纳米技术资料2.ppt

缩聚反应式： 水解反应式： 金属醇盐法以金属有机醇盐为原料 总反应式： 式中M代表金属，R代表烷基。 溶胶-凝胶法 然后向溶液中加入碱液（如氨水）使得这个水解反应不断向正方向进行，并逐渐形成M(OH)n沉淀，将沉淀物充分水洗、过滤，并分散于强酸溶液中便得到稳定的溶胶，经加热脱水处理变成凝胶，干燥、焙烧后形成金属氧化物粉体。 无机盐法是通过无机盐的水解制备溶胶： 溶胶-凝胶法 优点及应用： 溶胶-凝胶法 合成温度低、对反应系统工艺条件要求低； 产品成分均匀、纯度较高、可进行工业化生产； 在材料制备初期就进行控制，可使材料均匀性达到纳米级甚至分子级水平； 该法可制备纳米氧化物粉末、纳米薄膜和块体材料，其中制备纳米薄膜是此方法最有前途的应用； 陶瓷粉体多用此法制得，具有较高的烧结活性。 返回 利用在溶液中进行的高温反应，包括在水溶液中进行的水热法和非水溶液合成技术。 水热法 在高温高压下的水溶液中，进行化学反应制备无机纳米粉体，即在水解条件下加速离子反应和促进水解反应。 溶液热反应法 根据水热化学反应的类型，水热法可分为氧化、还原、沉淀、分解、结晶、合成等。 工艺流程简单，条件温和，易于控制； 水热法的特点及应用： 溶液热反应法 返回 广泛应用于纳米材料、多孔材料等合成中； 该法可制备物相均匀、纯度高、晶型好、单分散、形状及尺寸可控的纳米微粒； 适用于纳米金属氧化物和金属复合氧化物、陶瓷粉末的制备； “稻草变黄金”——我国科学家用水热法使四氯化碳和钠反应制备出金刚石纳米粉； 溶液蒸发法包括冷冻干燥法及喷雾干燥热分解法和火焰喷雾法三种。 溶液蒸发法 冷冻干燥法 将盐的水溶液造成液滴，趁液滴滴下的瞬间降温冻结，在低温减压下升华脱水，再经热分解形成纳米微粒。 特点及应用： 可较好地消除粉料干燥过程中的团聚现象。 目前该法已制备出MgO-ZrO2及BaPb1-xBixO3超微粒子。 * 纳 米 科 技 * 纳 米 科 技 第一节 纳米粉体的制备及与其他 物质间相容性的改善 一、纳米粉体的团聚问题和表面修饰 二、纳米微粒制备 三、纳米材料表面修饰以改善同其他 物质之间的相容性 纳米粉体与大块的固体材料在物理性质上有很大的不同，最典型的差别之一是比表面积增大，表面能升高。 纳米粉体的团聚问题 如：铜粉，粒度为100μm时每克的比表面积为4.2×103cm2；而当它的粒度为1μm（1000nm）时，每克的比表面积达4.2×105cm2，大了100倍。表面的原子数所占比例也大大增加了，因而其表面活性增强，颗粒之间的吸引力增大。 纳米微粒具有较高的表面能，使纳米微粒系统处于不稳定状态。 设纳米微粒系统处于分散状态时，总表面积为A分；团聚后，总表面积为A集，显然A分＞A集。若单位面积的表面自由能为γ，则团聚前后系统总的表面自由能的变化 可见，团聚使系统的自由能减小，根据热力学定律，纳米微粒系统从分散向团聚变化是不可逆的、自发的过程。 纳米粉体的团聚问题 因此，纳米微粒系统的团聚是不可避免的。 此外，在纳米微粒形成过程中，表面往往带有静电，粒子极不稳定，在微粒的相互碰撞过程中，它们很容易团聚在一起形成表面能较低的、带有弱连接界面的、尺寸较大的团聚体，如图3-2所示。 纳米微粒制备过程中，颗粒间的范德华力远大于微粒本身的重力，它们的化学键造成的粘附，给纳米微粒的制备造成了困难，克服纳米粉体重新聚合问题，是纳米粉体制备过程中首先要考虑的问题。 纳米粉体的团聚问题 为了改善纳米粒子的分散性、解决纳米微粒的团聚问题，需要对纳米微粒进行表面改性，也称表面修饰。 纳米微粒的表面修饰 1、物理修饰 2、表面化学修饰 3、表面修饰的重要意义 返回 纳米微粒的表面改性，主要是依靠改性剂在微粒表面的吸附、反应、包覆或成膜来实现的。具体方法视其应用背景和应用领域而定。选用表面改性剂，必须考虑被处理的对象。 物理修饰是通过范德华力将异质材料吸附在微粒的表面上，防止纳米微粒团聚的方法。 （1）用表面活性剂对无机纳米微粒的表面进行修饰 物理修饰 纳米磁性液体中很多都采用表面活性剂实现了对磁性纳米粒子表面的修饰，使纳米粒子能稳定地分散在载液中。