的优点。在固相法合成纳米材料中，稀释剂直接通过反应中的产物引入，固相反应和合成的前驱体通过后续的热处理可以使颗粒完全分散、又阻止晶粒长大，能制得单分散性的纳米颗粒。与常规的合成方法相比，固相反应克服了团聚现象的缺点，同时也充分显示了固相合成反应无需溶剂，产率高，反应条件易于掌控等优点，符合环境友好的绿色化学发展要求，因而越来越受到人们的追捧。
在二十世纪八十年代，科学家创造出一种新的合成纳米材料的方法—室温固相合成法。该法是将固体反应物研磨后直接混合，在机械的作用下发生化学反应，进而得到纳米颗粒。它的最大特点在于反应温度降至室温或者接近室温，具有产率高，操作简便，反应条件易于控制的特点。这些特点又符合当下所提倡的绿色化学，因而受到大家的好评。忻新泉等在二十世纪末报导了“固态配位化学反应研究”系列，探讨了固-固态在室温或者接近室温条件时的反应，继而将固相配位化学反应的成果和室温固相合成纳米材料的思想联系起来，最后室温固相化学反应合成纳米材料的一步反应走的新想法水到渠成，并与贾殿赠在二十世纪末合作申请“室温固态反应合成纳米材料”的专利，进一步推动了低热固相化学反应法向纳米材料合成领域的发展。
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