納米材料的制備方法

《納米材料的制備方法》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、納米材料的制備方法1納米材料納米材料是指在三維空間屮至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的晶體，非晶體、準(zhǔn)晶體以及界面層結(jié)構(gòu)的材料,這大約相當(dāng)于10-100個(gè)原子緊密排列在一起的尺度［1］。納米材料大致可分為納米粉末（零維），納米纖維（一維），納米膜（二維），納米塊體（三維），納米復(fù)合材料，納米結(jié)構(gòu)等六類。［2］納米材料的物理化學(xué)性質(zhì)不同于微觀原子、分子，也不同于宏觀物體，納米介于宏觀世界與微觀世界之間。納米材料的特殊結(jié)構(gòu)使得它具有特殊的力學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等特殊的性能。這些冇益的性能讓納米材料的研究空前火熱?，F(xiàn)在，納米材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用領(lǐng)

2、域。比如納米疏水涂料可以用來制成衣服、汽車玻璃膜等，這樣衣服不會(huì)濕，汽車玻璃也不會(huì)在下雨天模糊了；再如納米吸波材料，討以作為隱身戰(zhàn)機(jī)的涂層，配合特殊的氣動(dòng)介局能使戰(zhàn)機(jī)的雷達(dá)反射面積減小到兒平方厘米。2納米材料的制備方法2.1溶膠凝膠法溶膠-凝膠法是以無機(jī)物或金屬醇鹽做前驅(qū)體，在液相將這些原料均勻混合,并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液屮形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化,膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿了火去流動(dòng)性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料?？稍诘蜏叵轮苽浼兌雀?、粒度尺寸均勻的納米材料。在制備

3、過程中無需機(jī)械混合，不易摻入雜質(zhì)，產(chǎn)品純度高。由于在溶膠-凝膠過程中，溶膠由溶液制得，化合物在分子級(jí)水平混合，因此膠粒內(nèi)及膠粒間的化學(xué)成分完全-致，化學(xué)均勻性好;顆粒細(xì)，膠粒尺寸小于0.1pm;工藝、設(shè)備簡(jiǎn)單。余家1:±:1等［3］用該法制備了銳欽礦型TiO2納米粉體，甲基橙水溶液的光催化降解實(shí)驗(yàn)表明，TiO2納米粉體的光催化活性明顯高于齊通TiO2粉體。圖1溶膠-凝膠法的過程圖2.2水熱合成法水熱合成法是通過高溫高壓在水溶液或蒸汽等流體中合成物質(zhì)，再經(jīng)分離和熱處理得到納米微粒。水熱條件下離子反應(yīng)和水解反應(yīng)可以得到加速和促進(jìn)，使一些在常溫下反應(yīng)速度很慢的熱力學(xué)

4、反應(yīng)，在水熱條件下可以實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)。依據(jù)反應(yīng)類型不同分為：水熱氧化、還原、沉淀、合成、水解、結(jié)晶等。該法制得的納米粒子純度高、分散性好、晶形好且大小可控。2001年，李亞棟等14』以MnSO4和(NH4)2S2O8為原料，經(jīng)120°C水熱處理10h,成功地合成出直徑40?100nm、長(zhǎng)2.5?4.0(im的p-MnOjrt米線,加入(NH4)2SO4則合成Z直松5?20nm、長(zhǎng)達(dá)5?10pm的a-MnC)2納米線。2.3分子?xùn)c外延技術(shù)分子束外延是一種新的晶體生L<:技術(shù)，簡(jiǎn)記為MBE。其方法是將半導(dǎo)體襯底放置在超高真空腔體中，和將需要生長(zhǎng)的單品物質(zhì)按元素的不同

5、分別放在噴射爐中(也在腔體內(nèi))。由分別加熱到相應(yīng)溫度的各元素噴射fli的分了流能在上述襯底上生長(zhǎng)出極薄的(可薄至單原子層水平)單晶體和幾種物質(zhì)交替的超晶格結(jié)構(gòu)。分子?xùn)c外延主要研究的是不同結(jié)構(gòu)或不同材料的晶體和超晶格的生長(zhǎng)。該法生長(zhǎng)溫度低，能嚴(yán)格控制外延層的層厚組分和摻雜濃度，但系統(tǒng)復(fù)雜，生長(zhǎng)速度慢，生長(zhǎng)面積也受到一定限制。它推動(dòng)了以半導(dǎo)體超薄層微結(jié)構(gòu)材料為基礎(chǔ)的新一代半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。圖2MBEGaAs-AlxGa1.xAs原理圖[5]2.4反相膠束法反相膠朿是依靠表面活性劑使水在油滴屮穩(wěn)定存在，液滴的直後由水的體積控制。存在少量水吋，表而活性劑在有機(jī)溶劑

6、屮形成了大量的聚集體，聚集體的形狀和大小與表面活性劑的類型、濃度、溶劑和水暈等密切相關(guān)。一般來說，聚集體人都呈球形或橢球形。LinSongLi等在水溶液體系，采用反相膠束法制備了PMAO包裹的CdS納米粒子，5xlO-4M的PMAO氯仿溶液40ml和1x10-3M的CdC12水溶液40ml混合，超聲振蕩5min，室溫靜置半小時(shí)，發(fā)生相分離，有機(jī)相變?yōu)槿榘咨?，水和變?yōu)闊o色，將有機(jī)相轉(zhuǎn)到燒瓶中，向燒瓶中逐滴加入CH3CSNH2氯仿溶液，強(qiáng)烈攪拌4?5h,乳白色的反相膠束變成無色，由于CH3CSNH2逐漸水解產(chǎn)生H2S氣體，生成被PMAO包裹的CdS納米粒子氯仿溶液

7、。反相膠束法制備納米粒子具有粒徑小且可控，粒徑分布窄且呈單分散狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn);但是，也存在著粒子難與溶液分離，且分離后易聚結(jié)的缺點(diǎn)。2.5機(jī)械球磨法在眾多的制備方法中，機(jī)械球磨的方法具冇工藝過程簡(jiǎn)單,易于大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。這一方法在制備普通金屬基復(fù)合材料時(shí)已得到了廣泛應(yīng)用，其制備工藝己十分成熟［6］。機(jī)械合金化是指金屬或合金粉末在高能球磨機(jī)中通過粉末顆粒與磨球之間時(shí)間激烈地沖擊、碰撞，使粉末顆粒反復(fù)產(chǎn)生冷焊、斷裂，導(dǎo)致粉末顆粒中原了擴(kuò)散，從而獲得合金化粉末的一種粉末制備技術(shù)。球磨過程屮，大量的碰撞現(xiàn)象發(fā)生在球一粉末球之間，被捕獲的粉末在碰撞作用下發(fā)生嚴(yán)重的塑性變形

8、，使粉末受到兩個(gè)碰撞球的“微型”鍛造作