[發明專利]一種制備AlN納米空心球的原位模板方法

無效

• 申請號: 200810020442.7
• 申請日: 2008-03-07
• 公開（公告）號: CN101279723A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 張帆;吳強;馬延文;胡征
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C01B21/072
• 分類號: C01B21/072;B82B3/00;B82B1/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本發明屬于納米空心球制備技術，涉及AlN納米空心球的制備，具體為一種以無水三氯化鋁為前驅物，制備AlN納米空心球的原位模板方法。

背景技術

近年來，納米空心球由于其重要的科學價值和潛在的應用前景引起了人們的極大興趣，納米空心球屬于零維納米材料，理論和實驗研究表明：相對于體相實心材料，納米空心球具有低密度、高比表面積、獨特的光電及磁學性質等一系列優異的性能，可望廣泛地應用于催化、藥物傳輸、分離、光學器件等諸多領域(M.Valden，et?al.，Science?1998，281，1647；F.Caruso，et?al.，Science?1998，282，1111；P.T.Tanev，et?al.，Nature?1994，368，321；K.W.Gallis，et?al.，Adv.Mater.1999，11，1452；H.P.Lin，et?al.，Science?1996，273，765)。因此，人們發展了多種技術路線，采用溶膠凝膠法、自組裝法、模板法等方法制備各種具有特定性能的納米空心球，其中模板法是廣泛采用的方法之一，其基本過程如下：先在球形模板，如乳膠液滴、氣泡、金屬顆粒、高分子微球等外部包裹目標材料，再通過高溫煅燒或化學刻蝕的方法去除模板，得到目標材料的空心球(B.Z.Putlitz，et?al.，Adv.Mater.2001，13，500；Y.R.Ma，et?al.，Langmuir?2003，19，9079；Y.G.Sun，et?al.，Nano?Lett.2002，2，481；A.P.Philipse，et?al.，Langmuir?1994，10，92；Q.Peng，et?al.，Angew.Chem.，Int.Ed.2003，42，3027)。但是，模板的制備和包裹過程比較復雜；且模板去除過程中，可能會引入外來雜質或模板去除不完全，這些因素不利于空心納米材料的制備、表征和應用研究。

AlN是一種重要的III族氮化物，屬于第三代半導體材料。近年來，由于具有高的熱導率、低的熱膨脹系數，小的(甚至是負的)電子親和勢，優良壓電和介電性質，AlN受到人們越來越多的關注。科學家預測：納米級的AlN材料在紫外光發光二極管、可變形的脈沖波傳感器和納米級的機械共振器等光電子器件領域有著潛在的應用前景(F.A.Ponce，Nature?1997，386，351；M.Akiyama，et?al.，Appl.Phys.Lett.2003，82，1977；A.N.Cleland，et?al.，Appl.Phys.Lett.2001，79，2070)。多種AlN一維納米結構，包括納米管、納米線、納米帶和納米錐(Q.Wu，et?al.，J.Am.Chem.Soc.2003，125，10176；Y.J.Zhang，et?al.，Chem.Mater.2001，13，3899；Q.Wu，et?al.，J.Mater.Chem.2003，13，2024；Q.Wu，etal.，J.Phys.Chem.B.2003，107，9726；C.Liu，et?al.，J.Am.Chem.Soc.2005，127，1318)，已經被成功制備并研究。人們還通過無水AlCl₃與NH₃氣的化學反應制得了優質、高純度的零維AlN實心納米顆粒，該方法在過去的幾十年里被深入地研究(K.G.Nickel，et?al.，J.Am.Ceram.Soc.1989，72，1804；R.Riedel，et?al.，J.Am.Ceram.Soc.1991，74，1331；N.C.Wu，et?al.，J.Cryst.Growth?2000，208，189；J.R.Park，et?al.，J.Mater.Sci.1993，28，57；M.C.Wang，J.Mater.Sci.2001，36，3283)，但是有關零維AlN空心球的報道還很少。最近文獻報道，利用Al納米顆粒做模板，經過高溫氮化，通過Kirkendall效應制得了多晶的AlN納米空心球(Y.W.Ma，et?al.，J.Mater.Chem.2006，16，2834；J.Zheng，et?al.，J.Solid?StateChem.2007，180，276)，但得到的AlN納米空心球的純度不高，結晶度也不理想。