物理实验实验报告.docx
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物理实验实验报告
物理实验实验报告
纳米材料的制备及其方式
指导教师:
张变芳
作者:
王华
学号:
班级:
材0301-1
纳米材料的制备及其方式
材0301-1王华
一、纳米科技(nanotechnology)
纳米科技是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,它是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(运算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物,纳米科技又将引发一系列新的科学技术。
纳米科技此刻已经包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。
从包括微电子等在内的微米科技到纳米科技,人类正愈来愈向微观世界深切,人们熟悉、改造微观世界的水平提高到前所未有的高度。
我国著名科学家钱学森也曾指出,纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技进展的一个重点,会是一次技术革命,从而将引发21世纪又一次产业革命。
二、纳米效应
纳米材料具有传统材料所不具有的奇异或反常的物理、化学特性,如本来导电的铜到某一纳米级界限就不导电,原来绝缘的二氧化硅、晶体等,在某一纳米级界限时开始导电。
这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点,和其特有的三大效应:
表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
(一)表面效应
球形颗粒的表面积与直径的平方成正比,其体积与直径的立方成正比,故其比表面积(表面积/体积)与直径成反比。
随着颗粒直径变小,比表面积将会显著增大,说明表面原子所占的百分数将会显著地增加。
对直径大于微米的颗粒表面效应可忽略不计,当尺寸小于微米时,其表面原子百分数激剧增加,乃至1克超微颗粒表面积的总和可高达100米2,这时的表面效应将不容忽略。
超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的,若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒(直径为2*10-3微米)进行电视摄像,实时观察发觉这些颗粒没有固定的形态,随着时刻的转变会自动形成各类形状(如立方八面体,十面体,二十面体多李晶等),它既不同于一般固体,又不同于液体,是一种准固体。
在电子显微镜的电子束照射下,表面原子恍如进入了“沸腾”状态,尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳固性,这时微颗粒具有稳固的结构状态。
超微颗粒的表面具有很高的活性,在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。
如要防止自燃,可采用表面包覆或有意识地控制氧化速率,使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层,确保表面稳定化。
利用表面活性,金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料。
(二)小尺寸效应
随着颗粒尺寸的量变,在必然条件下会引发颗粒性质的质变。
由于颗粒尺寸变小所引发的宏观物理性质的转变称为小尺寸效应。
对超微颗粒而言,尺寸变小,同时其比表面积亦显著增加,从而产生如下一系列新奇的性质。
(1)特殊的光学性质
当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时,即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。
事实上,所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。
尺寸越小,颜色愈黑,银白色的铂(白金)变成铂黑,金属铬变成铬黑。
由此可见,金属超微颗粒对光的反射率很低,通常可低于l%,大约几微米的厚度就能完全消光。
利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料,可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。
此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。
(2)特殊的热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时,其熔点是固定的,超细微化后却发现其熔点将显著降低,当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。
例如,金的常规熔点为1064C℃,当颗粒尺寸减小到10纳米尺寸时,则降低27℃,2纳米尺寸时的熔点仅为327℃左右;银的常规熔点为670℃,而超微银颗粒的熔点可低于100℃。
因此,超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结,此时元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料,甚至可用塑料。
采用超细银粉浆料,可使膜厚均匀,覆盖面积大,既省料又具高质量。
日本川崎制铁公司采用0.1~1微米的铜、镍超微颗粒制成导电浆料可代替钯与银等贵金属。
超微颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引力。
例如,在钨颗粒中附加%~%重量比的超微镍颗粒后,可使烧结温度从3000℃降低到1200~1300℃,以致可在较低的温度下烧制成大功率半导体管的基片。
(3)特殊的磁学性质
人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒,使这类生物在地磁场导航下能辨别方向,具有回归的本领。
磁性超微颗粒实质上是一个生物磁罗盘,生活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底。
通过电子显微镜的研究表明,在趋磁细菌体内通常含有直径约为2′10-2微米的磁性氧化物颗粒。
小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同,大块的纯铁矫顽力约为80安/米,而当颗粒尺寸减小到2′10-2微米以下时,其矫顽力可增加1千倍,若进一步减小其尺寸,大约小于6′10-3微米时,其矫顽力反而降低到零,呈现出超顺磁性。
利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性,已作成高贮存密度的磁记录磁粉,大量应用于磁带、磁盘、磁卡和磁性钥匙等。
利用超顺磁性,人们已将磁性超微颗粒制成用途普遍的磁性液体。
(4)特殊的力学性质
陶瓷材料在通常情况下呈脆性,然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。
因为纳米材料具有大的界面,界面的原子排列是相当混乱的,原子在外力变形的条件下很容易迁移,因此表现出甚佳的韧性与一定的延展性,使陶瓷材料具有新奇的力学性质。
美国学者报道氟化钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不断裂。
研究表明,人的牙齿之所以具有很高的强度,是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。
呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3~5倍。
至于金属一陶瓷等复合纳米材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质,其应用前景十分宽广。
超微颗粒的小尺寸效应还表现在超导电性、介电性能、声学特性以及化学性能等方面。
(三)宏观量子隧道效应
各类元素的原子具有特定的光谱线,如钠原子具有黄色的光谱线。
原子模型与量子力学已用能级的概念进行了合理的解释,由无数的原子组成固体时,单独原子的能级就并合成能带,由于电子数量很多,能带中能级的间距很小,因此能够看做是持续的,从能带理论动身成功地解释了大块金属、半导体、绝缘体之间的联系与区别,对介于原子、分子与大块固体之间的超微颗粒而言,大块材料中持续的能带将割裂为分立的能级;能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。
当热能、电场能或磁场能比平均的能级间距还小时,就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性,称之为量子尺寸效应。
例如,导电的金属在超微颗粒时能够变成绝缘体,磁矩的大小和颗粒中电子是奇数仍是偶数有关,比热亦会反常转变,光谱线会产生向短波长方向的移动,这就是量子尺寸效应的宏观表现。
因此,对超微颗粒在低温条件下必需考虑量子效应,原有宏观规律已再也不成立。
电子具有粒子性又具有波动性,因此存在隧道效应。
最近几年来,人们发觉一些宏观物理量,如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应,称之为宏观的量子隧道效应。
量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础,或它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限,当微电子器件进一步微型化时必需要考虑上述的量子效应。
例如,在制造半导体集成电路时,当电路的尺寸接近电子波长时,电子就通过隧道效应而溢出器件,使器件无法正常工作,经典电路的极限尺寸可能在微米。
目前研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一代器件。
三、纳米粒子的制备方式
纳米粒子的制备方式很多,可分为物理方式和化学方式:
(一) 物理方式
1. 真空冷凝法
用真空蒸发、加热、高频感应等方式使原料气化或形成等粒子体,然后骤冷。
其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控,但技术设备要求高。
2. 物理粉碎法
通过机械粉碎、电火花爆炸等方式取得纳米粒子。
其特点操作简单、本钱低,但产品纯度低,颗粒散布不均匀。
3. 机械球磨法
采用球磨方式,控制适当的条件取得纯元素、合金或复合材料的纳米粒子。
其特点操作简单、本钱低,但产品纯度低,颗粒散布不均匀。
(二) 化学方式
1. 气相沉积法
利用金属化合物蒸气的化学反映合成纳米材料。
其特点产品纯度高,粒度散布窄。
2. 沉淀法
把沉淀剂加入到盐溶液中反映后,将沉淀热处置取得纳米材料。
其特点简单易行,但纯度低,颗粒半径大,适合制备氧化物。
3.水热合成法
高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成,再经分离和热处置得纳米粒子。
其特点纯度高,分散性好、粒度易控制。
4.溶胶凝胶法
金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化,再经低温热处置而生成纳米粒子。
其特点反映物种多,产物颗粒均一,进程易控制,适于氧化物和Ⅱ~Ⅵ族化合物的制备。
5.微乳液法
两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液,在微泡中经成核、聚结、团聚、热处置后得纳米粒子。
其特点粒子的单分散和界面性好,Ⅱ~Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备。
纳米科技是用单个原子、分子制造物质的科学技术。
四、纳米氧化物的制备方式
纳米氧化物的制备一般是采用固相反映法或软化学法。
(一)固相反映法
固相反映法[3,4]是常规生产中常常利用的一种制备高性能铁氧体材料的制备方式。
它以传统的陶瓷制备工艺取得的多畴粒子为原料,利用球磨机的转动和振动,将多畴粒子粉碎成具有纳米尺寸的单畴粒子,再经900~1000℃退火,取得所需的产物。
但该方式易引入某些杂质,很宝贵到均匀的细小颗粒,分散性较差,晶体缺点多,并耗能专门大。
文献[5]报导了用此法制备的平均粒径在20~200nm的SrFe12O19。
(二)软化学法
软化学法即通过反映原料的液相混合使各金属元素高度分散,从而能够在较低的反映温度和较温和的化学环境下制备纳米材料。
软化学法主要有溶胶—凝胶法、熔盐法、水热法、化学共沉淀法和混合技术法等。
1.溶胶—凝胶法的大体原理是:
将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶,然后使溶质聚合凝胶化,再将凝胶干燥、焙烧掏出有机成份,最后取得无机材料。
2.熔盐法[6]是在共沉淀的基础上,将取得的沉淀物与必然量的NaCl、KCl均匀混合,在必然温度下进行热处置,冷却后用热水洗去NaCl和KCl,干燥后可取得分散性好、粒径均匀的铁氧体纳米材料。
NaCl和KCl在烧结进程中主要起助熔的作用,不参与化学反映,生成的铁氧体单畴粒子分散在NaCl、KCl的结晶态中,不易聚结成较大的晶粒,因此比较容易患到分散性好的产物。
文献[7]报导了用该法取得平均晶粒为60nm的BaFe12O19。
3.水热法是指在高温高压下以水为介质进行的化学反映。
以合成锌铁氧体为例,在Zn2+、Fe3+可溶性盐的水溶液中,加入碱溶液进行共沉淀,把取得的悬浊液放入高压釜中于必然温度进行水热处置,然后经水洗、干燥、热处置后取得铁氧体纳米材料。
由于该法是在水溶液中反映,粒子不团聚,制备的粉体分散好、结晶性好、粒径散布较窄、产物纯度高,是目前进行铁氧体合成和应用研究比较活跃的方式之一。
但水热法要求原料纯度高,本钱较高,反映中需要用高压釜,工艺复杂。
4.化学共沉淀法是制备铁氧体纳米材料的一种比较经典的方式。
它是利用化学反映将溶液中的金属离子一路沉淀,通过滤、洗涤、干燥、焙烧后取得所需产物。
常常利用的沉淀剂有NaOH、Na2CO3等。
这种方式工艺简单、经济,易于工业化,而且由于各类金属粒子在溶液中混合,较机械混合更均匀,更易控制产物的成份。
但这种方式易于引入杂质;沉淀进程中常出现胶状沉淀,难于过滤和洗涤;不均匀的沉淀进程容易造成粒子间的团聚,使烧结后形成大的颗粒。
5.液体混合技术是将几种方式结合起来,克服了各自的缺点,取得比较好的结果。
文献[8]把水热法和熔盐法相结合,在水热沉淀物中加入适量的助溶剂NaCl和BaCl2(沉淀物的5~200wt%),在700~900℃焙烧1h,然后用稀盐酸漂洗焙烧后的粉体,以清除多余的Ba2+,再用蒸馏水除去NaCl和BaCl2,干燥后取得平均粒径50nm的BaFe12-2xCoxTixO19纳米材料。
SankaranarayananVK等人[9]利用溶胶-凝胶工艺和共沉淀法的长处,将取得的钡、铁、柠檬酸络合物溶胶加到无水乙醇溶液中,取得均匀的黄色沉淀物;再经干燥、焙烧制得平均粒径小于100nm的BaFe12O19纳米粉体。
五、实验内容
纳米Ni的制备
1.反映方程式
+(NO3)2+(NO3)2+2Fe(NO3)3+8NaOHNi
2.各原料的分子量
Fe(NO3)3•9H2O的分子量为
Zn(NO3)2•6H2O的分子量为
Cu(NO3)3•3H2O的分子量为
NiSO4•9H2O的分子量为
3.计算方式
+(NO3)2+(NO3)2+2Fe(NO3)3+8NaOHNi
mol(HNO3环境)
gggg14g
柠檬酸的质量为:
g
乙二醇的体积为:
ml
4.实验步骤
(1)反映
反映在70℃的水中进行30分钟。
将加入半杯水的烧杯放在恒温水浴箱中加热,同时开动搅拌器。
在温度达到70℃前先加入九水硝酸铁g、六水硝酸锌g、三水硝酸铜g、九水硫酸镍g,等水温达到70℃时再加入柠檬酸70g,乙二醇加入20ml(多加14%),再加入少量硝酸开始反映,在搅拌器的搅拌下反映三十分钟,烧杯溶液变成棕色。
(2)烘烤
调节炉子温度使其为90℃,掏出烧杯,放入炉子中烘烤48小时后,掏出样品,呈黑色饼状,在室温条件下冷却。
(3)研磨
冷却后,用玻璃棒进行捣碎,将碎体小心倒入玛瑙研磨体进行研磨,直到样品呈棕黄色粉末状为止。
最后将粉末装入小瓶内。
(4)烧结
六、附相关科技论文一篇
纳米材料制备技术
许路
(上海交通大学材料科学与工程学院F9905103班)
摘要:
纳米材料作为材料科学中的重要一元,最近几年来受到科学界的普遍重视。
本文将从纳米材料的概况,制备工艺,及其部份应用等方面作出综合评价
关键词:
纳米材料,制备方式
§1概述
§纳米的大体概念及内涵
纳米是一种长度单位,一纳米相当于十亿分之一米,大约相当于几十个原子的长度。
纳米科学技术(Nano-ST)是20世纪80年代末方才诞生并正在崛起的新科技,它的大体涵义是在纳米尺寸(10-9—10-7m)范围内熟悉及改造自然,通过直接操作及安排原子、分子来创造新的物质。
早在1959年美国著名物理学家,诺贝尔奖金取得者费曼就假想:
“若是有朝一日,人们能把百科全书存储在一个针尖大小的空间内,并能移动原子,那将给科学带来什么?
”这正是对于纳米科技的预言,也就是人们常说的小尺寸大世界。
纳米科技是研究由尺寸在至100nm之间的物质组成体系的运动规律和彼此作用和可能的实际应用中的技术问题的科学技术。
纳米科技主要包括:
(1).纳米体系物理学
(2).纳米化学
(3).纳米材料学;
(4).纳米生物学;
(5).纳米电子学;
(6).纳米加工学;
(7).纳米力学;
这七个部份相对独立。
隧道显微镜在纳米科技当中占有重腹地位,它贯穿到七个领域中,以扫描隧道显微镜为分析和加工的手腕占有一半以上。
扫描隧道显微镜(STM)工作原理简图[14]
§纳米材料概述及其分类:
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围,或由他们作为大体单元组成的材料。
若是按维数,纳米材料的大体单元可分为三类:
1.零维,指在空间三维尺度均在纳米尺度,如纳米尺度颗粒、原子团簇等。
2.一维,指在空间中有两维处于纳米尺度,如纳米四、纳米管、纳米棒等。
3.二维,指在三维空间中有一维在纳米尺度,如超薄膜、多层膜、超晶格等。
因为这些单元往往具有量子性质,所以对零维、一维、二维的大体单元又别离有量子点,量子线,量子阱之称。
§纳米材料的特性
小尺寸效应 当纳米微粒尺寸与光波的波长、传导电子的得布罗意波长和超导态的相干长度或透深度等物理特征尺寸相那时,晶体周期性的边界条件将破坏,声、光、电、磁、热、力学等特性均会呈现新的小尺寸效应。
表面与界面效应 纳米微粒由于尺寸小,表面积大,表面能高,因此其活性极高,极不稳固,很容易与其他原子结合。
量子尺寸效应 当粒子尺寸下降到最低值时,费米能级周围的电子能级会由准持续变成离散能级。
纳米微粒的声、光、电、磁、热和超导性与宏观特性有着显著的不同,这被称为量子尺寸效应。
宏观量子隧道效应 隧道效应是指微观粒子具有贯穿势垒的能力,人们发觉一些宏观量,如磁化强度、量子相干器中的磁通量等具有隧道效应,称之为宏观量子隧道效应。
由于以上4个效应的存在,纳米材料呈现如下的宏观物理性能:
(1)高强度和高韧性;
(2)高热膨胀系数、高比热容和低熔点;(3)异样的导电率和磁化率;(4)极强的吸波性;(5)高扩散性。
§纳米材料的制备技术进展的三个阶段
第一阶段:
单一材料和单相材料。
即纳米晶或纳米相(NanocrystallineorNanophase)
第二阶段:
纳米复合材料。
通常采用纳米微粒与纳米微粒的复合(0-0复合)、纳米微粒同常规块体之间的复合(0-3复合)及复合纳米薄膜(0-2复合)。
第三阶段:
纳米组装体系(Nanostructuredassemblingsystem)、纳米尺度的图案材料(Patterningmaterialsonthenanometerscale)。
他的大体内涵是纳米颗粒和纳米丝、管为大体单元在一维、二维及三维空间当中组装排列成具有纳米结构的体系(如右图)。
其中包括纳米阵列体系、介空组装体系、薄膜镶嵌体系。
纳米颗粒、丝、管能够有序的排列而不同于第一、第二阶段中带有必然程度的随机性质。
§2纳米材料的制备
§纳米微粒的制备方式[13]
§ 物理制备方式
初期的物理制备方式是将较粗的物质粉碎,如低温粉碎法、超声波粉碎法、冲击波粉碎法、蒸气快速冷却法、蒸气快速油面法、分子束外延法等等。
最近几年来进展了一些新的物理方式,如旋转涂层法将聚苯乙烯微球涂敷到基片上,由于转速不同,能够取得不同的间隙度。
然后用物理气相沉积法在其表面上沉积一层银膜,通过热处置,即可取得银纳米颗粒的阵列。
中科院物理所开发了对玻璃态合金进行压力下纳米晶化的方式[3]。
例如:
ZrTiCuBeC玻璃态合金在6GPa和623K的条件下进行晶化,能够制备出颗粒尺寸小于5nm的纳米晶。
§化学制备方式
§ 固相法[4]
固相法包括固相物质热分解法和物理粉碎法。
固相物质热分解法是利用金属化合物的热分解来制备超微粒,但其粉末易固结,还需再次粉碎,本钱较高。
物理粉碎是通过机械粉碎、电火花爆炸等法制得纳米粒子。
其原理是利用介质和物料间彼此研磨和冲击,以达到微粒的超细化,但很难使粒径小于100纳米。
机械合金法(MA)是1970年美国INCO公司Benjamin为制作镍的氧化物粒子弥散强化合金而研制成功的一种新工艺。
该法工艺简单,制备效率高,并能制备出常规法难以取得的高熔点金属或合金纳米材料,本钱较低但易引进杂质,降低纯度,颗粒散布也不均匀。
最近几年来,助磨剂物理粉碎法和超声波粉碎法的采用,可制得粒径小于100纳米的微粒。
但仍然存在上述不足,故固相法还有待继续深切研究。
§ 气相法[4]
气相法在纳米微粒制造技术中占有重腹地位,利用此法能够制造出纯度高、颗粒散布性好、粒径散布窄而细的纳米超微粒。
尤其是通过控制气氛,可制备出液相法难以制备的金属碳化物、硼化物等非氧化物的纳米超微粒.该法主要包括:
真空蒸发—冷凝法 在高纯惰性气氛下(Ar、He),对蒸发物质进行真空加热蒸发,蒸气在气体介质中冷凝形成超细微粒。
在1987年,Biegles等采用此法又成功制备了纳米级TiO2陶瓷材料。
高压气体雾化法 该法是利用高压气体雾化器将-20~40℃的氢气和氩气以3倍于音速的速度射入熔融材料的液体内,熔体被破碎成极细颗粒的射流然后急剧骤冷取得超微粒。
采用此法可取得粒度散布窄的纳米材料。
高频感应加热法 以高频感应线圈作热源,使坩埚内的物质在低压(1~10kPa)的He、N2等惰性气体中蒸发,蒸发后的金属原子与惰性气体原子相碰撞,冷却凝聚成颗粒.该法的长处是产品纯度高,粒度散布窄,保留性好,但本钱较高,难以蒸发高沸点的金属.
另外,还有溅射法、气体还原法、化学气相沉淀法和粒子气相沉淀法。
作为特殊方式,用爆炸法可制备纳米金刚石,用低压燃烧法制备SiO2、Al2O3等多种纳米材料。
§ 液相法
80年代以来,随着对材料性能与结构关系的深切研究,出现了液相法实现纳米“超结构进程”的大体途径。
这是依据化学手腕,在不需要复杂仪器的前提下,通过简单的溶液进程就可对性能进行“剪裁”。
液相法主要有以下几种:
沉淀法 该法包括直接沉淀法、均匀沉淀法和共沉淀法。
直接沉淀法是仅用沉淀操作从溶液中制备氧化物纳米微粒的方式。
均匀沉淀法通过控制生成沉淀的速度,减少晶粒凝聚,可制得高纯度的纳米材料。
共沉淀法是把沉淀剂加入混合后的金属溶液中,然后加热分解取得超微粒。
溶胶—凝胶法[5~7] 溶胶—凝胶法可制备传统制备方式不能制得的产物,尤其对制备非晶态材料显得尤其重要,溶胶—凝胶法包括金属醇盐和非醇盐两种方式。
水解反映法[8] 依据水热反映的类型不同,可分为水热氧化、还原、合成、分解和结晶等几种。
其原理是在水热条件下加速粒子反映和增进水解反映。
胶体化学法[9] 采用粒子互换法、化学絮凝法、胶溶法制得透明性金属氧化物的水凝胶,以阴粒子表面活性剂[如DBS]进行憎水处置,然后用有机溶剂冲洗制得有机胶体,经脱水和减压蒸馏,在低于表面活性剂的热分解温度的条件下,制得无定性球状纳米材料。
溶液蒸发和热分解法 该法包括喷雾干燥、燃烧等方式,它用于盐溶液快速蒸发、升华、冷凝和脱水进程,避免了分凝作用,能制得均匀盐类粉末。
若将必然配比的金属盐溶液用粒子喷雾器在干燥室内与不同浓度的气流接触,快速蒸发分解该盐溶液,即可取得纳米微粒。
§ 物理化学方式
§ 热等离子体法
该法是用等离子体将金属等粉末熔融、蒸发和冷凝以制成纳米微粒,是制备高纯、均匀,粒径小的氧化物、氮化物、碳化物系列,金属系列和金属合金系列纳米微粒的最有效方式;同时为高沸点金属的各类系列纳米微粒和含有挥发性组分合金的制备开辟了前景。
新开发出的电弧法[10]混合等离子体法弥补了传统等离子体法存在的等离子枪寿命短、功率小、热效率低等缺点。
§ 激光加热蒸气法
以激光为快速加热热源,使气相反映物分子内部专门快地吸收和传递能量,在刹时完成气体反映的成核、长大和终止。
该法可迅速生成表面干净、粒径小于50纳米,粒度均匀可控的纳米微粒。
§ 电解法
它包括水溶液和熔盐电解两种方式。
用此法可制得高纯金属超微粒,尤其是电负性大的金属粉末。
§ 辐射合成法
用辐射合成法[11]制备纳米材料具有明显的特点:
一般采用γ射线辐照较大浓度的金属盐溶液。
制备工艺简单,可在常温常压下操作,制备周期短,产物粒度易控制,一般可得10纳米左右的粉末,产率较高,不仅可制备纯金属粉末,还可制备氧化物、硫化物纳米粒子及纳米复合材料。
通过控制条件可制备非晶粉末.所以纳米材料的辐射法制备最近几年来取得了专门大的进展。
纳米微粒的制备除上述方式外,还有一些其他新方式,如模板合成法[3],利用纳米多孔材料的纳米孔或纳米管道为模板,可取得粒径可控,易搀杂和反映易控制的纳米粒子;自组装法[3],用此法可制造中空的纳米球或纳
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