原子转移自由基聚合模板合成尺寸精确可控的Ge,GeO2纳米材料及应用

纳米锗,二氧化锗(Ge,GeO2)是聚酯合成的重要催化剂和下一代纳米半导体器件的基本材料。传统水热合成等方法很难制备形貌均一、尺寸精确可控的Ge,GeO2纳米材料。本项目将原子转移自由基聚合与模板合成相结合，以聚氯甲基苯乙烯(PCS)为大分子引发剂，先用ATRP制备内层为聚苯乙烯、中间层聚锗酸三乙酯、外层聚乙烯吡咯烷酮、近似单分散的圆桶状大分子，三层的厚度和圆桶长度可根据三种单体的配比和 PCS分子量进行精确设计和连续调节。在中间层聚锗酸酯水解凝胶、固化定型后，灼烧除去内层模板和外层保护层，得到设计尺寸大小、形貌均一、近似单分散的GeO2纳米管，经氢气还原得到Ge纳米管。若设计内层厚度为零,则得到实心纳米棒(线、颗粒)。本研究能促进Ge纳米材料和纳米器件的发展，可用于Si,Ti,Sn等其它多种元素纳米管(线、棒、颗粒)的制备，能发展成为一种制备尺寸精确可控、形貌均匀一致纳米材料的通用方法。

纳米二氧化锗(GeO2)是一种重要的聚酯合成催化剂和纳米半导体器件的基本原料。传统水热合成等方法很难制备形貌均一、尺寸精确可控的GeO2纳米材料。本项目将原子转移自由基聚合与模板合成相结合，以聚对氯甲基苯乙烯(PCS)为大分子引发剂，先用ATRP制备内层为聚苯乙烯、中间层聚锗酸三乙酯、外层聚甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯的三层圆桶状大分子，三层的厚度和圆桶长度可根据三种单体的配比和 PCS分子量进行精确设计和连续调节。在中间层聚锗酸酯水解凝胶、固化定型后，灼烧除去内层模板和外层保护层，得到设计尺寸大小、形貌较均一的GeO2纳米管。三层圆筒状大分子的分子量多分散性对GeO2纳米材料尺寸的多分散性有决定性影响。本研究能促进锗纳米材料的发展，可用于Si, Ti, Sn等其它多种元素纳米管(线、棒)材料的制备，有望发展成为一种制备尺寸精确可控、形貌均匀一致纳米材料的通用方法。