纳米材料制备技术总结

纳米材料制备技术总结
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一、学习目的
这个学期我们接触了这门新课程，通过一个学期的时间，我们对这门课程有了一定的了解和掌握。

同时在这门课的课堂上，我们也学到了很多课本上学不到的知识。

下面就说说通过上这门课学到的东西。

首先，要阐述一下学习这门课程的目的。

纳米科学技术的出现标志着人类能够能动地改造自然的能力已近延伸到原子、分子水平，标志着科学技术水平已进入一个新时代——纳米科学技术时代，也标志着人类文明从“毫米文明”、“微米文明”迈向了“纳米文明”时代。

纳米科学技术的发展将有力的推动信息、材料、能源、生命、环境、农业、国防等领域的技术创新，将导致21世纪的一次新的技术革命。

作为新时代已经将来的主力军，我们要学习好纳米技术的重要性不言而喻。

在这个科技发达，竞争异常激烈的社会上要有一席之地，我们就必须要掌握与时代同步的新型技术，从而能够更好的生存以及给这个社会带来一些贡献。

二、学习内容
通过对这门课程的学习之后，我们知道了纳米材料的制备技术是指让材料的单位体积达到纳米的尺寸，并具有纳米效应和特性所使用的方法。

人们可以通过制备纳米材料达到控制和发觉材料的各种基本性质，如熔点、硬度、磁性、光学特性、导电和节电特性等。

人们可以按照自己的意愿，对纳米材料进行设计，合成具有特殊性能的新材料，如把优良的导体铜制作成“纳米铜”，使之成为绝缘体；把半导体硅制成“纳米硅”使之成为良导体；把易碎的陶瓷制作成为“纳米陶瓷”。

使之可以在室温下任意弯曲等。

因此可以通过纳米材料的纸杯使之具备其他一般材料所没有的优越性能，可以广泛的应用于电子、医药、化工、军事、航空航天等众多领域。

下面就说一下本学期学到的一些纳米材料的合成与制备方法
物理制备方法
机械法
机械法有机械球磨法、机械粉碎法以及超重力技术。

机械球磨法无需从外部供给热能,通过球磨让物质使材料之间发生界面反应,使大晶粒变为小晶粒,得到纳米材料。

范景莲等采用球磨法制备了钨基合金的纳米粉末。

xiao等利用金属羰基粉高能球磨法获得纳米级的Fe-18Cr-9W合金粉末。

机械粉碎法是利用各种超微粉机械粉碎和电火花爆炸等方法将原料直接粉碎成超微粉,尤其适用于制备脆性材料的超微粉。

超重力技术利用超重力旋转床高速旋转产生的相当于重力加速度上百倍的离心加速度,使相间传质和微观混合得到极大的加强,从而制备纳米材料。

刘建伟等以氨气和硝酸锌为原料,应用超重力技术制备粒径
20nm—80nm、粒度分布均匀的ZnO纳米颗粒。

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。

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。

化学制备方法
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%。

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。

溶剂热法
溶剂热法是指在密闭反应器(如高压釜)中,通过对各种溶剂组成相应的反应体系加热,使反应体系形成一个高温高压的环境,从而进行实现纳米材料的可控合成与制备的一种有效方法。

Lou等采用单源前驱体Bi[S 2P(OC 8H 17)2]3作反应物,用溶剂热法制得了高度均匀的正交晶系Bi 2S 3纳米棒,且该方法适于大规模生产。

Liu等用Bi(NO3)3•5H2O、NaOH及硫的化合物为原料,甘油和水为溶剂,采用溶剂热法在高压釜中160℃反应24-72 h制得了长达数毫米的Bi2S3纳米带。

微乳法
微乳液制备纳米粒子是近年发展起来的新兴的研究领域,具有制得的粒子粒径小、粒径接近于单分散体系等优点。

1943年Hoar等人首次报道了将水、油、表面活性剂、助表面活性剂混合,可自发地形成一种热力学稳定体系,体系中的分散相由80nm- 800nm的球形或圆柱形颗粒组成,并将这种体系定名微乳液。

自那以后,微乳理论的应用研究得到了迅速发展。

1982年,Boutonnet等人应用微乳法,制备出Pt、Pd等金属纳米粒子。

微乳法制备纳米材料,由于它独特的工艺性能和较为简单的实验装置,在实际应用中受到了国内外研究者的广泛关注。

三、学习心得
这个学期在这门课程上学到的具体的知识点这里就不过多叙述了，而接下来叙述的是学习这门课程的方式和方法（或者说老师的授课方式和方法）以及从这门课程上延伸出来的以后学习和做人的方法。

在这里首先要庆幸一下是老师您为我们讲授这门课程，老师的授课方式和其他老师有很大的不同，不是一味的讲授书本知识，而是间歇式的为我们阐述一些小故事，让我们从这些小故事上得到启发。

而这或许比单纯的给我们讲授书本知识要来的重要得多，就好比授人鱼不如授人渔，因为书本上的知识哪个老师都可以教，而一个好的思维方式和做人的道理是很难从书上学到的。

这也让我们对这门课程产生了浓厚的兴趣，这也是学习一门课程或者说学习一门知识所必需的。

因为我们一个学期所能学到的课本上的知识是很有限的，也是很表面不够深入的，但是只要学会了学习这门课程的方法，那么以后有的是时间学习纳米材料技术。

还记得老师给我们讲述的一个故事，那就是孔子和他的几个弟子的故事。

故事大致讲的是孔子的一个弟子甲为人很正直，赢得了很多人包括孔子的赏识，但同时也遭到了另外一弟子乙的妒忌。

一天弟子乙看到了弟子甲在厨房煮粥的时候偷喝粥，于是将这个事情告诉了孔子。

而孔子并没有直接去问弟子甲是否有这件事情，而是侧面的和弟子甲交谈，然后慢慢引出了弟子甲说出了这件事，事情的真相是弟子甲煮粥时不小心掉了一些锅灰到粥里，然后弟子甲迅速将那一些粥舀起来准备倒掉，到又觉得可惜，然后就把那个有锅灰的粥喝了。

这个故事给了我们很多启发，其中之一就是不要轻易相信别人说的话，即使有时候自己眼睛看到的也可能只是看到了表面现象，而没有看到这个事物的缘起。

另外一个启发就是如何正确的交流而不至于伤害到另外一方。

这也就是说话的艺术。

这个故事也告诉了我们要真正的去明白一个事情，不能光光依靠自己看到的表象，更不能道听途说。

就好比学习这门课程，不能只是学习这上面的知识，因为从书本上学到的都是一些表层的东西，要想真正的去掌握这些知识还得自己花
时间去做研究，而做研究要有一个很好的学习方法才行，这也就是上这门课程的作用了，因为在这门课学到的更重要的就是如何学习这门学科。

老师的这种教学方式让我们感受到了这门课程与其他课程的不同，这里还是要鼓励一下老师课间为我们放音乐，这个会让我们感觉很放松，也会拉近我们之间的距离，因为一首歌曲大家都会唱，这让我们感觉很亲切。

也让我们打起了精神。

还有一个老师的点到方式我觉得也值得提倡，那就是按照座位的前后顺序来打A、B、C等级，从而作为考核平时成绩的一部分，这个既能很好的体现学生上课的积极性，也让我们感受到了自己的平时成绩是有自己决定的。

当然这个方法只适合像我们这样有少数人的课堂。

因为人数太多就太繁杂了，也浪费时间，得不偿失。

这里我要惭愧的说一下，每次我都坐在了B等级这部位。

但这并不表示我对着门课程的不积极。

这是我大学期间目前为止少有的如此感兴趣的一门学科。

最后感谢老师为我们讲授这门课程，希望以后能有更多的机会向老师学习，不单单是书本知识！。