納米材料制備方法研究的論文

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1、納米材料制備方法研究的論文　　摘要:介紹了幾種納米材料的物理和化學制備方法,并對不同方法的優(yōu)劣進行了討論。　　關鍵詞:納米材料;物理方法;化學方法　　　　1引言　　　　納米材料和納米科技被廣泛認為是二十一世紀最重要的新型材料和科技領域之一。早在二十世紀60年代,英國化學家thomas就使用“膠體”來描述懸浮液中直徑為1nm-100nm的顆粒物。1992年,《nanostructuredmaterials》正式出版,標志著納米材料學成為一門獨立的科學。納米材料是指任意一維的尺度小于100nm的晶體、非晶體、準晶體以及界面層結構的材料。當粒子尺寸小至納米級時,其本身將具有表面

2、與界面效應、量子尺寸效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應,這些效應使得納米材料具有很多奇特的性能。自1991年iijima首次制備了碳納米管以來,一維納米材料由于具有許多獨特的性質和廣闊的應用前景而引起了人們的廣泛關注。納米結構無機材料因具有特殊的電、光、機械和熱性質而受到人們越來越多的重視。美國自1991年開始把納米技術列入“政府關鍵技術”,我國的自然科學基金等各種項目和研究機構都把納米材料和納米技術列為重點研究項目。由于納米材料的形貌和尺寸對其性能有著重要的影響,因此,納米材料形貌和尺寸的控制合成是非常重要的。作為高級納米結構材料和納米器件的基本構成單元(bui1din

3、gblocks),納米顆粒的合成與組裝是納米科技的重要組成部分和基礎。本文簡單綜述了納米材料合成與制備中常用的幾種方法,并對其優(yōu)劣進行了比較。.　　　　2納米材料的合成與制備方法　　　　2.1物理制備方法　　2.1.1機械法　　機械法有機械球磨法、機械粉碎法以及超重力技術。機械球磨法無需從外部供給熱能,通過球磨讓物質使材料之間發(fā)生界面反應,使大晶粒變?yōu)樾【Я?得到納米材料。范景蓮等采用球磨法制備了鎢基合金的納米粉末。xiao等利用金屬羰基粉高能球磨法獲得納米級的fe-18cr-9—80nm、粒度分布均勻的zno納米顆粒。　　2.1.2氣相法　　氣相法包括蒸發(fā)冷凝法、

4、溶液蒸發(fā)法、深度塑性變形法等。蒸發(fā)冷凝法是在真空或惰性氣體中通過電阻加熱、高頻感應、等離子體、激光、電子束、電弧感應等方法使原料氣化或形成等離子體并使其達到過飽和狀態(tài),然后在氣體介質中冷凝形成高純度的納米材料。takaki等在惰性氣體保護下,利用氣相冷凝法制備了懸浮的納米銀粉。杜芳林等制備出了銅、鉻、錳、鐵、鎳等納米粉體,粒徑在30nm—50nm范圍內(nèi)可控。魏勝用蒸發(fā)冷凝法制備了納米鋁粉。溶液蒸發(fā)法是將溶劑制成小滴后進行快速蒸發(fā),使組分偏析最小,一般可通過噴霧干燥法、噴霧熱分解法或冷凍干燥法加以處理。深度塑性變形法是在準靜態(tài)壓力的作用下,材料極大程度地發(fā)生塑性變形,而使尺

5、寸細化到納米量級。有文獻報道,φ82mm的ge在6gpa準靜壓力作用后,再經(jīng)850℃熱處理,納米結構開始形成,材料由粒徑100nm的等軸晶組成,而溫度升至900℃時,晶粒尺寸迅速增大至400nm?！　?.1.3磁控濺射法與等離子體法　　濺射技術是采用高能粒子撞擊靶材料表面的原子或分子,交換能量或動量,使得靶材料表面的原子或分子從靶材料表面飛出后沉積到基片上形成納米材料。在該法中靶材料無相變,化合物的成分不易發(fā)生變化。目前,濺射技術已經(jīng)得到了較大的發(fā)展,常用的有陰極濺射、直流磁控濺射、射頻磁控濺射、離子束濺射以及電子回旋共振輔助反應磁控濺射等技術。等離子體法是利用在惰性氣

6、氛或反應性氣氛中通過直流放電使氣體電離產(chǎn)生高溫等離子體,從而使原料溶液化合蒸發(fā),蒸汽達到周圍冷卻形成超微粒。等離子體溫度高,能制備難熔的金屬或化合物,產(chǎn)物純度高,在惰性氣氛中,等離子法幾乎可制備所有的金屬納米材料?！　∫陨辖榻B了幾種常用的納米材料物理制備方法,這些制備方法基本不涉及復雜的化學反應,因此,在控制合成不同形貌結構的納米材料時具有一定的局限性。　　2.2化學制備方法　　2.2.1溶膠—凝膠法　　溶膠—凝膠法的化學過程首先是將原料分散在溶劑中,然后經(jīng)過水解反應生成活性單體,活性單體進行聚合,開始成為溶膠,進而生成具有一定空間結構的凝膠。stephen等利用高分

7、子加成物(由烷基金屬和含n聚合物組成)在溶液中與h2s反應,生成的zns顆粒粒度分布窄,且被均勻包覆于聚合物基體中,粒徑范圍可控制在2nm-5nm之間。marcusjones等以cdo為原料,通過加入zn(ch3)2和s[si(ch3)3]2制得了zns包裹的cdse量子點,顆粒平均粒徑為3.3nm,量子產(chǎn)率(quantumyield,qy)為13.8%。　　2.2.2離子液法　　離子液作為一種特殊的有機溶劑,具有獨特的物理化學性質,如粘度較大、離子傳導性較高、熱穩(wěn)定性高、低毒、流動性好以及具有較寬的液態(tài)溫度范圍等