非氧化物納米材料的制備方法傳統(tǒng)上都是由金屬和非金屬單質(zhì)或氫化物高溫反應(yīng)制得。

目前，上已發(fā)展了自蔓延高溫合成技術(shù)、高溫固相置換反應(yīng)、金屬有機(jī)化合物熱分解、水熱合成等方法，但前兩種方法所得的產(chǎn)物往往含有雜質(zhì)，第三種方法因有些金屬有機(jī)化臺物難以合成且價格較貴，限制了其應(yīng)用；第四種方法能用于制備氧化物和低價硫化物等，但在制備氮化物、磷化物等非氧化物時，由于反應(yīng)物對水敏感而無法使用。

中國科技大學(xué)納米化學(xué)和納米材料實(shí)驗(yàn)室發(fā)展了溶劑熱合成技術(shù)，設(shè)計(jì)和選擇了多種新的化學(xué)反應(yīng)，在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)了多種磷化物、砷化物、硒化物、碲化物和碳化物等納米非氧化物材料的制備。其基本原理與水熱合成類似，只是以有機(jī)溶劑代替水作為媒介，在密封體系中實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)。

1、ⅢV族納米材料的溶劑熱合成

隨著高速集成電路、微波和毫米波器件、量子阱器件及光電集成電路向微型化方向發(fā)展，對材料的納米化提出了要求。納米半導(dǎo)體粒子隨粒徑減小，量子效應(yīng)逐漸增大，其光學(xué)性質(zhì)因而受到很大影響。理論計(jì)算表明，ⅢV族化合物半導(dǎo)體納米材料的量子尺寸效應(yīng)比ⅡⅥ族化合物更為顯著。但由于制備上的困難，ⅢV族化臺物半導(dǎo)體的物性研究受到很大的局限。如傳統(tǒng)上制備InAs需要很高的溫度，或引入復(fù)雜的金屬有機(jī)前驅(qū)物，所需反應(yīng)條件苛刻，往往需要無水無氧系統(tǒng)，這一切都使得制備操作過程復(fù)雜化，大大限制了ⅢV族半導(dǎo)體的大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)，而且高溫下難以獲得納米材料。這就使得尋求新的低溫液相制備ⅢV化臺物半導(dǎo)體納米材料的方法成為必要。

1996年，我們J成功地在300度以下以GaCI3和N為原料苯熱合成制得納米氮化鎵。“文章報(bào)道了兩個激動人心的研究成果：在非常低的溫度下苯熱制備了結(jié)晶CaN；觀察到以前只在超高壓下才出現(xiàn)的亞穩(wěn)的立方巖鹽相，從此溶液熱合成技術(shù)將可能因此發(fā)展成為重要的固體合成技術(shù)，而發(fā)展產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)固體結(jié)構(gòu)的方法是當(dāng)今極其重要的研究領(lǐng)域。”至今這篇文章已被引用45次。

我們還成功地在甲苯中150度溫度下以金屬鈉共還原Incb和Ascb制得h，用低溫的砷源制備砷化銦是十分重要的。各種砷源的毒性依次為As(R=H，Me，CI，ere．)>A呂203(As(Ⅲ))>(RAsO)>A呂2(AS(V))>AsO(OH)(n=1，2)>RAs>As(0)，可見單質(zhì)As在所有砷源中毒性zui小，于是我們建立了一種新的方法，用單質(zhì)As作原料，在KBII|的存在下，成功地獲得了粒度分布窄、顆粒均勻的hA8納米晶。

2、金剛石及硅化物、氮化物的中溫溶劑熱合成提到金剛石的人工合成，人們首先會想到已有幾十年歷史的石墨高溫高壓相變合成金剛石的方法。自80年代以來，如何在各種化學(xué)氣相沉積(CVD)條件下低壓生長出人造金剛石成為世界范圍的熱點(diǎn)之一。1988年，美國和蘇聯(lián)報(bào)道了一種新的用爆炸制備金剛石粉的方法。該法利用產(chǎn)生的游離碳轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸郏鄣馁|(zhì)量有待提高。我們以廉價的四氯化碳和金屬鈉為原料，在700~C下制得了金剮石，x射線和Haman光譜驗(yàn)證了金剛石的存在。被美國《化學(xué)與工程新聞》評價為“稻草變黃金”，并被評為國家教育部1998年度科技新聞，在國家自然科學(xué)基金委員會1998年年報(bào)“科學(xué)基金項(xiàng)目巡禮”一欄中報(bào)道。類金剛石型氮化物陶瓷材料具有高熔點(diǎn)、高硬度、高化學(xué)穩(wěn)定性和抗熱震性，是頗有前途的高溫結(jié)構(gòu)材料。我們在溶劑熱合成條件下，發(fā)展了一條新的還原．氮化合成路線——以s~cl,和NaN3為原料，在670~C的低溫(比傳統(tǒng)溫度低于500度以上)和450個太氣壓下制備出晶態(tài)M，另一種還原．碳化路線則用SiC&和活性炭為si和C源，用金屬Na為還原劑，在600~C下成功地制得納米SiC，以類似的路線制得了納米TiC。

3、金屬硫?qū)倩衔锛{米材料的溶劑熱合成和室溫合成硫?qū)倩衔锸侵匾墓怆姲雽?dǎo)體材料，其中多元硫?qū)倩衔镌谠S多領(lǐng)域如光發(fā)射二極管、光電池、非線性光學(xué)材料等領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用前景。在溶劑熱合成條件下，我們設(shè)計(jì)了多種反應(yīng)路線，用以制備各種金屬硫?qū)倩衔?，特別是在相對低的溫度下將溶劑熱合成拓展到實(shí)現(xiàn)多元化合物的制備，成功地制得了多系列多元硫?qū)倩衔?。?/span>cI1F，cd，AgB，Cu3ⅨS，C．SbS~，A＆sbS，FeIn2sI，A蜀cu等礦物半導(dǎo)體和I一Ⅲ一Ⅵ族三元硫化物AgMS~(M=C,a，In)，A凸，CoC．，Ag焉等系列。

4、一維納米材料的溶劑熱合成控制生長一維半導(dǎo)體納米材料如納米棒(或納米線)、納米管等具有特殊的機(jī)械、電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)性能，而且理論上這些性能可由它們的直徑和對稱性的變化來調(diào)節(jié)，在介觀研究和納米器件等方而顯示了很強(qiáng)的潛力。目前對一維納米材料的研究主要集中在碳納米管和各種化合物納米線。我們工作的特色是在溶劑熱合成條件下，通過溶劑和絡(luò)合劑的選擇，控制所生成的納米材料的尺寸和形貌，成功地獲得多種一維、準(zhǔn)一維的非氧化物納米材料。其中用溶劑液相分子模板自組裝取向生長技術(shù)，制成CdE(E=S，Se，Te)納米線的工作，文章被選為47篇高引用的文章之一。

此外，我們在高壓釜中400度溫度下用金屬鈉還原SiC&和COl,制成一維SiC納米棒的工作。審稿人作了這樣的評價：“SiC是非常重要的材料，這篇文章報(bào)道了一個新的、非常有趣的合成方法??將促進(jìn)該領(lǐng)域更深人的工作”。另外我們還設(shè)計(jì)了一種新的化學(xué)合成路線——“化學(xué)剪刀法”，通過溶劑的選擇“剪去”單分子前驅(qū)物中“無用的”基團(tuán)，并利用溶劑分子模板實(shí)現(xiàn)取向生長，成功地獲得了具有量子尺寸效應(yīng)的cds納米線，文章發(fā)表在．com∞n．上。我們還設(shè)計(jì)了各種反應(yīng)路線，盡可能地降低反應(yīng)溫度，以至于室溫和近室溫，其中Ⅺ強(qiáng)‘還原法成功地在室溫下制得cdse、Pbse等系列硫?qū)倩锛{米線。