纳米材料与制备04

《纳米材料与制备04》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第二章纳米材料的制备方法制备纳米材料和纳米结构的方法，总体上分为：“自上而下”(Top-Down)和“自下而上”(Bottom-Up)两种途径。“自上而下”(Top-Down)的方法，是一个由大变小的过程，大块物体通过破碎、粉碎、研磨等方式，转变成纳米量级的颗粒。“自下而上”(Bottom-Up)的方法，即是通过适当的化学反应，化学反应中物质之间的原子必然进行组排，从分子、原子出发制备纳米颗粒第一节液相方法第二节气相方法第三节固相方法第四节特殊形态纳米材料的制备第一节液相方法制备纳米材料的液相介质可以是水介质

2、，也可以是非水介质；可以是极性介质，也可以是非极性介质；可以是单一介质，也可以是混合介质；可以是单相介质，也可以是多相介质。通常使用水介质，主要液相方法有以下几种类型。1.1沉淀法1.2溶胶-凝胶法1.3水热溶剂热法1.4微乳液法1.5模板法1.1沉淀法(precipitation)沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合溶液中加入适当的沉淀剂(OH-,CO2-,CO2-)制324备纳米粒子的前驱体沉淀物，再将此沉淀物进行干燥或煅烧，从而制得相应的纳米粒子。1.1.1沉淀法的类型直接沉淀法共沉

3、淀法均匀沉淀法水解法直接沉淀法直接沉淀法具有非平衡特点，得到的纳米粒子粒径分布宽，容易团聚，粒子的分散性也较差。共沉淀法含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后，所有离子完全沉淀的方法称为共沉淀法。沉淀物为单一化合物或单相固溶体时，称为单相共沉淀；沉淀产物为混合物时，称为混合物共沉淀。例如：1.在Ba，Ti的硝酸盐溶液中加入草酸沉淀剂后，形成了单相化合物BaTiO(CH)·4HO沉淀。经高温分解，2422可制得BaTiO的纳米粒子。32.将YO用盐酸溶解得到YCl，然后将ZrOCl·8HO和23322YCl配成一定

4、浓度的混合溶液，在其中加入NHOH后34便有Zr(OH)和Y(OH)的沉淀形成，经洗涤、脱水、43煅烧可制得ZrO(YO)的纳米粒子。223均匀沉淀法沉淀剂的加入可能使沉淀剂浓度在局部溶液中浓度过高，产生团聚或组成不均匀。均匀沉淀法是不外加沉淀剂，而是使沉淀剂在溶液内缓慢地生成，消除了沉淀剂的浓度局部不均匀性。例如:使用尿素作为沉淀剂，利用尿素水溶液在70℃左右发生分解，生成沉淀剂NH•HO，利用生成NH•HO的速度来控3232制粒子的生长速率，减少团聚现象。水解法金属盐水解法实质上也是一种沉淀法，是一种以水

5、为沉淀剂的沉淀法。除碱金属和碱土金属以外的其他金属盐在水中一般都会有不同程度的水解，水解产物一般为氢氧化物或水合氧化物。纳米颗粒从溶液中沉淀析出要经历成核和生长两个阶段，晶核的成核速率与生长速率的相对大小决定了生成晶粒的粒径大小。当晶核的成核速率小于晶核的生长速率时，有利于生成粒径较大的晶粒；当晶核的成核速率大于晶核的生长速率时，则有利于形成粒径较小的纳米颗粒。为了得到纳米颗粒，要控制晶核的成核速率大于生长速率，即要使反应在瞬间大量成核。1.1.2沉淀法实例共沉淀法制备多元锂离子正极材料前躯体LiCoO250

6、0nm500nm(NiMn)CO(NiMnCo)CO0.50.5231/31/31/323均匀沉淀法制备α-Co(OH)和β-Co(OH)纳米片22HMT:六次甲基四胺α-Co(OH)2β-Co(OH)2TheXRDpatternsinFigure3demonstratetheproportionofβ-phaseinsamplesincreasedwiththetime,confirmingα-βtransformation.Thistransformationcouldbedelayedorevenpre

7、ventedbyaddinganexcessofsalts(anions)intothereactionsolution.OurexperimentalresultsalsoshowedthattheadditionofacertainamountofNaClindiluteCoClsolutionscouldguaranteethe2yieldofpurephaseα-Co(OH)product.2Ingeneral,theminimalamountofNaClrequiredwasdependentont

8、heCoClconcentration.AtalowerconcentrationofCoCl22solution,alageramountofNaClwasrequired.AtaCoCl2concentrationofover25mM,pureα-phasecouldbeobtainedwithoutNaClforagiventime(60min).Atroomtemperature,thesu