洋葱晶的合成方法
洋葱晶是一类具有多层同心层状结构的晶体材料，其独特的微观形貌使其在催化、储能、光电等领域具有潜在应用价值。目前，洋葱晶的合成方法主要包括化学气相沉积法、水热/溶剂热合成法、模板辅助合成法及电弧放电法等，以下从方法原理与关键工艺参数展开说明。化学气相沉积法
化学气相沉积CVD是制备碳基洋葱晶的经典方法。以甲烷、乙炔等碳氢化合物为碳源，在惰性气体如氩气氛围中，通过高温800-1200℃使碳源裂为活性碳原子。同时，引入过渡金属催化剂如铁、镍纳米颗粒，碳原子在催化剂表面或颗粒内部逐层沉积，形成以催化剂为核心、多层石墨层包裹的洋葱状结构。通过调控反应温度如1000℃下更易形成规则层状、碳源流量通常在20-50 sccm及催化剂粒径5-20 nm为宜，可实现洋葱晶层数10-30层与层间距0.34-0.36 nm的精准。水热/溶剂热合成法
水热/溶剂热合成法适用于金属硫族化合物、氧化物等高结晶度洋葱晶的制备。以硫化镉洋葱晶为例，将镉盐如氯化镉与硫源硫脲或硫代乙酰胺按化学计量比溶于去离子水或有机溶剂如乙醇，加入氨水调节pH至9-11，形成均相溶液。将溶液转移至高压反应釜，在160-200℃下反应12-24小时，利用高温高压环境促进离子定向扩散与晶体生长，通过层间范德华力或静电力驱动层状单元自组装，形成同心洋葱结构。该法关键在于反应温度高温易导致层间融合与前驱体浓度浓度过高易生成不规则聚集体。模板辅助合成法
模板法借助硬模板如多孔氧化铝、介孔二氧化硅或软模板表面活性剂、嵌段聚合物的空间限制效应合成洋葱晶。以硬模板为例，将介孔二氧化硅球孔径2-5 nm浸入金属盐如硝酸锌与沉淀剂尿素的混合溶液，通过浸渍-干燥-煅烧过程，使金属氧化物在介孔内逐层沉积。随后用氢氟酸刻蚀去除模板，得到以介孔球为中心、多层氧化物壳层组成的洋葱状结构。若采用软模板如十六烷基三甲基溴化铵，则通过表面活性剂胶束的自组装引导前驱体在胶束内外层交替沉积，经热处理去除模板后形成多层洋葱晶。电弧放电法
电弧放电法主要用于制备洋葱状富勒烯或纳米晶。在氦气或氩气压力10-50 kPa氛围中，以石墨棒为电极，施加50-100 A直流电流产生电弧，石墨在高温＞3000℃下蒸发为碳等离子体。碳蒸气在惰性气体中快速冷却，通过表面张力驱动碳原子自组装，形成多层同心石墨结构的洋葱晶。调节电弧电流电流增大易生成大粒径晶体与气体压力压力升高层间距减小，可调控洋葱晶的尺寸50-200 nm与结晶度。以上方法各有侧重：CVD法适合制备碳基洋葱晶，水热法适用于机化合物体系，模板法可精准尺寸与层数，电弧放电法则适用于大规模合成。实际应用中需根据目标材料的组成与结构需求，选择匹配的合成路径。