資源描述：
《納米材料的制備方法的研究》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的研究一、前言納米材料指的是具有納米量級(jí)(1—100nm)的晶態(tài)或非晶態(tài)超微粒構(gòu)成的固體物質(zhì)。納米材料真正納入材料科學(xué)殿堂應(yīng)是德國(guó)科學(xué)家Gleiter等于1984年首用惰性氣體凝聚法成功地制備了鐵納米微粒，并以它作為結(jié)構(gòu)單元制成納米塊體材料。由于納米材料具有顯然不同于體材料和單個(gè)分子的獨(dú)特性能一一表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)等及它在電子、光學(xué)、化工、陶瓷、生物和醫(yī)藥等諸多方面的重要應(yīng)用而引起人們的高度重視。然而納米材料研究和發(fā)展的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是材料的制備。新材料制備工藝和過(guò)程的研究與控制對(duì)納米材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能
2、具有重要的影響。文章敘述了冃前納米材料的制備與合成方法，包括物理方法和化學(xué)方法及其特點(diǎn)和各自的適用范圍。二、正文1物理方法主要用于金屬、合金等的納米粒子的制備，具有操作簡(jiǎn)單、成本低,但產(chǎn)品純度不高，顆粒分布不均勻，形狀難以控制等特點(diǎn)。1.1物理凝聚法1.1.1真空蒸發(fā)一冷凝法在超高真空(10-6Pa)或惰性氣氛(Ar、He,50^1kPa)中，利用電阻、等離子體、電子束、激光束加熱原料，使金屬、合金或化合物氣化、升華，再冷凝形成納米微粒。其粒徑可達(dá)P100nmo此方法的特點(diǎn)是表面清潔、粒度小、設(shè)備要求高、產(chǎn)量低，適用于實(shí)驗(yàn)室制備。1.1.2等離子體蒸
3、發(fā)凝聚法把一種或多種固體顆粒注入惰性的等離子體中，使之通過(guò)等離子體之間時(shí)完全蒸發(fā)，通過(guò)驟冷裝置使蒸氣凝聚制得納米微粒。通常用于制備含有高熔點(diǎn)金屬、合金的納米材料，女nFe-Al.Nb-Si等。此法常以等離子體作為連續(xù)反應(yīng)且制備納米微粒。1.2濺射法濺射法利用離子、等離子體或激光濺射固體靶，即用兩塊金屬板分別作為陽(yáng)極和陰極，陰極為蒸發(fā)用的材料，在兩電極間充入Ar氣，兩電極間施加電壓。粒子的大小及尺寸主要取決于兩電極間的電壓、電流和氣體壓力。靶材的表面積愈大，原子的蒸發(fā)速度愈高，超微粒的獲得量愈多。1.3噴霧熱解法噴霧熱解法⑴是將含所需正離了的某種鹽類的
4、溶液噴成霧狀，送入加熱至設(shè)定溫度的反應(yīng)器內(nèi)，通過(guò)反應(yīng)生成微細(xì)的粉末顆粒。它綜合了氣相法和液相法的優(yōu)點(diǎn)，可制備多種組分的復(fù)合材料，從溶液到粉末一步完成，且顆粒形狀好。噴霧熱解法可根據(jù)霧化和凝聚過(guò)程分為噴霧干燥法、霧化水解法和霧化焙燒法。1.4高能球磨法1988年，口本京都大學(xué)Shingu等人首先報(bào)道了高能球磨法制備Al-Fe納米晶體材料，為納米材料的制備找出一條實(shí)用化的途徑。近年來(lái)此法已成為制備與合成納米材料的一種重要方法。高能球磨法是利用球磨機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)使硬球?qū)υ线M(jìn)行強(qiáng)烈的撞擊，研磨和攪拌，把金屬或合金粉末粉碎為納米級(jí)微粒的方法。它是一個(gè)無(wú)外部熱
5、能供給的、干的高能球磨過(guò)程，是一個(gè)由大晶粒變?yōu)樾【Я５倪^(guò)程。除了合成單質(zhì)金屬納米材料外，還可以通過(guò)顆粒間的固相反應(yīng)直接合成化合物。1.5壓淬法金屬或合金在高壓（5?8Gpa）下加熱、保溫,驟冷至液氮溫度，而后卸壓至室溫或稍高些，即可自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米合金。此方法適用于金屬及合金的納米材料的制備。此法特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、效率高、成本低、粒度大而且不均勻、容易混入一些雜質(zhì)。1.6固相法固相法一般是把金屬氧化物或其鹽按照配方充分混合，研磨后熾燒，最終得到金屬及金屬氧化物的超微粒子。固相法簡(jiǎn)便易行，適應(yīng)面廣。但生成的粒了容易結(jié)團(tuán)，必須經(jīng)常依賴機(jī)械粉碎，而且配料不易
6、準(zhǔn)確,難免出現(xiàn)粉碎組成不均勻等現(xiàn)象，且能耗大，效率低、粒度差、雜質(zhì)易于混入、粒子易于氧化或產(chǎn)生變形，因此一般較少釆用。1.7超聲膨脹（也稱氣動(dòng)霧化）法⑵利用惰性氣體將熔融金屬吹散，在超聲分子束中形成UFP,主要用于制備…些堿金屬及一些易揮發(fā)的體系。同樣適用于金屬及合金納米微粒的制備。1.8液態(tài)金屬離子源法這種方法的原理類似于墨滴打印機(jī)。尖端為幾微米的細(xì)餌絲浸入在熔點(diǎn)以上的金屬液體，將該尖端加壓數(shù)千伏。由于靜電力大于液態(tài)金屬的表面張力，液態(tài)金屬被拉出形成錐體，在錐體末端產(chǎn)生大場(chǎng)強(qiáng)的電場(chǎng)，使離子通過(guò)場(chǎng)蒸發(fā)發(fā)射岀來(lái)而形成離子化團(tuán)簇或離子化液滴。該方法適合于
7、熔點(diǎn)蒸氣壓較低的金屬，女ClAu、Ca、In等金屬納米粒子。2化學(xué)方法主要用于化合物尤其是多元化合物納米粒子的制備，具有使用設(shè)備簡(jiǎn)易、反應(yīng)條件比較緩和及使用原料廣等特點(diǎn)。2.1沉淀法包含一種或多種離子的可溶性鹽溶液，當(dāng)加入沉淀劑（如0II-1,C2042-,C032-等）后，或于一定溫度下使溶液發(fā)生水解，形成不溶性的氫氧化物、水合氧化物或鹽類從溶液中析出，并將溶劑和溶液中原有的陰離子洗去，經(jīng)熱分解或脫水即得到所需的氧化物粉料。該方法可分為共沉淀法、均勻沉淀法［和多元醇沉淀法。其中共沉淀法又可分為單相共沉淀法和混合物共沉淀法。2.2水解法此法又稱高溫水
8、解法⑶o通過(guò)在高溫高壓下的水溶液或水蒸氣等流體中進(jìn)行有關(guān)化學(xué)反應(yīng)，是制備和改善無(wú)機(jī)材料產(chǎn)物的先進(jìn)而成熟的技術(shù)
