低热固相法制备纳米材料.ppt

低热固相法制备纳米材料 纳米材料用途广泛及制备方法简单比较 1 什么是低热固相法 2 分类及特有规律 3 机理实验 4 应用实例 5 对我们的指导意义 6 目录 纳米材料 太阳能电池、光催化等新能源材料 汽车产业 生物医学材料 信息材料 应用广泛 纯度高、粒度可控等，工艺复杂、产率较低，污染、规模生产受限。 纳米材料 化学方法 气相法 液相法 由于具有操作简单、成本低、污染小、适合规模生产等优点有望在工业实际生产中得以应用。 物理方法 蒸发冷凝法、激光聚集原子沉积法等，由于对设备要求高，能量消耗大，非理想选择。 无化学平衡 无需溶剂 一步反应 固相法 什么是低热固相反应 定义： 在固相反应中，我们把温度低于100℃固体物质直接参与的反应称为低热固相反应。。 固相反应 100 ℃，低热固相反应 100-600 ℃ ，中热固相反应 600 ℃，高热固相反应 （传统固相化学） 低热固相反应 较高温度下，产物粒子容易团聚生长，微米量级，限于制备粒径较大的热力学稳定的化合物。 低热下，便于对于介稳态化合物（热力学）和动力学稳态化合物--纳米材料 简化工艺，降低成本，解决产物不纯易团聚，回收困难。 低热固相反应的特有规律 潜伏期 无化学平衡 化学拓扑 分步反应 嵌入反应 Tn ΔG0 新化合物的独特途径 无化学平衡的利用 No湿化学层状固体嵌入化合物 混合，研磨，洗涤，分离 先还原，再通过热处理等方式进行氧化 先得目标产物的前驱体，再通过煅烧等手段是前驱体分解，得到目标产物 低热固相法 前驱体法 氧化法 直接反应法 A(s)+B(s) 反应机理 AB 反应 反应 中间体 C（无定型） C（核） 成核 C（晶体） 扩散 生长 [1]景苏，忻新泉；低热固相合成反应的机理研究[A];中国化学会第二届全国物 理无机化学学术会议[C]；2003 关于低热固相反应的反应机理目前还不算很成熟，研究者们建立的理论模型很多，其中较为成熟可靠的为忻新泉、景苏等[1]人指出的：扩散-反应-成核-生长的机理。 （NH4）6Mo7O24?4H2O P2O5 (NH4)3PMo12O40?4H2O 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 2θ 开始 30 min 80℃ for 24h 85℃ for 48h （NH4）6Mo7O24?4H2O和P2O5的固相反应 扩散 反应 成核 生长 20℃ 产物分子团聚成nm级 脱落，继续反应。 μm 级团聚体 机理实验 六水合硝酸钇 四水合碱式乙酸铝 柠檬酸 分别研磨30min Al:Y摩尔比为5:3 柠檬酸与六水合硝酸钇以1：1的比例 玛瑙研钵中室温研磨30min 置于干燥箱80℃干燥至恒重，得到白色疏松泡沫状前驱体 不同温度进行热处理 YAG纳米粉体 2θ/o 不同温度热处理3小时获得YAG的XRD图谱 纳米材料制备实例 它的优点体现在哪里？ 煅烧 1100℃保温 3 小时所获 YAG 粉末的 SEM 照片×100 000 煅烧不同温度保温 3 小时所获 YAG 粉末的 TEM 照片 (a) 800℃×3h 获得 YAG 的 TEM, (b) 1100℃×3h 获得 YAG 的 TEM Keyan Bao等通过低温固相合成高晶态菱方BN三角形纳米微晶。相比较而言，优点是合成过程不添加任何催化剂或模板，避免了利用高温高压的设备要求，简化了工艺提高了纯度。 (a)总体FESEM照片，(b)显示厚度的FESEM照片，(c)TEM照片 (a)总体FESEM照片，(b)显示厚度的FESEM照片，(c)TEM照片 其它纳米粒子合成 利用低热固相法合成太阳能电池的光阳极材料以及量子点敏化剂。 指导意义： 材料的制备方法 合成固配化合物 合成有机化合物 合成功能材料 绿色化学 低热固相法 合成原子簇化合物 合成新的多酸化合物 Thanks