纳米材料与制备04.pdf

第二章纳米材料的制备方法 制备纳米材料和纳米结构的方法，总体上分为： “ 自上而下” (Top-Down)和“ 自下而上”(Bottom- Up)两种途径。 “ 自上而下” (Top-Down) 的方法，是一个由大变小 的过程，大块物体通过破 碎、粉碎、研磨等方式， 转变成纳米量级的颗粒。 “ 自下而上”(Bottom-Up)的 方法，即是通过适当的化学 反应，化学反应中物质之间 的原子必然进行组排，从分 子、原子出发制备纳米颗 粒 第一节液相方法 第二节气相方法 第三节固相方法 第四节特殊形态纳米材料的制备 第一节液相方法 制备纳米材料的液相介质可以是水介质，也可以是非水 介质；可以是极性介质，也可以是非极性介质；可以是 单一介质，也可以是混合介质；可以是单相介质，也可 以是多相介质。通常使用水介质，主要液相方法有以下 几种类型。 1.1 沉淀法 1.2 溶胶-凝胶法 1.3 水热溶剂热法 1.4 微乳液法 1.5 模板法 1.1 沉淀法 (precipitation) 沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合 ，在混合溶液中加入适当的沉淀剂(OH-,CO 2-,C O 2-)制 3 2 4 备纳米粒子的前驱体沉淀物，再将此沉淀物进行干燥或 煅烧，从而制得相应的纳米粒子。 1.1.1 沉淀法的类型 直接沉淀法 共沉淀法 均匀沉淀法 水解法 直接沉淀法 直接沉淀法具有非平衡特点，得到的纳米粒子粒径 分布宽，容易团聚，粒子的分散性也较差。 共沉淀法 含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后，所有离子完 全沉淀的方法称为共沉淀法。沉淀物为单一化合物或 单相固溶体时，称为单相共沉淀；沉淀产物为混合物 时，称为混合物共沉淀。 例如： 1. 在Ba，Ti的硝酸盐溶液中加入草酸沉淀剂后，形成了 单相化合物BaTiO(C H ) ·4H O沉淀。经高温分解， 2 4 2 2 可制得BaTiO3 的纳米粒子。 2. 将Y O 用盐酸溶解得到YCl ，然后将ZrOCl ·8H O和 2 3 3 2 2 YCl 配成一定浓度的混合溶液，在其中加入NH OH后 3 4 便有Zr(OH) 和Y(OH) 的沉淀形成，经洗涤、脱水、 4 3 煅烧可制得ZrO (Y O ) 的纳米粒子。 2 2 3 均匀沉淀法 沉淀剂的加入可能使沉淀剂浓度在局部溶液中浓度过高， 产生团聚或组成不均匀。均匀沉淀法是不外加沉淀剂，而 是使沉淀剂在溶液内缓慢地生成，消除了沉淀剂的浓度局 部不均匀性。 例如: 使用尿素作为沉淀剂，利用尿素水溶液在70 ℃左右发生分 解，生成沉淀剂NH •H O，利用生成NH •H O的速度来控 3