纳米微粒制备气相法.ppt

4.1.5通电加热蒸发法棒状碳棒与Si板(蒸发材料)相接触，在蒸发室内充有Ar或He气，压力为l~10KPa，在碳棒与Si板间通交流电(几百安培)，Si板被其下面的加热器加热，随Si板温度上升，电阻下降，电路接通，当碳棒温度达白热程度时，Si板与碳棒相接触的部位熔化。当碳棒温度高于2473K时，在它的周围形成了SiC超微粒的“烟”，然后将它们收集起来。第32页,共56页，星期六，2024年，5月4.1.5通电加热蒸发法影响因素：1）SiC超微粒的获得量随电流的增大而增多。例如，在400Pa的Ar气中，当电流为400A，SiC超微粒的收率为约0.58g/min。2）惰性气体种类不同超微粒的大小也不同。（与气体冷凝法类似）。He气中形成的SiC为小球形，Ar气中为大颗粒。用此种方法还可以制备Cr，Ti，V，Zr，Mo，Nb，Ta和W等碳化物超微粒子。第33页,共56页，星期六，2024年，5月4.1.6爆炸丝法这种方法适用于工业上连续生产纳米金属、合金和金属氧化物纳米粉体。基本原理是先将金属丝固定在一个充满惰性气体(5x106Pa)的反应室中(见图)，丝两端的卡头为两个电极，它们与一个大电容相连接形成回路，加15kV的高压，金属丝在500~800KA电流下进行加热，融断后在电流中断的瞬间，卡头上的高压在融断处放电，使熔融的金属在放电过程中进一步加热变成蒸气，在惰性气体碰撞下形成纳米金属或合金粒子沉降在容器的底部，金属丝可以通过一个供丝系统自动进入两卡头之间，从而使上述过程重复进行。第34页,共56页，星期六，2024年，5月第35页,共56页，星期六，2024年，5月爆炸丝法可制备易氧化的金属的氧化物纳米粉体两种法来实现：（1）在惰性气体中充人一些氧气，（2）将已获得的金属纳米粉进行水热氧化。用这两种方法制备的纳米氧化物有时会呈现不同的形状，例如由前者制备的氧化铝为球形，后者则为针状粒子．第36页,共56页，星期六，2024年，5月4.1.7气相化学反应法气相化学反应法制备纳米粒子是利用挥发性的金属化合物的蒸气，通过化学反应生成所需要的化合物，在保护气体环境下快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。气相反应法制备超微粒子具有很多优点，粒子尺寸分布均匀，粒度小，纯度高，分散性好、化学反应性与活性高等。气相化学反应法适合于制备各类金属、金属化合物以及非金属化合物纳米粒子，如各种金属、氮化物、碳化物、硼化物等。第37页,共56页，星期六，2024年，5月4.1.7气相化学反应法反应类型可将气相化学反应法分为两类气相分解法气相合成法活化反应物系的方式主要有加热（电阻炉加热、化学火焰加热、等离子体加热）射线辐照（激光诱导、γ射线辐射、超声波辐射）第38页,共56页，星期六，2024年，5月（1）气相分解法气相分解法又称单一化合物热分解法。一般是对待分解的化合物或经前期预处理的中间化合物进行加热、蒸发、分解，得到目标物质的纳米粒子。气相分解法制备纳米粒子要求原料中必须具有制备目标纳米粒子物质的全部所需元素的化合物。热分解一般具有反应形式A(气)→B(固)+C(气)第39页,共56页，星期六，2024年，5月（1）气相分解法热分解一般具有反应形式A(气)→B(固)+C(气)气相下均匀核生成及核生长而产生的，反应气需要形成较高的过饱和度，反应体系要有较大的平衡常数。气相热分解的原料通常是容易挥发、蒸气压高、反应性好的有机硅、金属氯化物或其他化合物。如Fe(CO)5、SiH4、Si(NH)2、(CH3)4Si、Si(OH)4等第40页,共56页，星期六，2024年，5月（1）气相分解法第41页,共56页，星期六，2024年，5月（2）气相合成法通常是利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成出相应的化合物，再经过快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。利用气相合成法可以进行多种纳米粒子的合成，具有灵活性和互换性。其反应形式可以表示为A(气)+B(气)一C(固)+D(气)第42页,共56页，星期六，2024年，5月（2）气相合成法下面是典型的气相合成反应方程第43页,共56页，星期六，2024年，5月化学气相沉积制备纳米微粒的主要工艺1．化学气相凝聚法(CVC)2、燃烧火焰—化学气相凝聚法(CF-CVC)3．激光诱导化学气相沉积(LICVD)4、等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)第44页,共56页，星期六，2024年，5月1．化学气相凝聚法(CVC)基本原理利用高纯惰性气体作