翻新时间:2023-02-11
纳米材料制备方法研究
1引言
2纳米材料的合成与制备方法
2.1物理制备方法
2.1.1机械法 2.1.2气相法
气相法包括蒸发冷凝法、溶液蒸发法、深度塑性变形法等。蒸发冷凝法是在真空或惰性气体中通过电阻加热、高频感应、等离子体、激光、电子束、电弧感应等方法使原料气化或形成等离子体并使其达到过饱和状态,然后在气体介质中冷凝形成高纯度的纳米材料。Takaki等在惰性气体保护下,利用气相冷凝法制备了悬浮的纳米银粉。杜芳林等制备出了铜、铬、锰、铁、镍等纳米粉体,粒径在30nm—50 nm范围内可控。魏胜用蒸发冷凝法制备了纳米铝粉。溶液蒸发法是将溶剂制成小滴后进行快速蒸发,使组分偏析最小,一般可通过喷雾干燥法、喷雾热分解法或冷冻干燥法加以处理。深度塑性变形法是在准静态压力的作用下,材料极大程度地发生塑性变形,而使尺寸细化到纳米量级。有文献报道,Φ82mm的Ge在6GPa准静压力作用后,再经850℃热处理,纳米结构开始形成,材料由粒径100nm的等轴晶组成,而温度升至900℃时,晶粒尺寸迅速增大至400nm。
2.1.3磁控溅射法与等离子体法
溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子,交换能量或动量,使得靶材料表面的原子或分子从靶材料表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。在该法中靶材料无相变,化合物的成分不易发生变化。目前,溅射技术已经得到了较大的发展,常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。等离子体法是利用在惰性气氛或反应性气氛中通过直流放电使气体电离产生高温等离子体,从而使原料溶液化合蒸发,蒸汽达到周围冷却形成超微粒。等离子体温度高,能制备难熔的金属或化合物,产物纯度高,在惰性气氛中,等离子法几乎可制备所有的金属纳米材料。
以上介绍了几种常用的纳米材料物理制备方法,这些制备方法基本不涉及复杂的化学反应,因此,在控制合成不同形貌结构的纳米材料时具有一定的局限性。
2.2化学制备方法
2.2.1溶胶—凝胶法
溶胶—凝胶法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中,然后经过水解反应生成活性单体,活性单体进行聚合,开始成为溶胶,进而生成具有一定空间结构的凝胶。Stephen等利用高分子加成物(由烷基金属和含N聚合物组成)在溶液中与H2S反应,生成的ZnS颗粒粒度分布窄,且被均匀包覆于聚合物基体中,粒径范围可控制在2nm-5nm之间。Marcus Jones等以CdO为原料,通过加入Zn(CH
3)2和S[Si(CH
3)3]2制得了ZnS包裹的CdSe量子点,颗粒平均粒径为3.3nm,量子产率(quantum yield,QY)为13.8%。
2.2.2离子液法
离子液作为一种特殊的有机溶剂,具有独特的物理化学性质,如粘度较大、离子传导性较高、热稳定性高、低毒、流动性好以及具有较宽的液态温度范围等。即使在较高的温度下,离子液仍具有低挥发性,不易造成环境污染,是一类绿色溶剂。因此,离子液是合成不同形貌纳米结构的一种良好介质。Jiang等以BiCl3和硫代乙酰胺为原料,在室温下于离子液介质中合成出了大小均匀的、尺寸为3μm—5μm的Bi2S3纳米花。他们认为溶液的pH值、反应温度、反应时间等条件对纳米花的形貌和晶相结构有很重要的影响。他们证实,这些纳米花由直径60nm—80 nm的纳米线构成,随老化时间的增加,这些纳米线会从母花上坍塌,最终形成单根的纳米线。赵荣祥等采用硝酸铋和硫脲为先驱原料,以离子液为反应介质,合成了单晶Bi2S3纳米棒。
2.2.3溶剂热法 2.2.4微乳法
4结论
纳米材料由于具有特异的光、电、磁、催化等性能,可广泛应用于国防军事和民用工业的各个领域。它不仅在高科技领域有不可替代的作用,也为传统的产业带来生机和活力。随着纳米材料制备技术的不断开发及应用范围的拓展,工业化生产纳米材料必将对传统的化学工业和其它产业产生重大影响。但到目前为止,开发出来的产品较难实现工业化、商品化规模。主要问题是:对控制纳米粒子的形状、粒度及其分布、性能等的研究很不充分;纳米材料的收集、存放,尤其是纳米材料与纳米科技的生物安全性更是急待解决的问题。这些问题的研究和解决将不仅加速纳米材料和纳米科技的应用和开发,而且将极大地丰富和发展材料科学领域的基础理论。
参考文献 [2]Gary Stix,微观世界里的大科学,科学,2001,
(1
2):1820. [4]李英品,周晓荃,周慧静,等.纳米结构MnO2的水热合成、晶型及形貌演化[J].高等学校化学学报,2007,28
(7):12231226.. [6]王结良,梁国正,纳米制备新技术研究进展[J].河南化工,2003,
(10):7l0.
[7]王林等:纳米材料在一些领域的应用及其前景[J].纳米科技,2005,
(4),690. [9]姚斌,丁炳哲,纳米材料制备研究[J].科学通报,1994,39:1656. [11]张万忠,李万雄,纳米材料研究综述[J].湖北农学院学报,2003,23
(5):397340.
[12] Takaki S,Yatsuya S.Nanoparticle produced by sputtering[C]//14th International Congress on Electron Microscopy[J].Cancun,Mexico:[s.n] 1998:469470..
[13]杜芳林,崔作林,张志锟,等.纳米铜的制备、结构及催化性能[J].分子催化,1997,18
(3):4648.. [15]张立德,纳米材料研究简介[J].物理教学,2001,23
(1):25.
[16]苏品书,超微粒子材料技术[J].湖北:武汉出版社,1989:56. [18]戴静等:硼酸盐晶须在复合材料中的应用[J].化工矿物与加工,2005,
(10),3638,. [20]靳刚:纳米生物技术和纳米医学[J].纳米科技,2005,
(3),25. [22]赵荣祥,徐铸德,李赫,等.离子液介质中硫化铋单晶纳米棒制备与表征[J].无机化学学报,2007,23
(5):839843..
[23]刘跃进,李振民,水热法合成云母氧化铁结晶条件[J].化工学报,2004,55
(5):20.
[24]张立德,纳米材料与纳米结构[J].北京:化学工业出版社,2000.
[25]顾惕人,朱步瑶等.表面化学[M].北京:科学出版社,1994. [27]Liu Zhaoping,Liang Jianbo,Li Shu,et al.Synthesis and Growth Mechanism of Bi2S3 Nanoribbons[J].Chem.Eur.J.,2004,10
(3):634640..
[28]陈为亮等:化学还原法制备纳米银粉的研究[J].纳米科技,2005,
(4),3740.
[29]张登松,施利毅,纳米材料制备的若干新进展[J].化学工业与工程技术,2003,24
(5):3236.
[30] Zhang Weixin,Yang Zeheng,Huang Xinmin,et al.Low temperature growth of bismuth sulfide nanorods by a hydrothermal method[J].Solid State Commun.,2001,119
(3):143146..
下载文档
网友最新关注
- 君子花开
- 秋思改写
- 国庆节
- 读鲁宾逊漂流记有感
- 看抚州迎国庆上演《同一首歌》
- 游三清山
- 学用电脑办小报
- 胡杨会哭
- 骨折事件
- 我家红鲤鱼
- 快乐的中秋节
- 二十年后回故乡
- 舅舅家的狗
- 母亲的艰辛
- 我最难忘的老师
- 学校2011年工作计划
- 中学2011年工作计划
- 2011年上半年学校教导处工作计划
- 2011年学院工作要点
- 2011年小学实验室工作计划
- 文明单位创建工作计划
- 2010—2011学年下学期学校工作计划
- 2011年春季学期学校工作计划
- 2011年度学校安全工作计划
- 创建“健康校园”工作计划
- 中学教职工政治理论学习计划
- 2011年春季学校工作计划
- 加强未成年人思想道德教育工作行动计划
- 2011年春季学期毕业班工作思路及实施对策
- 2011年学校工作要点
- 论析化工案例分析及其在教学培训中的应用
- 必修教材中栏目与学生非智力因素培养的探索(一)
- 二氧化钛的制备及其在降解Cr(VI)中的研究
- 浅谈美国1787年宪法的成功之处(1)
- 应用“思维导图”提高化学学习效率
- 关于几种脱毒小薯培养基质的比较研究
- 中国财政体制变革与国有企业改革相互关系的研究
- 论市场经济下的依法理财
- 英语移就形容词及其翻译
- 抗日战争时期陕甘宁边区的财政来源
- 关于司法改革中“相对合理主义”(1)
- 邓小平财政管理思想论析
- 注水工艺技术研究
- 英语影片字幕的翻译
- 罚金刑问题和对策(1)
- 《金色的鱼钩》教学实录2
- 《母爱》及练习五。
- 《金色的鱼钩》教学实录1
- 《金色的鱼钩》教学实录3
- 《珍珠鸟》教学实录2
- 《珍珠鸟》教学实录5
- 《“精彩极了”和“糟糕透了”》教学实录(3篇)2
- 《狼牙山五壮士》写法引读教案设计
- 《珍珠鸟》教学实录3
- 《草原》教学实录+练习+说课设计2
- 《狼牙山五壮士》疑导式教案设计
- 《“精彩极了”和“糟糕透了”》教学设计之三
- 《珍珠鸟》教学实录4
- 《“精彩极了”和“糟糕透了”》教学实录(3篇)1
- 《“精彩极了”和“糟糕透了”》教学实录(3篇)3