第四章-纳米微粒的制备方法PPT课件

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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
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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；
（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。
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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
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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。
• 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
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• 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。
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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。
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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。
• 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。
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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
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4.3.2 沉淀法
• 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。
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• 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。
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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
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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。
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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
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4.2制备纳米粒子的物理方法
生成化合物的均匀性组合。
• 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。
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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。
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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。
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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。
• 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
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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。
第四章 纳米微粒的制备方法
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• 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
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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。
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图 4-1共沉淀法制备的氧化镁纳米 带的电镜图
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2.化合物沉淀法
• 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，沉淀物可以达到在原子尺
度上的组成均匀性。
来自百度文库
• 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