第四章 纳米微粒的制备方法
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• 以激光诱导气相合成Fe／C／Si超微粒子为 例，对激光气相合成纳米粒子的反应机理进 行唯像描述
首先发生的是能量吸收过程
• SiH4 → SiH4* (活化态) • C2H4 → C2H4 * (活化态) • 由于SiH4和C2H4气体分子吸收了入射激
光光子，使得反应体系温度瞬间被提高， 体系的气体分子平均平动动能增加，热运 动加剧，因而反应物系气体分子之间的碰 撞频率增大
4.2.1蒸发凝聚法
• 蒸发凝聚法是制备纳米粒子的一种早期的物 理方法，蒸发法所得产品粒子一般在5 nm100 nm之间。
• 其原理是：在高真空的条件下，金属试样经 蒸发后冷凝，在称底上制备出纳米粒子。
蒸发冷凝法制备纳米粒子的优点
• （1）产物纯度高； • （2）粒径分布窄； • （3）具有良好的结晶和清洁的表面；
• 然而，当定量地加入其他微量成分时，沉淀 物组成的均匀性一般难以保证。
3．水解沉淀法
• 无机盐水解沉淀的原理是：通过配制无机盐 的水合物，控制其水解条件，合成单分散性 的球、立方体等形状的纳米粒子。
• 这种方法目前正广泛地应用于各类新材料的 合成，具有广泛的应用前景。
金属醇盐水解法
• 金属有机醇盐可溶于有机溶剂，并可发 生水解，生成氢氧化物或氧化物沉淀， 制备粉末。
• 纳米金的合成就是这种方法的典型代表。
图 4-2 纳米金的电镜图
4.2.3.2 多元醇还原法
• 多元醇还原法主要是利用金属盐可溶于 或悬浮于乙二醇、一缩二乙二醇等醇中， 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。
4.2.4 溶胶-凝胶法
• 原理：将金属化合物(无机盐或金属醇盐)与 某种溶剂发生反应，经过水解与缩聚过程而 逐渐凝胶化，再经干燥、烧结等后处理，制 得所需的纳米材料。
• 优点：反应条件温和
•
反应过程易于控制
•
产品纯度高等。
溶胶－凝胶法示意图
图 4-3 纳米二氧化钛合成装置图
氧化铝气凝胶的SEM照片
4.3.5水热合成法
• （2）易得到合适的化学计量比和晶粒形态； • （3）可使用较便宜的原料，工艺较为简单，
投入低，产量高。
图 4-4 Ag纳米线的电镜图
4.3.6喷雾热解法
• 原理：将含所需正离子的某种金属 盐的溶液喷成雾状，送人加热设定 的反应室内，通过化学反应生成微 细的粉末粒子。
4.3.7 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”。 它拥有很大的界面，有利于化学反应。这显 然是制备纳米材料的又一有效技术。
• 所谓化合物沉淀法，就是使溶液中金属离子 按化学计量比来配制溶液，得到化学计量化 合物形式的沉淀物。
• 当沉淀粒子的金属元素之比等于产物化合物 金属元素之比时，沉淀物可以达到在ຫໍສະໝຸດ Baidu子尺 度上的组成均匀性。
• 对于二元以上金属元素组成的化合物，当金 属元素之比呈现简单的整数化时，可以保证 生成化合物的均匀性组合。
• 然而，人们自觉地将纳米微粒作为研究对象， 而用人工方法有意识地获得纳米粒子则是在20 世纪60年代。 1963年，Ryozi Uyeda等人用气
体蒸发（或“冷凝”）法获得了较干净的超微
粒，并对单个金属微粒的形貌和晶体结构进行 了电镜和电子衍射研究。1984年，Gleiter等人 用同样的方法制备出了纳米相材料TiO2。
优点
• 粒子不易聚结 • 大小可控 • 分散性好。
微乳液法制备Fe2O3示意图
4.3.8 模板合成法
• 模板合成法是利用基质材料结构中的空 隙作为模板来合成纳米材料的一种方法。
图 4-5 SiO2纳米管的电镜图
4.4制备纳米粒子的综合方法
• 4.4.1 激光诱导气相化学反应法 • 4.4.2 等离子体加强气相化学反应法 • 4.4.3 喷雾法 • 4.4.4 化学气相沉淀法 • 4.4.5 冷冻-干燥法 • 4.4.6其他综合方法
• 通过碰撞，SiH4、C2H4气体分子的能量将发生 转移和均化，即
• SiH4* +Fe(CO)5 → Fe(CO)5*(活化态) + SiH4
• C2H4 * + Fe(CO)5 → Fe(CO)5* (活化态) + C2H4
• SiH4* + C2H4 → C2H4 * (活化态) + SiH4 • 通过能量均化与转移，反应体系中的各反应气
溅射法的优点
• 靶材料蒸发面积大； • 粒子收率高； • 制备的粒子均匀； • 粒度分布窄； • 适合于制备高熔点金属型纳米粒子； • 可以制备出各类复合材料和化合物的纳
米粒子。
4.2.4冷冻干燥法
• 原理是：先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷 冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升 华除去，就可以得到相应物质的纳米粒子。
• 在100—3500C温度下和高气压环境 下使无机或有机化合物与水化合， 通过对加速渗析反应和物理过程的 控制，得到改进的无机物，再过滤、 洗涤、干燥，从而得到高纯、超细 的各类微粒子。
优点
• （1）可直接得到结晶良好的粉体，无需做高 温灼烧处理和球磨，从而避免了在此过程中 可能形成的粉体的硬团聚、杂质和结构缺陷 等；
• C2H4* →2C * + 2H2
• 通过气体分子的解离，将在有限的反应区 域内形成过饱和的活化原子，即Pe、Si、 C，在高温下，瞬间可以引发化学反应
• Fe*+C* → Fe／C • Fe*+Si* → Fe／Si
• Si*+C* → SIC • Fe*+Si*+C*→Fe／CSi
• 随着反应物的生成和混合粒子体的移动(核粒 子+载气+保护气+副产物气体)，生成粒子将 经过短暂的凝聚与生长，使过剩的人射激光 能量消耗怠尽，部分活性原子与粒子发生凝 聚，即开始出现失活，反应方程式为:
• Fe* +X→Fe +X
• Si* +X→Si +X
• C* +X→C +X
体分子都得到了统计意义上的活化，同时反应 体系的温度还在继续提高。
• 在极短暂的时间内(10—4s)反应体系的温 度即可达到化学反应所需要的阈值温度， 相应的化学反应开始发生。反应过程首 先起始于反应气体分子的解离，即
• Fe(CO)5*→ Fe * + 5CO
• SiH4* → Si* + 2H2
• 优点：1）氧化物纯度高
•
2）可制备化学计量的复合金属氧
化物粉末。
4. 均匀沉淀法
• 均匀沉淀法是向金属盐溶液中加入某种 物质，使之在溶液中发生反应缓慢地生 成沉淀，控制沉淀的生成速度，使过饱 合度限定在适当的范围内，从而达到控 制颗粒生长速度，获得粒度均匀、纯度 高的纳米粒子。
均匀沉淀法的优点
间温度梯度大，有利于成核粒子快速凝结。
激光诱导气相化学反应法合成纳 米粒子的原理
• 利用大功率激光器的激光束照射于反应气体， 反应气体通过对入射激光光子的强吸收，气 体分子或原子在瞬间得到加热、活化，在极 短的时间内反应气体分子或原子获得化学反 应所需要的温度后，迅速完成反应、成核、 凝聚、生长等过程，从而制得相应物质的纳 米粒子。
• 沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学 成分的物质混合，在混合溶液中加入适 当的沉淀剂制备纳米粒子的前驱体沉淀 物，再将此沉淀物进行干燥或煅烧，从 而制得相应的纳米粒子。
• 沉淀法制备纳米粒子主要分为直接沉淀法、 共沉淀法、均相沉淀法、化合物沉淀法、水 解沉淀法等多种。
1．共沉淀法
• 这种方法能将各种阴离子在溶液中实现原子 级的混合。
第四章 纳米微粒的制备方法
• 4.1.纳米粒子的制备方法评述 • 4.2制备纳米粒子的物理方法
4.1.纳米粒子的制备方法评述
• “纳米材料”这一概念在20世纪80年代初正 式形成，它现已成为材料科学和凝聚态物 理领域的研究热点，而其制备科学在当前 的纳米材料研究中占据着极为关键的地位。
• 纳米材料其实并不神密和新奇，自然界中广 泛存在着天然形成的纳米材料，如蛋白石、陨石 碎片、动物的牙齿、海洋沉积物等就都是由纳米 微粒构成的。人工制备纳米材料的实践也已有 1000年的历史，中国古代利用蜡烛燃烧之烟雾制 成碳黑作为墨的原料和着色的染料，就是最早的 人工纳米材料。另外，中国古代铜镜表面的防锈 层经检验也已证实为纳米SnO2颗粒构成的薄膜。
• （1）沉淀物的颗粒均匀而致密； • （2）反应条件温和易于控制； • （3）能避免杂质的共沉淀。
4.2.3 化学还原法
• 4.2.3.1 水溶液还原法
• 4.2.3.2 多元醇还原法
4.2.3.1 水溶液还原法
• 原理：以水合肼、葡萄糖、硼氢化钠 (钾)、柠檬酸钠等作为还原剂，在水溶 液中与金属盐发生反应，利用高分子保 护或粒子间的静电相互作用阻止颗粒团 聚、减小晶粒尺寸。
• 如果从水溶液出发制备纳米粒子，冻结后将 冰升华除去，直接可获得纳米粒子。
• 如果从熔融盐出发，冻结后需要进行热分解， 最后得到相应纳米粒子。
4.3制备纳米粒子的化学方法
• 4.3.1气相化学反应法 • 4.3.2沉淀法 • 4.3.3 化学还原法 • 4.3.4 溶胶-凝胶法 • 4.3.5水热合成法 • 4.3.6喷雾热解法 • 4.3.7 微乳液法 • 4.3.8 模板合成法
4.3.1气相化学反应法
• 气相化学反应法制备纳米粒子是利用 挥发性的金属化合物的蒸气，通过化 学反应生成所需要的化合物，在保护 气体环境下快速冷凝，从而制备各类 物质的纳米粒子。
气相反应法的优点
• 粒子均匀； • 纯度高； • 粒度小； • 分散性好； • 化学反应性与活性高等。
4.3.2 沉淀法
4.4.1激光诱导气相化学反应法
• 激光法与普通电阻炉加热法制备纳米粒子的本 质区别：
• (1)由于反应器壁是冷的，因此无潜在的污染； • (2)原料气体分子直接或间接吸收激光光子能
量后迅速进行反应； • (3)反应具有选择性； • (4)反应区条件可以精确地被控制； • (5)激光能量高度集中，反应区与周围环境之
（4）粒度易于控制； • （5）原则上可以制备出任何能被蒸发的
元素以及化合物。
蒸发冷凝法的缺点
• 对技术和设备的要求较高 • 原料一般需要纯度很高的金属 • 存在粒子聚结
4.2.2机械粉碎法
• 纳米机械粉碎是在传统的机械粉碎技术中发 展起来的。
• 机械粉碎法制备纳米粒子的原理是：通过外 部机械力的作用，即通过研磨球、研磨罐的 频繁碰撞，使得颗粒在球磨过程中反复地被 挤压、变形、断裂、焊合。随着球磨过程的 进行，颗粒表面的缺陷密度增加，晶粒逐渐 细化，形成纳米级的颗粒
制备方法 的分类
• 按照物质的原始状态分类：固相法、液 相法和气相法；
• ＊按研究纳米粒子的学科分类：物理方 法、化学方法和物理化学方法；
• 按制备技术分类：机械粉碎法、气体蒸 发法、溶液法、激光合成法、等离子体 合成法、射线辐照合成法、溶胶—凝胶 法
4.2制备纳米粒子的物理方法
• 4.2.1蒸发凝聚法 • 4.2.2机械粉碎法 • 4.2.3离子溅射法 • 4.2.4冷冻干燥法 • 4.2.5 其他方法
几种典型的纳米粉碎技术
• 1．球磨 • 2．振动球磨 • 3．振动磨 • 4．搅拌磨 • 5．胶体磨 • 6．纳米气流粉碎气流磨
4.2.3离子溅射法
• 其主要思想是：将两块金属极板平行放置在 Ar气中(低压环境、压力约40—250Pa，一块 为阳极，另一块为阴极靶材料。在两极之间 加上数百伏的直流电压，使其产生辉光放电， 两极板间辉光放电中的离子撞击在阴极上， 靶材中的原子就会由其表面蒸发出来。调节 放电电流、电压以及气体的压力，都可以实 现对纳米粒子生成各因素的控制。
• 其主要思想是使溶液由某些特定的离子分别 沉淀时，共存于溶液中的其他离子也和特定 阳离子一起沉淀。
• 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
图 4-1共沉淀法制备的氧化镁纳米 带的电镜图
2.化合物沉淀法
首先发生的是能量吸收过程
• SiH4 → SiH4* (活化态) • C2H4 → C2H4 * (活化态) • 由于SiH4和C2H4气体分子吸收了入射激
光光子，使得反应体系温度瞬间被提高， 体系的气体分子平均平动动能增加，热运 动加剧，因而反应物系气体分子之间的碰 撞频率增大
4.2.1蒸发凝聚法
• 蒸发凝聚法是制备纳米粒子的一种早期的物 理方法，蒸发法所得产品粒子一般在5 nm100 nm之间。
• 其原理是：在高真空的条件下，金属试样经 蒸发后冷凝，在称底上制备出纳米粒子。
蒸发冷凝法制备纳米粒子的优点
• （1）产物纯度高； • （2）粒径分布窄； • （3）具有良好的结晶和清洁的表面；
• 然而，当定量地加入其他微量成分时，沉淀 物组成的均匀性一般难以保证。
3．水解沉淀法
• 无机盐水解沉淀的原理是：通过配制无机盐 的水合物，控制其水解条件，合成单分散性 的球、立方体等形状的纳米粒子。
• 这种方法目前正广泛地应用于各类新材料的 合成，具有广泛的应用前景。
金属醇盐水解法
• 金属有机醇盐可溶于有机溶剂，并可发 生水解，生成氢氧化物或氧化物沉淀， 制备粉末。
• 纳米金的合成就是这种方法的典型代表。
图 4-2 纳米金的电镜图
4.2.3.2 多元醇还原法
• 多元醇还原法主要是利用金属盐可溶于 或悬浮于乙二醇、一缩二乙二醇等醇中， 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。
4.2.4 溶胶-凝胶法
• 原理：将金属化合物(无机盐或金属醇盐)与 某种溶剂发生反应，经过水解与缩聚过程而 逐渐凝胶化，再经干燥、烧结等后处理，制 得所需的纳米材料。
• 优点：反应条件温和
•
反应过程易于控制
•
产品纯度高等。
溶胶－凝胶法示意图
图 4-3 纳米二氧化钛合成装置图
氧化铝气凝胶的SEM照片
4.3.5水热合成法
• （2）易得到合适的化学计量比和晶粒形态； • （3）可使用较便宜的原料，工艺较为简单，
投入低，产量高。
图 4-4 Ag纳米线的电镜图
4.3.6喷雾热解法
• 原理：将含所需正离子的某种金属 盐的溶液喷成雾状，送人加热设定 的反应室内，通过化学反应生成微 细的粉末粒子。
4.3.7 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”。 它拥有很大的界面，有利于化学反应。这显 然是制备纳米材料的又一有效技术。
• 所谓化合物沉淀法，就是使溶液中金属离子 按化学计量比来配制溶液，得到化学计量化 合物形式的沉淀物。
• 当沉淀粒子的金属元素之比等于产物化合物 金属元素之比时，沉淀物可以达到在ຫໍສະໝຸດ Baidu子尺 度上的组成均匀性。
• 对于二元以上金属元素组成的化合物，当金 属元素之比呈现简单的整数化时，可以保证 生成化合物的均匀性组合。
• 然而，人们自觉地将纳米微粒作为研究对象， 而用人工方法有意识地获得纳米粒子则是在20 世纪60年代。 1963年，Ryozi Uyeda等人用气
体蒸发（或“冷凝”）法获得了较干净的超微
粒，并对单个金属微粒的形貌和晶体结构进行 了电镜和电子衍射研究。1984年，Gleiter等人 用同样的方法制备出了纳米相材料TiO2。
优点
• 粒子不易聚结 • 大小可控 • 分散性好。
微乳液法制备Fe2O3示意图
4.3.8 模板合成法
• 模板合成法是利用基质材料结构中的空 隙作为模板来合成纳米材料的一种方法。
图 4-5 SiO2纳米管的电镜图
4.4制备纳米粒子的综合方法
• 4.4.1 激光诱导气相化学反应法 • 4.4.2 等离子体加强气相化学反应法 • 4.4.3 喷雾法 • 4.4.4 化学气相沉淀法 • 4.4.5 冷冻-干燥法 • 4.4.6其他综合方法
• 通过碰撞，SiH4、C2H4气体分子的能量将发生 转移和均化，即
• SiH4* +Fe(CO)5 → Fe(CO)5*(活化态) + SiH4
• C2H4 * + Fe(CO)5 → Fe(CO)5* (活化态) + C2H4
• SiH4* + C2H4 → C2H4 * (活化态) + SiH4 • 通过能量均化与转移，反应体系中的各反应气
溅射法的优点
• 靶材料蒸发面积大； • 粒子收率高； • 制备的粒子均匀； • 粒度分布窄； • 适合于制备高熔点金属型纳米粒子； • 可以制备出各类复合材料和化合物的纳
米粒子。
4.2.4冷冻干燥法
• 原理是：先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷 冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升 华除去，就可以得到相应物质的纳米粒子。
• 在100—3500C温度下和高气压环境 下使无机或有机化合物与水化合， 通过对加速渗析反应和物理过程的 控制，得到改进的无机物，再过滤、 洗涤、干燥，从而得到高纯、超细 的各类微粒子。
优点
• （1）可直接得到结晶良好的粉体，无需做高 温灼烧处理和球磨，从而避免了在此过程中 可能形成的粉体的硬团聚、杂质和结构缺陷 等；
• C2H4* →2C * + 2H2
• 通过气体分子的解离，将在有限的反应区 域内形成过饱和的活化原子，即Pe、Si、 C，在高温下，瞬间可以引发化学反应
• Fe*+C* → Fe／C • Fe*+Si* → Fe／Si
• Si*+C* → SIC • Fe*+Si*+C*→Fe／CSi
• 随着反应物的生成和混合粒子体的移动(核粒 子+载气+保护气+副产物气体)，生成粒子将 经过短暂的凝聚与生长，使过剩的人射激光 能量消耗怠尽，部分活性原子与粒子发生凝 聚，即开始出现失活，反应方程式为:
• Fe* +X→Fe +X
• Si* +X→Si +X
• C* +X→C +X
体分子都得到了统计意义上的活化，同时反应 体系的温度还在继续提高。
• 在极短暂的时间内(10—4s)反应体系的温 度即可达到化学反应所需要的阈值温度， 相应的化学反应开始发生。反应过程首 先起始于反应气体分子的解离，即
• Fe(CO)5*→ Fe * + 5CO
• SiH4* → Si* + 2H2
• 优点：1）氧化物纯度高
•
2）可制备化学计量的复合金属氧
化物粉末。
4. 均匀沉淀法
• 均匀沉淀法是向金属盐溶液中加入某种 物质，使之在溶液中发生反应缓慢地生 成沉淀，控制沉淀的生成速度，使过饱 合度限定在适当的范围内，从而达到控 制颗粒生长速度，获得粒度均匀、纯度 高的纳米粒子。
均匀沉淀法的优点
间温度梯度大，有利于成核粒子快速凝结。
激光诱导气相化学反应法合成纳 米粒子的原理
• 利用大功率激光器的激光束照射于反应气体， 反应气体通过对入射激光光子的强吸收，气 体分子或原子在瞬间得到加热、活化，在极 短的时间内反应气体分子或原子获得化学反 应所需要的温度后，迅速完成反应、成核、 凝聚、生长等过程，从而制得相应物质的纳 米粒子。
• 沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学 成分的物质混合，在混合溶液中加入适 当的沉淀剂制备纳米粒子的前驱体沉淀 物，再将此沉淀物进行干燥或煅烧，从 而制得相应的纳米粒子。
• 沉淀法制备纳米粒子主要分为直接沉淀法、 共沉淀法、均相沉淀法、化合物沉淀法、水 解沉淀法等多种。
1．共沉淀法
• 这种方法能将各种阴离子在溶液中实现原子 级的混合。
第四章 纳米微粒的制备方法
• 4.1.纳米粒子的制备方法评述 • 4.2制备纳米粒子的物理方法
4.1.纳米粒子的制备方法评述
• “纳米材料”这一概念在20世纪80年代初正 式形成，它现已成为材料科学和凝聚态物 理领域的研究热点，而其制备科学在当前 的纳米材料研究中占据着极为关键的地位。
• 纳米材料其实并不神密和新奇，自然界中广 泛存在着天然形成的纳米材料，如蛋白石、陨石 碎片、动物的牙齿、海洋沉积物等就都是由纳米 微粒构成的。人工制备纳米材料的实践也已有 1000年的历史，中国古代利用蜡烛燃烧之烟雾制 成碳黑作为墨的原料和着色的染料，就是最早的 人工纳米材料。另外，中国古代铜镜表面的防锈 层经检验也已证实为纳米SnO2颗粒构成的薄膜。
• （1）沉淀物的颗粒均匀而致密； • （2）反应条件温和易于控制； • （3）能避免杂质的共沉淀。
4.2.3 化学还原法
• 4.2.3.1 水溶液还原法
• 4.2.3.2 多元醇还原法
4.2.3.1 水溶液还原法
• 原理：以水合肼、葡萄糖、硼氢化钠 (钾)、柠檬酸钠等作为还原剂，在水溶 液中与金属盐发生反应，利用高分子保 护或粒子间的静电相互作用阻止颗粒团 聚、减小晶粒尺寸。
• 如果从水溶液出发制备纳米粒子，冻结后将 冰升华除去，直接可获得纳米粒子。
• 如果从熔融盐出发，冻结后需要进行热分解， 最后得到相应纳米粒子。
4.3制备纳米粒子的化学方法
• 4.3.1气相化学反应法 • 4.3.2沉淀法 • 4.3.3 化学还原法 • 4.3.4 溶胶-凝胶法 • 4.3.5水热合成法 • 4.3.6喷雾热解法 • 4.3.7 微乳液法 • 4.3.8 模板合成法
4.3.1气相化学反应法
• 气相化学反应法制备纳米粒子是利用 挥发性的金属化合物的蒸气，通过化 学反应生成所需要的化合物，在保护 气体环境下快速冷凝，从而制备各类 物质的纳米粒子。
气相反应法的优点
• 粒子均匀； • 纯度高； • 粒度小； • 分散性好； • 化学反应性与活性高等。
4.3.2 沉淀法
4.4.1激光诱导气相化学反应法
• 激光法与普通电阻炉加热法制备纳米粒子的本 质区别：
• (1)由于反应器壁是冷的，因此无潜在的污染； • (2)原料气体分子直接或间接吸收激光光子能
量后迅速进行反应； • (3)反应具有选择性； • (4)反应区条件可以精确地被控制； • (5)激光能量高度集中，反应区与周围环境之
（4）粒度易于控制； • （5）原则上可以制备出任何能被蒸发的
元素以及化合物。
蒸发冷凝法的缺点
• 对技术和设备的要求较高 • 原料一般需要纯度很高的金属 • 存在粒子聚结
4.2.2机械粉碎法
• 纳米机械粉碎是在传统的机械粉碎技术中发 展起来的。
• 机械粉碎法制备纳米粒子的原理是：通过外 部机械力的作用，即通过研磨球、研磨罐的 频繁碰撞，使得颗粒在球磨过程中反复地被 挤压、变形、断裂、焊合。随着球磨过程的 进行，颗粒表面的缺陷密度增加，晶粒逐渐 细化，形成纳米级的颗粒
制备方法 的分类
• 按照物质的原始状态分类：固相法、液 相法和气相法；
• ＊按研究纳米粒子的学科分类：物理方 法、化学方法和物理化学方法；
• 按制备技术分类：机械粉碎法、气体蒸 发法、溶液法、激光合成法、等离子体 合成法、射线辐照合成法、溶胶—凝胶 法
4.2制备纳米粒子的物理方法
• 4.2.1蒸发凝聚法 • 4.2.2机械粉碎法 • 4.2.3离子溅射法 • 4.2.4冷冻干燥法 • 4.2.5 其他方法
几种典型的纳米粉碎技术
• 1．球磨 • 2．振动球磨 • 3．振动磨 • 4．搅拌磨 • 5．胶体磨 • 6．纳米气流粉碎气流磨
4.2.3离子溅射法
• 其主要思想是：将两块金属极板平行放置在 Ar气中(低压环境、压力约40—250Pa，一块 为阳极，另一块为阴极靶材料。在两极之间 加上数百伏的直流电压，使其产生辉光放电， 两极板间辉光放电中的离子撞击在阴极上， 靶材中的原子就会由其表面蒸发出来。调节 放电电流、电压以及气体的压力，都可以实 现对纳米粒子生成各因素的控制。
• 其主要思想是使溶液由某些特定的离子分别 沉淀时，共存于溶液中的其他离子也和特定 阳离子一起沉淀。
• 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
图 4-1共沉淀法制备的氧化镁纳米 带的电镜图
2.化合物沉淀法