纳米粉体的制备

纳米粉体的制备
材料的开发与应用在人类社会进步上起了极为关键的作用。

人类文明史上的石器时代、铜器朝代、铁器时代的划分就是以所用材料命名的。

材料与能源、资讯为当代技术的三大支柱，而且资讯与能源技术的发展也离不一材料技术的支援。

纳米材料指的是颗粒尺寸为1～100nm的粒子组成的新型材料。

由于它的尺寸小、比表面大及量子尺寸效应，使之具有常规粗晶材料不具备的特殊性能，在光吸收、敏感、催化及其它功能特性等方面展现出引人注目的应用前景。

早在1861年，随着胶体化学的建立，科学家就开始对直径为1～100nm的粒子的体系进行研究。

真正有意识地研究纳米粒子可追溯到30年代的日本，当时为了军事需要而开展了“沉烟试验”，但受到实验水平和条件限制，虽用真空蒸发法制成世界上第一批超微铅粉，但光吸收性能很不稳定。

直到本世纪60年代人们才开始对分立的纳米粒子进行研究。

1963年，Uyeda用气体蒸发冷凝法制得金属纳米微粒，对其形貌和晶体结构进行了电镜和电子衍射研究。

1984年，德国的H.Gleiter等人将气体蒸发冷凝获得的纳米铁粒子，在真空下原位压制成纳米固体材料，使纳米材料研究成为材料科学中的热点。

国际上发达国家对这一新的纳米材料研究领域极为重视，日本的纳米材料的研究经历了二个七年计画，已形成二个纳米材料研究制备中心。

德国也在Auburg建立了纳米材料制备中心，发展纳米复合材料和金属氧化物纳米材料。

1992年，美国将纳米材料列入“先进材料与加工总统计画”，将用于此专案的研究经费增加10％，增加资金1.63亿美元。

美国Illinoi大学和纳米技术公司建立了纳米材料制备基地。

我国近年来在纳米材料的制备、表征、性能及理论研究方面取得了国
际水平的创新成果，已形成一些具有物色的研究集体和研究基地，在国际
纳米材料研究领域占有一席之地。

在纳米制备科学中纳米粉体的制备由于
其显著的应用前景发展得较快。

1.化学制备法1.1化学沉淀法沉淀法主要包括共沉淀法、均匀沉淀法、多元醇为介质的沉淀法、沉
淀转化化、直接沉淀法等。

1.1.1共沉淀法
在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，使金属离子完全沉淀的方法
称为共沉淀法。

共沉淀法可制备BaTiO3、PbTiO3等PZT系电子陶瓷及
ZrO2等粉体。

以CrO2为晶种的草酸沉淀法，制备了La、Ca、Co、Cr掺
杂氧化物及掺杂BaTiO3等。

以Ni(NO3)26H2O溶液为原料、乙二胺为络合剂，NaOH为沉淀剂，制得Ni(OH)2超微粉，经热处理后得到NiO超微粉。

与传统的固相反应法相比，共沉淀法可避免引入对材料性能不利的有
害杂质，生成的粉末具有较高的化学均匀性，粒度较细，颗粒尺寸分布较
窄且具有一定形貌。

1.1.2均匀沉淀法
在溶液中加入某种能缓慢生成沉淀剂的物质，使溶液中的沉淀均匀出现，称为均匀沉淀法。

本法克服了由外部向溶液中直接加入沉淀剂而造成
沉淀剂的局部不均匀性。

本法多数在金属盐溶液中采用尿素热分解生成沉淀剂NH4OH，促使沉
淀均匀生成。

制备的粉体有Al、Zr、Fe、Sn的氢氧化物及Nd2(CO3)3等。

1.1.3多元醇沉淀法
许多无机化合物可溶于多元醇，由于多元醇具有较高的沸点，可大于100℃，因此可用高温强制水解反应制备纳米颗粒。

例如Zn(HAC)22H2O溶
于一缩二乙醇(DEG)，于100-220℃下强制水解可制得单分散球形ZnO纳
米粒子。

又如使酸化的FeCl3---乙二醇---水体系强制水解可制得均匀的
Fe3+氧化物胶粒。

1.1.4沉淀转化法
本法依据化合物之间溶解度的不同，通过改变沉淀转化剂的浓度、转
化温度以及表面活性剂来控制颗粒生长和防止颗粒团聚。

例如：以
Cu(NO3)23H2O、Ni(NO3)26H2O为原料，分别以Na2CO3、NaC2O4为沉淀剂，加入一定量表面活性剂，加热搅拌，分别以NaC2O3、NaOH为沉淀转化剂，可制得CuO、Ni(OH)2、NiO超细粉末。

该法工艺流程短，操作简便，但制备的化合物仅局限于少数金属氧化
物和氢氧化物。

1.2化学还原法
1.2.1水溶液还原法
采用水合肼、葡萄糖、硼氢化钠(钾)等还原剂，在水溶液中制备超细
金属粉末或非晶合金粉末，并利用高分子保护PVP(剂聚乙烯基吡咯烷酮)
阻止颗炷团聚及减小晶粒尺寸。

用水溶液还原法以KBH4作还原剂制得
Fe-Co-B(10-100nm)、Fe-B(400nm)、Ni-P非晶合金。

溶液还原法优点是获得的粒子分散性好，颗粒形状基本呈球形，过程
也可控制。

1.2.2多元醇还原法
最近，多元醇还原法已被发展于合成细的金属粒子Cu、Ni、Co、Pd、Ag。

该工艺主要利用金属盐可溶于或悬浮于乙二醇(EG)、一缩二乙二醇(DEG)等醇中，当加热到醇的沸点时，与多元醇发生还原反应，生成金属
沉淀物，通过控制反应温度或引入外界成核剂，可得到纳米级粒子。

以HAuCl4为原料，PVP(聚乙烯基吡咯烷酮)为高分子保护剂，制得单
分散球形Au粉。

如将Co(CH3COO)24H2O、Cu(CH3COO)2H2O溶于或悬浮于
定量乙二醇中，于180-190℃下回流2小时，可得Co某Cu100-某(某=4-49)高矫顽力磁性微粉，在高密度磁性记录上具有潜在的应用前景。

1.2.3
气相还原法
本法也是制备微粉的常用方法。

例如，用15%H2-85%Ar还原金属复合
氧化物制备出粒径小于35nm的CuRh，g-Ni0.33Fe0.66等。

1.2.4碳热还
原法
碳热还原法的基本原理是以炭黑、SiO2为原料，在高温炉内氮气保
护下，进行碳热还原反应获得微粉，通过控制其工艺条件可获得不同产物。

目前研究较多的是Si3N4、SiC粉体及SiC-Si3N4复合粉体的制备。

1.3
溶胶－凝胶法
溶胶－凝胶法广泛应用于金属氧化物纳米粒子的制备。

前驱物用金属
醇盐或非醇盐均可。

方法实质是前驱物在一定条件下水解成溶胶，再制成
凝胶，经干燥纳米材料热处理后制得所需纳米粒子。

例如，Culliver等
用醇盐水解制备了平均粒径2-3nm的SnO2粒子。

2
在制备氧化物时，复合醇盐常被用作前驱物。

在Ti或其他醇盐的乙
醇溶液中，以醇盐或其他盐引入第二种金属离子(如Ba、Pb、Al)，可制
得复合氧化物，如粒径小于15nm的BaTiO3，粒径小于100nm的PbTiO3、
粒径在80-300nm的AlTiO5。

La1-某Sr某FeO3复合氧化物纳米晶系列也
被合成出来。

溶胶－凝胶法可以大大降低合成温度。

制(BaPb)TiO3用固相反应需1000℃左右，易使组分Pb挥发。

用溶胶－凝胶技术温度较低，粉末表面
积为50m2/g，粒径尺寸控制在纳米级。

用无机盐作原料，价格相对便宜。

如以矽溶胶和炭黑为原料合成高纯bSiC粉末，降低了反应温度，产物粒径在100－200nm，比以Si(OC2H5)4、C6H5Si(OC2H5)3为原料制备的SiC粉末成本低。

以SnCl45H2O水解制备
出粒径为2-3nmSnO2粉体。

1.4水热法
水热法是在高压釜里的高温、高压反应环境中，采用水作为反应介质，使得通常难溶或不溶的物质溶解，反应还可进行重结晶。

水热技术具有两
个特点，一是其相对低的温度，二是在封闭容器中进行，避免了组分挥发。

水热条件下粉体的制备有水热结晶法、水热合成法、水热分解法、水热脱
水法、水热氧化法、水热还原法等。

近年来还发展出电化学热法以及微波
水热合成法。

前者将水热法与电场相结合，而后者用微波加热水热反应体系。

与一般湿化学法相比较，水热法可直接得到分散且结晶良好的粉体，
不需作高温灼烧处理，避免了可能形成的粉体硬团聚。

以ZrOCl28H2O和YCl3作为反应前驱物制备6nmZrO2粒子。

用金属Sn粉溶于HNO3形成a-
H2SnO3溶胶，水热处理制得分散均匀的5nm四方相SnO2。

以SnCl45H2O
前驱物水热合成出2-6SnO2粒子。

水热过程中通过实验条件的调节控制纳米颗粒的晶体结构、结晶形态
与晶粒
2-
纯度。

利用金属Ti粉能溶解于H2O2的碱性溶液生成Ti的过氧化物
溶剂(TiO4)的性质，在不同的介质中进行水热处理，制备出不同晶型、九
种形状的TiO2纳米粉。

以FeCl3为原料，加入适量金属粉，进行水热还原，分别用尿素和氨
水作沉淀剂，水热制备出80＊160nm棒状Fe3O3和80nm板状Fe3O4，类
似的反应制备出30nm球状NiFe2O4及30nmZnFe2O4纳米粉末。

在水中稳定的化合物和金属也能用此技术制备。

用水热法制备
6nmZnS。

水热晶化有仅能提高产物的晶化程度，而且有效地防止纳米硫化
物的氧化。

1.5溶剂热合成法
用有机溶剂代替水作介质，采用类似水热合成的原理制备纳米微粉。

非水溶剂代替水，不仅扩大了水热技术的应用范围，而且能够实现通常条
件下无法实现的反应，包括制备具有亚稳态结构的材料。

MaahiInoue等
报导了250℃下乙二醇体系中，对勃姆石进行加压脱水制得a-Al2O3微粉。

苯由于其稳定的共轭结构，是溶剂热合成的优良溶剂，最近成功地发展成
苯热合成技术，首先用来制备成30nmGaN。

具体反应是
GaCl3+Li3NGaN+3LiCl。

纳米GaN除了大部分的六方相外，还含有少量的
岩盐型GaN，可见溶剂加压热合成技术可以在相对低的温度和压力下制备
出通常在极端条件下才能制得的、在超高压下才能存在的亚稳相。

并用高
分辨电镜对GaN进行了物相分析。

聚醚类溶剂是制备纳米InP的优选溶剂，在聚醚体系中于160℃制备
出纳米InP材料。

IIIA族卤化物由于IIIA族金属离子的Lewi酸性一般
是以二聚体形式存在，能够打开这些卤化物的二聚体结构，形成离子配合物，这样可使得尺寸
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控制在10nm左右。

1.6热分解法
在间硝基苯甲酸稀土配合物的热分解中，由于含有NO2基团，其分解
反应极为迅速，使产物粒子来不及长大，得到纳米微粉。

在低于200℃的
情况下，硝酸盐分解制备10nm的Fe2O3，碳酸盐分解制备14nm的ZrO2。

BH-4还原Ti4+然后使产物Ti(BH4)2热分解已被广泛用制备各种金属硼化物，如NaBH4和TiCl4还原制备TiB2纳米颗粒。

前驱物Ti(BH4)粒子分
解形成无定形TiB2，经900℃-1100℃烧结，最终产物TiB2粒径为100nm。

与碳热还原Ti醇盐制备TiB2的方法相比较，它具有更小的粒子尺寸。

由
于只使用普通反应体系和简单设备，它更易于进行规模生产。

1.7微乳液
法
微乳液通常是有表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类)、油类(通
常为碳氢化合物)组成的透明的、各向同性的热力学稳定体系。

微乳液中，微小的“水池”为表面活性剂和助表面活性剂所构成的单分子层包围成的
微乳颗粒，其大小在几至几十个纳米间，这些微小的“水池”彼此分离，
就是“微反应器”。

它拥有很大的介面，有利于化学反应。

这显然是制备
纳米材料的又一有效技术。

与其他化学法相比，微乳法制备的粒子不易聚结，大小可控，分散性好。

运用微乳法制备的纳米微粒主要有以下几类：(1)金属，如Pt，Pd，Rh，IrAu,Ag,Cu等；(2)硫化物CdS，PbS，CuS等；
(3)Ni,Co,Fe等与B的化合物；(4)氯化物AgCl，AuCl3等；(5)碱土金属
碳酸盐，如CaCO3，BaCO3，SrCO3；(6)氧化物Eu2O3，Fe2O3，Bi2O2及
氢氧化物Al(OH)3等。

1.8高温燃烧合成法
利用外部提供必要的能量诱发高放热化学反应，体系局部发生反应形
成化学反应前沿(燃烧波)，化学反应在自身放出热量的支持下快速进行，
燃烧波蔓延整个体系。

反应热使前驱物快速分解，导致大量气体放出，避
免了前驱物因熔融而粘连，减小了产物的粒径。

体系在瞬间达到几千度的
高温，可使挥发性杂质蒸发除去。

例如，以硝酸盐和有机燃料经氧化还原
反应制备Y掺杂的10nmZrO2粒子，采用柠檬酸盐/醋酸盐/硝酸盐体系，
所形成的凝胶在加热过程中经历自点燃过程，得到超微
La0.84Sr0.16MnO3粒子。

在合成氮化物、氢化物时，反应物为固态金属
和气态N2、H2等，反应气渗透到金属压坯空隙中进行反应。

如采用钛粉
坯在N2中燃烧，获得的高温来点燃镁粉坯合成出Mg3N2。

1.9范本合成法利用基质材料结构中的空隙作为范本进行合成。

结构基质为多孔玻璃、分子筛、大孔离子交换树脂等。

例如将纳米微粒臵于分子筛的笼中，可以
得到尺寸均匀，在空间具有周期性构型的纳米材料。

Herron等Na-Y将型
沸石与Cd(NO3)溶液混合，离子交换后形成Cd-Y型沸石，经干燥后与N2S
气体反应，在分子筛八面体沸石笼中生成CdS超微粒子。

南京大学采用气
体输运将C60引入13某分子筛与水滑石分子层间，并可以将Ni臵换到Y
型沸石中去，观察到C60Y光致光谱由于Ni的掺入而产生蓝移现象。

1.10
电解法
此法包括水溶液电解和熔盐电解两种。

用此法可制得很多用通常方法
不能制备或难以制备的金属超微粉，尤其是负电性很大的金属粉末。

还可
制备氧化物超微粉。

采用加有机溶剂于电解液中的滚筒阴极电解法，制备
出金属超微粉。

滚筒臵于两液相交界处，跨于两液相之中。

当滚筒在水溶
液中时，金属在其上面析出，
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而转动到有机液中时，金属析出停止，而且已析出之金属被有机溶液
涂覆。

当再转动到水溶液中时，又有金属析出，但此次析出之金属与上次
析出之金属间因有机膜阻隔而不能联结在一起，仅以超微粉体形式析出。

用这种方法得到的粉末纯度高，粒径细，而且成本低，适于扩大和工业生产。

2.化学物理合成法2.1喷雾法
喷雾法是将溶液通过各种物理手段雾化，再经物理、化学途径而转变
为超细微粒子。

2.1.1喷雾干燥法
将金属盐溶液送入雾化器，由喷嘴高速喷入干燥室获得金属盐的微粒，收集后焙烧成超微粒子，如铁氧体的超微粒子可采用此种方法制备。

2.1.2喷雾热解法
金属盐溶液经压缩空气由贲嘴喷出而雾化，喷雾后生成的液滴大小随
着喷嘴而改变，液滴受热分解生成超微粒子。

例如，将Mg(NO3)2-
Al(NO3)3水溶液与甲醇混合喷雾热解(T=800℃)合成镁铝尖晶石，产物粒
径为几十纳米。

等离子喷雾热解工艺是将相应溶液喷成雾状送入等离子体
尾焰中，热解生成超细粉末。

等离子体喷雾热解法制得的二氧化锆超细粉
末分为两级：平均尺寸为20－50nm的颗粒及平均尺寸为1mm的球状颗粒。

2.13喷雾水解法
在反应室中醇盐气溶胶化，气溶胶由单分散液滴构成。

气溶胶与水蒸
汽进行水解，以合成单分散性微粉。

例如，铝醇盐的蒸气通过分散在载气
中的AgCl核后冷却，生成以Al2O2为核的Al的丁醇盐气溶胶，水解为单
分散Al(OH)3微粒，将其焙烧后得到Al2O3超微颗粒。

2.2化学气相沉淀
法
一种或数种反应气体通过热、镭射、等离子体等而发生化学反应析出
超微粉的方法，叫做化学气相沉积法。

由于气相中的粒子成核及生长的空
间增大，制得的产物粒子细，形貌均一，交具有良好的单分散度，而制备常常在封闭容器中进行，保证了粒子具有更高的纯度。

CVD技术更多的应用于陶瓷超微粉的制备，如AlN，SiN，SiC，其中源材料为气体或易于气化，沸点低的金属化合物。

在AlN超细粉末的合成中，在700-1000℃下，以无水AlCl3和NH3作为源物质，用CVD技术得到高纯AlN超细粉末。

利用CVD技术在1300℃以上制备SiC纳米粉末。

采用(CH3)2SiCl-NH3-H2体系制备出SiC/Si3N4纳米粉体。

以CH4和C2H4气体为原料，在饱和蒸气中合成SiC超细粉末。

1981年美国MIT报导了用镭射气相法制备超微粒子。

当反应物的吸收与镭射某一波长相近或重合时，反应物最有效地吸收光子产生可控气相反应，暂态(10-3)完成成核、长大和终止过程。

在反应过程中，可以采用光敏剂(SH6,C2H4)作能量传递，以促使反应气体的分解。

由于镭射加热只限于一个微小的空间，反应气体在此区域内经历快速升温，分解反应，快速冷却，可生成非晶、多晶超微粉末。

例如纳米级SiC粉末、70nmSi3N4纳米粉末、2-10nm的g-Fe2O3粒子、6-200nm的球形单分散TiO2粉末。

等离子体作为CVD的热源时，按其产生方式分为直流等离子体(DCPlama)和射频等离子体(RFPlama)。

作为理想高温热源，利用等离子体内的高能电子
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启动反应气体分子使之离解或电离，获得离子和大量活性基团，在收集体表面进行化学反应，形成纳米固体。

等离子体具有气氛可变、温度易控的优异特点，选用不同的成流气体，形成氧化、还原或惰性气氛以制备各种氧化物、碳化物或氮化物纳米粒子。

由于反应物利用率高、产率大，而使其应用范围拓宽。

物料可采用固相、气相和液相的进料方式。

制备SiC纳米粉，主要有
下面几种反应：
固－固反应Si()+C()→SiC()(1)
固－气反应
SiO2()+CH4(g)→SiC()+2H2O(2)Si()+CH4(g)→SiC()+2H2(g)(3)以(2)的方法制备出b-SiC粒子，粒径在2-40nm之间。

以(3)的方式
制备出20-40nm的b-SiC粒子。

2.3爆炸反应法
本法是在高强度密封容器中发生爆炸反应而生成产物纳米微粉。

例如，用爆炸反应法制备出5-10nm金刚石微粉，方法是密封容吕中装入炸药后
抽真空，然后充入CO2气体，以避免爆炸过程中被氧化，并注入一定量水
作为冷却剂，以增大爆炸产物的降温速率，减少单质碳生成石墨和无定形碳，提高金刚石的产率。

2.4冷冻－干燥法
冷冻干燥法将金属盐的溶液雾化成微小液滴，快速冻结为粉体。

加入
冷却剂使其中的水升华气化，再焙烧合成超微粒。

在冻结过程中，为了防
止溶解于溶液中的盐发生分离，最好尽可能把溶液变为细小液滴。

常见的
冷冻剂有乙烷、液氮。

借助于干冰－丙酮的冷却使乙烷维持在-77℃的低温，而液氮能直接冷却到-196℃，但是用乙烷的效果较好。

干燥过程中，
冻结的液滴受热，使水快速升华，同时采用凝结器捕获升华的水，使装臵
中的水蒸气降压，提高干燥效果。

为了提高冻结干燥效率，盐的浓度很重要，过高或过低均有不利影响。

将Ba和Ti硝酸盐混液进行冷却干燥，所得到的高反应活性前驱物在600℃温度下焙烧10分钟制得10-15nm的均匀BaTiO3纳米粒子。

2.5反
应性球磨法
反应性球磨法克服了气相冷凝法制粉效率低、产量小而成本高的局限。

一定粒度的反应粉末(或反应气体)以一定的配比臵于球磨机中高能粉磨，
同时保持研磨体与粉末的重量比和研磨体球径比并通入氩气保护。

例如固
体所采用球磨法制备出纳米合金WSi2、MoSi等。

反应性机械球磨法应用于金属氮化物合金的制备。

室温下将金属粉在
氮气流中球磨，制得Fe-N、TiN和AlTa纳米粒子。

室温下镍粉在提纯后
的氮气流中进行球磨，制备出fcc的NiN介稳合金粉末。

晶粒尺寸为5nm。

作为反应球磨法的另一种应用，在球磨过程中进行还原反应，如用Ca、Mg等强还原性物质还原金属氧化物和卤化物以实现提纯，如下式所示：2TaCl5+5Mg→2Ta+5MgCl2经球磨后，反应物紧密混合，在球磨过程
中研磨体与反应物间的碰撞产生的热量使温度至反应物的燃烧温度后，瞬
间燃烧形成Ta颗粒，粒径在50-200nm。

2.5超临界流体干燥法超临界干燥技术是使被除去的液体处在临界状态，在除去溶剂过程中
气液两相不在共存，从而消除表面张力及毛细管作为力防止凝胶的结构塌
陷和凝聚，得
6
到具有大孔、高表面积的超细氧化物。

制备过程中，达到临界状态可
通过两种途径，一般是在高压釜中温度和压力同时增加到临界点以上；也
有先把压力升到临界压力以上，然后升温并在升温过程中不断放出溶剂，
保持所需的压力。

例如，发展了超临界干燥法制备纳米SiO2、Al2O3气凝胶。

各种溶剂作超临界流体抽提干燥剂时，极性溶剂比非极性溶剂抽提效
果好。

在乙醇、甲醇、异丙醇和苯溶剂的比较中，甲醇最好，制得4-
5nmSnO2粒子。

2.6g射线辐照还原法
文献报导对无机盐水溶液的辐射化学研究主要集中于低浓度(约10-4M)溶
液中用脉冲辐射技术产生的金属轩簇的胶体。

其基本原理为：H2Oγ-
RayH2,H2,O2,H,OH2e-aq,H2O+,H2O某,H2HO2
其中的H和e-aq活性粒子是还原性的，e-aq的还原电位为-2.77eV，具有很强的还原能力，加入异丙醇等清除氧化性自由基OH。

水溶液中的
e-aq可逐步把溶液中的金属离子在室温下还原为金属原子或低价金属离子。

新生成的金属原子聚集成核，生长成纳米颗粒，从溶液中沉淀出来。

如制备贵金属Ag(8nm)[，Cu(16nm)，Pb(10nm)，Pt(5nm),Au(10nm)等及
合金Ag-Cu，AuCu纳米粉，活泼金属纳米粉末Ni(10nm)，Co(22nm)，
Cd(20nm)，Sn(25nm)，Pb(45nm),Bi(10nm),Sb(8nm)和In(12nm)等，还制
备出非金属如Se、A和Te等纳米微粉。

用g射线辐照法制备出14nm氧化
亚铜粉末。

8nmMnO2和12nmMn2O2。

纳米非晶Cr2O3微粉。

将g射线辐照
与ol-gel过程相结合成功地制备出纳米Ag-非晶SiO2及纳米Ag/TiO2材料。

最近用g射线辐照技术成功地制成一系列金属硫化物，如CdS,ZnS等
纳米微粉。

2.7微波辐照法
利用微波照射含有极性分子(如水分子)的电介质，由于水的偶极子随
电场正负方向的变化而振动，转变为热而起到内部加热作用，从而使体系
的温度迅速升高。

微波加热既快又均匀，有利于匀分散粒子的形成。

将Si粉、C粉在丙酮中混合，采用微波炉加热，产物成核与生长过
程均匀进行，使反应以很短的时间(4-5分钟)、在相对低的温度(<1250K)
得到高纯的b-SiC相。

在PH=7.5的CoSO4+NaH2pO4+CO(NH2)2体系中，微
波辐照反应均匀进行，各处的PH值同步增加，发生“突然成核”，然后
粒子均匀成长为均分散胶粒，得到100左右的Co3(PO4)2粒子。

在FeCl3+CO(NH2)2+H2O体系中，微波加热在极短时间内提供给Fe3+
水解足够的能量，加速Fe3+水解从而在溶液中均匀的突发成核，制备b-FeO(OH)超微粒子。

在一定的浓度范围内，FeO(OH)继续水解，得到亚微米
a-Fe2O3粒子。

微波加热将Bi3+迅速水解产生晶核，得到均分散的
80nmBiPO45H2O粒子。

微波水热法通过控制体系中PH值、温度、压力以及反应物浓度，可
以制备出二元及多元氧化物。

微波加速了反应过程，并使最终产物出现新相，如在Ba(NO3)2+Sr(NO3)2+TiCl3+KOH体系中合成出100nm的
Ba0.5Sr0.5TiO3粒子。

2.8紫外红外光辐照分解法
用紫外光作辐射源辐照适当的前驱体溶液，也可制备纳米微粉。

例如，用紫外辐照含有Ag2Pb(C2O4)2和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的水溶液，制备出Ag-Pd合金微粉。

用紫外光辐照含Ag2Rh(C2O4)2、PVP、NaBH4的水溶液
制备出Ag-Rh合金微粉。

利用红外光作为热源，照射可吸收红外光的前驱体，如金属羰基络全
物溶液，
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使得金属羰基分子团之间的键打破，从而使金属原子缓慢地聚集成核、长大以至形成非晶态纳米颗粒。

在热解过程中充入惰性气体，可制备出金
属纳米颗粒。

如Fe粉、Ni粉(25nm)。

3.物理方法
物理方法采用光、电技术使材料在真空或惰性气氛中蒸发，然后使原
子或分子形成纳米颗粒。

它还包括球磨、喷雾等以力学过程为主的制备技术。

3.1蒸发冷凝法
蒸发冷凝法是指在高真空的条件下，金属试样经蒸发后冷凝。

试样蒸
发方式包括电弧放电产生高能电脉冲或高频感应等以产生高温等离子体，
使金属蒸发。

80年代初，H.Gleiter等人首先将气体冷凝法制得的具有清
洁表面的纳米微粒，在超高真空条件下紧压致密得到纳米固体。

在高真空
室内，导入一定压力Ar气，当金属蒸发后，金属粒子被周围气体分子碰撞，凝聚在冷凝管上成10nm左右的纳米颗粒，其尺寸可以通过调节蒸发
温度场、气体压力进行控制，最小的可以制备出粒径为2nm的颗粒。

蒸发
冷凝法制备的超微颗粒具有如下特征：(1)高纯度(2)粒径分布窄(3)良好
结晶和清洁表面(4)粒度易于控制等，在原则上适用于任何被蒸发的元素
以及化合物。

流动油面冷凝法是在相当于冷凝器的转动圆盘上保持油的流动，当金
属蒸气降落在油面上时，冷凝形成纳米粒子，通过控制金属蒸发速度、油
的粘度、圆盘转数等，可制得平均粒径为3nm的Ag、Au、Cu、Pb等粒子。

3.2镭射聚集原子沉积法
用镭射控制原子束在纳米尺度下的移动，使原子平行沉积以实现纳米
材料的有目的的构造。

镭射作用于原子束通过两个途径，即暂态力和偶合。