金属纳米粉材料的研制
纳米粉末的制备方法
.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[2]等。
1.11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[3-5]、PbTiO3[6]等PZT系电子陶瓷及ZrO2[7,8]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[9]及掺杂BaTiO3等。
以Ni(NO3)2·6H2O溶液为原料、乙二胺为络合剂，NaOH为沉淀剂，制得Ni(OH)2[10]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[11]，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。
1.12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[12-17]及Nd2(CO3)3[18,19]等。
1.13xx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°C，因此可用高温强制水解反应制备纳米颗粒[20]。
例如Zn(HAC)2·2H2O溶于一缩二乙醇(DEG)，于100-220°C 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Fe(III)氧化物胶粒[21]。
1.14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)2·3H2O、Ni(NO3)2·6H2O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[22]。
纳米金属材料的性能、应用与制备
由于以上特性的存在，使纳米金 属材料成为材料研究的热点，同 时金属及其合金纳米材料在现代 工业、国防和高技术发展中充当 着重要的角色。
三、纳米金属材料的应用
1.钴（Co)高密度磁记录材料 2.吸波材料 3.表面涂层材料 4.高效催化剂 5.导电浆料 6.高性能磁记录材料 7.高效助燃剂 8.高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料 9.Al基纳米复合材料 10.其他应用
注：电子浆料是制造厚膜元件的基础材料，是一种由固体粉末和有机溶剂经过三辊轧制混合
均匀的膏状物（可联想成牙膏、油漆等样子）。 厚膜技术是集电子材料、多层布线技术、表面微组装及平面集成技术于一体的微电子技术。
6.高性能磁记录材料 利用纳米铁粉矫顽力高、饱和磁化强度大、信噪比高和
抗氧化性能好等优点，可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘 的性能。
液相法特别适合制备组成均匀、纯度高的复合氧化物纳米粉体，但其缺点是 溶液中形成的粒子在干燥过程中，易发生相互团聚，导致分散性差，粒子粒度变 大。应用于液相法制备纳米微粒的设备比较简单，其生成的粒子大小可以通过控
制工艺条件来调整，如溶液浓度、溶液的PH值、反应压力、干燥方式等。
注：分散性：分散性固体粒子的絮凝团或液滴，在水或其他均匀液
铜及其合金纳米粉体用作催化剂效率高，选择性强，可用于二氧化碳和氢 合成甲醇等反应过程中的催化剂。通常的金属催化剂铁、铜、镍，钯、铂等制成 纳米微粒可大大改善催化效果。由于比表面积巨大和高活性，纳米镍粉具有极强 的催化效果，可用于有机物氢化反应、汽车尾气处理等。
5.导电浆料
用纳米铜粉替代贵金属粉末制备性能优越的电子浆料可大大降低成本，此 技术可促进微电子工艺的进一步优化。
注：1GHz=103MHz=106KHz=109Hz
纳米金属粉末的制备方法
纳米金属粉末的制备方法孙丽达;刘卫;肖锐敏;姜艳;黄笃树;王静;潘青山;李自静【摘要】Traditional manufacture methods（Solid-phase method;liquid-phase method;gas-phase method） of metals nanopowders are introduced simply,and new preparation techniques（gasification of arc plasma technique,atomizing-combustion technique）are discussed in detail.At the same time The principles,advantages,disadvantages of methods are reviewed.Finally,application of nanopowders and the tendency of development for manufacture nanopowder are also refered to in the paper.%文章概述了纳米金属粉末的传统制备方法（气相法、液相法、固相法）,对现有新型的制备方法（等离子气化法、金属喷雾燃烧法）作了较为详细的介绍.同时,简要介绍了相应方法的原理以及各自的优缺点.最后,论述了纳米粉体的应用,展望了纳米粉制备方法的发展趋势.【期刊名称】《红河学院学报》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】4页(P15-18)【关键词】纳米粉体;制备方法;应用【作者】孙丽达;刘卫;肖锐敏;姜艳;黄笃树;王静;潘青山;李自静【作者单位】红河学院理学院,云南蒙自661100;红河学院理学院,云南蒙自661100;红河学院理学院,云南蒙自661100;红河学院理学院,云南蒙自661100;红河学院理学院,云南蒙自661100;红河学院理学院,云南蒙自661100;红河学院理学院,云南蒙自661100;红河学院理学院,云南蒙自661100【正文语种】中文【中图分类】O78220世纪80年代末，纳米技术诞生，之后迅速发展和渗透到各个学科领域，它在材料科学领域得到了广泛的关注和深入的研究.科学家们预言它将成为21世纪的科学前沿和主导科学.纳米材料分为两个层次，即纳米粉末与块体材料.纳米粉末是指尺寸为1-100nm的超微粒子,它介于单个原子、分子与宏观物体间，是一种典型的介观体系.在纳米的世界，人们可以控制材料的熔点、硬度、磁性，甚至而不改变其化学成分[1].纳米材料具有如小尺寸效应、表面效应、量子效应、宏观量子隧道效应等，它使纳米微粒和纳米固体呈现出许多奇异的物理、化学性质，有着许多优异的力学、热学、光学、磁学和电学等性质及新规律，具备其它一般材料所没有的优越性能，在化工、电子、冶金、生物、国防等各个领域有着越来越广泛的应用前景.如人们可以把导电的铜制成纳米粉末，使之成为绝缘体；而纳米铁粉在许多领域都有重要的应用，用于磁记录材料、微波吸收材料、催化材料、磁流体等方面. 自从1984年德国科学家Gleiter等人首次用惰性气体凝聚法成功地制得铁纳米微粒以来，纳米材料的制备、性能和应用等各方面的研究取得了重大进展，其中，制备方法的研究仍然是十分重要的研究领域[2].目前，制备纳米粉末的方法有很多种，但尚无确定的科学分类标准.按照物质的原始状态分类，相应的制备方法可分为大：（1）气相法，包括气体中蒸发法、化学气相沉积法、活性氢—熔金属反应法、激光诱导化学气相沉积法、电弧法、等离子体法、溅射法等.（2）液相法，包括喷雾热分解法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等.（3）固相法，包括机械合金化、自蔓延燃烧合成法、火花放电及固相反应法等.气相法制备金属纳米粉体始于60年代初期，1984年西德Searlands大学材料系H.Gleiter教授的研究小组在气相法制备金属纳米粉体的基础上首次采用惰性气体保护原位加压成型法成功制备出了高性能的块体金属纳米Fe、Pd等材料，随后，气相法制备金属纳米粉体、固体材料在世界范围内掀起高潮，现已进入产业化阶段.气相法是直接利用气体，或通过各种手段将原料变成气相，使之在气体状态下发生物理变化或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法[1].用该方法制得的纳米粉纯度高，颗粒分散性好、粒径分布窄.液相法是当前实验室及工业上广泛采用合成高纯微粒纳米粉体的方法，其原理是：选一种或几种合适的可溶性金属盐类，按所制备的材料的成分计量配制成溶液，使各元素呈离子或分子态，再加入一种合适的沉淀剂采用或蒸发、或升华、或水解等方法进行操作，将金属离子均匀沉淀或结晶出来，最后将沉淀或结晶物脱水或加热分解而制得纳米粉.液相法特别适合制备组成均匀、纯度高的复合氧化物纳米粉体，但其缺点是溶液中形成的粒子在干燥过程中，易发生相互团聚，导致分散性差，粒子粒度变大.应用于液相法制备纳米微粒的设备比较简单，其生成的粒子大小可以通过控制工艺条件来调整，如溶液浓度、溶液的PH值、反应压力、干燥方式等.固相法是一种比较传统的粉末制备工艺，用于粗颗粒微细化.由于该方法具有成本低、产量高，制备工艺简单再加上近年来又涌现了高能球磨、气流粉碎和分级联合等新方法，因而在一些对粉体纯度和粒度要求不太高的场合仍然适用，但由于该方法效率低、能耗大、设备昂贵、粉不够细、有杂质、颗粒易变形或氧化等，在高科技领域中较少采用此方法.随着科学与技术的不断进步，为了满足科学技术与高科技研究领域中的特殊需要，人们开辟了多种技术手段来制备近于理想的各类纳米粒子，如气相化学反应、真空蒸发、喷雾燃烧法、等离子体法、激光诱导气相化学反应合成法、等离子体加强气相化学反应法等.采用这些方法人们可方便地制备金属、金属氧化物、氮化物、碳化物、超导材料、磁性材料等几乎所有物质的纳米粒子.这些方法有些已经在工业上开始实用，但这些制备方法尚还存在一些技术问题，如粒子的纯度、产率、粒径分布及粒子的可控制性等.下面并对几种新型制备纳米金属粉末的方法做详细介绍. 等离子体是物质存在的第四种状态，它由电离的导电气体组成，即大量正负带电粒子和中性粒子组成，并由电子、无论是热等离子体还是冷等离子体，相应火焰温度都可以达到30000K以上，这样高的温度都可以使任何金属直接气化.出于等离子体状态下的物质微粒通过相互作用可以很快地获得高温、高焓、高活性.这些微粒将具有很高的化学活性和反应性，在一定的条件下获得比较完全的反应产物.因此，利用等离子体空间作为加热、蒸发和反应空间，可制备出各类物质的纳米粒子[3-4].电弧等离子气化法是利用等离子体的高温而实现对原料加热蒸发的.其基本原理是[5-6]：在惰性气氛或反应性气氛下通过直流放电使气体电离产生高温等离子体，它们以约100——500m/s的高速到达金属原料表面，使其熔融并大量地迅速溶解于金属熔体中，在金属熔体内形成溶解的超饱和区、过饱和区和饱和区.这些原子、离子或分子与金属熔体的对流与扩散使金属蒸发.同时，原子或离子又重新结合成分子从金属熔体表面溢出.蒸发出的金属原子经急速冷却后收集，即可得到超细粉体从而使原料熔化和蒸发.等离子体法制备纳米金属粉末的实验装置主要包括等离子体发射装置、反应装置、冷却装置、收集装置、尾气处理装置等几个部分.其制备过程是：首先将真空室抽到一定程度，充入惰性气体，然后利用高能量蒸发源使金属蒸发.待蒸发的金属在电弧等离子的高温下蒸发，分离沉降后，在收集室内便可收集到纳米粒子.该方法对某些易氧化的金属的氧化物纳米粉末的制备也是很容易的，就是只需在事先的惰性气体中充入一些氧气便可.用该方法制得的金属粉末呈球形，平均粒径都在几十纳米左右.图1为等离子体气化法制备纳米金属粉末的工艺流程图.等离子气化法的特点是[7-8]：等离子体中心温度高达30000℃以上，热效率高，蒸发速率高；等离子体分布区域小，温度梯度大，成核速率大；全封闭液体冷却装置，冷却速度快，生长速率大；在惰性气体的保护下生成的粉末纯度高.该方法生产流程短，一步即可获得产品，生产效率高；可实现连续给料，连续反应，连续制粉，容易进行规模化批量生产，生产成本低，以电能为消耗；生产过程容易控制，操作简单.这是等离子气化法制备纳米粒子的一个明显优势.用该方法制备的纳米金属粉末可获得比传统材料更优异的性能，有望成为新的功能材料.喷雾燃烧法是一种将金属熔体直接雾化燃烧以获得纳米级金属氧化物的新方法.由于金属氧化燃烧反应是氧原子与各个金属原子间的化合反应，则合金熔体在经雾化、燃烧后可获得复合的金属氧化物粉末.此工艺国外已经用于工业生产，但国内用于工业化生产还比较少，根据已发表的一些文献资料介绍，说已经用该方法先后成功制备出纳米Bi2O3、ZnO2、SnO2等金属氧化物粉[9].就制备纳米TIO粉[10]（化学成份：In2O3:SnO2=90:10(Wt%) 纯度：≥99.99%）来说，其方法是：将4N级以上纯金属铟和锡，按InO ：SnO2=95%-5%的比例放进陶瓷坩埚中，在200℃熔化成In-Sn合金熔体，然后把合金熔体加热至750℃，并引入雾化燃烧器中，通过雾化喷嘴用高压氧气进行雾化，形成雾滴平均直径约20nm的液雾，随即被点火在高温反应室中剧烈燃烧.所产生的氧化物气体进行快速冷却，最后进入收尘系统收集回收，便可以得到淡黄色纳米ITO粉.中南大学陈世柱等利用该方法成功制备出了成分配比均匀、粒度≤30nm的ITO粉，且In2O3的含量大于95%以上.据资料显示，该方法的效率很高，仅用48s就可以生产1KgITO粉，可见其效率是相当高的.该工艺由3个主要的工艺环节组成，即利用雾化燃烧装置借助高压纯氧将过热到一定高温的合金溶体进行高效雾化，合金液雾在反应室内的完全氧化燃烧及将燃烧产物进行急冷处理以获得纳米微粒.该工艺之所以能够快速制备出纳米级金属氧化物粉末，是因为一方面过热金属熔体的高效雾化增加了金属熔体与O2接触面积，有利于金属熔体的充分燃烧；另外，金属在燃烧时所形成的高温引起金属强烈挥发，出现金属蒸，所以在气相中将形成原子级别的氧化燃烧反应，反应产物及冷后便形成纳米粉末[11].而液雾滴径及雾场形态是合金液雾在燃烧过程中各金属原子与氧气原子是否充分化合即完全氧化的关键.下图为金属喷雾燃烧工艺的示意图[12]及工艺流程图.喷雾燃烧法的显著特点[12]是反应速度快，生产效率高，整个工艺过程中除氧气外，没有其他任何酸、碱、盐及水等物质参与反应，对环境不构成任何污染，尤具吸引力的是能够制备均匀混合的多相氧化物纳米粉体，即所谓复合粉体.此工艺的缺点是要求金属熔体过热度较高，目前仅限于制备低熔点金属的氧化物粉体,即使是低熔点金属，为了使金属熔体在雾化后能着火燃烧，也必须将其过热到数倍于熔点的温度.且对高压氧气加热的操作具有一定的危险性.依照纳米技术这门崭新技术发展的规律和纳米材料的定义，最先能得以应用的应当是纳米粒子，比如纳米金属粉末就具有不同于普通材料的光、电、磁、热力学和化学反应等方面的奇异性能，是一种重要的功能材料，得到广泛的应用.在化工方面，催化是纳米金属粉末应用的重要领域之一.利用纳米粉末的高比表面积与高活性可以显著的增进催化效果效率，国际上已作为第四代催化剂进行研究和开发.目前在石油化学工业中已将纳米粉体材料如铂黑、银、氧化铝、氧化铁等直接用于高分子聚合物氧化、还原及合成反应的催化剂.在粉末冶金方面，纳米粉末由于表面积和表面原子所占比例都很大，所以具有高的能量状态，在较低温度下便有强的烧结能力，是一种有效的烧结添加剂，可大幅度降低粉末冶金产品和高温陶瓷产品的烧结温度.在生物医学方面，可以利用它进行细胞分离、细胞染色以及利用它制成特殊药物或新型抗体进行局部定向治疗等.纳米材料在在电子工业领域的应用，格外突出.目前，所涉及的诱导电浆料、电极、压敏电阻静电屏蔽、磁流体、磁记录、磁存储器、吸波隐身材料、光导电体发光材料以及红外传感器等.在环保健康、光学等方面也都具有重要的应用.总之，纳米科技已经在应用上呈现出令人惊叹的结果，而且将成为将来的高新技术产业的源头.所以各国政府和科学家都很重视，西方发达国家政府和大的企业纷纷启动了发展纳米科技的研究计划.相信这将会成为最具竞争力的一个领域.20世纪60年代诺贝尔物理奖获得者Richaard P.Feynman提出了“超细粒子结构”的新概念.到70年代，诞生了“纳米技术”即在10-9～10-7m的尺度上安排原子或分子，80年代出现了扫描隧道显微镜和原子力显微镜，从而有可能从原子和分子水平上操纵物质，推动了纳米技术的发展.1990年在美国举办了第一届国际纳米科技会议，这标志着纳米技术趋于成熟.纳米材料作为物质存在的一种新状态，正逐渐被人们所认识.纳米材料的制备是当前纳米材料领域派生出来的含有丰富内涵的一个重要分支学科.纳米材料的制备与研究向各个领域的渗透日益广泛和深入，已扩展到包括化学、光学、电子学、磁学、机械学、结构及功能材料学等很多领域，有的已进入实用阶段.尽管我国在纳米粉末的制备上取得了很大的突破，但仍有许多理论与实践的问题有待研究，上面介绍的方法虽然已经可以成功的应用于纳米金属粉末的制备，但还是存在许多问题，有待解决.这些方法中，有的因反应条件的苛刻难以实现，有的投资太大而且产量太低，有的是制备了却难以收集，难以实现产业化.因此在制备的时候，我们要走出一条创新的科研之路.把两种或两种以上的方法结合起来使用，充分发挥各种方法的优点，从而获得优质的纳米金属粉末.随着科技大不断发展及人们对微观世界认识的不断提高，相信将来必定会出现更加完善的制粉技术.【相关文献】[1] 王世敏,许祖勋,傅晶.纳米材料制备技术[M] .北京：化学工业出版社, 2002：7．[2] Heath J R.Science.1995,270:1315.[3] 曹茂盛，关长斌，徐甲强.纳米材料导论[M] .哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2001：43.[4] 杜仕国.超微粉制备技术及其应用[J]．功能材料，1997，28（3）：239-241.[5] 李德元，赵文珍等.等离子技术在材料加工中的应用 [M].北京：机械工业出版社，2005.[6] 崔作林等.电弧等离子法制备的纳米α-Fe2O3器敏特性[J]．功能材料，1995，26（4）：321-325.[7] Li X G, China A ,Takaha Shi S .Preparetion ,Oxidation and magnetic properties of Fe-Cr ultrafine powders by hydrogen plasma-metal reaction [J] .J Magn Mater 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(完整word版)金属纳米材料的应用研究
金属纳米材料的应用与研究【前言】著名科学家费曼于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲中，以“由下而上的方法”(bottom up) 出发，提出从单个分子甚至原子开始进行组装，以达到设计要求。
他说道，“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。
”并预言，“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话，将极大得扩充我们获得物性的范围。
”[1]1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。
1982年，科学家发明研究纳米的重要工具－－扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。
1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。
【摘要】纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。
文章简要地概述了纳米技术，纳米材料的结构和特殊性质以及纳米纳米材料各方面的性能在实际中的应用，并展望了纳米材料的应用前景。
1．纳米科学和技术1.1 纳米科技的定义纳米科技是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技，是一门在0.1~ 100 nm尺度空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。
其涵义是人类在纳米尺寸（10-9--10-7m）范围内认识和改造自然，最终目标是通过直接操纵和安排原子、分子而创造特定功能的新物质。
纳米科技是现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用研究紧密联系的新兴科学技术。
其中纳米材料是纳米科技的重要组成部分。
1.2 纳米科技的内容纳米科技主要包含：纳米物理学；纳米电子学；纳米材料学；纳米机械学；纳米生物学；纳米显微学；纳米计量学；纳米制造学……1.3 纳米科技的内涵第一：纳米科技不仅仅是纳米材料的问题。
目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。
纳米粉体材料的制备
3-8
Preparation of nanoparticles
（一）溶胶制备工艺
1、 有机途径
组成： 母体——醇盐，浓度10~50%；
溶剂——乙醇； 催化剂——盐酸、醋酸等 螯合剂——乙酰丙酮 水——用量一定要控制
特点：水、溶剂挥发，干燥龟裂；
薄膜厚度受限； 但可反复涂覆。
3-9
Preparation of nanoparticles
优缺点
A 样品的晶型结构完整，原料便宜；
B 设备简单、适于批量生产；
C 粉末易团聚，制备较为困难。
3 - 36
Preparation of nanoparticles
2) 水热法(高温水解法)
定义：指在高温（100~1000℃）高压（10~100Mpa）下，利用
溶液中物质化学反应进行的合成。
水的作用：作为一种组分参与反应（即是溶剂又是矿化
研究进展：己制备出多种单质、无机化合物和复合材料超细微粉
末；目前已进入规模生产阶段，美国的MIT(麻省理工学)于1986 年已建成年产几十吨的装置。
3 - 33
Preparation of nanoparticles
4 液相法 特点：化学组成可控 → 高纯、均相 成核速度可控 → 合成温度低 形状大小可控 → 纳米颗粒
分类：溶胶凝胶法；沉淀法；水热法等。
3 - 34
Preparation of nanoparticles
1）沉淀-共沉淀法
定义：含阳离子的溶液中加入沉淀剂后，使离子沉淀的 方法。（以沉淀反应为基础） 分类： 单组分沉淀：溶液只含一种阳离子，得到单组分沉淀。 单相共沉淀：溶液含多种阳离子，沉淀为化合物 （固溶体）。 共沉淀：溶液中含多种阳离子，沉淀产物为混合物。
纳米粉体的制备(气相方法)
§3.1.1 气体冷凝法
• 根据加热源进行分类： 不同的加热方法制备出的超微粒的量、品种、粒径 大小及分布等存在一些差别。 • • • • • • • 1）电阻加热； 2）高频感应加热； 3）阴极溅射加热； 4）激光加热； 5）微波加热； 6）等离子体加热 ……
气体冷凝法根据加热源分类
• (1) 电阻加热：(电阻丝) • 电阻加热法通常使用螺旋纤维或舟状的电阻发 热体。如图
• 采用等离子体加热蒸发法可以制备出金属、合 金或金属化合物纳米粒子的优点： • 等离子体温度高，几乎可以制取任何金属的微 粒。 • 金属或合金可以直接蒸发、急冷而形成原物质 的纳米粒子，为纯粹的物理过程；而金属化合 物，如氧化物、碳化物、氮化物的制备，一般 需经过金属蒸发化学反应急冷，最后形成 金属化合物纳米粒子。 • 缺点：等离子体喷射的射流容易将金属熔融物 质本身吹飞，这是工业中应解决的技术难点。
气体冷凝法根据加热源分类
(3) 溅射法
• 溅射法制备纳米微粒的原理：如图 • 用两块金属板分别作为阳极和阴极，阴极为蒸 发用的材料，在两电极间充入Ar气(40~250 Pa)， 两电极间施加的电压范围为0.3~1.5 kV。 • 由于两电极间的辉光放电使Ar离子形成，在电 场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面(加热靶 材)，使靶材原子从其表面蒸发出来形成超微粒 子，并在附着面上沉积下来。
• ② 影响因素： • SiC超微粒的获得量随电流的增大而增多。 例如，在400 Pa的Ar气中，当电流为400 A， SiC超微粒的收率为约0.58 g/min。 • 惰性气体种类不同超微粒的大小也不同。 He气中形成的SiC为小球形，Ar气中为大颗粒。 • 用此种方法还可以制备Cr，Ti，V，Zr等结晶 性碳化物纳米微粒，而Mo，Nb，Ta和W等高 熔点金属只能得到非晶态纳米微粒。
ZnO纳米粉体制备与表征解析
ZnO纳米粉体制备与表征一实验目的1. 了解氧化锌的结构及应用2. 掌握“共沉淀和成核/生长隔离、水热法和微波水热、溶胶-凝胶法、反相微乳液”技术制备纳米材料的的方法与原理。
3. 了解同步热分析仪、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜（SEM ）与比表面测定仪等表征手段和原理二基本原理2.1氧化锌的结构氧化锌（ZnO）晶体是纤锌矿结构，属六方晶系，为极性晶体。
氧化锌晶体结构中，Zn原子按六方紧密堆积排列，每个Zn原子周围有4个氧原子，构成Zn-O4配位四面体结构，四面体的面与正极面C（00001）平行，四面体的顶角正对向负极面（0001），晶格常数a=342pm, c=519pm,密度为5.6g/cm3，熔点为2070K,室温下的禁带宽度为 3.37eV.女口图1-1、图1-2所示：图1-1 ZnO晶体结构在 C （00001）面的投影图1-2 ZnO纤锌矿晶格图2.2氧化锌的性能和应用纳米氧化锌（ZnO）粒径介于1- 100nm之间，由于粒子尺寸小，比表面积大，因而，纳米ZnO表现出许多特殊的性质如无毒、非迁移性、荧光性、压电性、能吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、杀菌、图象记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。
同时氧化锌材料还被广泛地应用于化工、信息、纺织、医药行业。
纳米氧化锌的制备是所有研究的基础。
合成纳米氧化锌的方法很多，一般可分为固相法、气相法和液相法。
本实验采用共沉淀和成核/生长隔离技术制备纳米氧化锌粉。
2.3氧化锌纳米材料的制备原理不同方法制备的ZnO晶形不同，如：2.3.1共沉淀和成核/生长隔离法借助沉淀剂使目标离子从溶液中定量析出是材料制备领域液相法的重要技术。
常规共沉淀制备是将盐溶液与碱溶液直接混合并通过搅拌的方式实现，由于混合不充分，反应界面小、存在浓度梯度、反应速度和扩散速度慢，先沉淀的粒子上形成新沉淀粒子，新旧粒子的同时存在，导致粒子尺寸分布极不均匀。
纳米粉末的制备方法
纳米粉末的制备方法材料研1203 Z1205020 石南起纳米科技是20世纪80年代末90年代初诞生并迅速发展和渗透到各学科领域的一门崭新的高科技。
由于它在21世纪产业革命中具有战略地位，因而受到世界的普遍关注。
有人说，70年代微电子学产生了世界性的信息革命，那么纳米科技将是21世纪信息革命的核心。
纳米技术的飞速发展极大的推动了材料科学的研究和发展，而纳米材料研究的一个重要阶段是纳米粉体的制备。
1.纳米粉体的制备要使纳米材料具有良好的性能，纳米粉末的制备是关键。
纳米粉末的制备方法主要有物理法、化学法和高能球磨法。
1.1物理法物理法中较重要的是气体中蒸发法，在惰性气体中蒸发金属，急冷生成纳米粉体。
如在容器中导入低压的氩或氦等惰性气体，通过发热体使金属熔化、蒸发，蒸发的金属原子和气体分子碰撞，使金属原子凝聚成纳米颗粒。
通过蒸发温度、气体种类和压力控制颗粒大小，一般制得颗粒的粒径为10nm左右。
比较重要的物理法还有溅射法、金属蒸气合成法及流动油上真空蒸发法等。
1.2化学法化学法制备纳米粉可分气相反应法和液相反应法。
1.2.1气相反应法气相反应法是利用化合物蒸气的化学反应的一种方法，其特点是：（1）原料化合物具有挥发性，提纯比较容易，生成物纯度高，不需要粉碎。
（2）气相物质浓度小，生成的粉末凝聚较小。
（3）控制生成条件，容易制得粒径分布窄，粒径小的微粒。
（4）气氛容易控制，除氧化物外，用液相法直接合成困难的金属、碳化物、氮化物均可合成。
气相合成中除了反应原料均为挥发性物外，也可用电弧、等离子体、激光加热固体使其挥发，再与活性气体反应生成化合物纳米粉体。
1.2.2液相反应法液相反应法作为一种制备超细粉体的方法成为各国材料科学家研究的热点，它具有无需高真空等苛刻物理条件、易放大的特点，并且得到的粉体性能比较优越。
常用的液相反应法有共沉淀法、水解法、溶胶凝胶法、微乳液反应法等。
共沉淀法是利用各种在水中溶解的物质，经反应成不溶解的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、醋酸盐等，再经加热分解生成高纯度的超微粉料。
宏量制备的金属纳米粉体功能化研究
宏量制备的金属纳米粉体功能化研究宏量制备的金属纳米粉体功能化研究随着纳米材料的广泛应用和发展，金属纳米粉体作为一种重要的纳米材料在多个领域展现出巨大的应用潜力。
然而，目前常规合成金属纳米粉体的方法往往受限于低产率、高成本等问题，制约了其进一步的应用。
因此，开展宏量制备的金属纳米粉体功能化研究具有重要的现实意义和挑战。
一种常用的宏量制备金属纳米粉体的方法是机械法。
通过机械法可以将金属块体在机械研磨装置中进行高能力研磨，从而实现金属纳米粉体的制备。
机械法制备的金属纳米粉体具有高纯度、优异的结晶性能和较大的比表面积，为其功能化提供了良好的基础。
然而，机械制备的金属纳米粉体存在固体摩擦、磨具磨损等问题，导致粉体表面的氧化、杂质混入等现象发生。
针对这些问题，研究者们提出了一系列的方法和策略，以实现金属纳米粉体的功能化。
例如，可以通过气相或液相法对金属纳米粉体进行表面修饰，以增加其稳定性和光电性能。
此外，可以利用等离子体技术对金属纳米粉体进行界面改性，增加其与其他功能材料的相容性和可控性。
此外，研究者还发展了一种新的方法，即通过外力场作用下的金属纳米粉体功能化。
通过利用磁场、电场、声场等外力场的作用，可以实现金属纳米粉体的结构调控和性能提升，进而实现其在光电子器件、催化剂和能源领域的应用。
金属纳米粉体的功能化研究不仅对纳米材料科学有着重要的推动作用，对于推动中国制造业的转型升级也具有重要意义。
例如，通过功能化的金属纳米粉体，可以制备高性能的电子、光电和光子器件，实现智能制造和新能源开发的突破。
此外，金属纳米粉体功能化还可以提升催化剂的活性和选择性，促进工业催化反应的高效、经济和环保实现。
综上所述，宏量制备的金属纳米粉体功能化研究具有重要的应用价值。
随着纳米材料科学的不断发展和进步，相信未来金属纳米粉体的功能化研究将迈入一个新的阶段，为实现更多领域的突破和创新提供有力支撑综上所述，金属纳米粉体的功能化研究是当前纳米材料科学中的重要方向。
二氧化铈纳米粉
二氧化铈纳米粉一、简介二氧化铈纳米粉是指颗粒大小在1-100纳米之间的二氧化铈粉末。
它具有优异的物理和化学性质，广泛应用于催化、电池、生物医药等领域。
二、制备方法1. 水热法：将铈盐和碱性物质在高温高压下反应，生成纳米级的二氧化铈。
2. 气相沉积法：将金属铈与氧气反应，生成纳米级的二氧化铈。
3. 溶胶-凝胶法：将金属铈盐与有机溶剂混合，形成溶胶，经过凝胶处理后得到纳米级的二氧化铈。
三、物理和化学性质1. 颜色：白色或浅黄色。
2. 形态：呈球形或棒状。
3. 粒径：一般在10-50纳米之间。
4. 热稳定性：具有较好的热稳定性，在高温下仍能保持其结构和活性。
5. 催化活性：具有良好的催化活性，在催化反应中起到重要作用。
四、应用领域1. 催化剂：二氧化铈纳米粉被广泛应用于催化反应中，如汽车尾气净化、石油加工等领域。
2. 电池材料：二氧化铈纳米粉可作为电池正极材料，具有较高的容量和循环寿命。
3. 生物医药：二氧化铈纳米粉可用于制备生物医药材料，如缓释药物、肿瘤治疗等。
4. 其他领域：二氧化铈纳米粉还可用于制备防腐剂、涂料、橡胶等。
五、安全性1. 二氧化铈纳米粉具有一定的毒性，需要注意安全使用。
2. 在制备和使用过程中需要采取相应的防护措施，避免接触皮肤和吸入粉尘。
3. 对环境造成的污染也需要引起足够重视。
六、结论二氧化铈纳米粉是一种具有广泛应用前景的新型材料，在催化、电池、生物医药等领域均有重要作用。
但在使用过程中需要注意其毒性和环境污染问题，加强安全管理和环境保护工作。
纳米材料的化学合成法
溶胶—凝胶法的优缺点 优点： ①操作温度低，节约能源，使得材料制备过程易于控制； ②高度均匀、可变性大； ③工艺简单，易于工业化，成本低，应用灵活； ④可提高生产效率； ⑤可保证最终产品的纯度. 缺点： ①凝胶颗粒之间烧结性差，块体材料烧结性不好；
②干燥时收缩大。
基本原理：
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。
银等
水热沉淀法 例如 KF+MnCl2 - KMnF2
设备
1.5、溶剂热合成法
基本原理：
用有机溶剂（如：苯、醚）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。
溶剂热法分类
1.9、模板合成法
基本原理：
利用基质材料结构中的空隙作为模板进行合 成。结构基质为多孔玻璃、分子筛、大孔离子交 换树脂等。例如将纳米微粒置于分子筛的笼中， 可以得到尺寸均匀，在空间具有周期性构型的纳 米材料
1.10、电解法
基本原理：
电解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，尤其是电负性较大的金属粉末。 还可制备氧化物超微粉。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。
溶剂热法常用溶剂
溶剂热反应中常用的溶剂有:乙二胺、甲醇、 乙醇、二乙胺、三乙胺、吡啶、苯、甲苯、 二甲苯、1. 2 - 二甲氧基乙烷、苯酚、氨水、 四氯化碳、甲酸等.
爆炸法制备纳米粉体材料
在惰性气氛中,一般是在高纯氩气中,处于阳极和阴极间的金属丝产生高电压放电,在金属丝的内部瞬间通过强电流(～1010A/cm2),产生焦耳热,使金属丝整体瞬间达到上万度的高温,远高于金属的气化点,使之气化。金属蒸汽与惰性原子碰撞,交换能量并迅速冷却形成尺寸在纳米到亚微米范围的球形颗粒。
爆炸丝法制备的金属纳米微粒是一种批量生产纳米粉的重要方法,金属丝的直径一般在0.3～0.4mm比较合适。颗粒尺寸的分布与金属的熔点有关,熔点低的金属,颗粒尺寸较窄,高熔点的金属,颗粒尺寸较宽。颗粒尺寸的大小,与制备粉体时放电的电压有关,适当的提高放电的电压,可得到较小颗粒的粉体,但电压过高容易发生介质击穿现象
4.优点：爆炸法具有它独特的优点:(1)公斤级粉末生产;(2)超细粉体;(3)能量转换效率高;(4)颗粒分布均匀等。
5.电爆炸法制备纳米粉体的基本原理
A影响因素：影响电爆炸制备的纳米颗粒尺寸的主要因素可以概括为：（１）电容的储存能、电压等电路参数；（２）前体材料特性、长度、直径、及初始晶体结构等材料因素；（３）周围介质种类、压力、温度等环境因素
B基本过程：电爆炸的基本过程通常可分为五个阶段：（１）金属导体固态加热阶段：储能电容向目标导体丝瞬时放电，以强大电流（１０１１～１０１３Ａ／ｍ２）使导体加热；（２）金属导体熔化、汽化阶段：高功率（可达１０８－9Ｗ）持续加热作用使导体熔化及汽化，熔融导体破裂成液滴，并产生等离子体，电磁箍缩效应以及材料本身的惯性等作用使蒸气的膨胀受到限制而产生内部高压（约１０８－９Ｐａ），最终导致导体的爆炸；（３）爆炸阶段：高温（可达１０５Ｋ）蒸气及粒子高速（可达５０００ｍ／ｓ）膨胀，同时产生冲击波，驱使蒸发后的导体微粒高速运动；（4）电弧击穿阶段：若金属丝两端施加的电压足够高，储能充足的情况下，电容将在爆炸后的粉末颗粒和介质气氛中继续放电，击穿两极间的介质形成电弧；（5）冷凝阶段：高速运动的蒸汽和等离子体与周围的介质激烈碰撞并迅速冷却，形成簇团及超细颗粒。可见，电爆炸法制备纳米粉体材料受前体材料、气氛、储能和放电参数如脉冲放电电压、电流密度、脉宽等因素的影响，同时，电爆炸阶段形成的高温、高压及后续的冷却速度等对粉体粒度的影响也有待量化分析。
纳米材料的制备方法及其应用ppt课件
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
（7）电阻加热法
图 电阻加热制备纳米微粒的实验装置图
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（6）电子束照射法
是利用高能电子束照射母材(一般为金属氧化 物如Al2O3 等)，表层的金属-氧(如Al-O键)被高 能电子“切断”，蒸发的金属原子通过瞬间 冷凝、成核、长大，最后形成纳米金属(如Al) 粉末。 ❖ 目前该方法仅限于获得纳米金属粉末。
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1、沉淀法
它是将沉淀剂（OH－、CO32－、SO42－等）加入到金 属盐溶液中进行沉淀处理，再将沉淀物过滤、干燥、 煅烧，就制得纳米级化合物粉末，是典型的液相法。 主要用于制备纳米级金属氧化物粉末。它又包括均相
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热蒸镀法制备的纳米Si粒子 在GaSb基板以自组成法制成的粒子
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vo2纳米粉体;掺杂;相变温度
VO2纳米粉体一、背景介绍VO2（钒氧化物）是一种具有多种应用潜力的过渡金属氧化物材料。
VO2的相变特性使其成为一种理想的材料用于温度敏感器件、智能窗户、核燃料控制棒等领域。
近年来，研究人员开始探索将VO2纳米粉体用于材料掺杂的可能性，以改变其性能和功能。
二、VO2纳米粉体的制备方法1. 热沉积法热沉积法是较常用的制备VO2纳米粉体的方法之一。
该方法首先将VO2的前驱体溶解在适当的溶剂中，然后通过控制沉积温度和时间来得到纳米粉体。
2. 水热法水热法是一种低成本且简单有效的制备VO2纳米粉体的方法。
在水热反应条件下，通过适当的前驱体混合物并添加适量的助剂，可以制备出具有良好结晶性和纳米尺度的VO2粉体。
3. 气相沉积法气相沉积法是制备高纯度VO2纳米粉体的常用方法之一。
该方法通过在高温下，使气相中的VO2前驱体分解并在基底上沉积形成纳米粉体。
三、VO2纳米粉体的掺杂方法VO2纳米粉体掺杂是一种改变其特性与功能的方法。
通过向VO2纳米粉体中引入其他元素或化合物，可以调控其电学、光学、磁学等性能。
1. 元素掺杂元素掺杂是一种常见的VO2纳米粉体掺杂方法。
通过向VO2纳米粉体中添加其他过渡金属元素，如铁、镍等，可以调节VO2的相变温度和相变温度范围，从而改变其应用性能。
2. 氧化物掺杂氧化物掺杂是另一种常用的VO2纳米粉体掺杂方法。
在制备VO2纳米粉体的过程中，可以向体系中添加一定量的氧化物，如TiO2、W，以调节VO2的晶格结构和相变温度。
3. 离子掺杂离子掺杂是一种较新颖的VO2纳米粉体掺杂方法。
通过在VO2纳米粉体中引入离子，如锂离子、铜离子等，可以改变VO2的导电性能和稳定性，从而拓宽其应用领域。
四、VO2纳米粉体的相变温度调控VO2纳米粉体的相变温度是其在不同温度下发生相变的临界点。
通过调控VO2纳米粉体的制备方法和掺杂方式，可以有效调节其相变温度，进而满足不同应用领域的需求。
1. 温控溶剂法温控溶剂法是一种有效的调控VO2纳米粉体相变温度的方法。
【精品文章】纳米金属铜粉的制备方法及应用
纳米金属铜粉的制备方法及应用
纳米金属铜粉因其具有独特的光、电、磁、热和化学特性，广泛应用于高效催化剂、导电电浆、陶瓷材料、高导电率、高比强度合金和固体润滑剂等领域。
目前纳米金属铜的制备方法主要有：化学还原法、微乳液法、多元醇法、有机前驱体热分解法、电化学法等。
一、纳米金属铜粉的制备方法
1、化学还原法
化学还原法是目前实验室和工业上制备纳米最常用的制备方法。
其方法是选择合适的可溶性铜盐前驱体与适当的还原剂如N2H4H2O、NaBH4抗坏血酸等在液相中进行反应，Cu2+还原、成核生长为纳米铜粉体。
在化学还原法制备金属纳米粒子过程中，纳米铜易氧化或团聚，限制了其实际应用。
表面修饰技术为纳米微粒表面改性提供了切实可行的途径。
通过对纳米微粒表面的修饰，可以改善纳米粒子的分散稳定性，同时使微粒表面产生新的物理化学性质，另外还可以改善纳米粒子与其它物质之间的相容性，从而有效解决纳米微粒团聚氧化失活等问题。
利用化学还原法制备铜纳米材料常见的分子配体包括表面活性剂、各种聚合物和树枝状大分子、硫醇及其衍生物等。
化学还原法优点是：操作方便、易于控制。
例如可通过改变反应参数如还原剂的种类、前驱体浓度、反应温度和时间，尤其是表面活性剂用量与种类等控制其成核和生长过程，从而控制颗粒尺寸和形貌。
另外，这种方法对设备的要求低，所用的原材料为廉价的无机盐，反应可以在较温和的条件下进行，工艺流程简单，易于扩大到工业化生产。
纳米金属材料制备..
zz = xz = yz =0
xx = ln （
yy
OA ）=lnR OA
OB ln( ) ln R OB
（R diagonal ratio）
zz + xz + yz =0
PSE
Shear strain components in PSE (切变应变分量)
xy =tan(
液中的金属离子
向阴极表面迁移 ，并沉积到阴极 表面，生成块体 金属纳米晶材料。
2、SPD法制备块体金属纳米材料
Pure shear
extrusion high pressure torsion equal channel
accumulative roll bonding repetitive corrugation
eq =
2 R2 1 2 2 eq = （lnR）R2 1 2 2 tot = （ln R) ( 2 ) R 1 3
PSE
Experimental procedure
Table 1 Chemical composition of the AA1050 alloy used in the study
固相法
通过机械研磨过 程粉粒进行反复 熔结、断裂，使
电沉积法
在浸入电解液的 阴、 阳极之间加 以电流，使电解
凝结为纳米尺度
的金属粉，在真 空中给金属纳米 粉加压、烧结一种工艺方法。
得粉粒不断细化
到纳米尺度，得 到纳米颗粒。然 后在经过压制。
Fig. 2.Shear strain states, (a) imposing shear stress, (b) pure shear and (c) simple shear condition.
纳米金属材料的制备
纳米金属材料的制备学院:材料与冶金学院专业：材料科学与工程班级：材料10bXX：叶晓江学号：1008020211纳米金属材料的制备摘要：纳米金属材料具有奇异的构造和特异的性能，这使得纳米金属材料的应用十分广泛。
概括介绍了纳米金属材料的特性，对一些主要的制备技术作了较为详细的阐述，关键词：纳米金属；特性；制备1纳米金属材料在金属材料的生产中利用纳米技术，有可能将材料成分和组织控制得极其精细和细小，从而使金属的力学性能和功能特性得到飞跃的提高。
纳米金属材料是当今新材料研究领域中最具活力、对未来经济和社会开展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最活泼、最接近应用的组成局部。
纳米金属材料是20世纪80年代开发的一种高新材料，是指晶粒尺寸小于100纳米的金属材料，包括纳米金属粉末和纳米金属构造材料[2]。
2 纳米金属的特性2.1 外表效应外表效应是指纳米粒子外表原子与总原子之比随着粒子尺寸减少而大幅度地增加，粒子的外表能及外表X力也随着增加，从而引起纳米粒子性质变化的现象。
由于纳米粒子的外表原子数增多，极不稳定，很容易与其他原子结合趋于稳定，因此，纳米粒子具有很高的化学活性。
新制成的纳米粒子必须进展一定的稳定化处理或者保存。
例如金属纳米粒子在空气中自燃，无机的纳米粒子暴露在空气中会吸附气体,并与气体进展反响[3]。
2.2 小尺寸效应固体物理的研究说明，当超细微粒的尺寸减小到与光波波长、得布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件被破坏；非晶态纳米颗粒的颗粒外表附近原子密度减小，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的小尺寸效应，材料的宏观物理、化学性能将会发生很大变化，这种现象称为小尺寸效应，又称体积效应。
2.3 量子尺寸效应量子尺寸效应是指当粒子的尺寸减小下降某一数值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的被占据的分子轨道能级，能隙变宽现象。
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收稿日期：!""#$"%$&’基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（(&%%%")*%"+）・作者简介：李志杰（&%)#,），男，辽宁沈阳人，东北大学博士研究生，沈阳工业大学副教授；左良（&%)#,），男，安徽桐城人，东北大学教授，博士生导师；王福（&%*&,），男，黑龙江宁安人，东北大学教授，博士生导师；・第!-卷第#期!""*年#月东北大学学报（自然科学版）./01234/56/17893:7912;2<=91:<7>（6370134?@<92@9）A /4B !-，6/C #!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!D 31C!""*文章编号：&""-$#"!)（!""*）"#$"!*#$"*金属纳米粉材料的研制李志杰，曲家惠，左良，王福（东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳&&"""*）摘要：用氢等离子体电弧反应法生成E 4，F 9，G 0和H I 的纳米粉・对其纳米颗粒的形貌特征、成分、晶体结构和粒径等进行了实际测定・结果表明，均为单质晶体；E 4的粒径分布较宽，在&"!&#+2J 左右，平均粒径’-2J ・F 9，G 0，H I 平均粒径分别是-)2J ，+&2J ，’’2J ・除!$F 9为I @@结构外，其余#种均为5@@结构・同样的进氧量，进氧的快慢对纳米粉氧含量多少影响很大・如钝化)8的E 4纳米粉，其氧的质量分数为-B %K 左右，而钝化!8的E 4纳米粉氧的质量分数为&&B #K 左右・E 4纳米粉的L 射线衍射结果与其余的不同，由于氧的溶入，使衍射峰发生分裂，虽然结构没变，但有部分粉末的点阵常数增大了"B ""#)2J ・E 4纳米粉形貌特征与其他粉体球型不同，而呈蝌蚪型・关键词：纳米粉；形貌；直流电弧；蝌蚪型；粉末粒度中图分类号：M N#+#文献标识码：E纳米材料是近几年发展的一种新型材料・因具有许多特殊的性能，而备受人们的关注，尤其是利用纳米粉制备复合材料越来越受到国内外材料科学工作者的重视［&!+］，投入大量人力物力进行研制与开发・纳米材料的结构大体分为以下#种：零维纳米结构，即纳米团簇又称量子点；一维纳米结构，即纳米管、纳米线或量子线；二维纳米结构又称量子阱・本文采用氢等离子体电弧反应法，在氢氩混合气氛下制备了金属铝、铁、铜和铅的纳米粉，属零维或一维纳米材料・对其制备技术、晶体结构、粒度和形貌特征进行了实际测定・探讨了纳米粉生成机理和结构特征，为复合纳米材料的研制提供了先决条件・选用这*种金属材料是因为它们的熔点、密度、饱和蒸汽压不同，有一定的代表性，便于开展制备其他金属纳米粉・&材料制备与实验方法用氢等离子体电弧反应法制备了金属铝、铁、铜和铅的纳米粉，工作气氛是氢氩混合气体，其压强比!E 1O !P !Q &O &，气体总压强为&B "&#R &"-H 3，流速为&’J ／:・所用实验设备如图&所示・图!实验设备"#$%!&’()*#+),-./0)-1(结构分析在S N #!""型号L 射线衍射仪上进行，采用铜靶的""!辐射，镍滤波片；形貌观察在H 8<4<T:U D *!"型透射电镜上进行；采用M G $*#)氧氮测定仪分析了纳米粉中的氧和氮的质量分数；粒径的测量采用N U M 法在.N $&型比表面仪上完成・!结果与讨论2%!金属纳米粉的制备氢等离子体电弧反应法原理："电弧等离子体是一种高温电磁流体，其弧柱内的温度高达&"*V ，弧柱边缘处的温度在&"""V 以上・阳极接收弧柱中的电子流，因此它是主要受热部分・实验表明，电弧电流在!"!#""$的范围内，电弧功率的%"&!’%&用于阳极加热，由于电弧等离子体能量集中，热效率高，因此在点燃电弧后的很短时间内，金属就被熔化；"由于弧柱内的温度很高，粒子碰撞十分频繁，进入弧柱内的气体分子基本上被分解为原子或离子状态：电离的氢大量熔解于熔融状态的金属内部，浓度达到过饱和状态，被溶解的氢通过熔融金属的对流等作用而移动，氢向非电弧区移动而放出・放出时，氢离子合成氢分子而放出大量的反应热，强迫熔融金属蒸发而产生金属纳米粒子，纳米粒子生成量随氢气浓度提高而增大，氢气起着催化剂的作用・样品()电弧稳定，生成量*%"+／,，飞溅小；样品-.，$/电弧不稳定，熔池起泡较严重，粉生成量*""+／,，飞溅很严重；样品01电弧稳定，生成量%""+／,，飞溅小・不同样品制备纳米粉时，弧光的颜色不同・这些很好地符合了氢等离子体电弧法原理・其结果如表*所示・表!氧和水的质量分数及平均粒径"#$%&!’#(()*#+,-./(.).012&/#/34#,&*#/3#5&*#2&6#*,-+%&(-7&样品$/()-.01!!（23）／&%45#4%#4#"4#6!（732）／&"4#3"438"43!"43*平均粒径／9:’%%!6*’’!01的粉体中较大的颗粒不在考虑之内・898金属纳米粉的结构纳米粒子表面氧化层对大多数金属纳米粉的性质有重要影响・在钝化期间，粒子的表面上会形成氧化物层并且形成一种核心壳类型的结构・结合的氧将会以氧化物的状态存在，这将有助于阻止粒子进一步被氧化・氧化的情况和纳米粉粒度如表*所示，只有-.的粒径与透射电镜照片上的有误差，其他样品的粒径两种方法测的基本相同［5］・铝中氧和水的质量分数最高，铅的最低，含氧量高的粉体含水量也高，但是总体上相差不大・研究不同的条件下所钝化粒子的氧化情况也是很重要的・实践表明，在相同的条件制备的，由于钝化时间的不同，氧含量有较大差别・特别是同样的进氧量，进氧的快慢影响很大・如同样的进氧量，钝化!,的$/纳米粉，其氧的质量分数为%;5&左右，而钝化3,的$/纳米粉，氧的质量分数为**;#&左右・另外，保存方法不妥也会使纳米粉的氧含量升高・<射线衍射分析结果如图3所示・8种纳米粉末均为单质组成，除!=()为1>>结构外，其余#种均为?>>结构・除铝（图3@）外，衍射谱线的位置和强度均无明显变化・而铝的衍射谱峰发生了分裂，并移向了低角度；相临两个衍射峰值之间的距离随着3"的增大而增大・根据科亨理论，点阵常数精确计算结果为向低角度偏移晶体的点阵常数"*A ";8"6!9:，而正常的"3A";8"%"9:，相差#"A ";""#!9:・分离峰的角距离随3"的增大是由于测角计随3"的增大而分辨本领提高所致・谱峰的分裂可能是在氢氩混合气体气氛下，在生成纳米粉时氧的溶入，造成点阵常数增加所致，图8:%，;&，<=，>$纳米粉的?射线衍射图;-298?@A *&(=%,(.):%，;&，<=#/3>$/#/.6.43&*(883东北大学学报（自然科学版）第3%卷万方数据正如表!所示，"#中氧的质量分数明显高于其他$种金属・从谱峰的强度判定，在"#纳米粉中氧的质量分数有!／$左右高于表!的数据，而且只有固定的才能呈现图%&的结果・图$是纳米粉的透射电镜照片，样品"#纳米粒子带有很小的尾部，而样品’(，)*，+,粒子呈球形・"#的粒径分布较宽，在!-!!$./0左右，平均粒径大约在12/0左右・样品’(，)*，+,粒径分布如图$所示，平均粒径如表!・粉体粒径分布较宽的原因是在制备金属纳米粉的过程中，电弧稳定性较差，等离子体本身不集束所导制的・所以要使得金属纳米粉的粒度分布较窄就必须要有稳定的电流、电压和稳定的弧型・图!"#，$%，&’和()纳米粉的透射电镜照片$*+,!-./01232425"#，$%，&’678()76720298%:4（&）—"#；（,）—)*；（3）—’(；（4）—+,・从图$中还可看出，只有在流动状态下的"#纳米粒子带有很小的尾部，那是由于生成纳米粒子时，电弧处有高速气流，在高温情况下，熔融粒子高速运动产生的尾部，形成蝌蚪状・离开弧中心区域后，通过弹性碰撞时，运动的粒子会吸附它附近的其他离子、原子和小颗粒，边运动边凝聚，在有缺陷地方优先吸附，随着纳米粒子的生成，运动的粒子凝聚变大，运动也相应地慢了，它吸附附近的其他粒子后，不再有很长的尾部，而逐渐减少尾部形成球型・图中大颗粒一般呈球型，小颗粒一般运动快，因而有很长的尾部，成为蝌蚪状・+,的熔点低但是生成量很大，从而降低气流的速度，颗粒一般呈椭球型，’(，)*的熔点高，离开弧区后很快凝固所以颗粒一般也呈球型・大体上都符合567生长机制・$结论（!）样品"#的衍射线产生双线分裂，随着%!的增加而增大・（%）在制备的过程中，循环气体的速度和熔点大小决定粉体尾部的长短・颗粒的生长是比较复杂的，但是大体上符合567生长机制・参考文献：［!］58#89:;:/<，7:/=:>?@A*&/;*0B C:=((D D(3;C:/;E( ;E(F084G/&0:3H F8H(F;:(C8D0(;&##:3/&/8H&F;:3#(C［?］@!"#$%&，!I I J，$.K（J J!-）：J%!L J%$@［%］M&#H E N)，O#&39)P，P:/9E&0Q@7H(3;F8C38H:3 0(&C*F(0(/;C8D4:C3F(;((#(3;F8/:3C;&;(C:/C:/>#(0(;&#H&F;:3#(C［?］@’()*+&,-&##，!I I2，1K（!J）：$%K!L$%K K@［$］R8/48<，R*/:8P@7G/;E(C:C&/43E&F&3;(F:=&;:8/8D E(#:3&# 0*#;:B C E(##>8#4/&/8S:F(C［?］@./0&1/&，%---，%.I：J-JLJ-.@［K］6:T?，U(/VW，U&/>’U，&#"2@Q&>/(;:3H F8H(F;:(C8D X:/&/8H&F;:3#(C&/4X:（)）/&/83&H C*#(C［?］@34$%1"2456"#&%0"2*./0&1/&Y7&/(14248)，%--%，!.（%）：I I L!--@［2］魏莉，姚广春，张晓明，等・粉末冶金法制备泡沫铝材料［?］・东北大学学报（自然科学版），%--$，%K（!!）：!-1!L!-1K・（U(:6，<&8V)，T E&/>Z Q，&#"2@+F(H&F&;:8/8D D8&0&#*0:/:*0,GH8S4(F0(;&##*F>GH F83(C C［?］@34$%1"245!4%#(&"*#&%1910,&%*0#)（!"#$%"2./0&1/&），%--$，%K（!!）：!-1!L!-1K@）2K%第$期李志杰等：金属纳米粉材料的研制万方数据［!］"#$%&’()*+,#-+./%01&23&4+5%,6#7718［9］)!"#$%&，:;;!，<=>（!!:?）：!:@A !:<)［B ］C %04+&1D ，E F #GH ，I &6%,+17C)C #1837&,$J,+,#F %.&238&1&0/.#7&-#2%/%#,［9］)’()&*(&，@???，@;?：@:@?A @:@<)［=］*+2.&&,(，K 4#-.+I ，"$8G &,9)L #.#,,%/.%7&,+,#/$3&2［9］)’()&*(&，:;;M ，@!;：;!!A ;!B )［;］朱静・纳米粒子粒径评估及测试方法的比较［9］・金属学报，:;;<，@;（:）：:A :?・（N 4$9)K #J -+.%2#,#O J &/4#72#,&5+1$+/%#,+,7J &+2$.&J &,/#O ,+,#-+./%01&22%P &［9］)+,-+.&#"//$%0)("’)*)("，:;;<，@;（:）：:A :?)）D .&-+.+/%#,#OC &/+11%0*+,#-#F 7&.21234)56)&，789)"54$)，38:/)"*0，;+!<=$（’04##1#OC +/&.%+12Q C &/+11$.68，*#./4&+2/&.,R ,%5&.2%/8，’4&,8+,6::???>，K 4%,+)K #..&2-#,7&,/："S N 4%T U%&，+22#0%+/&-.#O &22#.，V T J +%1："N 9M ;M M !4#/J +%1)0#J ）!"#$%&’$：D .#7$0%,6,+,#-#F 7&.2#OW 1，X &，K $+,7D 338487.#6&,-1+2J +Y )K )+.0-.#0&22+,77&/&.J %,%,6/4&%.J #.-4#1#6%&2，0#J -#2%/%#,2，0.82/+11%,&2/.$0/$.&2+,7-+./%01&2%P &2F &.&2/$7%&7)Z 4&.&2$1/224#F &7/4+//4&8+.&+11#O J #,#0.82/+12，+J #,6F 4%04/4&-+./%01&2%P &2#O W 1,+,#-#F 7&.7%2/.%3$/&%,+.+,6&O .#J:?/#:<=,JF %/4B M ,J#,+5&.+6&，+,7/4&+5&.+6&2%P &#O X &，K $+,7D 3,+,#-#F 7&.2+.&M !,J ，=:,J+,7B B ,J ，.&2-&0/%5&18)W 11#O /4&J+.&#O O 002/.$0/$.&&[0&-/!T X &/4+/%2#O 300)\4&,/4&5#1$J &#O #[86&,O &&7%2/4&2+J &，/4&O &&7%,62-&&7+O O &0/26.&+/18/4&#[86&,0#,/&,/#O ,+,#-#F 7&.2)X #.&[+J -1&，/4&J +22O .+0/%#,#O #[86&,%,W 1,+,#-#F 7&.%2+3#$/M ];^+O /&.+-+22%5+/%#,O #.!4+,7+3#$/::]<^O #.@4)H #F &5&.，/4&.&2$1/#O _T .+87%O O .+0/%#,+,+182%2#O W 1,+,#-#F 7&.%27%O O &.&,/O .#J /4+/#O #/4&.2，3&0+$2&/4&#[86&,%27%22#15&7%,/#W 1,+,#-#F 7&./#2-1%//4&7%O O .+0/%#,-&+G )Z 4$2，/4&1+//%0&0#,2/+,/#O -+./#O -#F 7&.-+./%01&2%,0.&+2&38?]??<!,J ，/4#$64/4&%.2/.$0/$.&2.&J +%,$,04+,6&7)R ,1%G &/4&2-4&.%0+124+-&#O -+./%01&2#O#/4&.,+,#-#F 7&.2，/4&/+7-#1&T 1%G &J #.-4#1#68O &+/$.&2/4&-+./%01&2#O W 1,+,#-#F 7&.)()*+,%-#：,+,#-#F 7&.；J #.-4#1#68；Y )K )+.0-.#0&22；/+7-#1&1%G &；-+./%01&2%P &（>&(&)?&@’&A#&B C &%:B ，@??<!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!""""""""""""""""""####）待发表文章摘要预报联合协调下分销系统价格折扣问题研究关志民，徐慧，靳志宏，马钦海研究由单一分销商和单一零售商组成的分销系统中价格折扣策略问题・假设顾客需求是随机的价格弹性需求，在分销系统价格折扣策略的制定过程中，一切决策由一个中心决策者在掌握全部有价值信息的情况下做出，其目标是在满足分销商和零售商个体理性约束条件下使整个分销系统的利润最大・结果表明，在随机的价格弹性需求条件下，由分销商提供的价格折扣能够同时提高分销商和零售商的利润，最后用一个算例来说明模型的应用效果・三元轻稀土硝酸盐水溶液的等压研究王军，李军丽，王之昌以*+K 1和K +K 1@水溶液为参考溶液，在@;=]:ME 条件下，利用等压法研究了三元轻稀土硝酸盐水溶液｛H @‘a"+（*‘<）<a D .（*‘<）<｝、｛H @‘a "+（*‘<）<a*7（*‘<）<｝和｛H @‘a D .（*‘<）<a*7（*‘<）<｝及其二元亚系"+（*‘<）<（+b ）、D .（*‘<）<（+b ）和*7（*‘<）<（+b ）溶液的热力学性质・结果表明，在实验误差范围内（$?]??:?），它们的热力学行为符合偏理想溶液模型及N 7+,#52G %%规则・!"#系统的最优代理缓存方案胡玉琦，臧怀泉，高远针对基于代理的分布式c ‘Y 系统，提出一种使网络带宽消耗最小的最优代理缓存方案，开发了一种全局试探寻优法，使各种流行度节目得到最优的缓存配置；通过把缓存方案与典型的节目调度策略相结合，定量地分析了缓存配置方案和代理缓存空间大小对系统传输开销的影响，证实了方案的有效性，为服务器设计提供了一种实用的在线节目配置方案・!>@东北大学学报（自然科学版）第@M 卷万方数据金属纳米粉材料的研制作者：李志杰， 曲家惠， 左良， 王福作者单位：东北大学材料与冶金学院,辽宁,沈阳,110004刊名：东北大学学报(自然科学版)英文刊名：JOURNAL OF NORTHEASTERN UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：2004,25(3)被引用次数：7次参考文献(9条)1.Michael P;Kwok H;Reginald M Molybdenum nanowires by electrodeposition[外文期刊] 20002.Louie S G Nanoparticles behaving oddly[外文期刊] 1996(6610)3.魏莉;姚广春;张晓明粉末冶金法制备泡沫铝材料[期刊论文]-东北大学学报(自然科学版) 2003(11)4.朱静纳米粒子粒径评估及测试方法的比较 1993(01)5.Nasreen G;Chopra R;Luyken J Boron nitride nanotubes[外文期刊] 19956.Li Z J;Wen G H;Wang F W Magnetic properties of Ni nanoparticles and Ni(C) nanocapsules[期刊论文]-材料科学技术学报(英文版) 2002(02)7.KONDO Y;Kunio T Synthesis and characterization of helical multi-shell gold nanowires[外文期刊] 20008.Ralph D C;Black C T;Tinkham M Spectroscopic 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