纳米粒
纳米粒子
一、纳米科技
纳米是长度单位，1nm=10-9m，尺寸大小范围约在1~100nm的固体 粒子称为纳米粒子。纳米技术即能操作细小到0.1～100nm物件的 一类新发展的高技术。
量变引起质变。对于固体，当粒子大小达到一定尺寸时（如纳米 量级），有极大的比表面和表面能，因此使其具有独特的量子尺 寸效应和界面效应，表现出特殊性能。在此基础上，纳米科技出 现了。其目的在于研究纳米尺寸时，物质和设备的设计方法、组 成、特性以及应用。
其他制备方法
螯（配）合物分解法 乳状液法 “硬模板”法 微波和超声波法
四、纳米粒子的性质与应用
纳米粒子的性质
由纳米粒子化学组成、结构特点所 决定的性质。
与粒子大小紧密相关的性质 由物质本性和粒子大小协同决定的
性质
纳米粒子的应用举例
纳米粒子的光学性质与新型光学材料 TiO2纳米粒子的光催化作用 纳米粒子与近代医学
纳米粒子
纳米粒子也称纳米粉末，又称超微粉、超细颗粒等。 也有人将1μm以下的粒子称为超细颗粒或超细粒子。
实际上在讨论纳米粒子的各种问题时，研究的对象常 超出一般认为纳米粒子大小的上限100nm，有时可达 微米级。这不仅是因为不同物质的许多性质因粒子大 小而发生量变到质变时的极限大小不定是100nm，而 且用不同的测量手段对同一批次粉体粒子大小的测量 结果可能是不同的。
常用的固相法有研磨粉碎法、无机盐热分解法、 固相反应法等。
三种方法的比较
气相法所得粉体纯度较高、团聚较少，但是设 备昂贵、产量较低，不易普及。
固相法所用设备简单、操作方便，但所得粉体 往往不够纯，粒度分布较大，适用于要求比较 低的场合。
液相法具有设备简单、无需高真空等苛刻物理 条件、易放大等优点，被认为最有发展前途 。 是实验室制备纳米粒子应用最多的方法。
(完整版)纳米颗粒制备方法
优 点： 制备的纳米粉纯度高、粒度分布 窄、结晶性好、表面清洁、粒度易于控 制、原则上适用于任何被蒸发的元素以 及化合物 。
• 蒸发法所得产品的粒径一般5~100nm, 但如果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 油会受到储存器内，再经过真空蒸馏、 浓缩，可以在短时间内制得平均粒径为 3nm的Ag、Au、Cu、Pb等粒子。 这就是 流动油面蒸发凝聚法。
• 我们在这里无意对如何进行纳米粒子 制备方法的科学分类进行评价，而着重 针对纳米粒子生成机理与制备过程非常 粗略的将制备方法分成 ：
• 物 理 方 法；
• 化学 方 法；
• 物 理 化 学 方 法。
二、制备纳米粒子的物理方法
• 机械粉碎法 • 蒸发凝聚法
机械粉碎法
• 纳米机械粉碎法是在传统的机械粉碎 技术技术中发展起来的，以粉碎与研磨 为主体来实现粉末的纳米化，可以制备 纳米纯金属粉和合金粉 。
纳米粒子采用的方法是蒸发法。如20 世纪30年
代日本为了军事需要而开展了“沉烟试验”，
用蒸发冷凝法制成了世界上第一批超微铅粉；
• 1963年，Uyeda用气体蒸发冷凝法制得金 属纳米微粒，对其形貌和晶体结构进行 了电镜和电子衍射研究。1984年，德国 的H. Gleiter等人将气体蒸发冷凝获得的 纳米铁粒子[1]，在真空下原位压制成纳 米固体材料，使纳米材料研究成为材料 科学中的热点。
化学制备方法
• 1 化学沉淀法 • 2 化学还原法 • 3 溶胶凝胶法 • 4 水热法 • 5 溶剂热合成法 • 6 热分解法 • 7 微乳液法 • 8 高温燃烧合成法 • 9 模板合成法 • 10 电解法
化学沉淀法
• 在溶液状态下将不同成分的物质 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。
纳米粒子是指颗粒尺寸为纳米量级
纳米粒子是指颗粒尺寸为纳米量级（１－１００ｎｍ）的超细粒子．纳米催化剂具有大比表面积、高表面能、高度的光学非线性、特异催化性和光催化性等特性［１］，在一些反应中表现出优良的催化性能．因此在催化剂的制备科学中，纳米催化剂的制备和应用已经得到人们的广泛关注．本文主要对国内外纳米催化剂的制备和应用的最新进展作一简单综述．１. 纳米催化剂的制备目前制备纳米催化剂的方法很多，无论采用哪一种方法，制备的纳米粒子必须达到如下要求：表面光洁；粒子形状、粒径及粒度分布可控；粒子不易团聚；易于收集，产率高．制备纳米催化剂的常用方法如下．１．１溶胶－凝胶法溶胶－凝胶法是指金属有机或无机化合物经过溶胶－凝胶化和热处理形成氧化物或其他固体化合物的方法．其过程是：用液体化学试剂（或粉状试剂溶于溶剂中）或溶胶为原料，而不是传统的粉状物为反应物，在液体中混合均匀并进行反应，生成稳定无沉淀的溶胶体系，放置一定时间形成凝胶，经脱水处理得产品．常溶胶－凝胶法用于催化材料的制备是近几年才开始的．已有研究表明该法的优点是：１）制备的均匀度高，尤其多组分的制品均匀度可达分子或原子水平；２）金属组分高度分散于载体，使催化剂具有高活性和抗结碳能力；３）能够较容易的控制材料的组成．该法存在的问题是：原料成本高，在制备各种单组元或复合物时原料的选择十分重要．例如从正硅酸乙酯，异丙醇铝叔丁醇水解制备硅铝催化剂时的一个重要问题是如何调整不同类型的盐水解速率相差较大的问题，这方面已有一些报道［２－５］．１．２沉淀法沉淀法是在液相中将化学成分不同的物质混合，再加入沉淀剂使溶液中的金属离子生成沉淀，对沉淀物进行过滤、洗涤、干燥或煅烧制得所需产品［６］．沉淀法包括直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、配位沉淀法等，其共同特点是操作简单、方便．１．３浸渍法将载体置于含活性组分的溶液中浸泡达到平衡后将剩余液体除去（或将溶液全部浸入固体），再经干燥，煅烧，活化等步骤得到所需产品．刘渝［７］等将自制的纳米级γ－Ａｌ２Ｏ３先后浸渍于Ｈ２ＰｔＣｌ６和Ｃｅ（ＮＯ３）３溶液中，待浸渍达平衡后取出，经高温煅烧后得到负载型Ｐｔ－γ－Ａｌ２Ｏ３－ＣｅＯ２催化剂．刘晓红等［８］合成了一系列的二氧化锆水溶胶，再用浸渍法担载０．５ｗｔ％的Ｐｄ，制得的Ｐｄ／ＺｒＯ２ＮＣｓ可用于由丙酮合成甲基异丁基酮（ＭＩＢＫ）／二异丁基酮（ＤＩＢＫ）的还原缩合反应；通过调节催化剂的表面酸性，可以选择所需要的产物（ＭＩＢＫ或ＤＩＢＫ）．１．４微乳液法微乳液法首先需要配制热力学稳定的微乳液体系，然后将反应物溶于微乳液中，使其在水核内进行化学反应，反应产物在水核中成核、生长，去除表面活性剂，将得到的固体粗产物在一定温度下干燥、焙烧，即可得到所需产品．汤皎宁等［９］以可溶性锆盐为水相，环己烷为油相，聚乙二醇辛基醚为乳化剂，正戊醇为助乳化剂的微乳液制得了粒径小于１００ｎｍ的单斜相超微ＺｒＯ２粒子．该法制得的粒子具有分布均匀、敏感性强、无硬团聚等优点．１．５离子交换法首先，对沸石、ＳｉＯ２等载体表面进行处理，使Ｈ＋、Ｎａ＋等活性较强的阳离子附着在载体表面上，然后将此载体放入含Ｐｔ（ＮＨ３）５Ｃｌ２等贵金属阳离子基＋团的溶液中，通过置换反应使贵金属离子占据活性阳离子原来的位置，在载体表面形成贵金属纳米微粒．１．６水解法首先，在高温下将金属盐溶液水解，生成水合氧化物或氢氧化物沉淀，再将沉淀产物加热分解得到纳米颗粒．该方法可分为无机水解法、金属醇盐水解法和喷雾水解法等．水解法具有制备工艺简单、化学组成可精确控制、粉体性能重复性好、收率高等优点，缺点是成本较高．１．７等离子体法应用等离子体活化手段不仅可以活化化学不活泼分子，还可以解决热力学上受限反应的问题．利用冷等离子体特有的热力学非平衡特性，可使催化剂制备和活化过程低温化、高效化将使用等离子体方法制得的纳米Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ颗粒，按一定比例与载体加入自制的加载装置内混合，在机械力作用下可形成均匀、牢固的负载型纳米金属催化剂［１０］．１．８微波合成法在微波辐射作用下，金属盐或醇盐溶液能直接分解，生成超细金属氧化物或硫化物粉体，该方法操作简便，产物粒径分布窄、形态均一，具有其它方法不可比拟的优越性．１．９惰性气体蒸发法惰性气体蒸发法是在低压的惰性气体中，加热金属使其蒸发后形成纳米微粒．纳米微粒的粒径分布受真空室内惰性气体的种类，气体分压及蒸发速度等的影响，通过改变这些因素，可以控制微粒的粒径大小及其分布．２.纳米催化剂的应用２．１在氧化还原反应中的应用２．１．１在加氢还原反应中的应用Ｂｅｎｎｅｔｔ［１１］用纳米钯（５ｎｍ）负载于ＴｉＯ２上，在常温、常压下催化１－己烯加氢反应，生成己烷，己烷选择性率为１００％．在相同反应时间及反应条件下，常用的钯催化剂只能得到２９．７％的己烷、２１．６％的己烯异构体和４８．７％的１－己烯．左东华等［１２］用氢电弧等离子体法制得的纳米钯／Ａｌ２Ｏ３，与齐鲁石化公司提供的化学法浸渍的钯／Ａｌ２Ｏ３在丁二烯选择性加氢反应中进行了比较，结果表明当反应温度在４０－８０℃范围时，加氢活性和选择性明显高于化学浸渍法制备的钯／Ａｌ２Ｏ３．２．１．２在氧化反应中的应用以往在有机氧化反应中所采用的氧化剂大多有一定毒性，因此多年来研究者一直在寻求高性能、低成本、低（无）毒、可回收的催化剂．Ｗｕ等［１３］的研究结果表明，对于乙烷催化氧化脱氢反应，纳米ＮｉＯ催化剂较之常规ＮｉＯ可以在较低的反应温度发挥更好的催化作用．２．２纳米催化剂在化学电源中的应用纳米催化剂在化学电源中应用研究主要集中在把纳米轻烧结构体作为电池电极．采用纳米轻烧结体作为化学电池、燃料电池和光化学电池的电极，可以增加反应表面积，提高电池效率，减轻重量，有利于电池的小型化．如镍和银的轻烧结体作为化学电池等的电极已经得到了应用．纳米的镍粉、银粉、ＴｉＯ２纳米微粒的烧结体作为光化学电池和锉电池的电极也得到深度开发［１４］．Ｐｒａｂｈｕｒｕｍ等［１５］制备了以ＶｕｌｃａｎＸＣ－７２碳为基底的纳米Ｐｔ催化剂，可用作燃料电池的催化剂，效果比较理想．纳米Ａｇ粉、Ｎｉ粉的轻烧结体也可作为化学电池、燃料电池和光化学电池的电极，可以有效地增大与液相或气体之间的接触面积，增加电池效率，有利于电池小型化［１６］２．３环境保护领域的应用２．３．１光催化降解ＮＣｓ可将水或空气中的有机污染物完全降解为二氧化碳、水和无机酸，已广泛地应用于废水、废气处理，并且在难降解的有毒有机物的矿化分解等方面也比电催化、湿法催化氧化技术有着显著优势．文献［１７］中报道以Ｆｅ３Ｏ４为载体，在Ｆｅ３Ｏ４与ＴｉＯ２之间包裹ＳｉＯ２，制备了磁性纳米复合催化剂，既维持了光催化剂悬浮体系的光催化效率，又可利用磁性处理技术回收光催化剂．纳米ＺｒＯ２也是一种很好的光催化剂，在紫外光照射下，既能杀死微生物，又能分解微生物赖以生存、繁衍的有机营养物，从而达到杀菌和抗菌的目的．２．３．２尾气处理ＣＯＸ和ＮＯ是汽车尾气排放物中的主要污染成分．负载型ＮＣｓＰｔ－γ－Ａｌ２Ｏ３－ＣｅＯ２有效地解决了催化剂使用温度范围与汽车尾气温度范围不匹配的问题，催化ＣＯ转化率可高达８３％［１８］，Ｓａｒｋａｒ等［１９］运用模拟实验证实，在存在氧气条件下，Ｐｄ－ＲｈＮＣｓ在ＣＯ氧化过程中表现出很高的活性，而在无氧状态下，Ｐｔ－ＲｈＮＣｓ活性更高；对于ＮＯ还原反应，无论氧气存在与否，Ｐｔ－ＲｈＮＣｓ都表现出较高的催化活性．此外，Ｋｈｏｕｄｉａｋｏｖ等［２０］的研究结果表明，沉积在过渡金属氧化物Ｆｅ２Ｏ３上的纳米Ａｕ微粒对于室温下ＣＯ的氧化也具有很高的催化活性。
纳米粒的制备方法
纳米粒的制备方法
纳米粒的制备方法主要有以下几种：
1. 物理法：利用物理力学重力、离心力、超声波或磁力等对大颗粒物料进行机械分散，从而得到纳米级颗粒。
2. 化学法：通过化学反应，在适当的条件下，选择溶剂中的化学物质，使其发生反应生成纳米颗粒。
3. 蒸发法：通过溶剂的挥发和蒸发使颗粒逐渐凝聚形成纳米级颗粒。
4. 水热法：将反应物溶解在水中，在高温高压条件下进行水热反应，得到纳米颗粒。
5. 气相沉积法：在高温下，将反应物蒸发，通过充气使气体中的反应物在表面上凝聚形成纳米颗粒。
6. 溶剂热法：将反应物溶解在适当的溶剂中，通过加热使反应发生，得到纳米颗粒。
需要根据具体实践需求选择合适的制备方法，为获得所需纳米颗粒提供技术支持。
纳米粒子制备方法
一、纳米粒子的物理制备方法1.1 机械粉碎法机械粉碎就是在粉碎力的作用下，固体料块或粒子发生变形进而破裂，产生更微细的颗粒。
物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。
一般的粉碎作用力都是这几种力的组合，如球磨机和振动磨是磨碎与冲击粉碎的组合；气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合，等等。
理论上，固体粉碎的最小粒径可达0.01～0.05 μ m。
然而，用目前的机械粉碎设备与工艺很难达到这一理想值。
粉碎极限取决于物料种类、机械应力施加方式、粉碎方法、粉碎工艺条件、粉碎环境等因素。
比较典型的纳米粉碎技术有：球磨、振动磨、搅拌磨、气流磨和胶体磨等。
其中，气流磨是利用高速气流（300～500m/s）或热蒸气（300～450℃）的能量使粒子相互产生冲击、碰撞、摩擦而被较快粉碎。
气流磨技术发展较快，20世纪80年代德国Alpine公司开发的流化床逆向气流磨可粉碎较高硬度的物料粒子，产品粒度达到了1～5μm。
降低入磨物粒度后，可得平均粒度1μm的产品，也就是说，产品的粒径下限可达到0.1μm以下。
除了产品粒度微细以外，气流粉碎的产品还具有粒度分布窄、粒子表面光滑、形状规则、纯度高、活性大、分散性好等优点。
因此，气流磨引起了人们的普遍重视，其在陶瓷、磁性材料、医药、化工颜料等领域有广阔的应用前景。
1.2 蒸发凝聚法蒸发凝聚法是将纳米粒子的原料加热、蒸发，使之成为原子或分子；再使许多原子或分子凝聚，生成极微细的纳米粒子。
利用这种方法得到的粒子一般在5～100nm之间。
蒸发法制备纳米粒子大体上可分为：金属烟粒子结晶法、真空蒸发法、气体蒸发法等几类。
而按原料加热技术手段不同，又可分为电极蒸发、高频感应蒸发、电子束蒸发、等离子体蒸发、激光束蒸发等几类。
1.3 离子溅射法用两块金属板分别作为阴极和阳极，阴极为蒸发用材料，在两电极间充入Ar（40～250Pa），两极间施加的电压范围为0.3～1.5kV。
由于两极间的辉光放电使Ar粒子形成，在电场作用下Ar离子冲击阳极靶材表面，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。
纳米粒子
纳米粒子纳米粒子是指粒度在1—100nm之间的粒子（纳米粒子又称超细微粒）。
属于胶体粒子大小的范畴。
它们处于原子簇和宏观物体之间的过度区，处于微观体系和宏观体系之间，是由数目不多的原子或分子组成的集团，因此它们既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统。
可以预见，纳米粒子应具有一些新异的物理化学特性。
纳米粒子区别于宏观物体结构的特点是，它表面积占很大比重，而表面原子既无长程序又无短程序的非晶层。
可以认为纳米粒子表面原子的状态更接近气态，而粒子内部的原子可能呈有序的排列。
即使如此，由于粒径小，表面曲率大，内部产生很高的Gilibs压力，能导致内部结构的某种变形。
纳米粒子的这种结构特征使它具有下列四个方面的效应。
1.体积效应2.表面效应3.量子尺寸效应4.宏观量子隧道效应二、纳米粒子的应用纳米粒子表面活化中心多，这就提供了纳米粒子做催化剂的必要条件。
目前，用纳米粒子进行催化反应可以直接用纳米微粒如铂黑、银、氧化铝、氧化铁等在高分子聚合物氧化、还原及合成反应中做催化剂，可大大提高反应效率，利用纳米镍粉作为火箭固体燃料反应触媒，燃烧效率可提高100倍；催化反应还表现出选择性，如用硅载体镍催化剂对丙醛的氧化反应表明，镍粒径在5nm以下时选择性急剧变化，醛分解得到控制，生成酒精的选择性急剧上升。
在磁性材料方面有许多应用，例如：可以用纳米粒子作为永久磁体材料，磁记录材料和磁流体材料。
纳米粒子体积效应使得通常在高温烧结的材料如SiC、WC、BC等在纳米状态下在较低温度下可进行烧结，获得高密度的烧结体。
另一方面，由于纳米粒子具有低温烧结、流动性大、烧结吸缩大的烧结特征，可作为烧结过程的活性剂使用，加速烧结过程降低烧结温度，缩短烧结时间。
例如，普通钨丝粉须在3000℃的高温下烧结，而在掺入0.1～0.5%的纳米镍粉后，烧结温度可降到1200至1311℃。
复相材料的烧结：复相材料由于不同的熔点及相变温度不同使得烧结较困难。
纳米粒子 纳米晶-概述说明以及解释
纳米粒子纳米晶-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述纳米粒子和纳米晶是当前材料科学领域中备受关注的两个重要研究课题。
纳米材料以其特殊的物理、化学和光学性质引起了广泛的兴趣，其应用领域涵盖了能源、医学、电子、环境和材料等多个领域。
纳米粒子和纳米晶具有较大的比表面积、尺寸效应和量子效应等特点，使其在纳米技术、纳米医学和纳米电子等方面展示出巨大的潜力。
随着纳米技术的不断进步，人们对纳米粒子和纳米晶的研究越来越深入。
纳米粒子是指晶体的尺寸在1到100纳米之间的微小颗粒，其特殊的大小效应使其具有与传统材料不同的性能和特征。
纳米粒子的应用领域十分广泛，例如在能源方面，纳米粒子被用于太阳能电池、储能材料和催化剂等领域；在医学方面，纳米粒子被用于癌症治疗、药物传递和生物成像等领域；在电子方面，纳米粒子则广泛应用于电子器件和显示技术中。
与此同时，纳米晶作为另一类重要的纳米材料，也吸引了广大科学家的关注。
纳米晶是指晶体的尺寸在1到100纳米之间的晶体，其形成过程常通过溶液化学合成、机械合金化和气相沉积等方法进行。
纳米晶具有独特的晶界、表面和尺寸效应等特征，使其在光学、电子、磁性和机械性能等方面表现出卓越的性能。
纳米晶在光电子领域的应用，例如光传感器、太阳能电池和光电存储器等，已经取得了显著的进展。
纳米粒子和纳米晶的研究和应用对于推动材料科学的发展具有重要意义。
它们不仅能够催生出许多新型材料，还能够改善传统材料的性能和功能。
未来，随着纳米技术的进一步成熟，纳米粒子和纳米晶的研究将会得到更大的突破，为人类社会带来更多的科技创新和社会福祉。
因此，深入了解纳米粒子和纳米晶的特性和应用具有重要的理论和实践意义。
在本文中，我们将重点介绍纳米粒子和纳米晶的定义、形成过程、特性和应用，并展望其未来的发展趋势。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍本文的整体结构和各个部分的内容，以便读者能够有一个清晰的阅读指引。
纳米微粒的特性
性液体是具有强磁性的液态纳米材料。它由强磁性材料微粉( Fe3O4 粉 、Fe-Co粉等)和一种液体(如水、油或脂等)再加上少量表面活性剂，在特定的工艺条件下制成稳定的胶体溶液。
图中，磁性液体受到外磁场的影响，在磁场力的作用下，磁性液体团聚在一起并随外磁场变化而运动。 如左图磁液爬坡 ，在倾斜的玻璃管内装有磁性液体。玻璃管底部装有一排 7个电磁铁，通过交替通断电，使线圈中磁场变化，控制磁性液体的运动。
界面活性剂的选用主要是让相应的磁性微粒能稳定地悬浮在载液中，这对制备滋液来说是至关重要的，它关系到磁液是否可以制成，其稳定性是否符合要求等．一般可供应用的界面活性剂见下表
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d.磁性液体的主要应用 作防尘密封 利用磁性液体可以被磁控的特性，人们利用环状永磁体在 旋转轴密封部件产生一环状的磁场分布，从而可将磁性液体约 束在磁场之中而形成磁性液体的“O”形环，且没有磨损，可、 以做到长寿命的动态密封。这也是磁性液体较早、较广泛的应 用之一。此外，在电子计算机中为防止尘埃进入硬盘中损坏磁 头与磁盘，在转轴处也已普遍采用磁性液体的防尘密封。 在精密仪器的转动部分，如X射线衍射仪中的转靶部分的真 空、密封，大功率激光器件的转动部件，甚至机械人的活动部 件亦采用磁性液体密封法。此外，单晶炉提拉部位、真空加热 炉等有关部件的密封等，磁性液体是较为理想动态密封方式之 一。
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假塑性流体
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胀流体
添加标题
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塑性流体
添加标题
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基本概念 流体：流体是由大量的、不断地作热运动而且无固定平衡位置的分子构 成的,它的基本特征是没有一定的形状和具有流动性。流体都有一定的可压缩性,液体可压缩性很小,而气体的可压缩性较大。流体的流变形态分为牛顿流体和非牛顿流体。 牛顿流体：剪切应力τ与剪切速率 成正比的流体。 非牛顿流体：包括假塑性流体、塑性流体和胀流体。假塑性流体和塑性流体都属于剪切变稀的流体，但塑性流体具有屈服值。胀流体 属于剪切变稠的流体。 黏度η：是流体内部抵抗流动的阻力，用对流体的剪切应力 与剪切速率之比表示。
纳米颗粒(课堂PPT)
二、 纳米粒的载体材料
生物降解材料：有天然与合成高分子材料两类。
天然大分子物质如蛋白质、明胶、桃胶、甲壳 素等，由于许多药物易与蛋白质亲和，所以载 药容易。 主要缺点是制备工艺复杂，有时用于人体具有 抗原反应。
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二、 纳米粒的载体材料
生物降解材料：有天然与合成高分子材料两类。
合成高分子材料主要有氰基丙烯酸酯、聚乳酸、 聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物、聚羟基乙酸等。 这类载体材料制备工艺简单，由于所得纳米粒 为多孔性的，故载药量高，同时，毒性较非生 物降解材料低得多。
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聚甲基烯酸甲酯（PMMA）为高分子生物材料， 在20世纪30年代开始就已用作假牙、晶状体、骨 水泥等人体植入材料。
PMMA纳米球悬浮液 注射入人体组织的PMMA2纳4 米球
2、天然高分子凝聚法
白蛋白 微球
天然高分子材料可由化学交联、 加热变性
或盐析脱水法凝聚成纳米囊或纳米球。
单凝聚法
制备明胶
19
条件
2 %的单体制得纳米粒的粒径最小，较 低或较高浓度制得的粒径都较大； 搅拌速率增大可导致粒径变大 600 r/ min 及3000 r/ min 分别得 126nm 及161 nm 的平均粒径,粒径增 大的同时粒径分布也变宽；
20
条件
温度高过20 ℃,粒径变大且粒径分布变宽； 无乳化剂制得的纳米球在贮放时易粘连； 碱性药物可起引发剂的作用,且药物也结合 进入聚合物链中,通常在聚合后再加入药物。
(1)聚氰基丙烯酸烷基酯纳米球(囊)
聚合引发剂：水中OH-离子。 通常制得的聚合物平均分子量较低，纳米球软 且易粘连，需应用稳定剂，如右旋糖酐。 影响粒径的重要因素：溶液的pH值和单体的 浓度。 本法制得的纳米囊或纳米球中药物的收率在 15%~90%范围内，亲脂性药物收率较高。
纳米技术中的纳米粒子合成与表征
纳米技术中的纳米粒子合成与表征纳米技术是一项在最小尺度上进行工程、设计和制造的技术，其大大改变了科学界和工业领域的面貌。
在纳米技术中，纳米粒子是最常见的材料之一，它们具有独特的物理和化学特性，在药物输送、催化、电子器件等领域具有广泛的应用。
因此，纳米粒子的合成和表征是纳米技术研究的重要组成部分。
纳米粒子合成方法纳米粒子合成的方法有很多种，包括物理法、化学法、生物法、以及自组装等方法。
其中，物理法是最早进行纳米粒子制备的方法，它主要包括溅射、蒸发凝固、球磨等方法。
溅射法是一种利用高能离子撞击靶材制备纳米粒子的方法。
蒸发凝固法则是通过蒸发金属材料得到纳米粒子。
球磨法则是将固体材料和球形磨料放在容器中，在高速旋转容器中摩擦，得到纳米粉末。
虽然物理法纳米粒子合成简单，纯度高，但是其产量较低，成本较高。
化学法是目前纳米粒子制备中最常用的方法之一。
化学法包括溶胶凝胶法、热分解法、水热法、共沉淀法等。
其中，溶胶凝胶法是通过溶胶凝胶体系中的凝胶相来从溶胶中制备纳米粒子。
热分解法则是利用发生热分解反应的化合物合成纳米粒子。
水热法是将金属或金属离子溶液和氧化剂溶液放置在高温高压反应釜中反应得到纳米颗粒。
共沉淀法是将金属离子和沉淀剂混合形成沉淀，通过热处理得到纳米颗粒。
化学法所制备的纳米粒子形状规则、粒径分布窄，但是其控制精度有限，产率较低。
生物法是利用生物体系或生物分子来制备纳米粒子。
这种制备方法一般是比较环保的，另外由于生物体系是天然的、有机的，因此生产出来的纳米粒子尺寸更小，更容易在后续的处理过程中应用到药物输送等领域。
生物法的制备方法包括微生物法、酶法和植物提取法。
自组装是一种能够自发形成有序结构的方法。
它是利用物理和化学互作用形成纳米结构，如脂质纳米粒子、聚合物纳米粒子等。
这种方法制备的纳米粒子尺寸均匀，但是具体的结构和形态却无法完全控制。
纳米粒子表征方法纳米粒子的表征是评估纳米材料质量的重要手段，以了解其性质和应用的典型评估手段包括粒径、形态、表面电荷、表面化学反应活性、组成以及超分子组装行为等。
药物制剂中纳米颗粒的制备与应用
药物制剂中纳米颗粒的制备与应用随着纳米科技的发展，纳米颗粒被广泛应用于药物制剂领域。
纳米颗粒具有较大的比表面积和特殊的物理化学性质，使其具有优异的药物传输和释放性能。
本文将对纳米颗粒在药物制剂中的制备方法及应用进行探讨。
一、纳米颗粒的制备方法纳米颗粒的发展促进了药物传输和释放的效率和选择性，而精确掌握纳米颗粒的制备方法对于药物制剂的开发至关重要。
目前常用的纳米颗粒制备方法主要包括溶剂沉淀法、乳化法、胶束法、凝胶颗粒法等。
1. 溶剂沉淀法溶剂沉淀法是制备纳米颗粒最常用的方法之一。
它通过溶剂中溶解活性成分，并在另一个不溶解活性成分的溶剂中形成纳米颗粒。
该方法适用于多种药物，制备过程简单且效果稳定。
2. 乳化法乳化法是一种通过乳化剂在较大相容溶剂中溶解活性成分，并与较小相容溶剂形成乳液的方法。
通过调整乳化剂的性质和溶剂的选择，可以控制纳米颗粒的粒径和分布。
乳化法制备的纳米颗粒具有高度稳定性，适合于口服、注射等多种给药途径。
3. 胶束法胶束法是一种通过表面活性剂形成的胶束结构来包裹活性成分的方法。
对于亲水性活性成分，通过选择合适的表面活性剂可以得到稳定的亲水性纳米颗粒；而对于疏水性活性成分，则可以在胶束内部形成微乳液结构，提高药物的溶解度和生物利用度。
4. 凝胶颗粒法凝胶颗粒法是制备纳米颗粒的一种新方法，通过凝胶颗粒的形成来包裹活性成分。
该方法不需要使用有机溶剂，适用于成环肽药物、蛋白质等易受有机溶剂干扰的化合物。
二、纳米颗粒在药物制剂中的应用纳米颗粒在药物制剂中的应用包括药物传输、药物释放、药物稳定性提高等方面。
下面将分别进行介绍。
1. 药物传输纳米颗粒可以通过改变其粒径、表面性质和药物分子的亲和力，提高药物在体内的生物利用度。
通过纳米颗粒的载体效应，药物分子的水溶性和脂溶性都能得到很好的平衡，从而提高药物在水相和脂相中的传输。
2. 药物释放纳米颗粒可以通过调控其制备方法和组成，实现药物的控制释放。
例如，通过改变纳米颗粒的粒径和表面性质，可以调节药物在纳米载体中的扩散和溶解速度，从而控制药物的释放速率和持续时间。
纳米颗粒
白蛋白纳米球
(2)明胶纳米球 明胶纳米球
将W/ O 型乳状液中的明胶乳滴 冷却至胶凝点以下 ห้องสมุดไป่ตู้甲醛交联固化 可用于对热敏感的药物
明胶纳米球
的明胶溶液3 含有1. 将300 g/ L 的明胶溶液 ml (含有 含有 8mg 丝裂霉素 在3 ml 芝麻油中乳化。 丝裂霉素) 芝麻油中乳化。 将形成的乳状液在冰浴中冷却,使明胶乳 将形成的乳状液在冰浴中冷却 使明胶乳 滴完全胶凝,再用丙酮稀释 再用丙酮稀释,用 滴完全胶凝 再用丙酮稀释 用50 nm 孔 径的滤膜滤过,弃去粒径较大的颗粒 弃去粒径较大的颗粒。 径的滤膜滤过 弃去粒径较大的颗粒。
明胶纳米球
用丙酮洗去纳米球( 用丙酮洗去纳米球 ≤50 nm) 上的油 甲醛的丙酮溶液30 ml 使纳米 加10 %甲醛的丙酮溶液 甲醛的丙酮溶液 球交联10 min 球交联 丙酮洗涤,干燥 干燥,即得单颗粒纳米球 丙酮洗涤 干燥 即得单颗粒纳米球
明胶纳米球
(3)多糖纳米球 多糖纳米球
0.2mol/L磷酸盐缓冲液 多糖 药物水 磷酸盐缓冲液(多糖 磷酸盐缓冲液 多糖+药物水 相) +丙烯酸环氧丙酯 或加有偶联剂 → 丙烯酸环氧丙酯(或加有偶联剂 丙烯酸环氧丙酯 或加有偶联剂) 室温搅拌，反应 天 离心，分离， 室温搅拌，反应10天 →离心，分离， 即得。 即得。
二、 纳米粒的载体材料
生物降解材料：有天然与合成高分子材料两类。 生物降解材料：有天然与合成高分子材料两类。 天然大分子物质如蛋白质、明胶、桃胶、甲壳 天然大分子物质如蛋白质、明胶、桃胶、 素等，由于许多药物易与蛋白质亲和， 素等，由于许多药物易与蛋白质亲和，所以载 药容易。 药容易。 主要缺点是制备工艺复杂， 主要缺点是制备工艺复杂，有时用于人体具有 抗原反应。 抗原反应。
纳米颗粒
危害
危害
2009年8月19日中国研究人员周三报告称，在纳米涂料厂工作数月的七名中国年轻女性在没有适当保护措施 的情况下罹患了永久性肺损伤，其中有两人死亡。
纳米颗粒
颗粒沉积
颗粒沉积
科学研究中经常需要使用不同的沉积方法，将纳米颗粒均匀分散在基材表面。基于所用的涂覆方法差异，涂 层可以是单层或多层，有组织或无组织的结构。纳米颗粒由于其物理性质通常难以沉积在基材表面，通常需要使 用特殊的方法将纳米颗粒沉积于基材表面。
LB膜方法
LB膜制备在LB膜方法中，纳米颗粒注入到气液界面槽中。浮动的颗粒通过滑障彼此靠近地压缩，电脑精确控 制的滑障允许控制颗粒的堆积密度。将颗粒压缩至所需的堆积密度后，使用垂直或水平镀膜法将它们转移到固体 基材上以产生单层膜；重复多次提拉制备多层膜。
构造
构造
纳米颗粒是一种人工制造的、大小不超过100纳米的微型颗粒。它的形态可能是乳胶体、聚合物、陶瓷颗粒、 金属颗粒和碳颗粒。纳米颗粒越来越多地应用于医学、防晒化妆品等中。
纳米颗粒能够渗透到膜细胞中，并沿神经细胞突触、血管和淋巴血管传播。与此同时，纳米颗粒有选择性地 积累在不同的细胞和一定的细胞结构中。纳米颗粒的强渗透性不仅仅为药物的使用提供了有效性，同时，也对人 体健康提出了潜在威胁。但至今，对纳米颗粒对人体健康危害的研究还很少。
浸涂和旋涂
浸涂和旋涂方法是一种沉积纳米颗粒ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ简单方法。当堆积密度不是必要的成膜参数时，使用浸涂和旋涂方法 可以快速简单地制备纳米颗粒吸附层。
纳米颗粒的聚集生长规律
纳米颗粒的聚集生长规律纳米颗粒是一种具有颗粒尺寸在1到100纳米之间的微小物质。
由于其尺寸特征在这个层次的量子效应的影响，纳米颗粒具有与宏观颗粒完全不同的特性和性质。
因此，纳米颗粒的聚集生长规律也与宏观颗粒有很大的差异。
纳米颗粒的聚集主要是指在溶液中，纳米颗粒由于各种相互作用的影响，通过碰撞、吸附等方式，逐渐形成更大尺寸的聚集体。
这个过程包括凝聚、聚集和沉降等步骤。
首先，纳米颗粒的凝聚是聚集生长的基础。
凝聚是指两个或多个纳米颗粒之间的物理或化学作用而结合成为一个更大的颗粒。
这个过程既包括物理凝聚，如范德华力、静电力等的作用，也包括化学凝聚，如氧化反应、共价键形成等。
在这一阶段，纳米颗粒之间可能会碰撞带来的机械能转化为热能，从而增加颗粒之间的相互作用。
接下来，纳米颗粒通过聚集形成更大的结构单元。
聚集是指凝聚颗粒以不同的方式聚集在一起，形成更大的颗粒团簇或网状结构。
这个过程通常受到诸如浓度、温度、表面性质等因素的影响。
在高浓度下，纳米颗粒之间的碰撞频率增加，有利于颗粒聚集。
而温度的增加会增加颗粒的热运动能量，从而增加碰撞的能量，加速聚集的过程。
此外，纳米颗粒的表面性质也会影响聚集的形式和速率。
例如，带有相同电荷的颗粒会相互排斥，从而减慢聚集的速率。
最后，纳米颗粒的沉降是聚集生长过程的最后阶段。
沉降是指颗粒在流体介质中受到重力作用下，由于聚集体的尺寸增大，颗粒自身的密度增大而下沉的过程。
沉降速率和颗粒的尺寸、密度以及介质的黏度有关。
较小的纳米颗粒会受到周围介质分子的碰撞和扩散的影响，从而减缓沉降速度。
较大的聚集体则受到沉降的阻力较小，沉降速度更快。
需要注意的是，纳米颗粒的聚集过程并不是一个简单的线性过程，而是一个相当复杂的动态平衡过程。
在聚集的过程中，也易受到其他因素的干扰，如溶液的流动、离子的浓度等。
此外，纳米颗粒的表面性质也会对聚集过程产生重要的影响。
例如，带有特定功能基团的颗粒表面可能会发生反应，导致不同形式的聚集或聚合。
固体脂质纳米粒子
固体脂质纳米粒子
固体脂质纳米粒子（Solid Lipid Nanoparticles，简称SLN）是一种纳米级药物递送系统，由固态脂质材料制成，粒径通常在50-1000纳米之间。
这些纳米粒子具有独特的物理和化学性质，被广泛用于药物递送、基因治疗和诊断等领域。
SLN的主要优点包括：
高度的生物相容性和生物可降解性：由于SLN由天然脂质材料制成，因此与生物体组织相容性好，且能够被生物体自然降解，减少了对环境的污染。
良好的药物包封和控释能力：SLN能够将药物包裹在其内部，并通过控制脂质材料的物理和化学性质，实现药物的缓慢释放，从而提高药物的治疗效果和减少副作用。
易于制备和修饰：SLN的制备方法相对简单，且可以通过改变脂质材料的种类和比例、添加表面活性剂等方式进行修饰，以满足不同的应用需求。
SLN在药物递送领域的应用非常广泛，如抗肿瘤药物、抗菌药物、抗病毒药物等。
通过SLN的递送，可以提高药物的靶向性和生物利用度，降低药物的毒副作用，提高治疗效果。
此外，SLN还可以用于基因治疗和诊断等领域。
例如，将基因药物包裹在SLN中，可以实现基因的靶向传递和表达，为基因治疗提供了新的手段。
同时，SLN还可以作为诊断试剂的载体，提高诊断的准确性和灵敏度。
总之，固体脂质纳米粒子作为一种新型的药物递送系统，具有广阔的应用前景和重要的研究价值。
随着纳米技术的不断发展和完善，SLN将在医药领域发挥更加重要的作用。
纳米材料和纳米粒子
纳米材料和纳米粒子纳米技术涉及的范围很广，纳米材料只是其中的一部分，但它却是纳米技术发展的基础。
纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。
纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm 间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
几种典型的纳米材料及应用：按照材料的形态，可将其分四种:纳米颗粒型材料纳米固体材料纳米膜材料纳米磁性液体材料纳米颗粒型材料：应用时直接使用纳米颗粒的形态称为纳米颗粒型材料。
这种纳米颗粒型材料的表面积大大增加，表面结构发生较大的变化。
与表面状态有关的吸附、催化以及扩散等物理化学性质有明显改变。
纳米颗粒型材料在催化领域有很好的前景。
录音带、录像带和磁盘等都是采用磁性颗粒作为磁记录介质。
磁记录密度日益提高，促使磁记录用的磁性颗粒尺寸趋于超微化。
目前用金属磁粉（20纳米左右的超微磁性颗粒）制成的金属磁带、磁盘，国外已经商品化，与普通磁带相比，它具有高密度、低噪音和高信噪比等优点。
1991年春的海湾战争，美国执行空袭任务的F－117A型隐身战斗机，其机身外表所包覆的红外与微波隐身材料中亦包含有多种超微颗粒，它们对不同波段的电磁波有强烈的吸收能力。
在火箭发射的固体燃料推进剂中添加l %重量比的超微铝或镍颗粒，每克燃料的燃烧热可增加l倍。
此外，超细、高纯陶瓷超微颗粒是精密陶瓷必需的原料。
因此超微颗粒在国防、国民经济各领域均有广泛的应用。
纳米固体材料：纳米固体材料通常指由尺寸小于15纳米的超微颗粒在高压力下压制成型，或再经一定热处理工序后所生成的致密型固体材料。
纳米固体材料的主要特征是具有巨大的颗粒间界面，如5纳米颗粒所构成的固体每立方厘米将含1019个晶界，原子的扩散系数要比大块材料高1014～1016倍，从而使得纳米材料具有高韧性。
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纳米粒的研究
纳米粒（nanoparticles）为固态胶体，粒径在10~100nm的范围,药物可以溶解、包裹于高分子材料形成载体纳米粒。
包括骨架实体型的纳米球（nanospheres,NS）和膜壳药库型的纳米囊（nanocapsules,NC）两类。
作为新型的药物载体，纳米粒是目前研究的热点。
现就其特点、性质及其影响因素、制备方法、应用等方面的介绍如下。
纳米粒应具备的特点有: 较高的载药量; 较高的包封率; 有适宜的制备及提纯方法; 有适当的粒径与形状; 可控制药物的释放; 有较长的体内循环时间，减少药物被网状内皮吞噬系统( RES) 吞噬，增加对病变部位的暴露时间，从而增加疗效; 载体材料可生物降解，毒性较低或没有毒性。
由此诞生的纳米药物就更具一些独特的性质，比如药物溶解速率加快，药物穿透能力增加，药效稳定，药物体内释放可控，药物作用靶向性增强，难溶性药物的口服吸收改善，可用作生物大分子的特殊载体等。
为对纳米粒进行充分研究，对影响纳米粒的因素也需来了解。
主要有表面电荷和粒径两种因素。
纳米粒的表面电荷会影响其与体内物质的静电作用力。
纳米粒的粒径是决定药物载体输送系统亚微粒体内过程的重要因素之一。
在构建体内长循环纳米粒时，较好的粒径范围为50 ～200 nm。
粒径大小与靶向有关，大于5 μm 的粒子可被肺的毛细血管床捕获，小粒子被RES 吞噬，小于150 nm 的纳米粒靶向骨髓，小于250 nm 的纳米粒靶向体循环，大于250 nm 的纳米粒靶向脾。
纳米粒的制备方法主要分3大类：机械粉碎法、物理分散法、化学合成法。
机械粉碎法利用机械将物质粉碎成纳米级的粒子。
目前, 常用的物理分散法有: 双乳化剂蒸发法、乳化- 溶剂挥发法、溶剂扩散法、高压乳匀法、逆向蒸发法、熔融分散法和溶剂蒸发法等。
化学合成法有乳化聚合法、微乳液法。
纳米粒的独特特性在药剂学领域有众多的应用。
纳米粒对肝、脾或骨髓等部位具有的被动把向性，或包衣结合成四氧化三铁，有特殊场合下的物理主动靶向作用。
因此纳米粒可作为抗癌药的载体，可以提高抗生素和抗真菌、抗病毒药治疗细胞内细菌感染的功效，作为口服制剂提高药物口服的稳定性和提高生物利用度。
纳米粒是一类极具开发潜力的新型药物载体，以纳米粒作为载体的药物克服
了传统药物的许多缺陷和无法解决的问题。
纳米粒作为新型载体，在转运基因、运载多肽和蛋白类药物、输送免疫调节剂、抗肿瘤药、抗病毒药和输送抗原或疫苗等方面有着广泛的应用前景。
今后的努力方向主要集中在以下几个方面: 合成和发现新的无毒、生物相容性好、可生物降解的高分子药物载体; 对纳米粒进行表面修饰，以提高药物靶向性、稳定性、载药量、可控释性; 探讨药物作用机理、载体材料体内外监测和生物学效应; 优化纳米药物合成技术、加工工艺，改进制备技术，向工业化发展。