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1、第14卷專輯3V01．14S3中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)TheChineseJournalofNonferrousMetals2004年10月Oct．2004文章編號(hào)：1004—0609(2004)S3—0206—06直流電弧等離子體制備氮化物納米粒子①關(guān)波，傅正義，王玉成，王為民，張金詠，林華幌(武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430070)捅要：采用直流電弧等離子體設(shè)備(自行研制)制備金屬氮化物納米粒子，探討了直流電弧等離子體條件下(高的熱性能、高的化學(xué)反應(yīng)活性、高的冷卻速率、可控的氣氛)氮化反應(yīng)機(jī)理和金屬氮化物納米粒子的成核、生長(zhǎng)機(jī)制。研究結(jié)果表明：
2、反應(yīng)溫度和過飽和度及反應(yīng)氣體壓力是影響成核、生長(zhǎng)速率與臨界成核半徑的主要因素，冷卻介質(zhì)是影響產(chǎn)物粒度的關(guān)鍵因素。調(diào)整適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)，可制備出平均粒徑小于20nm的AIN和小于80nm的TiN納米粒子，粉末粒徑分布窄，形貌均勻且無團(tuán)聚。關(guān)鍵詞：納米粒子；等離子體；成核機(jī)制；生長(zhǎng)速率Preparationofnano-structuredmetalnitrifierpowderbyDCplasmaGUANBo，F(xiàn)UZheng-yi，WANGYU—eheng，WANGWei-ming，ZHANGJin-yong，LinHua-huang(TheStateKeyI。a
3、bofAdvancedTechnologyforMaterialsSynthesisandProcessing．WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)Abstract：Thegrain—createmechanismofmetalnitrifiernaonsizepowderwasstudiedintheDCarcplasmasystem(high—heat，high—reactionactivity，quick—coolingrate，ambi—adjustable)．Resultsshowthatthe
4、temperatureofreac—tion，extra—saturation，thepressureofreactiongasandcoolingmediumsaremainfactorswhichaffecttheratesofgrain—creatingandgrowth，theradiusofcrystalnucleus．ThesefactorsmustbecontrolledinordertOattainnanosizenitrifierpowderwithahigh—purity．Thesizeofparticlecanbeadjusted(AIN
5、：10—100nm；TiN：8—60nm)withdifferentcoolingmediums(1iquor—nitrogen，ice-saltwater，20℃water)byDCarcplasma．ThepurityofAINnanos—izepowderiS98％andthatofnanosizepowderTiNiS98．7％．Keywords：nanosizepowder；plasma；grain-createmechanism；rateofgrowth納米材料是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的一種新型材料，它是指材料組成的粒子介于微觀原子與宏觀材料
6、的過渡區(qū)域(幾納米到幾百納米)，用肉眼和光學(xué)顯微鏡看不見的一類材料。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科技的發(fā)展，納米材料已成為材料界倍受注目的研究熱點(diǎn)之一。由于組成材料的粒子粒徑減小。比表面積增大，界面相原子數(shù)提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，與晶體相原子數(shù)幾乎相當(dāng)，使納米材料具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)及宏觀隧道效應(yīng)等[1一]。結(jié)構(gòu)上的變化使納米材料在磁、光、電、敏感、物理化學(xué)等方面具有常規(guī)材料所沒有的特性，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，許多科學(xué)家預(yù)言，納米材料將是下一次工業(yè)革命的核心[3]。等離子體法以其獨(dú)具的特點(diǎn)，已成為制備納米粒子的重要手段。利用該法不但可以制備出大多數(shù)金屬的
7、納米粒子，而且還能制備出多種高溶點(diǎn)金屬、合金、氮化物、碳化物、氧化物納米粒子，也能制備金屬一非金屬多組分復(fù)合物的納米粒子[1’41，這主要是基于其具備的以下特點(diǎn)：1)高的熱性能。最高溫度達(dá)30000K；高的導(dǎo)熱性，極大的溫度梯度。2)高的化學(xué)活性。在高溫等離子體條件下，多①基金項(xiàng)目：國(guó)家杰出青年基金資助項(xiàng)目(59925207)通訊作者：關(guān)波．博士l電話：027—87292773(H)，027—87865484(())；E—mail：guanboku@163．corn第14卷專輯3關(guān)波，等：直流電弧等離子體制備氮化物納米粒子·207．?dāng)?shù)分子已變成原子、離子態(tài)或激
8、活態(tài)，成為活性基團(tuán)，有利于完成化學(xué)合成
