纳米催化剂
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该工艺操作简单，但产物易团聚，且原料在分 解过程中易产生有毒气体，对环境造成污染。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
固相合成法（Solid-State Fabrication Method）
无机熔融盐合成法：熔融的无机化合物（即熔融盐）在熔化时 解离为离子，正、负离子靠库伦力相互作 用。
具有很高的热容和热传导以及高的热稳定性和质量传递速 度，可作为高温下的反应介质。
层膜、超晶格等。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
纳米催化剂的制备方法 （Fabrication Methods of Nanocatalysts）
1. 固相合成法（Solid-Phase Fabrication） 2. 液相合成法（Liquid-Phase Fabrication） 3. 气相合成法 （Gas-Phase Fabrication）
纳米催化剂的合成技术是催化科学领域的研究热点之一
研究工作主要集中在：
（1）追求尺寸、形貌和组成可控的制备方法； （2）探索普遍适合的原理和方法； （3）纳米材料的组装，发展新型纳米催化材料。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
纳米材料的分类 （Category of Nanomaterials ）
纳米催化剂（Nanocatalysts）
固相合成法（Solid-State Fabrication Method）
固相热分解法、高温固相反应法、室温固相反应法（球磨法Sn）
传统的固相反应法：将前躯体研磨均匀后在高温下进行焙烧 由于反应温度高，产物的粒径、形貌和组 成都难以控制，且能耗较大。
固相热分解法：常用于碳酸盐、草酸盐、有机酸盐和金属氢氧 化物等热分解制备金属氧化物纳米材料
纳米催化剂（Nanocatalysts）
气相合成法（Gas-Phase Synthesis Method）
气相合成法：直接利用气体或通过某种手段将物质转变为气体 ，使之在气态条件下发生物理变化或者化学反应，最后在冷却 过程中凝聚长大形成纳米粒子的方法。
包括溅射法、气体蒸发法、化学气相沉积法、化学气相凝聚法
【J. Phys. Chem. B 110 (2006) 14050】
纳米催化剂（Nanocatalysts）
Fig. 4. 不同条件下所合成的BaMnO3的TEM照片
纳米催化剂（Nanocatalysts）
Fig. 5. BaTi0.5Mn0.5O3的(a, c) TEM照片, (b) EDX谱图, (d) SAED图案,以及(e) HRTEM照片
例如：王中林（Z.L. Wang）等人以摩尔比为49/51的KOH和 NaOH混合物作为熔融盐（熔点为165 ℃，NaOH和KOH的熔 点分别为323 ℃和360 ℃），以BaCl2、MnO2和TiO2为前驱 体，在密封的以特氟龙为内衬的高压反应釜（Teflon-lined autoclave）中于170~200 ℃恒温24~120 h后，制得BaMnO3 和BaMn0.5Ti0.5O3纳米棒/纳米线。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
纳米催化剂（Nanocatalysts）
纳米晶的特异性（Unique Characters of Nanocrystals）
纳米晶的物理化学性质与大块晶体的物理化学性质有明显的差 别，主要表现在以下几个方面： 【Catal. Rev. Sci. Eng. 9 (1974) 209】
采用气相法制得的纳米颗粒纯度高、分散性好、粒径小且粒径 分布窄。
例如：通过在高温区域蒸发氧化物粉末，在低温区冷却可制得 一 系 列 的 金 属 氧 化 物 的 一 维 纳 米 材 料 ， 包 括 ZnO 、 In2O3、 SnO2和CdO等纳米线或纳米带。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
液相合成法（Liquid-Phase Synthesis Method）
与单一的盐相比，复合盐的熔点更低些。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
体系
部分共晶熔融盐的组成和熔点 摩尔组成
熔点（℃）
LiCl−KCl
59 : 41
352
KCl−NaCl
50 : 50
658
MgCl2−KCl
32.5 : 67.5
410
Li2SO4−K2SO4
80 : 20
535
LiNO3−KNO3
1. 有不同类型的表面晶面，晶格参数也稍小（对1 nm的微粒来 说约小3％）。
2. 熔点比大晶体的低。如由55个原子组成的1 nm的微粒，其熔 点为大块金属的熔点的一半。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
纳米晶的特异性（Unique Characters of Nanocrystals）
3. 功函、内聚能密度和居里温度（铁磁质转变为顺磁质的温度 ）等都会与大块金属的不同。
4. 当金属与载体的相互作用很强时，金属可能以层状或“簇” 状铺展在载体上而不是紧密的三维堆积形式。
5. 对于分散度趋近1的很小粒子，所有原子几乎都在表面上， 则表面组成接近体相组成。
6. 当晶粒很小时，越来越多的原子位于晶粒的边上和角上。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
影响纳米催化剂性质的因素：晶粒大小、形貌、表面结构以 及体相和表面组成等（这些因素又取决于催化剂的制备方法 和途径）。
纳米材料：是指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米尺度(0100nm)范围或由它们作为基本单元构成的材料。
纳米材料分类： （1）零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米颗粒、原
子团簇、纳米尺寸的孔洞等； （2）一维，指在三维空间中有两维在纳米尺度，如纳米线、纳
米棒、纳米带、纳米管、纳米纤维等； （3）二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多
43 : 57
132
AlCl3−NaCl
83 : 17
154
NaOH−KOH
源自文库
51 : 49
185
NaSCN−KSCN
26.3 : 73.7
128
LiAc−NaAc−KAc
20 : 30 : 50
162
LiF−NaF−KF
46.5 : 11.5 : 42
459
NaPO4−KPO4
50 : 50
537
纳米催化剂（Nanocatalysts）
液相法是合成纳米催化剂的常用方法
主要包括: 沉淀法 溶胶凝胶法 水（或溶剂）热合成法 微乳液法 化学还原法
纳米催化剂（Nanocatalysts）
固相合成法（Solid-State Fabrication Method）
无机熔融盐合成法：熔融的无机化合物（即熔融盐）在熔化时 解离为离子，正、负离子靠库伦力相互作 用。
具有很高的热容和热传导以及高的热稳定性和质量传递速 度，可作为高温下的反应介质。
层膜、超晶格等。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
纳米催化剂的制备方法 （Fabrication Methods of Nanocatalysts）
1. 固相合成法（Solid-Phase Fabrication） 2. 液相合成法（Liquid-Phase Fabrication） 3. 气相合成法 （Gas-Phase Fabrication）
纳米催化剂的合成技术是催化科学领域的研究热点之一
研究工作主要集中在：
（1）追求尺寸、形貌和组成可控的制备方法； （2）探索普遍适合的原理和方法； （3）纳米材料的组装，发展新型纳米催化材料。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
纳米材料的分类 （Category of Nanomaterials ）
纳米催化剂（Nanocatalysts）
固相合成法（Solid-State Fabrication Method）
固相热分解法、高温固相反应法、室温固相反应法（球磨法Sn）
传统的固相反应法：将前躯体研磨均匀后在高温下进行焙烧 由于反应温度高，产物的粒径、形貌和组 成都难以控制，且能耗较大。
固相热分解法：常用于碳酸盐、草酸盐、有机酸盐和金属氢氧 化物等热分解制备金属氧化物纳米材料
纳米催化剂（Nanocatalysts）
气相合成法（Gas-Phase Synthesis Method）
气相合成法：直接利用气体或通过某种手段将物质转变为气体 ，使之在气态条件下发生物理变化或者化学反应，最后在冷却 过程中凝聚长大形成纳米粒子的方法。
包括溅射法、气体蒸发法、化学气相沉积法、化学气相凝聚法
【J. Phys. Chem. B 110 (2006) 14050】
纳米催化剂（Nanocatalysts）
Fig. 4. 不同条件下所合成的BaMnO3的TEM照片
纳米催化剂（Nanocatalysts）
Fig. 5. BaTi0.5Mn0.5O3的(a, c) TEM照片, (b) EDX谱图, (d) SAED图案,以及(e) HRTEM照片
例如：王中林（Z.L. Wang）等人以摩尔比为49/51的KOH和 NaOH混合物作为熔融盐（熔点为165 ℃，NaOH和KOH的熔 点分别为323 ℃和360 ℃），以BaCl2、MnO2和TiO2为前驱 体，在密封的以特氟龙为内衬的高压反应釜（Teflon-lined autoclave）中于170~200 ℃恒温24~120 h后，制得BaMnO3 和BaMn0.5Ti0.5O3纳米棒/纳米线。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
纳米催化剂（Nanocatalysts）
纳米晶的特异性（Unique Characters of Nanocrystals）
纳米晶的物理化学性质与大块晶体的物理化学性质有明显的差 别，主要表现在以下几个方面： 【Catal. Rev. Sci. Eng. 9 (1974) 209】
采用气相法制得的纳米颗粒纯度高、分散性好、粒径小且粒径 分布窄。
例如：通过在高温区域蒸发氧化物粉末，在低温区冷却可制得 一 系 列 的 金 属 氧 化 物 的 一 维 纳 米 材 料 ， 包 括 ZnO 、 In2O3、 SnO2和CdO等纳米线或纳米带。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
液相合成法（Liquid-Phase Synthesis Method）
与单一的盐相比，复合盐的熔点更低些。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
体系
部分共晶熔融盐的组成和熔点 摩尔组成
熔点（℃）
LiCl−KCl
59 : 41
352
KCl−NaCl
50 : 50
658
MgCl2−KCl
32.5 : 67.5
410
Li2SO4−K2SO4
80 : 20
535
LiNO3−KNO3
1. 有不同类型的表面晶面，晶格参数也稍小（对1 nm的微粒来 说约小3％）。
2. 熔点比大晶体的低。如由55个原子组成的1 nm的微粒，其熔 点为大块金属的熔点的一半。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
纳米晶的特异性（Unique Characters of Nanocrystals）
3. 功函、内聚能密度和居里温度（铁磁质转变为顺磁质的温度 ）等都会与大块金属的不同。
4. 当金属与载体的相互作用很强时，金属可能以层状或“簇” 状铺展在载体上而不是紧密的三维堆积形式。
5. 对于分散度趋近1的很小粒子，所有原子几乎都在表面上， 则表面组成接近体相组成。
6. 当晶粒很小时，越来越多的原子位于晶粒的边上和角上。
纳米催化剂（Nanocatalysts）
影响纳米催化剂性质的因素：晶粒大小、形貌、表面结构以 及体相和表面组成等（这些因素又取决于催化剂的制备方法 和途径）。
纳米材料：是指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米尺度(0100nm)范围或由它们作为基本单元构成的材料。
纳米材料分类： （1）零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米颗粒、原
子团簇、纳米尺寸的孔洞等； （2）一维，指在三维空间中有两维在纳米尺度，如纳米线、纳
米棒、纳米带、纳米管、纳米纤维等； （3）二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多
43 : 57
132
AlCl3−NaCl
83 : 17
154
NaOH−KOH
源自文库
51 : 49
185
NaSCN−KSCN
26.3 : 73.7
128
LiAc−NaAc−KAc
20 : 30 : 50
162
LiF−NaF−KF
46.5 : 11.5 : 42
459
NaPO4−KPO4
50 : 50
537
纳米催化剂（Nanocatalysts）
液相法是合成纳米催化剂的常用方法
主要包括: 沉淀法 溶胶凝胶法 水（或溶剂）热合成法 微乳液法 化学还原法