《纳米材料的制备》PPT课件

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1、纳米材料的制备方法材料的开发与应用在人类社会进步上起了极为关键的作用。人类文明史上的石器时代、铜器朝代、铁器时代的划分就是以所用材料命名的。材料与能源、信息为当代技术的三大支柱，而且信息与能源技术的发展也离不一材料技术的支持。江泽民主席在接见青年材料科学家时指出：“材料是人类文明的物质基础”，又一次强调了材料研究的重要性。纳米材料指的是颗粒尺寸为1～100nm的粒子组成的新型材料。由于它的尺寸小、比表面大及量子尺寸效应，使之具有常规粗晶材料不具备的特殊性能，在光吸收、敏感、催化及其它功能特性等方面展现出引人注目的应用前景。

2、前言早在1861年，随着胶体化学的建立，科学家就开始对直径为1～100nm的粒子的体系进行研究。真正有意识地研究纳米粒子可追溯到30年代的日本，当时为了军事需要而开展了“沉烟试验”，但受到实验水平和条件限制，虽用真空蒸发法制成世界上第一批超微铅粉，但光吸收性能很不稳定。直到本世纪60年代人们才开始对分立的纳米粒子进行研究。1963年，Uyeda用气体蒸发冷凝法制得金属纳米微粒，对其形貌和晶体结构进行了电镜和电子衍射研究。1984年，德国的H.Gleiter等人将气体蒸发冷凝获得的纳米铁粒子，在真空下原位压制成纳米固体材料，

3、使纳米材料研究成为材料科学中的热点。国际上发达国家对这一新的纳米材料研究领域极为重视，日本的纳米材料的研究经历了二个七年计划，已形成二个纳米材料研究制备中心。德国也在Ausburg建立了纳米材料制备中心，发展纳米复合材料和金属氧化物纳米材料。1992年，美国将纳米材料列入“先进材料与加工总统计划”，将用于此项目的研究经费增加10％，增加资金1.63亿美元。美国Illinois大学和纳米技术公司建立了纳米材料制备基地。我国近年来在纳米材料的制备、表征、性能及理论研究方面取得了国际水平的创新成果，已形成一些具有物色的研究集体和

4、研究基地，在国际纳米材料研究领域占有一席之地。在纳米制备科学中纳米粉体的制备由于其显著的应用前景发展得较快。纳米材料的制备纳米材料的合成与制备一直是纳米科学领域的一个重要研究课题，新材料制备工艺过程的研究与控制对纳米材料的微观结构和性能具有重要的影响。在所有纳米材料的制备方法中，最终目的是所制得的纳米颗粒具有均一的大小和形状。理论上，任何能够制备出无定型超微粒子和精细结晶的方法都可以用来制备纳米材料。如果涉及了相转移（例如，气相到固相），则要采取增加成核以及降低在形成产品相过程中颗粒的增长速率的步骤，从而获得纳米颗粒。一旦

5、形成了纳米颗粒，则要防止其团聚和聚结。此外，许多方法合成制备出的纳米材料都是结构松散、易团聚的纳米超细微粒，这样只可得到纳米粉体。如果要获得纳米固体材料，须将纳米颗粒压实才可得到致密的块材。因此，材料的压制工艺也是纳米制备技术的重要部分。根据制备状态的不同，制备纳米微粒的方法可以分为气相法、液相法和固相法等;根据是否发生化学反应，纳米微粒的制备方法通常分为三大类：化学方法、化学物理法及物理法；或者：化学方法、物理法及其它。按反应物状态分为干法和湿法。大部分方法具有粒径均匀，粒度可控，操作简单等优点；有的也存在可生产材料范围

6、较窄，反应条件较苛刻，如高温高压、真空等缺点。纳米微粒的制备方法分类纳米粒子制备方法气相法液相法沉淀法水热法溶胶－凝胶法冷冻干燥法喷雾法气体冷凝法氢电弧等离子体法溅射法真空沉积法加热蒸发法混合等离子体法共沉淀法化合物沉淀法水解沉淀法纳米粒子合成方法分类固相法粉碎法干式粉碎湿式粉碎化学气相反应法气相分解法气相合成法气－固反应法物理气相法热分解法其它方法固相反应法纳米粒子制备方法物理法化学法粉碎法构筑法沉淀法水热法溶胶－凝胶法冷冻干燥法喷雾法干式粉碎湿式粉碎气体冷凝法溅射法氢电弧等离子体法共沉淀法均相沉淀法水解沉淀法纳米粒子合

7、成方法分类气相反应法液相反应法气相分解法气相合成法气－固反应法化学物理法(如球磨法)气相法制备纳米微粒定义：气相法指直接利用气体或者通过各种手段将物质变为气体，使之在气体状态下发生物理或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。气相法分为气体中蒸发法，化学气相反应法，化学气相凝聚法和溅射法等气相法主要具有如下特点:表面清洁;粒度整齐,粒径分布窄;粒度容易控制;颗粒分散性好。优势：气相法通过控制可以制备出液相法难以制得的金属碳化物、氮化物、硼化物等非氧化物超微粉。加热源通常有以下几种：1）电阻加热；2）等离子喷射

8、加热；3）高频感应加热；4）电子束加热；5）激光加热；6）电弧加热；7）微波加热。1)电阻加热(电阻丝)使用螺旋纤维或者舟状的电阻发热体关于加热源不同的加热方法制备出的超微粒的量、品种、粒径大小及分布等存在一些差别：金属类：如铬镍系，铁铬系，温度可达1300℃;钼，钨，铂，温度可达1800℃;非金属类：