第3章纳米材料的性能与制备方法.pptVIP

提问：上节重点;3. 3. 1　固相法 3. 3. 2　液相法 3. 3. 3 气相法 3. 3. 4 其它制备方法--- 纳米丝、纳米线和纳米薄膜的制备;特点：传统的颗粒微细化工艺，通过从固相到固相的变化来制造粉体。所得的粉体和最初固相原料可以是同一物质，也可以是不同物质。 优点：成本低、产量高、制备工艺简单易行等优点，适用对粉体的纯度和粒度要求不太高的场合。 缺点：能耗大、效率低、所得粉末不够细、杂质易于混入、粒子易于氧化或产生变形。;固相法的两大类： （1）机械粉碎法； （2）固相反应法。 ;（1）机械粉碎法 用各种超微粉碎机将原料直接粉碎研磨成超细粉。适用于工业化制备超微粉，产量大，工艺简单。 常用的超微粉碎机有：球磨机、高能球磨机、行星磨、塔式粉碎机和气流磨等。 其中球磨机是目前广泛应用的超细磨设备，其原理是利用介质和物料之间的相互研磨和冲击使物料粉碎，以达到粉末的超细化，但很难使粒径小于100 nm。;球磨法原理：利用介质和物料之间的相互研磨和冲击使物料粉碎，以达到粉末的超细化，但很难使粒径小于100 nm。;破粉碎设备;（2）固相反应法 将原料按一定比例充分混合、研磨后进行煅烧，通过发生固相反应直接制得超微粉，或者是再次粉碎得到超微粉。方法简单，但生成的粉末容易结团，经常需要二次粉碎。;固相反应法制备粉体的工艺流程;------- 是目前实验室和工业上广泛采用的制备超微粉的方法。 基本原理：以均相的溶液为出发点，通过各种途径使溶质和溶液分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，得到所需粉末的前驱体，热解后得到纳米微粒。 优点：设备简单，原料容易获得，纯度高，均匀性好，化学组成控制准确等优点，主要用于氧化物系超微粉的制备。;根据制备和合成过程的不同，液相法可分为： (1)　沉淀法 (2)　溶剂蒸发法 (3)　溶胶-凝胶法 (4) 水热反应法;沉淀颗粒的大小和形状可由反应条件来控制，然后再经过滤、洗涤、干燥，有时还需经加热分解等工艺过程而得到超微粉。 沉淀法又可分为直接沉淀法、共沉淀法和均匀沉淀法。;直接沉淀法 就是使溶液中的某一种金属阳离子发生化学反应而形成沉淀物，其优点是容易制取高纯度的氧化物超微粉。;共沉淀法 原料溶液中有多种阳离子，以均相存在于溶液中，加入沉淀剂后，使所有离子完全沉淀，得到各种成份均一的沉淀的方法。含有两种以上金属元素的复合氧化物超微粉的重要方法。用于制备钙钛矿型材料、尖晶石型材料、敏感材料、铁氧体及萤光材料的超微粉。 BaTiO3超微粉的共沉淀法制取：;均匀沉淀法 一般的沉淀过程是不平衡的，为避免直接添加沉淀剂产生的局部浓度不均匀，在溶液中加入某种物质，使之控制好沉淀剂的生成速度，可避免浓度不均匀现象，使过饱和度控制在适当的范围内，从而控制粒子的生长速度，获得凝聚少、纯度高的超微粉，这就是均匀沉淀法。代表性的均匀沉淀试剂：尿素，六次甲基四胺。; 原理：将金属盐溶液先制成微小液滴，再加热使溶剂蒸发，溶质析成所需的超微粉，是一种通过物理手段进行雾化获得超细离子的化学与物理方法相结合的方法。 根据溶剂的蒸发方式和化学反应发生与否，还可分为：; 喷雾干燥法：将已制成溶液或泥浆的原料靠喷嘴喷成雾状来进行微粉化的一种方法。 喷雾热分解法：把溶液喷入高温的气氛中，溶剂的蒸发和金属盐的热分解同时迅速进行，从而直接制得金属氧化物超微粉的方法。多数情况下使用可燃性溶剂，利用其燃烧热分解金属盐，例如将Mg (NO3)2+Mn (NO3)2+4Fe (NO3)3的乙醇溶液进行喷雾热分解，可以得到(Mg, Mn)Fe2O4超微粉。 冷冻干燥法：将金属盐溶液喷雾到低温有机溶剂中，使其迅速冷冻，然后在低温减压条件下升华，最后脱水并加热分解即可得氧化物超微粉。;雾化器将金属盐溶液喷入高温介质中，溶剂迅速蒸发从而析出金属盐的超微粉。; 喷雾干燥法和喷雾热分解法可连续进行，因而制备能力大，且操作比较简单。已用该法制备的超微粉有氧化锆和氧化铝等。缺点：有些盐类热分解时产生大量有毒气体(如SO2，NO2，NO，Cl2和HCl等)，污染环境。 冷冻干燥法 可制备Al2O3和MgAl2O4超微粉。缺点：成本较高，能源利用率低而未能大规模应用。 ;(3)溶胶-凝胶法 -----最近十几年来迅速发展起来的一项新技术 原理：利用金属有机或无机化合物的水解和聚合反应制备金属氧化物或金属氢氧化物的均匀溶胶，再浓缩成透明凝胶，凝胶经干燥，热处理得到氧化物超微粉的方法。 优点：在低温下可制备纯度高、粒径分布均匀、化学活性大的单组分或多组分分子级混合物，以及可制备传统方法不能或难以制得的