具有差异性区域的复合纳米棒制造技术

本发明专利技术揭示了一种纳米棒。它包括含有三个或更少的交替区域的线形体，所述区域包括第一区域和第二区域，其中所述第一区域包含含有第一离子材料的第一材料，所述第二区域包含含有第二离子材料的第二材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有差异性区域的复合纳米棒相关申请交叉参考 本申请是2008年3月24日提交的美国专利申请第60/039054号的非临时申请， 并要求其申请日利益，其完整内容通过参考并入本文。本申请也涉及2008年7月8日提交的PCT/US2008/069384、2007年7月10日提 交的美国临时申请第60/948971号、2007年11月13日提交的美国临时申请第60/987547 号，其完整内容均通过参考并入本文。关于在联邦资助的研究或开发中所做专利技术的权利的声明本文所描述和要求专利权的专利技术部分利用了美国能源部根据合同 DE-AC02-05CH11231提供的资金。政府享有本专利技术的某些权利。
技术介绍
合成每个粒子中具有两种或更多种组分的纳米晶体异质结构，对于生产多功能材 料和控制纳米级单元之间的电子偶联来说是适宜的[Yin，Y. ；Alivisatos, A. P. Nature, 437:664-670(2005) Jun 等，J. Chemical Communications，1203-1214(2007) ；Cozzoli 等，Chemical Society Reviews,35 :1195_1208(2006) ；Casavola 等，European Journal of Inorganic Chemistry，837-854 (2008)]。由于胶状纳米晶体异质结构的复杂性增加， 超出简单的球形核-壳形态，其电子结构和物理性质将强烈依赖于每个纳米晶体中两种 材料的空间组织形式。具有各向异性形状的胶状纳米晶体提供了一个平台，供人们在暴 露于表面的不同晶面的相对反应活性的基础上作选择性化学修饰。这样就能够通过第二 材料在纳米晶体具体晶面上的成核和生长，合成多组分纳米结构[Cozzoli等，Chemical Society Reviews,35 1195-1208(2006) ；Casavola 等，European Journal of Inorganic Chemistry,837-854(2008) ；Shi 等，Nano Letters,6 875-881 (2006) ；Milliron 等， Nature,430 190-1952004 ；Mokari 等，Science,304 1787-1790(2004) ；Kudera 等， Nano Letters,5 445-449(2005) ；Shieh φ, Journal of Physical Chemistry B,109 8538-8542(2005) ；Talapin 等，Nano Letters, 7 :2951_2959 (2007)]。尽管顺序生长的方法 已应用于广泛的材料组合，但其缺点是在已有纳米晶体表面上的所需异质成核往往与第二 材料的独立纳米晶体的均质成核形成竞争。合成纳米晶体异质结构的一种替代方法是将部分纳米晶体转变为新的组成 或结构相，该方法规避了独立成核[Sun, Y. ；Xia, Y.，Science, 298 :2176_2179 (2002)； Yin 等，Science, 304 711-714 (2004) ；Cable, R. Ε. ；Schaak, R. Ε. , Journal of the American Chemical Society, 128 9588-9589(2006) ；Mews φ, Journal of Physical Chemistry,98 :934_941(1994) ；Dloczik, L. ；Koenenkamp, R. Journal of Solid State Electrochemistry, 8 142-146 (2004) ；Son 等，Science, 306 1009-1012 (2004) ] 在离子 型纳米晶体中，有人用阳离子交换反应改变材料的组成，即用不同的金属离子置换纳米晶 体晶格中的阳离子[Robinson 等，A. P. Science，317 :355-358 (2007) ；Mews 等，Journal of Physical Chemistry,98 :934_941(1994) ；Dloczik, L. ；Koenenkamp, R. Journal of Solid State Electrochemistry, 8 142-146 (2004) ；Son 等，Science, 306 1009-1012(2004)；ffark 等，Journal of the American Chemical Society, 130 9550-9555(2008) ；Camargo Langmuir,23 2985-2992(2007) ；Pietryga Journal of the American Chemical Society, 130 =4879-4885 (2008) ] 例如，向镉的硫族化物纳米晶体(CdS、CdSe、CdTe)中加 入摩尔数稍过量的Ag+阳离子，可使其完全转化为相应的银的硫族化物[Son等，Science, 306 1009-1012 (2004)]。引人注意的是，若各向异性纳米晶体如棒和四角结构的尺寸大 于用于交换的反应区(约4纳米)，则阳离子交换之后，它们的形状保持不变，表明晶体 的内聚在扩散和阳离子交换过程中得到保持。阴离子子格的相对刚性使纳米晶体能够发 生部分转变，产生异质结构，其中两种化合物共享阴离子。通过调节取代阳离子与纳米晶 体中的阳离子之比，可以控制二元异质结构中两种晶体的相对体积分数[Robinson等， A.P. Science, 317 :355_358 (2007)]。纳米晶体中材料的空间排布将取决于若干动力学和 热力学因素，例如，在纳米晶体不同晶面上引发阳离子交换的相对活化能垒，以及反应前沿 经过纳米晶体时界面在能量上的稳定性。对于CdS纳米棒中的Ag+交换，随着各纳米棒中 Ag2S比例的增加，Ag2S区与CdS区通过阳离子扩散发生的重组导致异质结构的形态发生 显著变化[Robinson 等，A. P. Science, 317 355-358 (20 07) ；Demchenko 等，ACS Nano, 2 627-636 (2008)]。少量Ag+产生一块块小的Ag2S区，点缀在纳米晶体表面上，而更多的Ag+ 沿纳米棒产生CdS与Ag2S的交替区段。据信，CdS与Ag2S之间的大晶格应变在形成此体系 的条状图案时发挥显著作用。因此，对阳离子交换对(cation exchange pair)的晶格之间 匹配甚少的情况加以检验，将是十分有意义的。胶状纳米晶体在太阳能电池装置中的应用是十分活跃的研究领域。胶状半导体纳 米晶体是颇具吸引力的太阳能电池活性层材料，因为它们允许进行溶液相处理，这可显著 降低制造成本。先前包含纳米晶体的太阳能电池装置要么采用纳米晶体与有机聚合物的掺 混物，要么采用两种不同类型的半导体纳米晶体双层结构。在这些情况下，两种活性组分 (受电子和供电子)之间的接触不是很确定，会随着设备批次的不同而变化。为提高性能， 宜在基于纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合纳米棒，其包含：　　包括三个或更少的交替区域的线形体，所述区域包括第一区域和第二区域，其中第一区域包含含有第一离子材料的第一材料，第二区域包含含有第二离子材料的第二材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-3-24 61/039,0541.一种复合纳米棒，其包含包括三个或更少的交替区域的线形体，所述区域包括第一区域和第二区域，其中第一 区域包含含有第一离子材料的第一材料，第二区域包含含有第二离子材料的第二材料。2.如权利要求1所述的纳米棒，其特征在于，所述第一离子材料和第二离子材料是半 导体。3.如权利要求1所述的纳米棒，其特征在于，所述纳米棒的长度小于约200纳米。4.如权利要求1所述的纳米棒，其特征在于，所述线形体包含位于两个第二区域之间 的一个第一区域。5.如权利要求1所述的纳米棒，其特征在于，所述纳米棒的直径小于约15纳米。6.如权利要求1所述的纳米棒，其特征在于，所述第一区域包含CdS，所述第二区域包 含 Cu2S。7.如权利要求1所述的纳米棒，其特征在于，所述线形体还包含含有第二材料的第三 区域，其中所述第一区域位于所述第二区域与所述第三区域之间。8.如权利要求7所述的纳米棒，其特征在于，所述第二材料包含硫化铜，所述第一区域 包含硫化镉。9.一种太阳能电池装置，其包含第一电极；第二电极；以及至少一根如权利要求1所述的纳米棒，其位于第一电极与第二电极之间。10.一种方法，其包括在溶剂中形成一种混合物，所述混合物包含纳米棒、配位分子和第二离子，其中纳米棒 包含含有第一离子的第一材料；以及在溶剂中形成复合纳米棒，其中每根复合纳米棒包含一种线形体，所述线形体包...

【专利技术属性】
技术研发人员：AP阿里维沙托斯，B沙特勒，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：US[美国]