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文 献 综 述

一．前 言

在1947年被发现的Kirkendall效应[1]，对科学技术引起很大的冲击，至今，这个效应仍在许多科学技术和工程领域受到关注。2004年Alivisatos课题组发表的应用纳米尺度Kirkendall效应人工合成中空纳米球方法为我们提供了人工合成无机化合物的空心纳米晶体和纳米管的通用途径。近年来，由于其广泛的潜在应用，人们对空心纳米颗粒的控制合成越来越感兴趣。中空纳米颗粒可作为催化剂、吸附剂、载药载体、化学反应器等[2-5]。在我国，制备空心纳米颗粒的工作已得到发展，并取得了一些成果[6-8]。

二．正 文

1.Kirkendall效应发展历史

Kirkendall效应概念最早来源于冶金学，它指两种扩散速率不同的金属在扩散过程中会形成缺陷。Smigelskas和Kirkendall[1]在1947年报道的一个实验在高温下铜和锌在铜/黄铜扩散偶相互扩散,发现初始界面或边界靠近黄铜因为锌比铜扩散更快,导致空位扩散机制的建立。如果在二元系统的界面上发生了大量的扩散，那么在一个方向上就会有一个原子的通量，另一个方向会有一个空缺的通量，因此，在具有较大扩散率的金属的界面区域，会形成空隙。空隙和空隙随着热处理的延长而增加。这些空隙逐渐积累形成大空穴[9]。在冶金工程中，工程师们非常讨厌这个效应，并努力消除它。

2.Kirkendall效应发展现状

2004年，Alivisatos课题组[10]在《Science》上发表了一篇应用纳米尺度Kirkendall效应人工合成中空纳米晶体的文章。他们提出在扩散偶中两种组元具有不同的扩散速率，相应与扩散物质净方向性通量相平衡的，逆向的空位流会聚合成中空的空孔。这种方法提供了人工合成无机化合物的空心纳米晶体的通用途径。他们还提出简单地采用推广的这种方法可以合成在催化应用中作为纳米尺度反应器的蛋黄名纳米结构的铂-钴氧化物。

该文章为我们提供了人工合成无机化合物的空心纳米晶体和纳米管的通用途径。从此以后，很多课题组开始利用Kirkendall效应合成空心结构纳米晶。空心纳米结构由于其物理性质优异。被应用于催化，能量转换和储存，如太阳能电池和电池，超轻结构材料，热和电绝缘体，光学器件，电子和传感器等方面。

利用Kirkendall效应人工合成中空纳米晶体方法主要原理为[11-13]：将应用一般方法制取纳米尺寸的前驱体粒子作为反应物溶于一种溶液中；然后向溶液中再通入反应溶液或反应气体，让前驱体粒子表面层发生化学反应生成产物相的壳层，并组成反应-广散偶，获得固相/气相或固相/液相反应交界面；然后依据Kirkendall效应，向外扩散的快速移动阳离子通过产物相（氧化物或硫化物）壳层，继续与反应溶液或气体发生反应,使产物相的壳层长厚；同时，与上述阳离子的扩散相平衡的空位向壳层内扩散移动,并渐渐聚合成空穴芯，最后形成空心的纳米产物相粒子。