纳米材料与制备07.pdf

第三节 固相方法 固相合成法是指由固相物质直接参与反应来制备新物质的 方法。包括固-固反应、固-气反应和固-液反应。 固相合成法具有操作简单，成本较低，适宜规模化生产等 优点，是工业生产中最常用的方法。但制得材料颗粒较 大，粒径分布不均匀，且形状难以控制。 固相反应 低温固相 中温固相 高温固相 低于100℃ 100-600℃ 高于600℃ 由块状固体物质制成粉末往往需要将固体粉碎，常用的粉 碎方法制得的平均粒径难以小于100 nm，所以只有采用 强化或某些化学、物理手段才能获得纳米粒子，例如高能 球磨法。 机械合金化法(高能球磨法) 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动使硬球对原料进行强烈的撞 击、研磨和搅拌，把金属或合金粉末粉碎为纳米级微粒的方法。 如果把两种或多种金属粉末同时放入球磨罐中进行高能球磨，粉末 颗粒经压延、压合、碾碎，再压合的反复过程，最后获得组织和成 分分布均匀的合金粉末。 由于这种方法是利用机械能达到合金化而不是利用热能或电能，所 以把高能球磨制备合金粉末的方法称为机械合金化法。 高能球磨法制备纳米材料需控制以下条件： (1) 选用材质合适的硬球(不锈钢球、玛瑙球，硬质合金球) (2) 控制球磨温度与时间 (3) 原料一般选用微米级的粉体 实验室固相反应的主要设备 马弗炉和管式炉 采用常规的高温固相反应合成纳米粒子是相当困难的，因 为固相反应需要较高的煅烧温度及较长的煅烧时间来加快 反应速率，因此制得的材料粒径较大，为了获得纳米材料 需要进行粉碎。但可以通过液相法制备纳米前驱体，然后 通过固相法制得目标产物，特别是对于目标产物难以通过 液相法一步制备的材料。 两步法制备纳米材料 液相法制备前驱体 固相法得到产物 LiMn O 2 4 LiAl Mn O 0.1 1.9 4 λ-MnO 2 Nano Letters, 2009,9,4109-4114. LiMn O 2 4 LiAl Mn O 0.1 1.9 4 λ-MnO 2 被电解液侵蚀情况 ① ② ③ Mn O Mn O Li Mn O 2 3 3 4 1.12 1.88 4 第四节 特殊形态纳米材料的制备 4.1 特殊形态纳米材料的制备 4.2 纳米粒子的表面修饰