纳米粒子与材料讲述.ppt

纳米粒子与材料的制备化学 纳米材料可分为两个层次：纳米粒子和纳米结构材料 纳米粒子：指单个纳米尺寸的超微粒子，纳米微粒的集合体称为纳米粉或超微粉。 纳米结构材料是由纳米粒子聚集而成，它包括三维的纳米块体、二维纳米薄膜和一维纳米线 由块状固体物质制成粉末往往采用将固体粉碎的方法，虽然操作比较简单、安全，但平均粒径难以小于100nm，容易引入杂质，纯度低，颗粒不均匀和形状难以控制。 低温粉碎法 对于某些脆性材料如TiC、SiC、ZrB2等在液氨温度下（-196℃），进行粉碎制备纳米粒子。 机械合金化法（高能球磨法） 1988年见报导，已用这种方法制得多种纳米金属和合金。 爆炸法 将金属或化合物与火药混在一起，放入容器内，经过高压电点火使之爆炸，在瞬间的高温高压下形成微粒。已报导制备出0.05～0.5μm的Cu、Mo、Ti、W、Fe-Ni超微粉末。 由溶液制备纳米粒子的方法已经被广泛的应用，其特点是容易控制成核、组成均匀，并可得到高纯度的纳米复合氧化物。 沉淀法 沉淀法合成的纳米粒子包括直接沉淀法、共沉淀法和均匀沉淀法等。 直接沉淀法：仅用沉淀操作从溶液中制备氢氧化物或氧化物纳米粒子的方法； 共沉淀法：把沉淀剂加入混合后的金属盐溶液中，促使各组分均匀混合沉淀，然后加热分解以获得纳米粒子； 络合沉淀法 在有络合剂存在下，控制晶核生长制备超微粉末。 水热法 水热法的原理是在水热条件下加速离子反应和促进水解反应，使一些在常温常压条件下反应速率很慢的热力学反应，在水热条件下可实现反应快速化。 依据水热反应的类型不同，可分为：水热氧化、还原、沉淀、合成、分解和结晶等。 水热法合成的产物具有较好的结晶形态，有利于纳米材料的稳定性。 醇盐法 金属醇盐是金属与醇反应而生成含M-O-C键的金属有机化合物，其通式为M(OR)n 溶胶-凝胶法 作为低温和温和条件下合成无机化合物的重要方法。 化学过程：首先原料分散在溶剂中，经水解成为溶胶，进一步缩合成具有一定空间结构的凝胶，最后经干燥和热处理制备出纳米粒子。 微乳液法 微乳液是由油、水、表面活性剂组成的透明、各向同性、低粘度的热力学稳定体系． 油包水型(W／O)或水包油型(O／w)微乳液。 * * 引言 (按物态分类) 气相法 液相法 固相法 蒸发-冷凝法 化学气相反应法 溶胶-凝胶法 沉淀法 喷雾法 非晶晶化法 机械粉碎(高能球磨)法 固态反应法 纳米粒子制备方法 各种方法有各自的特点和适用范围 由固态制备纳米粒子 超声波粉碎法 对脆性金属化合物采用超声波粉碎法，可以控制粒度为0.5μm的W、MoSi2、SiC、TiC、ZrC等超微粉。 纳米金属间化合物(尤其是高熔点的) 介稳材料 金属-氧化物复合材料 由溶液制备的纳米粒子 均匀沉淀法：如采用尿素作沉淀剂的均匀沉淀法。由于尿素发生水解，生成了沉淀剂NH4OH，用生成NH4OH的速率来控制粒子的生长速度，这样可大大避免团聚现象！ 水解法 水解法是利用金属盐在酸性溶液中强迫水解产生均匀分散的纳米粒子。 金属醇盐容易进行水解，产生构成醇盐的金属氧化物、氢氧化物或水合物沉淀，沉淀经过滤、干燥，得到超微粉末。 利用微乳液的液滴作为一个微型反应器来合成纳米粒子。由于反应空间仅限于微乳液滴这一微型反应器的内部，可有效避免颗粒之间的进一步团聚．因而得到的纳米粉体粒径分布窄、形态规则、分散性能好且大多数为球形。 *