納米材料制備方法

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1、歐忠文納米材料制備方法解放軍后勤工程學(xué)院化學(xué)工程與技術(shù)博士后流動站2021/6/14納米材料制備方法分類按制備原理分物理制備方法化學(xué)制備方法按納米材料生成介質(zhì)分液相制備法氣相制備法固相制備法2021/6/141納米材料的液相制備法制備納米材料的液相介質(zhì)可以是水介質(zhì)，可以是非水介質(zhì)；可以是極性介質(zhì)，也可以是非極性介質(zhì)；可以是單一介質(zhì)，也可是混合介質(zhì)；可以是單相介質(zhì)，也可以是多相介質(zhì)（水包油微乳液，油包水微乳液）。不過通常使用的是水介質(zhì)或水包油微乳液性。液相制備法的特點(diǎn)是：制備成本較低，易于規(guī)模生產(chǎn)；但工藝步驟較多，水相制備納米材料容易產(chǎn)生團(tuán)聚。2021/6/

2、141.1沉淀制備法沉淀制備法直接沉淀法均勻沉淀法共沉淀法2021/6/14N0.1沉淀制備法概述沉淀是沉淀法制備納米材料的基礎(chǔ)和核心。沉淀的生成要經(jīng)歷成核、生長兩個階段。這兩個階段的相對速率決定了生成粒子的大小和形狀。當(dāng)晶核的形成速率高，而晶核的生長速率低時，可以得到納米分散系。要想在介質(zhì)中合成納米粒子，其主要問題在于控制晶核的生長，使它們只生長到膠粒大小范圍為止；同時還必須防止膠粒生成之后，膠粒之間發(fā)生聚結(jié)而變成粗大粒子或沉淀。2021/6/14N0.2沉淀制備法制備條件分析rN=kc–ss成核速率：(s為溶解度，c-s為過飽和度）rG=D–dδ（c-

3、s）晶核生長速率:(D為粒子的擴(kuò)散系數(shù),d為粒子的表面積,δ為粒子的擴(kuò)散層厚度)由上二式可知：①假定開始時(c-s)/s值很大，形成的晶核很多，因而(c-s)值就會迅速減小，使晶核生長速率變慢，這就有利于膠體的形成；②當(dāng)(c-s)/s值較小時，晶核形成得較少，(c-s)值也相應(yīng)地降低較慢，但相對來說，晶核生長就快了，有利于大粒晶體的生成；③如果(c-s)/s值極小，晶核的形成數(shù)目雖少，但晶核生長速率也非常慢，此時有利于納米微粒的形成。2021/6/14N0.3沉淀法制備納米材料技巧采用低溫沉淀方法（降低溫度不但可以相應(yīng)提高反應(yīng)物過飽和度，同時也增加了介質(zhì)的

4、粘度，而粘度又可決定粒子在介質(zhì)中的擴(kuò)散速率，所以通常在某一適當(dāng)溫度時晶核生長速率為極大）；在極低濃度下完成沉淀反應(yīng)（在濃度約0.1~1mmol/L時，過飽和度足以引起大量晶核形成，但晶核的生長卻受到溶液中反應(yīng)物濃度的限制。在濃度稍大時，晶核的形成量并不增加很多，但有較多的物質(zhì)可用于晶核的生長，易形成大顆粒沉淀）；在醇介質(zhì)中完成沉淀反應(yīng)（在醇介質(zhì)中滴入反應(yīng)物。與水溶液相比，沉淀劑在醇介質(zhì)中溶解度更小，過飽和度將更大；在醇介質(zhì)中反應(yīng)物電離度較水中要小得多，金屬離子的移動速度也可能小得多，因而晶核的生長也可能緩慢得多。此外，醇的表面張力比水小得多，有利于干燥過程

5、中減弱粒子的團(tuán)聚）;在沉淀反應(yīng)介質(zhì)中加入粒子生長抑制劑。2021/6/14(a)Crystalnucleusformation(b)Crystalnucleusgrowth(c)NanoparticleformationandtheanchorofHDSonsurfaceofnanoparticles2021/6/14A.直接沉淀法可溶性金屬鹽沉淀劑（酸堿鹽、氣體等）沉淀分離洗滌干燥或煅燒直接沉淀反應(yīng)具有非平衡特點(diǎn)，得到的納米粒子粒徑分布寬，容易團(tuán)聚，粒子的分散性也較差。2021/6/14B.均勻沉淀法可溶性金屬鹽沉淀劑（六次甲基四胺、尿素、硫代異酰胺、硫

6、尿等）沉淀分離洗滌干燥或煅燒CO(NH3)2+2H2O===CO2+2NH3·H2OMg2++2NH3·H2O===Mg(OH)2+2NH4+Zn2++2NH3·H2O+CO2+H2OZnCO3·2Zn(OH)2+2NH4+均勻沉淀反應(yīng)具有非平衡或接近平衡的特點(diǎn)，得到的納米粒子密實(shí)、粒徑小、分布寬，團(tuán)聚較少。2021/6/14C.共沉淀法沉淀劑混合金屬鹽溶液沉淀劑溶液混合金屬鹽溶液混合金屬鹽溶液沉淀劑順序共沉淀反序共沉淀并流共沉淀常用于制復(fù)合納米微粒，但因沉淀有先有后而使產(chǎn)物粒度不均勻?；旌消}中任意金屬離子來說，因沉淀劑過量，其濃度已超過溶度積Ksp，因而

7、產(chǎn)物中各組分分散均勻沉淀制備的整個過程中各離子的濃度相同，生成的粒子在組成、性質(zhì)、大小、分布上差異較小。2021/6/141.2水解法從實(shí)質(zhì)上講，水解法其實(shí)也是一種沉淀法，是一種以水為沉淀劑的沉淀法。除堿金屬、堿土金屬鹽以外的其他金屬鹽在水中一般都會有不同程度的水解，水解產(chǎn)物一般為氫氧化物或水合氧化物。無機(jī)金屬鹽金屬醇鹽水介質(zhì)醇水介質(zhì)M(OH)nMxOy?nH2O分離干燥或煅燒結(jié)晶n-M(OH)n結(jié)晶或非晶n-MxOy水解法制備納米材料過程：2021/6/14水解法制備納米材料技巧①反應(yīng)溫度：溫度對晶核生成速度和晶核生長速度都有影響，在較低的溫度下水解有利

8、于形成小粒子；一般情況下，溫度升高20℃，晶粒增大約10-25%；