一維雜化納米材料以其獨特的物理化學性質(zhì),在電學、光學、催化等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。其制備方法對一維雜化納米材料性能的改變和調(diào)控顯得至關(guān)重要。模板法作為一種簡單而普適的合成工藝,近幾年來被廣泛應用于納米結(jié)構(gòu)和納米陣列的合成。本文主要介紹了陽極氧化鋁（AAO）模板法制備一維雜化納米材料整體情況、AAO模板結(jié)合其他技術(shù)材制備材料的方法、一維雜化納米材料在刺激響應性器件、能量存儲與轉(zhuǎn)換器件、催化等眾多領(lǐng)域的應用。 

【文章來源】：應用化學. 2020,37(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

在電流密度分別為30、200和500 m A/g時Sn-Al2O3-C的循環(huán)性能;(b)Sn-Al2O3-C在不同電流密度下的速率性能[45];(c)SDCNTs陰極的循環(huán)穩(wěn)定性;(d)SDCNTs陰極的庫侖效率[46]

Li等[13]采用AAO為模板，通過電化學共沉積以吡咯(Pyrrole)和3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)作為C、N、S源，并結(jié)合碳化作用，制備了一種新穎的N、S共摻雜的碳納米線(NS-CNW)陣列。具體步驟如圖1d所示:在電聚合前，先在AAO模板的側(cè)面濺射一層厚度約1μm的Au。首先采用循環(huán)伏安法在AAO模板上沉積PPy-co-EDOT納米線，然后將其在700℃下退火，高分子基的納米線就轉(zhuǎn)化為碳基的NS-CNWs，如圖1b和1c所示，得到了長度約為20μm，平均直徑在100～150 nm之間的碳基納米線陣列。在摻雜均質(zhì)納米線的制備中，Nie等[14]利用AAO模板限域技術(shù)，開發(fā)出一種濃度梯度控制電沉積(CCED)技術(shù)，用于在十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)中制備鈉離子梯度摻雜聚吡咯納米線(GDNw)。如圖1e為CCED技術(shù)制備鈉離子梯度摻雜聚吡咯納米陣列(GDNa)和單個GDNw的原理圖。在電沉積過程中，利用SDBS變化的電解質(zhì)濃度建立了Na離子濃度梯度，這是制備濃度梯度的一維雜化納米線的關(guān)鍵所在。進而，Chen等[15]以AAO為模板，采用原位電化學共聚合方法合成了一種新型的π-共軛導電共聚物納米線陣列。以EDOT、T34bT和四丁基高氯酸銨(TBAP)乙腈溶液為原料，在適當?shù)臅r間和電壓下，合成了PEDOT-co-T34bT共聚物。采用電化學沉積法制備突變異質(zhì)結(jié)納米線，可以獲得具有更多新穎功能的一維雜化納米材料。在這個思路的影響下，利用AAO模板，選擇合適的具有特定功能的P型的有機半導體材料如PPy、PEDOT、聚噻吩(PTh)、聚苯胺(PANI)等，以及N型的無機化合物包括CdS、MnO2和CuS等組成有機/無機、有機/有機、無機/無機雜化納米材料[16-20]。例如，Chen等[21]選擇P型的聚[1,4-雙(吡咯-2-苯)苯](PBPB)和N型的CdS制備P-N異質(zhì)結(jié)納米線陣列(如圖2a所示)。采用電化學聚合法將PBPB沉積到AAO模板中，部分填充在孔內(nèi)形成PBPB納米線。然后通過N原子與Cd2+離子的配位作用被吸附在聚合物PBPB的表面進而生長得到了CdS納米線，最終得到PBPB/CdS突變異質(zhì)結(jié)納米線。我們可以在高放大率下(圖2b)清楚地看到突變P-N異質(zhì)結(jié)，兩組分間具有清晰的界面，左側(cè)是PBPB，右側(cè)是CdS。值得一提的是，Chen等[22]采用P型有機半導體PEDOT、PPy和N型無機化合物半導體PbS，通過電化學依次沉積和模板定向生長方法制備了PEDOT-PbS-PPy(EPP)三段軸向異質(zhì)結(jié)納米線陣列。這是科學家們首次通過電化學沉積聯(lián)合模板限域技術(shù)獲得了三段異質(zhì)結(jié)構(gòu)的一維納米材料，這種復雜而獨特的納米材料將為我們制備新型微型電子元器件提供良好的材料基礎(chǔ)。

采用電化學沉積法制備突變異質(zhì)結(jié)納米線，可以獲得具有更多新穎功能的一維雜化納米材料。在這個思路的影響下，利用AAO模板，選擇合適的具有特定功能的P型的有機半導體材料如PPy、PEDOT、聚噻吩(PTh)、聚苯胺(PANI)等，以及N型的無機化合物包括CdS、MnO2和CuS等組成有機/無機、有機/有機、無機/無機雜化納米材料[16-20]。例如，Chen等[21]選擇P型的聚[1,4-雙(吡咯-2-苯)苯](PBPB)和N型的CdS制備P-N異質(zhì)結(jié)納米線陣列(如圖2a所示)。采用電化學聚合法將PBPB沉積到AAO模板中，部分填充在孔內(nèi)形成PBPB納米線。然后通過N原子與Cd2+離子的配位作用被吸附在聚合物PBPB的表面進而生長得到了CdS納米線，最終得到PBPB/CdS突變異質(zhì)結(jié)納米線。我們可以在高放大率下(圖2b)清楚地看到突變P-N異質(zhì)結(jié)，兩組分間具有清晰的界面，左側(cè)是PBPB，右側(cè)是CdS。值得一提的是，Chen等[22]采用P型有機半導體PEDOT、PPy和N型無機化合物半導體PbS，通過電化學依次沉積和模板定向生長方法制備了PEDOT-PbS-PPy(EPP)三段軸向異質(zhì)結(jié)納米線陣列。這是科學家們首次通過電化學沉積聯(lián)合模板限域技術(shù)獲得了三段異質(zhì)結(jié)構(gòu)的一維納米材料，這種復雜而獨特的納米材料將為我們制備新型微型電子元器件提供良好的材料基礎(chǔ)。在異質(zhì)結(jié)構(gòu)的微觀形貌調(diào)控方面，Chen等[23]采用電化學沉積法設(shè)計并合成了一種新型的由無機半導體Pb S和導電聚合物PPy組成的軸向嵌套P-N異質(zhì)結(jié)納米結(jié)構(gòu)，這種P-N異質(zhì)結(jié)的長度可達450 nm，面積達到了0.44μm2。Guo等[24]采用電沉積法合成了PTh-CdS核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒。首先在含有噻吩和六氟磷酸四丁基銨(Bu4NPF6)的乙腈溶液中，PTh在AAO模板中進行電聚合。然后將CdS沉積到含有AAO模板的PTh中，將AAO模板溶解，最終得到PTh-CdS核殼納米棒。圖2c為大面積的PTh-CdS核殼納米棒的SEM圖像，大量的納米棒表明膜的填充密度很高。由圖2d高放大率下PTh-CdS核殼納米棒的俯視SEM圖可知，PTh納米棒的一半是一個圓形的殼。殼的長度可以通過調(diào)節(jié)CdS電沉積的時間來控制，這說明殼層是CdS。圖2e為核殼納米棒的側(cè)視圖。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]石墨烯基纖維電容器的可控制備及應用[J]. 聶肖威,陳南,李靜,曲良體.  應用化學. 2016(11)
[4]高質(zhì)量多孔氧化鋁模板的制備[J]. 劉凱,杜凱,陳靜,周蘭,張林,方瑜.  強激光與粒子束. 2010(07)
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本文編號：3275777