2第二章 纳米微粒的制备技术1.ppt

固相反应法 球磨法 1988年，日本京都大学Shingu等人首先报道了高能球磨法制备Al—Fe纳米晶材料，为纳米材料的制备找出一条实用化的途径。近年来，高能球磨法已成为制备纳米材料的一种重要方法。 制备的纳米非晶颗粒 50 51 52 53 54 55 56 2θ/deg. 图3 晶粒尺寸随着球磨时间的变化 Intensity /a.u. 图4 机械合金化非晶形成的过程 非晶形成机理 过饱和溶质造成了晶格的畸变； 颗粒的尺寸达到一定的临界值（纳米级）时表面原子的晶格发生扭曲，从而形成了非晶态。 特性 非纳米颗粒表面原子晶格的扭曲使这些原子具有很高的能量，即处于不稳定状态。这也是非晶态不稳定的原因。 由机械合金化制备的纳米非晶颗粒是具有严重晶格畸变的纳米晶体颗粒。 * 它又可分成单相沉淀和混合物的共沉淀；沉淀物为单一化合物或单相固溶体时，称为单相沉淀。 如果沉淀产物为混合物时，称为混合物共沉淀。 通常是通过溶液中的化学反应使沉淀剂慢慢地生成。从而克服了由外部向溶液中加沉淀剂而造成沉淀剂的局部不均匀性，使沉淀不能在整个溶液中均匀进行的缺点。 CO(NH2)2 = NH3 + HNCO = NH4+ + NCO- NCO- + 2Ｈ+ + H2O = NH4+ + CO2 ↑ NCO- + OH- + H2O = NH3↑ + CO32- 2[Ce(H2O)n]3+ + 3CO32- = Ce2O(CO3) 2·H2O + CO2 + (n-1) H2O 2Ce2O(CO3) 2·H2O + O2 = 4CeO2 + 2H2O + 4CO2 Ce2O(CO3) 2·H2O经煅烧分解得氧化铈。 均相沉淀法制备单分散CeO2颗粒 前驱体形貌 前驱体的DSC/TG曲线 前驱体的热分解分为两个过程，即结晶水的脱除和碳酸氧铈的氧化分解形成二氧化铈。可用化学方程式表示如下： Ce2(CO3)2O·H2O(s) = Ce2(CO3)2O(s) + H2O(g) Ce2(CO3)2O(s) + 0.5O2(g) = 2CeO2(s) + 2CO2(g) (3)金属醇盐水解法。这种方法是利用一些金属有机醇盐能 溶于有机溶剂并可能发生水解，生成氢氧化物或氧化物沉淀的特性，制备细粉料的一种方法。 此种制备方法有以下特点； ①采用有机试剂作金属醇盐的溶剂，由于有机试剂纯度高，因此氧化物物体纯度高； ②可制备化学计量的复合金属氧化物粉末； ③金属有机醇盐一般价格昂贵，因而制造成本高。 醇盐水解法制备高纯镁铝尖晶石粉体 将摩尔比为1∶2的金属镁片和铝片同时置于足量 正丁醇中加热反应，催化剂为碘单质。反应过程迅速，同时释放出大量的气体，最终生成无色透明的醇盐溶液。制备的化学反应方程式如下： 2Al+Mg+8ROH→Mg(Al(OR)4)2+4H2 正丁醇镁铝的分子结构式 镁铝双金属醇盐的水解 为控制醇盐水解反应速度，在水解前将所得高纯度醇盐加无水乙醇稀释，并以乙酰丙酮作为醇盐的螯合剂。 同时保持一定的环境温度，再按比例将95%乙醇在一定时间内加入醇盐溶液中水解，得到镁、铝复合氢氧化物湿凝胶。 将溶液通过各种物理手段进行雾化获得超微粒子的一种化学与物理相结合的方法。它的基本过程包括 溶液的制备、喷雾、干燥、收集和热处理，其特点是颗粒 分布比较均匀，但颗粒尺寸为亚微米到微米，具体的尺寸范围取决于制备工艺和喷雾的方法。喷雾法可根据雾化和 凝聚过程分为三种方法：  喷雾法 (1) 喷雾干燥法。将金属盐水溶液或氢氧化物溶胶送入雾化器，由喷嘴高速喷入干燥室获得了金属盐或氧化物的 微粒，收集后再焙烧成所需要成分的超微粒子。 (2)雾化水解法。此法是将一种盐的超微粒子，由情性气 体载入含有金属醇盐的蒸气室、金属醇盐蒸气附着在超微粒的表面．与水蒸气反应分解后形成氢氧化物微粒，经焙烧后获得氧化物的超细微粒。这种方法获得的微粒纯度高，分布 窄，尺小可控。具体尺寸大小主要取决于盐的微粒大小。 (3)雾化焙烧法。此法是将金属盐溶液经压缩空气由窄小 的喷嘴喷出而雾化成小液滴，雾化室温度较高，使金属盐小液滴热解生成了超微粒子。例如，将硝酸镁和销酸铝的混合溶液经此法可合成镁铝尖晶石，溶剂是水与甲醇的混合溶液。粒径大小取决于盐的浓度和溶剂的组成，粒径为亚微米级，它们由几十纳米的一次颗粒构成。 水热反应是高温高压下在水(水溶液)或蒸汽等流体中进行有关化学反应的总称。1982年开始用水热反应制备超细微粉的水热法已引起国内外的重视。用水热法制备的超细粉末，最小粒径已经达到数纳米的水平。