利用溶胶凝胶法制备纳米材料

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1、哈尔滨师范大学学　年　论　文题目利用溶胶凝胶法制备纳米材料的基本原理学生杨微指导教师徐玲玲副教授年级2009级专业物理学系别物理系学院物理与电子工程学院哈尔滨师范大学2012年4月13论　文　提　要随着社会的发展，纳米材料从开始的微观的概念到现如今纳米材料，从产生到发展到不断创新，大量的新产品已经渗透到了我们的日常生活，纳米纤维、纳米陶瓷、纳米芯片等都已经在市面上有重要应用。然而纳米材料的制备却成了摆在我们面前亟待解决的最大障碍，但是热爱科学的科学家门在经过了艰苦卓绝的探索，在今天我们已经在纳米材料的制备方面有了新的突破，研究出来很多方法，其中包括物理方

2、法，化学方法，而在化学方法中，本文主要讨论了溶胶凝胶技术制备纳米材料的分类，基本原理以及简单的工艺过程。13利用溶胶凝胶法制备纳米材料的基本原理杨微摘　要：本文介绍了纳米材料的性能用途以及制备方法，主要是新兴的制备纳米材料低温工艺——溶胶凝胶法，在文中详细说明了溶胶凝胶法的类型和特征，重点描述了利用溶胶凝胶法制备纳米材料的类型，基本原理以及简略的操作流程。关键词：纳米材料　溶胶凝胶基本原理Thebasicprincipleoftheuseofsol-gelNano–materialsYangWeiAbstract:Thispaperintroducest

3、heperformanceandcomplicationofNano-materialsaswellaspreparationmethods,emphaticallyintroducedtheemergingPreparationNano–materials,thatislow-temperatureprocess,thesol-gelmethoddescribeindetailthetypesandcharacteristicsofsol-gelmethod,thefocusdescribesthetypeofsol-gelNano-materials

4、,thebasicprinciple,andbriefoperationprocess.Keywords:sol-gelNano-materialsbasicprinciple一、纳米材料(一)纳米材料的产生：“纳米”是一个尺度单位，以“纳米”来命名的材料是在20世纪80年代，它作为一种新兴材料的定义把纳米颗粒尺度限制在1～100nm范围。1990.7在美国巴而的摩召开了第一次国际纳米科学技术学术会议，正式把纳米材料科学作为材料科学的一个分支公布于世。这标志着纳米材料科学作为一个相对比较独立学科的诞生。(二)纳米科学技术的发展及分类纳米科学技术是在纳米尺

5、寸范围内通过直接操作和安排原子、分子创制新的物质。纳米科技主要包括：(1)纳米体系物理学；(2)纳米化学：(3)纳米材料学：(4)纳米生物学；(5)纳米加工学；(6)纳米电子学；(7)纳米力学。(三)纳米材料的使用范围纳米材料其表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等而使其在许多领域有重要的应用价值。表1-1纳米材料的特征13性能用途磁性磁记录，磁性液体，永磁材料，磁光材料，吸波材料等光学性能吸波隐身材料，光反射材料，光通信，光储存，光开关等电学特性导电浆料，电极，超导体，量子器件热学性能低温烧结材料，热交换材料，耐热材料陶瓷高硬度，耐磨，韧

6、性好(一)材料的制备方法及特点1.物理方法1)晶体超晶格生长和精细加工相结合的方法——受限于光刻精度,很难做到纳米量度；2)分子束外延——可以得到高质量的薄膜材料。但这种方法的缺点是外延层生长速率较慢；3)应变自组装量子点结构制备技术——制备的量子点和量子线具有尺寸小、无损伤的优点；此外还有自组装法、空间限制物理法等。2.化学方法1)溶胶凝胶法——可以制备出粒径小、粒径分布窄的纳米微结构材料；2)金属有机物气相外延法——保证组分和厚度均匀；3)氢化物汽相外延法——具有温度单一及设备简单、操作方便；4)化学束外延——保证组分和厚度均匀；此外还有水热法、基底

7、法等。一、溶胶凝胶(一)溶胶凝胶的概述：溶胶凝胶(sol-gel)法是一种制备超细粉末的一种湿化学法，它是以液体的化学试剂配制成金属有机或无机化合物或者是金属醇盐前驱物，前驱物溶于溶剂中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或是醇解反应，反应生成物在液相下均匀混合，均匀反应，生成稳定且无沉淀的溶胶体系，放置一段时间后或是干燥处理溶胶之后转变为凝胶，在凝胶中通常含有大量的液相物质，需要利用萃取或蒸发除去液体介质，并在远低于传统的烧结温度下热处理，最后形成相应物质化合物粉体,利用溶胶凝胶法还可以制备其他形态的材料包括单晶、纤维、图层、薄膜材料等。13表2-1对于

8、制备纳米材料的溶胶凝胶法类型和特征过程凝胶化学特征前驱物应用胶体型调PH值或加入