纳米材料的制备方法的研究

《纳米材料的制备方法的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、纳米材料的制备方法的研究一、前言纳米材料指的是具有纳米量级(1—100nm)的晶态或非晶态超微粒构成的固体物质。纳米材料真正纳入材料科学殿堂应是德国科学家Gleiter等于1984年首用惰性气体凝聚法成功地制备了铁纳米微粒，并以它作为结构单元制成纳米块体材料。由于纳米材料具有显然不同于体材料和单个分子的独特性能一一表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应等及它在电子、光学、化工、陶瓷、生物和医药等诸多方面的重要应用而引起人们的高度重视。然而纳米材料研究和发展的一个重要环节就是材料的制备。新材料制备工艺和过程的研究与控制对纳米材料的微观结构和性能

2、具有重要的影响。文章叙述了冃前纳米材料的制备与合成方法，包括物理方法和化学方法及其特点和各自的适用范围。二、正文1物理方法主要用于金属、合金等的纳米粒子的制备，具有操作简单、成本低,但产品纯度不高，颗粒分布不均匀，形状难以控制等特点。1.1物理凝聚法1.1.1真空蒸发一冷凝法在超高真空(10-6Pa)或惰性气氛(Ar、He,50^1kPa)中，利用电阻、等离子体、电子束、激光束加热原料，使金属、合金或化合物气化、升华，再冷凝形成纳米微粒。其粒径可达P100nmo此方法的特点是表面清洁、粒度小、设备要求高、产量低，适用于实验室制备。1.1.2等离子体蒸

3、发凝聚法把一种或多种固体颗粒注入惰性的等离子体中，使之通过等离子体之间时完全蒸发，通过骤冷装置使蒸气凝聚制得纳米微粒。通常用于制备含有高熔点金属、合金的纳米材料，女nFe-Al.Nb-Si等。此法常以等离子体作为连续反应且制备纳米微粒。1.2溅射法溅射法利用离子、等离子体或激光溅射固体靶，即用两块金属板分别作为阳极和阴极，阴极为蒸发用的材料，在两电极间充入Ar气，两电极间施加电压。粒子的大小及尺寸主要取决于两电极间的电压、电流和气体压力。靶材的表面积愈大，原子的蒸发速度愈高，超微粒的获得量愈多。1.3喷雾热解法喷雾热解法⑴是将含所需正离了的某种盐类的

4、溶液喷成雾状，送入加热至设定温度的反应器内，通过反应生成微细的粉末颗粒。它综合了气相法和液相法的优点，可制备多种组分的复合材料，从溶液到粉末一步完成，且颗粒形状好。喷雾热解法可根据雾化和凝聚过程分为喷雾干燥法、雾化水解法和雾化焙烧法。1.4高能球磨法1988年，口本京都大学Shingu等人首先报道了高能球磨法制备Al-Fe纳米晶体材料，为纳米材料的制备找出一条实用化的途径。近年来此法已成为制备与合成纳米材料的一种重要方法。高能球磨法是利用球磨机的转动或振动使硬球对原料进行强烈的撞击，研磨和搅拌，把金属或合金粉末粉碎为纳米级微粒的方法。它是一个无外部热

5、能供给的、干的高能球磨过程，是一个由大晶粒变为小晶粒的过程。除了合成单质金属纳米材料外，还可以通过颗粒间的固相反应直接合成化合物。1.5压淬法金属或合金在高压（5〜8Gpa）下加热、保温,骤冷至液氮温度，而后卸压至室温或稍高些，即可自发地转变为纳米合金。此方法适用于金属及合金的纳米材料的制备。此法特点是工艺简单、效率高、成本低、粒度大而且不均匀、容易混入一些杂质。1.6固相法固相法一般是把金属氧化物或其盐按照配方充分混合，研磨后熾烧，最终得到金属及金属氧化物的超微粒子。固相法简便易行，适应面广。但生成的粒了容易结团，必须经常依赖机械粉碎，而且配料不易

6、准确,难免出现粉碎组成不均匀等现象，且能耗大，效率低、粒度差、杂质易于混入、粒子易于氧化或产生变形，因此一般较少釆用。1.7超声膨胀（也称气动雾化）法⑵利用惰性气体将熔融金属吹散，在超声分子束中形成UFP,主要用于制备…些碱金属及一些易挥发的体系。同样适用于金属及合金纳米微粒的制备。1.8液态金属离子源法这种方法的原理类似于墨滴打印机。尖端为几微米的细餌丝浸入在熔点以上的金属液体，将该尖端加压数千伏。由于静电力大于液态金属的表面张力，液态金属被拉出形成锥体，在锥体末端产生大场强的电场，使离子通过场蒸发发射岀来而形成离子化团簇或离子化液滴。该方法适合于

7、熔点蒸气压较低的金属，女ClAu、Ca、In等金属纳米粒子。2化学方法主要用于化合物尤其是多元化合物纳米粒子的制备，具有使用设备简易、反应条件比较缓和及使用原料广等特点。2.1沉淀法包含一种或多种离子的可溶性盐溶液，当加入沉淀剂（如0II-1,C2042-,C032-等）后，或于一定温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中析出，并将溶剂和溶液中原有的阴离子洗去，经热分解或脱水即得到所需的氧化物粉料。该方法可分为共沉淀法、均匀沉淀法［和多元醇沉淀法。其中共沉淀法又可分为单相共沉淀法和混合物共沉淀法。2.2水解法此法又称高温水

8、解法⑶o通过在高温高压下的水溶液或水蒸气等流体中进行有关化学反应，是制备和改善无机材料产物的先进而成熟的技术