纳米粉体制备技术ppt课件.ppt

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1、先进材料的制备及加工技术江苏大学材料科学与工程学院1第二讲纳米粉体制备技术制备技术分类固相法液相法气相法综合法2纳米线的制备纳米柱的制备碳纳米管制备碳纳米管阵列制备第三讲一维纳米材料的制备31、纳米线的制备纳米线具有高度有序、高纯度、比表面积大的优点,对催化和气敏性能有很大的提高。钙钛矿型复合氧化物是一种具有独特物理性质和化学性质的新型无机非金属材料。通过溶胶-凝胶和氧化铝模板结合的方法,合成了SmFeO3纳米线。456热蒸发法制备出的铜纳米线和铜纳米颗粒的形貌图78置换法，用一种金属的纳米材料，经过溶液中的置换反应，生成另一种金属的纳米材料。用超声波将Zn纳米线散布到甲醇中，然后

2、倒入含有Cu2+的溶液中，室温下剧烈搅动，通过Zn+Cu2+→Cu+Zn2+置换反应生成了铜纳米颗粒链及铜纳米棒9通过改变金属离子导体薄膜两端的外加直流电场强度和作用时间，使阳极金属薄膜的原子转变成离子，然后该离子在直流电场作用下通过离子导电薄膜输运到阴极，并在阴极边缘形核生长成形貌各异的金属纳米材料，且生长的方向是由直流电场场强方向控制。固态离子学方法示意图10固态离子学方法制备的银纳米线的SEM及TEM图11一维SiC纳米材料的高强度和高硬度以及大的长径比，使其被广泛地作为增强相材料应用于金属基、陶瓷基和聚合物基复合材料中。一维SiC纳米材料也可以用来制造高频、大功率、耐高温和

3、抗辐射等恶劣环境下工作的纳米电子和光电子器件。一维SiC纳米材料的合成方法有很多，主要有模板生长法、碳热还原法、激光烧蚀法、电弧放电法、化学气相沉积法和热解有机前驱体法等。12热蒸发法碳纤维基底上合成碳化硅纳米线的实验装置示意图热蒸发法制备SiC纳米线具有工艺简单的特点，充入氢气至400Pa，关闭氢气源。然后升温到硅的熔点之上，保温一段时间(1~9小时)，冷却后取出样品，黑色的碳纤维变成了淡绿色或灰绿色。1314152、纳米柱的制备161718在不同沉积时间的缓冲层上生长的ZnO纳米柱的SEM图19GaN作为III-V族氮化物半导体材料中的重要成员，具有优良的光学和电学性能。由于近

4、年来纳米材料的研究日益增多，因此GaN纳米材料也引起了广泛关注。GaN纳米材料与体材料相比最大的优点是纳米结构中存在应力弛豫可以有效地减低位错密度，尺寸小于光生载流子或激子的扩散长度，因而能够减小光电子器件激活层中的局域化效应。2021多孔氧化铝（AAO）表面的SEM形貌分析2223243、碳纳米管制备碳纳米管(Carbonnanotube，CNT)是1991年发现的一种新型碳结构，它是由碳原子形成的石墨片层卷成的无缝、中空的管体。一般可分为单壁碳纳米管(Single-walledcarbonnanotube)和多壁碳纳米管(Multi-walledcarbonnanotube,M

5、WNT)。由于碳纳米管的直径很小、长径比大，故可视为准一维纳米材料。理论预测其强度大约为钢的100倍，而密度只有钢的1/6，并具有很好的柔韧性。因此被称之为超级纤维，可用于高级复合材料的增强体，制成轻质、高强的太空缆绳。25多壁碳纳米管的TEM、HRTEM照片超级电容器导电塑料电磁干扰屏蔽材料储氢材料平板显示器信息存储催化剂载体……26石墨电弧法激光蒸发法化学气相沉积法聚合物热解法碳纳米管制备方法271）石墨电弧法石墨电弧法是最早用于制备碳纳米管的工艺方法，后经Ebbesen等人优化工艺，每次可制得克量级的碳纳米管。在真空反应室内充惰性气体或氢气，采用较粗大的石墨棒为阴极，细石墨棒

6、为阳极，在电弧放电的过程中阳极石墨棒不断被消耗，同时在石墨阴极上沉淀出含有碳纳米管的产物。把阴极改成可以冷却的铜电极，可避免产物沉积时因温度过高而造成碳纳米管的烧结，从而减少了碳纳米管的缺陷及非晶碳的粘附。在阳极石墨棒中间打洞，然后添加金属元素，如铁、钴、镍和铂等能有效的提高碳纳米管的产率。28以煤为碳源前驱体放电时碳纳米管的生长同时遵循两种机制。传统的石墨电弧机理和由煤的独特化学结构决定的“弱键”机理。研究证明，价廉高储的煤是制备包括多壁、单壁及双壁碳纳米管在内的多种碳纳米管的理想碳源前躯体。292）激光蒸发法激光蒸发法的基本原理是，通过高能激光束使碳原子和金属催化剂蒸发形成碳原

7、子团簇，在催化剂作用下碳原子团簇重组形成碳纳米管并随着载气的流动沉积于收集器上。Smalley等通过对实验条件的改进，用双脉冲激光照含有钴/镍催化剂的碳靶获得了高纯度的单壁碳纳米管束。突出优点是碳纳米管晶化程度和纯度都较高，不足之处在于设备复杂、昂贵，产量不大，故合成碳纳米管的成本太高。30激光蒸发法反应装置示意图313）化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition，简称CVD)，亦称为有机气体的催化热解法。通过含碳气体在催化剂的催化作