纳米材料的制备方法及特点.doc

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1、纳米材料的制备方法及特点引言纳米科学技术是20世纪80年代末产生的一项正在迅猛发展的新技术。所谓纳米技术是指用若干分子或原子构成的单元一纳米微粒，制造材料或微型器件的科学技术。纳米材料学只是纳米科技的一•个分支，但它却是纳米技术发展的基础。纳米材料的制备方法甚多，FI前制备纳米材料屮最基本的原则有二：一是将大块尚体分裂成纳米微粒；二是由单个基本微粒聚集形成微粒，并控制微粒的生长，使其维持在纳米尺寸。按照纳米微粒的制备原理，纳米材料的制备方法总体上可以分为物理方法和化学方法。现就其制备方法作一较综述。1物理制

2、备方法早期的物理制备方法是将较粗的物质粉碎，如低温粉碎法、超声波粉碎法、冲击波粉碎法、蒸气快速冷却法、蒸气快速油面法等等。近年来发展了一些新的物理方法，如旋转涂层法将聚苯乙烯微球涂敷到基片丄，由于转速不同，可以得到不同的空隙度.然后用物理气相沉积法在其表面上抗积一层膜，经过热处理，即可得到纳米颗粒的阵列。这些方法我们统称为物理凝聚法，物理凝聚法主要分为(1)真空蒸发靛聚法将原料用电弧高频或等离子体等加热，使Z气化或形成等离子体，然后骤冷,使之凝结成纳米微粒。其粒径可通过改变通入惰性气体的种类、压力、蒸发速率

3、等加以控制，粒径可达l-10()nmo具体过程是将待蒸发的材料放人容器屮的柑锅屮，先抽到~4Pa或更高的真空度，然后注人少量的惰性气体或性NH,等载气，使Z形成一•定的真空条件，此时加热，使原料蒸发成蒸气血凝聚在温度较低的钟罩壁上，形成纳米微粒。(2)等离子体蒸发凝聚法把-种或多种固体颗粒注人惰性气休的等离子体屮，使之通过等离子体之间时完全蒸发，通过骤冷装置使蒸气奴聚制得纳米微粒。通常用于制备含有高熔点金属合金的纳米微粒，如Fe-Al,Nb-Si等。此法常以等离子体作为连续反应器制备纳米微粒。综上所述,

4、物理方法通常采用光、电等技术使材料在真空或惰性气氛屮蒸发,然后使原子或分子形成纳米颗粒，它还包括球磨、喷雾等以力学过程为主的制备技术。物理法的特点是：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。2化学制备方法化学法是指通过适当的化学反应，从分子、原子、离子出发制备纳米物质，它包括化学气和沉积法、化学气相冷凝法、溶胶一凝胶法、水热法、沉淀法、冷冻干燥法等。化学气相沉积(CVD)是迄今为止气相法制备纳米材料应用最为广泛的方法，该方法是在一个加热的衬底上，通过-种或几种气态元素或化合物产生的化

5、学元素反应形成纳米材料的过程，该方法主要可分成热分解反应沉积和化学反应沉积。该法具有均匀性好，可对整个基体进行沉积等优点。其缺点是衬底温度高。随着其它相关技术的发展，由此衍生出来的许多新技术，如金属有机化学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积门、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相沉积等技术。化学气相冷凝法(CVC)主要通过有机高分子热解获得纳米粉体，具体过程是先将反应室抽到^Pa或更高真空度，然后注入惰性气体He,使气床达到几百帕斯卡，反应物和载气He从外部系统先进入前部分的热磁

6、控溅射CVD装置由化学反应得到反应物产物的前驱体，然后通过对流达到后部分的转筒式骤冷器，用于冷却和收集合成的纳米微粒。化学沉淀法是在金展盐类的水溶液小控制适半的条件使沉淀剂与金属离子反应，产生水合氧化物或难溶化合物，使溶液转化为沉淀，然后经分离、干燥或热分解而得到纳米级超微粒。化学沉淀法可分为直接沉淀法、均匀沉淀法、共沉淀法和醇盐水解沉淀法。3物理化学方法实践屮一般不会只用物理方法或者只用化学方法，也有好多结合了物理和化学两学科的方法，主要有以下方法(1)热等离子体法该法是用等离子体将金属等粉末熔融、蒸发和

7、冷凝以制成纳米微粒，是制备高纯、均匀，粒径小的氧化物、氮化物、碳化物系列。金属系列和金属台金系列纳米微粒的最有效方法。例如用电弧法混合等离子体，这种方法法弥补了传统等离子体法存在的等离子枪寿命短、功率小、热效率低等缺点。(2)激光加热蒸气法以激光为快速加热热源，使气相反应物分子内部很快地吸收和传递能量，在瞬间完成气体反应的成核、长大和终止•该法可迅速生成表而洁净、粒径小于50纳米，粒度均匀可控的纳米微粒。(3)辐射合成法用辐射台成法制备纳米材料具有明显的特点：一般采用了射线辐照较大浓度的金属盐溶液。制备工艺

8、简单，可在常温常床下操作，并口制备周期短，产物粒度易控制，一般可得10纳米左右的粉末，，产率也较高，不仅可制备纯金属粉末,还可制备氧化物、硫化物纳米粒子及纳米复台材料，通过控制条件可制备非晶粉末所以纳米材料的辐射法制备近年来得到了很大的发展.纳米微粒的制备除上述方法外，还有一些其他新方法，如模板台成法，自组装法,有序LB膜法等。小结Fl前已有的纳米物质台成方法虽然五花八门，但还是很不完整的.从发展纳米材料的角度看