纳米粉体制备方法
纳米粉体材料的制备
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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。
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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。
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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。
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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。
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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TiO2粉体制备方法
1.纳米TiO 2粉体制备方法1.1.物理法1.1.1.气相冷凝法:预先处理为气相的样品在液氮的气氛下冷凝成核制得纳米TiO2 粉体,但该法不适于制备沸点较高的半导体氧化物1.1.2.高能球磨法:工艺简单,但制得的粉体形状不规则,颗粒尺寸分布宽,均匀性差1.2.化学法1.2.1.固相法:依靠固体颗粒之间的混合来促进反应,不适合制备微粒1.2.2.液相法:就是将钛的氯化物或醇盐先水解生成氢氧化钛(或羟基氧钛) ,再经煅烧得到TiO2. 研究最广泛。
以四氯化钛为原料,其反应为TiCl4 + 4H2O → Ti (OH) 4 + 4HCl ,Ti (OH) 4 → TiO2 + 2H2O.以醇盐为原料,其反应为Ti (OR) 4 + 4 H2O → Ti (OH) 4 + 4 ROH ,Ti (OH) 4TiO2 + 2 H2O.−−−→煅烧主要包括硫酸法、水解法、溶胶-凝胶(Sol2gel) 法、超声雾化、热解法等。
溶胶- 凝胶法就是将钛醇盐制备成二氧化钛溶胶. 为了得到多孔催化剂,通常采用煅烧等方法将凝胶进行干燥,去除溶剂,制得干凝胶. Dagan 等[25 ]采用超临界干燥法所制得的TiO2气凝胶孔隙率为85 % ,比表面积高达600 m2·g - 1 ,晶粒尺寸为5. 0 nm ;对水杨酸的光催化氧化表明该催化剂具有比Degussa P - 25 TiO2粉末更高的催化活性.1.2.3.气相法:其核心技术是反应气体如何成核的问题. 通过四氯化钛与氧气反应或在氢氧焰中气相水解获得纳米级TiO2 ,目前德国Degussa 公司P-25 粉末光催化剂是通过该法生产的常用的化学制备方法有溶胶-凝胶法、沉淀法、水解法、喷雾热解法、水热法和氧化- 还原法等。
2.纳米TiO2薄膜制备方法：除了与粉体制备相同的制备方法如溶胶-凝胶法、热解法外,还有液相沉积法、化学气相沉积法、磁控溅射法等。
2.1.溶胶-凝胶法(Sol-Gel)：制备的薄膜纯度高,且制备工艺简单,易批量生产;2.2.水热合成法：通过水解钛的醇盐或氯化物前驱体得到无定形沉淀，然后在酸性或碱性溶液中胶溶得到溶胶物质，将溶胶在高压釜中进行水热Ostwald熟化。
制备纳米粉体的方法
制备纳米粉体的方法嘿，咱今儿就来唠唠制备纳米粉体的那些事儿！你可别小瞧这纳米粉体，它的用处那可老大了呢！要说制备纳米粉体，就好像是烹饪一道特别的菜肴。
物理法就像是清蒸，简单直接，把材料直接进行粉碎啥的，就能得到纳米粉体啦。
就好比把一块大肉切成小小的碎末，虽然过程不复杂，但也得掌握好火候和力度不是？化学法呢，就有点像精心调配的秘制酱料。
通过各种化学反应，让物质一点一点变成纳米级别的粉体。
这可需要耐心和技巧哦，得像个化学家一样，精确地控制各种条件，稍有不慎可能就达不到想要的效果啦。
气相法呢，就如同在云端创造奇迹。
让气体在特定的条件下发生反应或者凝聚，从而形成纳米粉体。
这感觉就像是在天空中绘制一幅神奇的画卷，需要对气流、温度等把握得恰到好处。
溶胶-凝胶法呀，就像是在制作一种特别的胶水。
先把材料变成溶胶，再慢慢变成凝胶，最后经过处理就得到纳米粉体啦。
这过程就像一场奇妙的变化之旅，充满了惊喜和挑战。
还有水热法，仿佛是在一个神秘的温泉里培育宝贝。
在高温高压的水中，让物质发生反应和结晶，从而得到纳米粉体。
就好像温泉能滋养出独特的矿物质一样，水热法也能创造出特别的纳米粉体呢。
咱在制备纳米粉体的时候，可不能马虎呀！得像个细心的工匠一样，精心雕琢每一个步骤。
不然，怎么能得到高质量的纳米粉体呢？这可不是随便玩玩就能搞定的事儿呀！想想看，如果不认真对待，那不是浪费了材料和时间嘛，多可惜呀！而且呀，不同的方法都有各自的优缺点呢。
就像人无完人一样，没有一种方法是完美无缺的。
有的可能成本高，有的可能工艺复杂，有的可能对环境有一定要求。
那我们就得根据实际情况来选择合适的方法呀，不能瞎搞一通，对吧？所以说呀，制备纳米粉体可不是一件容易的事儿，但只要我们用心去研究，去尝试，肯定能找到最适合的方法，做出最棒的纳米粉体来！这就好比爬山，虽然过程辛苦，但当你登上山顶，看到那美丽的风景时，一切都值了！不是吗？。
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。
水热法制备batio3纳米粉体原理
水热法制备batio3纳米粉体原理
水热法制备BaTiO3纳米粉体的原理是通过在高温高压的水热条件下，利用水分子和溶剂分子的高度活跃性，使得反应物中的离子在水热反应的过程中重新排列和结合，最终形成目标产物。
具体原理如下：
1. 水热环境：水热反应一般在高温高压下进行，典型的反应条件是温度在100-200摄氏度之间，压力在1-3 MPa左右。
这样的环境使得反应物能够在水分子的催化下更快地进行反应。
2. 溶解反应物：将所需的反应物，如钛酸铅和钡盐溶解在适当的溶剂中，形成反应物溶液。
溶剂通常选择对反应物具有较好的溶解性，如酸、碱或氢氧化钠等。
3. 反应：将制备好的反应物溶液加入到高压釜中，加热至设定的温度并保持一定的时间。
在高温高压的条件下，溶液中的离子发生迁移和重排，形成新的晶体。
4. 沉淀：经过一定时间的反应后，将高压釜冷却至室温，产物会经历一个从溶液中析出的过程。
这是因为溶解度随温度的下降而降低，导致产物退火结晶生成固态的BaTiO3纳米粉体。
通过水热法制备的BaTiO3纳米粉体具有高度纯净性、均匀性好、粒径小等优点，适用于丰富光电、催化及传感等领域的应用。
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。
第八章 溶胶-凝胶法制备纳米粉体
• 5 陈化时间的影响 凝胶在陈化的过程中， 凝胶在陈化的过程中，由于粒子接触时的曲率半径不 导致它们的溶解度产生区别。另外， 同，导致它们的溶解度产生区别。另外，在陈化过程中凝 胶还会发生Ostward熟化，即大小粒子因溶解度的不同而 熟化， 胶还会发生 熟化 造成的平均粒径的增加。陈化时间过短， 造成的平均粒径的增加。陈化时间过短，颗粒尺寸分布不 均匀；时间过长，粒子长大、团聚，不易形成超细结构， 均匀；时间过长，粒子长大、团聚，不易形成超细结构， 因此陈化时间的选择对粉体的微观结构非常重要。 因此陈化时间的选择对粉体的微观结构非常重要。随陈化 时间的增加，在一段时间以内，粒子缓慢生长， 时间的增加，在一段时间以内，粒子缓慢生长，随陈化时 间的延长，粉体的粒径显著增大。 间的延长，粉体的粒径显著增大。 • 6 凝胶干燥条件的影响 凝胶经过干燥才能够得到所需的颗粒粉体。 凝胶经过干燥才能够得到所需的颗粒粉体。与普通粉 体干燥有所不同的是Gel干燥阶段体积收缩会导致组织结 体干燥有所不同的是 干燥阶段体积收缩会导致组织结 构损坏并影响超细颗粒的性能。 构损坏并影响超细颗粒的性能。
粉体名称 SiO2， Al2O3 TiO2， ZrO2 BaTiO3， LiNbO3， SnO2 α-Fe2O3 ZnO SiC 羟基磷灰石(HAP) 羟基磷灰石 YBa2Cu3O7-δ LaCoO3 3A12O3·2SiO2 La0 .8 Sr0 .2 FeO3 ZnS， CdS ， (Pb，La) (Zr，Ti)O3 ， ， 主要用途 光纤、陶瓷、玻璃、 光纤、陶瓷、玻璃、催化剂载体等 陶瓷、光纤、 陶瓷、光纤、催化剂等 电容器、 电容器、铁电材料等 气敏材料 磁粉 导电材料、 导电材料、发光材料 耐火材料， 耐火材料，磨具等 陶瓷粉体， 陶瓷粉体，生物活性材料 高临界温度超导材料 气敏材料， 气敏材料，催化剂 耐火材料， 耐火材料，添加剂 气敏材料 半导体 光敏阀门， 光敏阀门，光电显示器
以硫酸亚铁为原料制备四氧化三铁纳米粉体材料的方法(一)
以硫酸亚铁为原料制备四氧化三铁纳米粉体材料的方法(一)以硫酸亚铁为原料制备四氧化三铁纳米粉体材料的方法简介本文将详细介绍使用硫酸亚铁为原料制备四氧化三铁纳米粉体材料的几种常见方法。
四氧化三铁（Fe3O4）是一种重要的磁性材料，具有广泛的应用前景，如磁性颗粒、磁性液体以及磁性传感器等。
方法一：共沉淀法1.准备一定量的硫酸亚铁溶液和含氢氧化钠的溶液。
2.将两种溶液缓慢加入反应容器中，同时搅拌。
3.调节反应条件，如温度和反应时间，以促进反应的进行。
4.反应结束后，通过离心将沉淀物分离出来。
5.将沉淀物洗涤干净，并进行干燥。
方法二：热分解法1.将硫酸亚铁放入高温炉中，并进行加热处理。
2.根据热分解曲线，通过调整温度和时间，在合适的条件下进行热分解。
3.确保反应容器密封良好，以防止杂质的进入。
4.等待反应结束后，将产物取出，进行洗涤和干燥处理。
方法三：水热法1.将硫酸亚铁加入适量的水中，并搅拌均匀。
2.调整反应物的浓度和反应时间，用高温高压的水热反应条件来制备纳米粉体材料。
3.等待反应结束后，用离心等方法将产物分离出来。
4.对产物进行洗涤和干燥处理，以去除杂质。
方法四：溶剂热法1.准备硫酸亚铁和有机溶剂。
2.将硫酸亚铁和溶剂混合，得到反应溶液。
3.调整反应条件，如温度和反应时间，在一定压力下进行反应。
4.反应结束后，通过过滤或离心将产物分离。
5.将产物洗涤、干燥，以得到纯净的四氧化三铁纳米粉体材料。
结论以上是以硫酸亚铁为原料制备四氧化三铁纳米粉体材料的四种常见方法。
根据实际需求和条件，选择合适的方法进行制备，可以得到高纯度、均匀分散的纳米粉体材料，为磁性材料的研究和应用提供了重要的基础。
纳米粉体的制备方法
纳米粉体的制备方法一、纳米粉体应具备的特性1、化学成分配比准确：尽量符合化学计量，避免烧结出现液相或阻碍烧结；2、纯度高：出现液相或影响电性能；3、成分分布均匀：尤其微量掺杂；4、粒度要细，尺寸分布范围要窄；结构均匀，密度高；5、无团聚体：软团聚，硬团聚。
二、制备方法分类化学法化学法是指通过适当的化学反应，从分子、原子、离子出发制备纳米物质，它包括化学气相沉积法、化学气相冷凝法、溶胶一凝胶法、水热法、沉淀法、冷冻干燥法等。
化学气相沉积(CVD)是迄今为止气相法制备纳米材料应用最为广泛的方法，该方法是在一个加热的衬底上，通过一种或几种气态元素或化合物产生的化学元素反应形成纳米材料的过程，该方法主要可分成热分解反应沉积和化学反应沉积。
该法具有均匀性好，可对整个基体进行沉积等优点。
其缺点是衬底温度高。
随着其它相关技术的发展，由此衍生出来的许多新技术，如金属有机化学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积门、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相沉积等技术。
化学气相冷凝法(CVC)主要通过有机高分子热解获得纳米粉体，具体过程是先将反应室抽到或更高真空度，然后注入惰性气体He，使气压达到几百帕斯卡，反应物和载气He从外部系统先进入前部分的热磁控溅射CVD装置由化学反应得到反应物产物的前驱体，然后通过对流达到后部分的转筒式骤冷器，用于冷却和收集合成的纳米微粒。
化学沉淀法是在金属盐类的水溶液中控制适当的条件使沉淀剂与金属离子反应，产生水合氧化物或难溶化合物，使溶液转化为沉淀，然后经分离、干燥或热分解而得到纳米级超微粒。
化学沉淀法可分为直接沉淀法、均匀沉淀法、共沉淀法和醇盐水解沉淀法。
物理法早期的物理制备方法是将较粗的物质粉碎，如低温粉碎法、超声波粉碎法、冲击波粉碎法、蒸气快速冷却法、蒸气快速油面法等等。
近年来发展了一些新的物理方法，如旋转涂层法将聚苯乙烯微球涂敷到基片上，由于转速不同，可以得到不同的空隙度．然后用物理气相沉积法在其表面上抗积一层膜，经过热处理，即可得到纳米颗粒的阵列。
纳米ATO粉体的制备及功能性整理
纳米ATO粉体的制备及功能性整理纳米ATO是一种具有良好导电性和抗腐蚀性能的纳米材料，广泛应用于透明导电薄膜、防热涂料、太阳能电池以及电子设备中的高清显示屏等领域。
纳米ATO的制备方法多样，包括溶胶-凝胶法、水热法、化学沉积法、微乳液法等。
本文将对纳米ATO的制备方法进行整理，并介绍其在不同领域的功能性应用。
一、纳米ATO的制备方法1. 溶胶-凝胶法：通过将金属盐溶解在溶剂中，形成溶胶溶液，并通过热解或还原等方法，得到纳米级的ATO粉体。
2. 水热法：将适量的金属盐和还原剂溶解在水中，加热至一定温度并保持一定时间，使金属离子生成纳米颗粒。
3. 化学沉积法：通过在溶液中加入适量的还原剂和络合剂，使金属离子还原生成纳米级的ATO粉体。
4. 微乳液法：利用黏度可调节的微乳液作为反应介质，在一定条件下，将金属离子还原生成纳米ATO粉体。
二、纳米ATO的功能性应用1. 透明导电薄膜：纳米ATO具有良好的导电性和透明性，可用于制备透明导电薄膜，广泛应用于液晶显示器、触摸屏等电子设备中。
2. 防热涂料：纳米ATO具有良好的抗热性能，可用于制备防热涂料，应用于太阳能电池、建筑物保温等领域，有效降低热能损失。
3. 高清显示屏：纳米ATO具有优异的电学性能，可用于制备高清显示屏，提高像素的清晰度和色彩的还原度。
4. 电磁屏蔽材料：纳米ATO具有良好的导电性和抗腐蚀性能，可用于制备电磁屏蔽材料，广泛应用于电子设备、航空航天等领域，保护设备免受外界电磁辐射的干扰。
5. 防腐蚀涂料：纳米ATO具有优异的抗腐蚀性能，可用于制备防腐蚀涂料，应用于金属表面的保护，延长使用寿命。
6. 生物医学材料：纳米ATO在生物医学领域的应用正在得到越来越多的关注，其良好的导电性和生物相容性使其在生物传感、生物成像等方面具有潜在应用价值。
纳米陶瓷的制备过程
纳米陶瓷的制备过程如下：
1. 纳米粉体的制备：纳米粉体的制备是纳米陶瓷生产中最重要的一步，在某种程度上可以说，纳米粉体决定了纳米陶瓷烧结后的质量。
目前，纳米粉体制备方法主要有两种，一种是气相合成法，包括化学气相合成法、高温裂解法和雾转化法。
这是一种极为实用的纳米粉体制备方法。
纳米氧化物粉或非氧化物粉可以通过这种方法制备。
气相合成法最大的优点是制备的纳米粉纯度高，烧结后的纳米陶瓷表面纯度高。
一种是凝结合成法，主要用于制备复合氧化物纳米陶瓷材料。
2. 纳米陶瓷的烧结：在获得所需纳米粉体后，需要对其进行烧结以形成纳米陶瓷材料。
烧结过程通常在高温下进行，以促进原子间的扩散和重新排列，以获得所需的结构和性能。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议咨询纳米陶瓷领域的专业人士。
纳米粉体制备方法总结
纳米粉体制备方法总结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。
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.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。
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水热合成反应釜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等。
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°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。
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)2·3H2ONi(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。
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。
2、化学还原法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阻止颗炷团聚及减小晶粒尺寸。
《纳米粉体制备与表征》第5章 固相法制备纳米粉体
2015/10/22
高能球磨法
有的材料粉体经过高能球磨后可直接获得纳米
粉体，如Bi4Ti3O12、Fe2O3、BaTiO3、SiC等。 Xue等采用BaO和TiO2为原料，在氮气气氛下进 行进行高能球磨15h，可在常温下获得粒径仅为 20-30nm的BaTiO3粉体。 不少纳米粉体制备是利用高能球磨对反应物前 驱体进行预处理，然后再经热处理后获得最终 的粉体。 前驱体在经高能球磨处理后，由于颗粒很细， 表面能很高，因此热处理温度一般比普通球磨 低很多，最终的粉体还能保持在纳米尺度上。
(3) 依据 SHS 过程的特点， IS(s-s) 体系又可分为无气燃烧 的IS体系(凝聚体系)和伴随易挥发物质渗出的无气燃烧 IS体系，以及气体漫渗燃烧的HS体系。
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图5.4
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IS体系和HS体系示意图
燃烧反应机制
燃烧反应机制包括:研究原始混合物状态、 反应组分配比、初始温度、气体压力 等因素对主要过程参数v(燃烧波速)、 Tc(燃烧温度)和η(转化率)的影响,得 出反应物间相互作用的模型。
2015/10/22
表5.1 一些常见体系的SHS绝热温度
体系 Tad/K 体系 Tad/K 体系 Tad/K
TiB2
3190
TiC
3200
Si3N4
4300
ZrB2
3310
HfC
3900
BN
3700
NbB2
2400
SiC
1800
Ti5Si3
2500
TaB2
3370
TiN
4900
MoSi2
1910
预测SHS过程能否持续的一个重要的参数 是燃烧的绝热温度Tad。绝热温度定义为：在 绝热条件下，反应物完全转化时，反应释放化 学热使产物加热而达到的温度。计算绝热温度 可以大致了解反应体系SHS过程的可能性。
纳米的制备技术及工艺
• TiO2和其他的白色颜料的遮盖效率主要是 利用光的反射，因为白色颜料可以强烈地使光 线反射或曲折。若漆膜中有足够的白色颜料， 则入射漆膜表面的光几乎可以完全地反射回来， 于是漆膜就呈不透明状，洁白而光泽
2.1.2光催化特性
• TiO2的光催化特性主要由以下三个方面决定
• ①光催化剂粒径
• 当TiO2的粒径大小处于纳米颗粒范围 (1-100nm)时光生主载离子从晶格内 部达到晶格表面的时间大大缩短，降 低了空穴-电子对重新结合的概率， 从而大大提高了TiO2的光催化活性
• ②光催化剂表面状态
• 表面应有一定的羟基基团，借助羟 基基团实现光生空穴的捕获，同时 抑制空穴-电子对的复合，表面的适 光强度和一定数量的酸碱中心的匹 配也会促进光催化反应过程
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1. 纳米粉体的制备方法 2. 纳米TiO2产品物理性质与晶体结构性质 ※3. 纳米TiO2粉体的制备技术与结构表征 4. 纳米TiO2产品的应用 ※5. 纳米TiO2粉体的制备工艺 6. 纳米TiO2副产物综合利用方案
1.纳米粉体的制备 方法
1.1.制备纳米粒子的物理方法 1.2.制备纳米粒子的化学方法 1.3.氧化还原法（常压） 1.4.等离子体加强气相化学反应法 1.5.纳米复合粒子的包覆制备方法
3.2.4醇钛盐溶液静电喷涂法
• 气相法中所用的醇钛盐为可挥发性的化 合物，在静电喷涂法中，难挥发的醇钛 盐可已通过静电喷涂技术转化为气溶胶， 经加热区，热解形成纳米粒子，沉积在 收集器内
3.2.5金属钛氧化法
纳米粉体制备汇总
（3）溅射法
Ar
阳
阴
极
极
3-1
原理：在惰性气体下，在 阳极和阴极蒸发材料间加 上几百V的直流电压，使 其产生辉光放电，放电中 的离子撞击阴极使靶材原 子蒸发，而后冷凝与活性 气体反应形成纳米颗粒。
9
（4） 流动液面真空蒸镀法
蒸发速度高、 油的粘度大、 圆盘转速快 可使粒子的 粒径增大
10
（5）通电加热蒸发法
43
44
45
3.2.5 水热法
水热法——热液法,指在密封的压力容器中,以水为溶剂,在高温 高压的条件下进行的化学反应，液相化学法。
溶胶——纳米级（1～100nm）固体颗粒在适当液体介质 中形成的稳定分散体系 凝胶——溶胶失去部分介质液体所形成的产物 溶胶-凝胶法——通过凝胶前驱体的水解缩合制备金属氧 化物材料的湿化学方法。
27
合成路线
溶解 无机盐或金属醇盐
水解、缩合 溶液
后ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ理
溶胶 陈化
凝胶
28
水解两个重要阶段
水解 Hydrolysis
11
（6）等离子体法
等离子体：气体
在外力作用下发
生电离，产生电
荷相反和数量相
等的电子、正离
子、游离基等的
集合体。
（1）是电离气
体，宏观上呈电
中性；
（2）是物质的
3-4
第四种状态。
12
（7） 激光诱导化学气相沉积法（LICVD）
13
（8） 化学蒸发凝聚法（CVC）
14
（9） 爆炸丝法
15
3.1.2 机械合金法（MA）——高能球磨技术
3
预习题
1、纳米粉体材料有哪些制备方法？ 2、列举几种制备纳米粉体材料的湿化学方法。
粉体的合成制备方法
粉体的合成制备方法发展状况如今，粉体的合成制备经过多年的发展，制备合成方法已经变得各种各样按理论也可分为物理和化学方法等纳米粒子的制备方法很多，可分为物理方法和化学方法。
1.物理方法(1)真空冷凝法用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。
其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。
2)物理粉碎法通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。
其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。
(3)机械球磨法采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素纳米粒子、合金纳米粒子或复合材料的纳米粒子。
其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。
2. 化学方法(1)气相沉积法利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。
其特点产品纯度高，粒度分布窄。
(2)沉淀法把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料。
其特点简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备氧化物。
(3)水热合成法高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子。
其特点纯度高，分散性好、粒度易控制。
(4)溶胶凝胶法金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。
其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物的制备。
(5)微乳液法两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。
其特点粒子的单分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备。
按照反应物的相可分为三类气相合成法，固相合成法和液相合成法。
一、气相合成法（1）电阻加热法是通过电阻加热来实现气相粉体制备的方法，典型工艺如蒸发冷凝工艺及化学气相沉积工艺。
前者可制备多种金属纳米粉体；后者可制备氧化物粉体，也可制备氮化物和碳化物等非氧化物粉体。
（2）电子束加热法同样有蒸发冷凝和CVD两种工艺，只是以电子束加热。
该法是从制模工艺发展而来，为避免形成薄膜材料，采用流动油面积。
纳米粉体制备方法
纳米粉体制备方法纳米粉体制备办法纳米技术是当今世界各国争先进展的热点技术，纳米技术和材料的生产及其应用在中国已起步，可以产业化的惟独为数不多的几个品种，纳米二氧化钛（ＴｉＯ2）、纳米氧化锌（ＺｎＯ）、纳米碳酸钙（ＣａＣＯ3）便是其中较具代表性的几个品种。
纳米粉体的制备办法无数，可分为物理办法和化学办法。
以下是对各种办法的分离阐述并举例。
1. 物理办法(1)真空冷凝法用真空蒸发、加热、高频感应等办法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。
其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。
1。
金属烟粒子结晶法是早期讨论的一种试验室办法。
将金属原料置于真空室电极处，真空室抽空（真空度1P a）导入102到103 P a 压力的氩气或不活泼性气体，然后像通常的真空蒸发那样，用钨丝蓝蒸发金属。
在气体中，通过蒸发、凝结产生的金属蒸气形成金属烟粒子，像煤烟粒子一样沉积于真空室内壁上。
在钨丝篮上方或下方位置可以预先放置格网收集金属烟粒子样品，以备各类测试所用。
2。
流淌油面上的真空蒸发沉积法（VEROS），VEROS法是将物质在真空中延续的蒸发到流淌着的油面上，然后把含有纳米粒子的油回收到储藏器内，再经过真空蒸馏、浓缩，从而实现在短时光制备大量纳米粉体。
(2)物理粉碎法通过机械粉碎、电火花爆炸等办法得到纳米粒子。
其特点操作容易、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不匀称。
例，有一种制备纳米粉体材料新办法，最适用于碳化物、氮化物及部分金属粉体的制备。
第1页/共4页其办法是先对反应器抽真空，然后充入庇护气体或反应气体，在反应器中设置石墨电极，在石墨电极与反应器坩埚中的金属之间通电，使之产生高温碳电弧，由高温电弧产生金属蒸汽。
采纳庇护气体可以生产出由石墨原子包覆的纳米镍粉、铜粉、铝粉等不易团圆的金属纳米粉末；采纳反应气体可以生产碳化物、氮化物纳米粉末。
与现有技术相比，生产的纳米粉末不易团圆，具有成本低，电弧功率大，可以实现规模化生产，具有广泛的有用性。
纳米粉体的制备方法
纳米粉体的制备方法
纳米粉体的制备方法有很多种，以下是常用的几种方法：
1. 气相法：通过将原料加热或溶解在溶剂中，产生气态物质，然后在特定条件下让气态物质在高温下反应，生成纳米粉末。
2. 溶胶-凝胶法：将溶胶形成的溶液倒入容器中，经过固化和烘烤等步骤，形成凝胶，然后将凝胶破碎成纳米粉末。
3. 原位化学还原法：在溶液中加入还原剂和金属盐，通过还原反应生成纳米粉末。
4. 机械法：通过高能球磨等机械装置，将原料粉末磨碎成纳米粉末。
5. 热分解法：将有机化合物加热分解，生成纳米粉末。
6. 水热法：将金属离子和金属氧化物在高温高压条件下反应形成纳米粉末。
以上是纳米粉体的制备常用方法，不同的方法适用于不同的材料和纳米粉末的制备要求。
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纳米粉体制备方法
纳米技术是当今世界各国争先发展的热点技术，纳米技术和材料的生产及其应用在中国已起步，可以产业化的只有为数不多的几个品种，纳米二氧化钛（ＴｉＯ2）、纳米氧化锌（ＺｎＯ）、纳米碳酸钙（ＣａＣＯ3）便是其中较具代表性的几个品种。
纳米粉体的制备方法很多，可分为物理方法和化学方法。
以下是对各种方法的分别阐述并举例。
1. 物理方法
(1)真空冷凝法
用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。
其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。
1。
金属烟粒子结晶法是早期研究的一种实验室方法。
将金属原料置于真空室电极处，真空室抽空（真空度1P a）导入102到103 P a压力的氩气或不活泼性气体，然后像通常的真空蒸发那样，用钨丝蓝蒸发金属。
在气体中，通过蒸发、凝聚产生的金属蒸气形成金属烟粒子，像煤烟粒子一样沉积于真空室内壁上。
在钨丝篮上方或下方位置可以预先放置格网收集金属烟粒子样品，以备各类测试所用。
2。
流动油面上的真空蒸发沉积法（VEROS），VEROS法是将物质在真空中连续的蒸发到流动着的油面上，然后把含有纳米粒子的油回收到贮存器内，再经过真空蒸馏、浓缩，从而实现在短时间制备大量纳米粉体。
(2)物理粉碎法
通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。
其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。
例，有一种制备纳米粉体材料新方法，最适用于碳化物、氮化物及部分金属粉体的制备。
其方法是先对反应器抽真空，然后充入保护气体或反应气体，在反应器中设置石墨电极，在石墨电极与反应器坩埚中的金属之间通电，使之产生高温碳电弧，由高温电弧产生金属蒸汽。
采用保护气体可以生产出由石墨原子包覆的纳米镍粉、铜粉、铝粉等不易团聚的金属纳米粉末；采用反应气体可以生产碳化物、氮化物纳米粉末。
与现有技术相比，生产的纳米粉末不易团聚，具有成本低，电弧功率大，可以实现规模化生产，具有广泛的实用性。
用冲击波处理共沉淀法制备的氧化铁与氧化锌混合物合成了铁酸锌，用XRD、TEM 和电子衍射法对这种产品进行了鉴定．与传统的高温焙烧法相比，这种产品的特点是其颗粒尺寸为纳米级．主要原因可能在于冲击波的作用时间极短，因此生成的铁酸锌不会生长成为完整的晶粒．由此可以认为，冲击波处理可能是一种制备复合金属氧化物的纳米粉体的新方法．
(3)机械球磨法
采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素纳米粒子、合金纳米粒子或复合材料的纳米粒子。
其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。
例，一种钛合金纳米粉体制备方法，原料包括钛合金粗粉、助磨键合剂、分散剂、表面活性剂；制备方法是，将所述原料按配比投入反应釜，反应釜转速２００－３００ｍｐｒ、温度５０℃－６０℃，反应釜旋转时间１５－３０分钟；反应釜转速升高至达１０００ｍｐｒ以上，维持该转速１．５－２．５小时，温度为１８０℃以上；反应釜转速降到３００ｍｒｐ以下，在０．５－１．０小时内降低温度至４０℃－５０℃，停机，即完成纳米粉体的制备。
它稳定地对钛合金实现了纳米化加工；由此为利用纳米粉体的小尺寸效应、表面积效应而使它的耐蚀优点得到提升得以实现，使之可作为一种活性添加剂与各种优良树脂结合成一种新型复合材料。
2. 化学方法
(1)气相沉积法
利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。
其特点产品纯度高，粒度分布窄。
例，TiCl4气相氧化法，其基本化学反应式为：TiCl4(g)+O2(g)=TiO2(s)+Cl2(g) 施利毅、李春忠等利用
N2
携带TiCl4蒸气，经预热到435ＯC后经套管喷嘴的内管进入高温管式反应器，Ｏ２经预热到870ＯC后经套管喷嘴的外管也进入反应器，TiCl4和O2在900ＯC到1400ＯC下反应，反应生成的纳米TiO2微粒经粒子捕集系统，实现气固分离，这种工艺目前还处于实验室小试阶段，该工艺的关键是要解决喷嘴和反应器的结构设计及TiO2粒子遇冷壁结疤的问题。
(2)沉淀法
把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料。
其特点简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备氧化物。
四氧化三钴纳米粉体的制备方法,属于化学工业技术领域。
包括原料的提纯、钴盐沉淀、固液分离、固体焙烧。
在加热条件下将钴片溶于的硝酸,加入高纯水调节溶液的密度和pH,最终得到密度为1.5～1.65g/cm3、pH值为4～5的硝酸钴溶液,化学沉淀剂NH4HCO3,加水制成浓度为14～30％重量百分比的碳酸氢铵悬浊液；向碳酸氢铵悬浊液中缓慢加入硝酸钴溶液,使物质的重量之比：CO32-/Co2+＝2.4～2.6,将上述碳酸钴湿料在300～450℃并保温3～6小时,得到黑色粉末。
本发明制备的Co3O4纳米粉体颗粒度均匀,具有工艺操作简单。
用化学沉淀热解法制备Co3O4纳米粉体的方法,主要包括原料的提纯、钴盐沉淀、固液分离、固体焙烧,其特征在于,(1)原料的提纯首先,在加热条件下将钴片溶于体积比(1～2)∶(1～2)的硝酸,溶解过程中不断加入高纯水调节溶液的密度和pH,最终得到密度为1.30～1.40g/cm3、pH值为4～5的硝酸钴溶液,静置一天,过滤除去固体沉淀物；再以适量硝酸调节溶液的pH＝1～2,小心地蒸发溶剂,得到密度为1.50g/cm3～1.65g/cm3的硝酸钴溶液,静置,冷却,析出硝酸钴晶体；将上述硝酸钴晶体溶于高纯水中,制成密度为 1.50g/cm3～1.65g/cm3的硝酸钴溶液待用；化学沉淀剂采用食品级NH4HCO3,加水制成浓度为14～30％重量百分比的碳酸氢铵悬浊液待用；(2)制取钴盐沉淀在搅拌条件下,向碳酸氢铵悬浊液中缓慢加入已经提纯的密度为1.50～1.65g/cm3的硝酸钴溶液,使物质的重量之比：CO32-/Co2+＝2.4～2.6,并调节反应后清液的pH＝6.5～7.0,加料完成后,继续搅拌2～2.5小时,静置,离心分离,分离得到的清液回收利用；(3)Co3O4纳米粉体的制备将上步得到的碳酸钴湿料置于适当容器中,加料量为容器的1/2～2/3,升温至300～450℃并保温3～6小时,得到黑色粉末。
(3)水热合成法
高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子。
其特点纯度高，分散性好、粒度易控制。
二氧化钒纳米粉体材料的制备方法，工艺步骤依次为前驱体的制备和前驱体的热分解，其特征在于：(1)前驱体的制备以V2O5和草酸为原料，V2O5与草酸的重量比为1∶1～3，将所述配比的V2O5和草酸放入反应容器并加水在常压、40～70℃进行搅拌，直到V2O5和草酸的还原反应完成为止，水的加入量以V2O5和草酸被淹过为宜，还原反应完成后，将所获溶液蒸干即得到固体草酸氧钒前驱体；(2)前驱体的热分解将所获草酸氧钒前驱体粉碎后放入加热炉，在常压下以3～10℃/min的速度加热到250℃～300℃时开始抽真空，并在真空条件下继续以3～10℃/min的速度加热到350℃～500℃，保温20～40分钟后关闭加热炉电源，保持炉内的真空度，让分解产物冷却至室温而获得二氧化钒纳米粉体材料；或将所获草酸氧钒前驱体粉碎后在加热炉中加热到150℃～250℃保温20～30分钟，然后抽真空，在真空条件下以3～10℃/min的速度加热到350℃～500℃，保温20～40分钟后关闭加热炉电源，保持炉内的真空度，让分解产物冷却至室温而获得二氧化钒纳米粉体材料；或将所获前驱体草酸氧钒粉碎后放入加热炉，在真空条件下以3～10℃/min的速度加热到350℃～500℃，保温20～40分钟后关闭加热炉电源，保持炉内的真空度，让分解产物冷却至室温而获得二氧化钒纳米粉体材料。