第六章 纳米材料的制备和合成
纳米材料学简明教程(汪信)第六章 纳米材料生物药物化学PPT课件
•
蛋白质四级结构是蛋白质三级结构的二次团聚体，与常规
纳米材料中的团聚体一样，二次团聚基本上是靠非化学键作用力
完成的；而三级结构是蛋白质二级结构进一步折叠、卷曲后形成
的球形聚集体。
5.1 生物领域中的纳米材料和纳 米结构
• 5.1.3 蛋白质的纳米 结构
•
在蛋白质四级结
构的基础上，还会出
现进一步的堆积或组
孔穴），但此时的稳定态不一定是原先的基态，这一回迁过程释
放光能，产生可见光。因此，可以这样通俗的理解，产生可见光
的电子能级不仅可存在于原子或分子体系（后者涉及分子轨道理
论），还可存在于纳米粒子体系。对于同种物质构成的量子点而
言，产生荧光的能级差与颗粒大小有关，因此，组成相同但尺寸
不同的量子点可产生不同的颜色。
•
新近研究发现了以上所述DNA/烷基巯醇/纳米Au粒子复
合体的新用途，它可用作探针去表征其它DNA分子的结构，下图
描述了这种新型探针的基本原理，位于该图左端的是DNA/烷基
巯醇/纳米Au粒子复合体，DNA分子链在纳米Au粒子表面的分布
较为稀疏，该复合体与待测DNA分子相互作用后形成一个团聚体，
有趣的是，当纳米金粒子在团聚体中的间隔明显大于纳米金粒子
• 蓝色蝴蝶翅膀的表面 微结构，图中比例尺： （a）~50um（b）
5.1 生物领域中的纳米材料和纳 米结构
• 5.1.5 动植物界丰富的 纳米结构
•
荷花之所以出
污泥而不染，是因为
荷花、荷叶的表面具
有强疏水性，显微观
察表明，平时看似光
滑的荷叶表面结构其
实是粗糙的，它们的
表面凹凸不平但错落
有致，这些凸状柱
纳米材料的合成与性能调控
纳米材料的合成与性能调控自从纳米技术诞生以来，人们对纳米材料的研究和应用越来越深入。
因为纳米材料的微小尺寸和独特性质，纳米材料已广泛应用于电子、材料和医学等领域。
而其中，纳米材料的合成和性能调控一直是研究的重点。
一、纳米材料的合成1. 水热法合成水热法是一种低温高压合成法，在该法中，反应溶液在加热至高温，并在高温条件下冷却。
由于高溶质浓度和高压，原子和分子在溶液中被压缩或“限制”，使得纳米材料的合成更容易。
例如，利用水热法合成氧化锌纳米颗粒。
2. 气相合成气相合成法是利用各种气态前体分子在高温和低压下通过化学反应形成纳米材料，例如利用此法合成纳米碳管和金属纳米颗粒。
3. 溶剂热法合成溶剂热法合成是一种利用有机溶剂加热和冷却的方法。
这种合成方法可以在相对低温下制备亚稳态纳米材料。
例如，利用溶剂热法合成二氧化钛纳米颗粒。
二、性能调控1.表面性质的调控纳米材料的表面性质与其性能密切相关，因此研究如何调控纳米材料表面性质是必要的。
例如，通过在纳米颗粒表面修饰具有不同官能团的化学分子，可以控制纳米颗粒的亲疏水性等表面性质。
2.尺寸效应的调控纳米材料的尺寸效应是纳米材料独特性质的重要来源。
纳米材料的尺寸对其性质具有明显的影响。
例如，纳米颗粒和纳米线的尺寸可以调控其光学、电子等性质。
3.晶体结构的调控晶体结构是纳米材料特殊性质的另一个重要来源。
通过控制晶体结构和纳米材料的形状可以调控纳米材料的性质。
例如，利用阴离子控制合金纳米颗粒的结构可以实现晶格的调控。
结论从纳米材料的合成和性能调控可以看出，纳米材料的性质来源于它的微小尺寸和独特结构。
因此，纳米材料一旦合成成功，其性质的调控就是基础研究和应用的重点之一。
纳米材料的合成和性能调控不仅在材料科学领域具有重要意义，而且在生命科学和医学领域也具有潜在应用价值。
第六章_纳米材料的制备和合成.ppt
（1）表面效应 是指纳米粒子表面原子数与总
原子数之比随粒径的变小而急剧增大后引起的性 质上的变化。
Relationship between the ratio of the surface atoms to whole atoms and particle size
（2）量子尺寸效应 当粒子尺寸极小时，费米 能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立 能级的现象。
Earth 1.2 x 107 m
什么是纳米(nanometer)？
•
In Greek, “nano” means dwarf
• 纳米是一个长度计量单位，1纳米 = 10-9 米。 人高 针头 红血球 分子及DNA 氢原子 100万 纳米 1千 纳米 1 纳米 20亿 纳米
0.1 纳米
什么是纳米(nanometer)？
社会意义：
Earth 1.2 x 107 m
（1） 纳米是新的物质观，新的方法论； （2） 纳米是社会实践体系
a. 掀起广泛深入的社会实践活动 b. 各国政府纷纷纳入战略规划 c. 纳米技术的产业化实践
什么是纳米结构(nanostructure)？
纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑 或组装一种新的体系，它包括一维、二维和三维体系。
ZnO Materials Letters 59 (2005) 1696–1700
Nano peapod
high-resolution, low-temperature scanning tunneling microscope (STM) (Science----1 February 2002)
纳米科技是一个多学科交叉 的前沿领域，各科学部分别 从不同角度予以了资助
李奇 材料化学 第六章 纳米材料
Байду номын сангаас
纳米材料的发展历史大致可分为三个阶段：
• 主要是在实验室探索用各种手段制备各种材 料的那么颗粒粉体，合成块体（包括薄膜）， 研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于 常规材料的性能。
第一阶段 （1990年以前）
• 第二阶段 （1994年以前）
研究热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的 奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合 材料。
图6-1-1 碳纳米管的TEM照片 (a) 直径6.7nm，含有5层碳管 (b) 直径5.5nm，含有2层碳管 (c) 直径6.5nm，含有7层碳管
按维数分，纳米材料的基本单元可分为三类：
零维
•
指在空间三维方向均为纳米尺寸的颗粒，原子 团簇等。
一维
二维
•
指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳 米棒、纳米管等。
石墨片卷绕成碳纳米管 (a) 石墨片 ； (b) 以扶手椅面方向为轴卷绕的情况； (c) 有螺旋度时的卷绕情况
2. 纳米棒、纳米丝
准一维实心的纳米材料是指在两维方向上为纳米尺度，而长度要比上述两维方 向上的尺度大得多，甚至为宏观量的新型纳米材料。人们把纵横比（长度与直 径的比率）小的称为纳米棒，纵横比大的称为纳米丝。
•
指在空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多 层薄膜等。
纳米材料大部分都是人工制备的，但自然界中早就存在纳米微粒和纳米 固体这样的物质。
微乳法
(5) Ostwald陈化(Ostwald Ripening)， 根据Kelvin公式，小质点 (4)转相, 由于表面活性剂在油、水两相中的溶解度相对大小与 表面活性剂的亲水亲油平衡(Hydrophile-Lipophile Balance)，即 HLB密切相关，因此可以说，表面括性剂的HLB是决定乳状液 类型的主要因素。非离子表面活性剂的HLB是温度的函数。在 低温下呈现水溶性的非离子表面活性剂在高温下则呈油溶性。 因此，用非离子表面活性剂作乳化剂时，若在低温下制得O/W 乳液，在高温下则会变为W/O型。发生变形时的温度称为相转 变温度(Phase Inversion Temperature)，简称PIT。 式中Cr是微小晶体的溶解度，C是普通晶体的溶解度，γ(s) 及ρ(s)分别为固体的界面张力及密度。 将比大质点具有更大的溶解度。于是小质点将不断溶解，大质 点将不断长大。这一过程称为Ostwald陈化。在乳状液体系中， 它通过分散相经过连续相介质的分子扩散而进行。这一过程导 致体系的平均质点半径随时间增大，因此是一种不稳定过程。
4
纳米化溶剂中，随着双亲物质浓度的增大，也能形成 聚集体.这种聚集体通常以亲水基相互靠拢，而以亲油基朝向溶 剂，其构型与水相中的胶团正好相反，因此被称为反胶团或逆 胶团(Reversed or inserted Micelle)。例如，在水/油/非离子表面 活性剂体系中，低温时表面活性剂在水相形成胶团，但随着温 度的升高，表面活性剂逐步转移到油相，并形成反胶团。
2
纳米化学microemulsion
1.2.1 乳状液的形成 根据热力学理论，乳状液不能自发形成。因此，要使一 个油/水体系变成乳液，必须由外界提供能量。 制备乳状液的主要方法是分散法，即通过搅拌、超声波 作用或其它机械分散作用使两种流体充分混合，最终使得一相 分散在另一相中。 制备乳液时的个关键问题是制得的乳液是哪一种类型, 经验证明，影响乳液类型的因素有: ①两相的体积比。 ③表面活性剂的性质和浓度。 ②两相的粘度差异。 ④温度。
溶胶凝胶原理及技术06 粉体材料
3.金属有机化合物聚合凝胶法包括：
（1）金属醇盐水解法和
（2）金属螯合凝胶法。 (1)金属醇盐水解法 金属有机化合物溶解在合适的溶剂中，发生一系 列化学反应，如水解、缩聚和聚合，形成连续的无机 网络凝胶。 1）得到无机聚合凝胶基本上有两种途径： A、采用只在无水有机介质中稳定的金属醇盐，加水 后会很快水解； B、采用在含水溶液中也能保持稳定的金属螯合物， 其水解速度要慢得多，水的蒸发将促进水解。
（2）制备溶胶。 1）制备溶胶有两种方法：聚合法和颗粒法，两者间 的差别是加水量多少。 2）聚合溶胶：是在控制水解的条件下使水解产物及 部分未水解的醇盐分子之间继续聚合而形成的，因 此加水量很少； 3）粒子溶胶：是在加入大量水，使醇盐充分水解的 条件下形成的。 4）金属醇盐的水解反应和缩聚反应是均相溶液转变 为溶胶的根本原因。控制醇盐的水解缩聚的条件如： 加水量、催化剂和溶液的pH值以及水解温度等，是 制备高质量溶胶的前提。
YBa2Cu3O7-δ
LaCoO3 3A12O3· 2SiO2 La0 .8 Sr0 .2 FeO3 ZnS， CdS (Pb，La) (Zr，Ti)O3
高临界温度超导材料
气敏材料，催化剂 耐火材料，添加剂 气敏材料 半导体 光敏阀门，光电显示器
二、溶胶-凝胶法制备纳米粉体材料的过程及控制 （一）溶胶-凝胶法制备纳米粉体材料的过程 溶胶-凝胶法主要步骤有以下几步： （1）制取包含金属醇盐和水的均相溶液，以保证醇盐 的水解反应在分子平均的水平上进行。 由于金属醇盐在水中的溶解度不大，一般选用醇 作为溶剂，醇和水的加入应适量，习惯上以水/醇盐的 摩尔比计量。催化剂对水解速率、缩聚速率、溶胶凝 胶在陈化过程中的结构演变都有重要影响，常用的酸 性和碱性催化剂分别为HCl和NH4OH，催化剂加入量 也常以催化剂/醇盐的摩尔比计量。为保证前期溶液的 均相性，在配制过程中需施以强烈搅拌。
第六章-纳米材料
第二节 纳米材料旳制备
纳米材料制备措施分为：物理法、化学 法和综正当。 物理法是最早采用旳纳米材料制备措施， 这种措施是采用高能耗旳方式，强制材 料细化得到纳米材料。例如，惰性气体 蒸发法、激光溅射法、球磨法、电弧法 等。
化学法采用化学合成措施，合成制备纳米材料，例如，沉 淀法、水热法、相转移法、界面合成法、溶胶凝胶法等。
2、化学制备法
(1)湿化学法制备纳米粉体 湿化学法较简朴，易于规模生产，尤其适合
于制备纳米氧化物粉体。主要有沉淀法、水热 法、乳浊液法等。
沉淀法一般是在溶液状态下将不同化学成份 旳物质混合，在混合溶液中加入合适旳沉淀剂 制备纳米粒子旳前驱体沉淀物，再将此沉淀物 进行干燥或煅烧，从而制得相应旳纳米粒子。
6.3.1 基本原理
STM旳基本原理图如下：图中圆圈为原子，中间深色部分 为原子核，周围浅色部分和分散旳黑点是电子云，下面11个 原子代表被测测试样面。
STM旳基本原理是量子隧道效应。 在经典力学中，当势垒旳高度比粒子 旳能量大时，粒子是无法越过势垒旳。 然而，根据量子力学旳原理，此时粒 子穿过势垒出目前势垒另一侧旳概率ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ并不为零。这种现象称为隧道效应。
6.1.1 纳米科技
纳米科学技术是20世纪80年代末期诞生并正在 崛起旳新科技，它旳基本涵义是在纳米尺寸范围内 认识和改造自然，经过直接操作和安排原子、分子 发明物质。纳米科技是研究由尺寸之间旳物质构成 旳体系旳运动规律和相互作用以及可能旳实际应用 中旳技术问题旳科学技术。纳米科技主要涉及： （1）纳米体系物理学；（2）纳米化学；（3）纳米 材料学；（4）纳米生物学；（5）纳米电子学； （6）纳米加工学；（7）纳米力学。
当针尖和样品旳间距足够小时(<0.4nm)，在针尖和样品面 间施加一偏置电压，便会产生隧道效应。电子在针尖和样品 面之间流动，形成隧道电流。在相同旳偏置电压作用下，伴 随探针一样晶面旳间距减小，隧道电流不久增大(可增大1～2 个数量级)，同步针尖原子和样品面原子旳电子云部分重叠， 使两者之间旳相互作用大大增强。因为隧道电流随距离呈指 数形式变化，所以，样品面上因为电子排列形成旳“凹凸不 平”旳表面，造成隧道电流剧烈变化。检测变化旳隧道电流 经计算机处理，便能得到样品面旳原子排列情况。
新版第六章纳米材料的制备方法课件.ppt
4. 电子束加热：可制备高熔点金属以及相应的氧
化物、碳化物、氮化物等纳米粒子，通常在高真 空中使用
5. 微波加热：加热速度快且均匀，节能高效，易 于控制，但不适用于金属材料
6. 电弧加热：有气中电弧精选和真空电弧两种
6
6.1.1 物理气相沉淀法(PVD)
• 定义：在整个纳米材料形成过程中没有发 生化学反应，主要是利用各种热源促使金 属等块体材料蒸发气化，然后冷却沉积而 得到纳米材料。主要用于制备金属纳米微 粒
精选
27
1. 热分解法：利用金属化合物的热分解反应来制备 超微粒的方法。
公式：S1
S2 + G1
常选用有机盐前驱体，由于有机盐易提纯、金属
组成明确，分解温度低，但是价格高，产生的
碳容易进入分解生成物
2. 火花放电法：
例如：氧化铝的制备，在水槽内放入金属铝粒的堆 积层，把电极插入层中，利用在铝粒间发生的 火花放电来制备微粉
• 物质的微粉化机理： 1. 将大块物质极细地分割（粉碎过程）
2. 将最小单位(原子或分子)组合（构筑过 程）
精选
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• 分类：
粉碎法包括：(用球磨机、喷射磨等进行粉 碎)，化学处理(溶出法)等
构筑法包括：热分解法(大多数是盐的分解)， 固相反应法(化合物)，火花放电法(用金属 铝生产氢氧化铝)等
精选
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6.2.2 喷雾法
• 定义：是指溶液通过各种物理手段进行雾 化获得超微粒子的一种化学与物理相结合 的方法。
• 特点：颗粒分布比较均匀，但颗粒尺寸为 亚微米到l0 um
• 分类：根据雾化和凝聚过程分为下述三种 方法：喷雾干燥法、雾化水解法、雾化焙 烧法
精选
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第六讲 纳米材料的模板法合成 2002-10-24
性的粒子；
3. 液晶相随表面活性剂浓度易调节为不同的形状； 4. 液晶模板在合成过程中相当稳定，在一定温度下灼烧即可除去模
板剂。
液晶模板法在无机材料制备上的应用主要集中于具有纳米微孔的分子 筛类材料合成。如氧化硅合成，有关文献报道需表面活性剂，水，硅 源，酸或碱等物质，其中表面活性剂的选用是关键因素。不同的表面 活性剂具有不同的结构和荷电性质，随浓度不同，在水溶液中会形成 不同的存在形态。1992年美国Mobil石油公司的研究人员通过在季铵 盐阳离子表面活性剂C16TMABr的存在下合成了介晶结构的中孔二氧化 硅和硅酸铝材料M41S(直径1.5~10nm)，孔的大小可以通过改变表面活 性剂的烷基链长短或添加适当溶剂来加以控制。Attard等人报道了利 用非粒离子表面活性剂C12H25（OC2H4）8OH六角液晶作为稳定的预组织 模板合成中孔二氧化硅。液晶模板法还可以用于合成非氧化物纳米复 合材料。基于CdS和CdSe的半导体—有机物超晶格，已由Braun等人通 过非离子表面活性剂C18EO10六角液晶相中通入H2S气体制备出来。李彦 等以AEO-7为模板剂在水中构成的六方液晶合成了呈平行排列直径为 1~5nm的CdS纳米线。
Langmuir, Vol. 15, No. 13, 1999
软模板合成纳米材料
反相胶束模板制备核－壳结构的纳米粒子
纳米材料的模板法合成
胶束模板合成金纳米棒
Au
Surf+
Pt
AuBr4- Surf+ 进入胶团 粒子形状受胶团控制
AuBr4-
粒子形状不受胶团控制
环己烷对棒状粒子形状的控制作用
20 nm
reduction of HAuCl4 in CTAB/octane+1butanol/H2O reverse micelle system using NaBH4 as reducing agent. J. Lin et al.rMaterials Letters 49 2001 282–286
纳米材料的合成与性能调控
纳米材料的合成与性能调控随着纳米科技的不断发展，纳米材料在各个领域展现出了广泛的应用前景。
纳米材料以其独特的物理和化学性质，为我们提供了各种全新的功能和性能。
而纳米材料的合成与性能调控则成为了纳米科技中的核心问题。
一、纳米材料的合成方法1. 化学合成法：化学合成法是最常用的纳米材料合成方法之一。
通过在反应体系中引入合适的试剂和条件，控制反应过程，可以获得具有一定尺寸和形态的纳米材料。
其中，溶液法、水热法、热分解法等是常用的化学合成方法。
2. 物理合成法：物理合成法是指利用物理方法直接制备纳米材料。
例如，溅射法、化学气相沉积法等都是常见的物理合成方法。
3. 生物合成法：生物合成法是利用生物体自身的生理或生化机制合成纳米材料。
通过细菌、植物或其他生物的代谢活性，可以合成出具有特定性质的纳米材料。
二、纳米材料的性能调控1. 尺寸效应：纳米材料由于其尺寸在纳米级别，与传统材料相比，表面积较大，容纳和释放电子、能量、化学物质等的能力更强，从而具有与尺寸相关的特殊性质。
通过控制纳米材料的尺寸，可以调控其光学、电学、磁学等性能。
2. 表面效应：纳米材料由于其巨大的比表面积，表面原子和分子与周围环境之间的相互作用增加，这种表面效应可以对纳米材料的化学反应、物理性质产生显著影响。
通过调控纳米材料的表面结构和表面活性，可以改变其催化活性、生物相容性等性能。
3. 结构效应：纳米材料的结构也是影响其性能的重要因素之一。
例如，调控纳米材料的晶体结构、形貌结构、晶格畸变等，可以改变其电子结构、光学性质以及力学性能等。
三、纳米材料的应用前景1. 生命科学领域：纳米材料在生物传感、生物成像、药物传递等方面具有重要应用前景。
通过调控纳米材料的特定性能，可以实现对生物体内生物分子的高灵敏检测、靶向传递药物等功能。
2. 能源领域：纳米材料在太阳能电池、储能装置等领域有广泛应用。
通过调控纳米材料的能带结构、载流子运动等性能，可以提高能源利用效率和储存密度。
纳米材料合成方法
纳米材料合成方法纳米材料是一种具有特殊结构和性能的材料，其尺寸在纳米尺度范围内。
纳米材料的合成方法多种多样，包括物理方法、化学方法和生物方法等。
下面将介绍几种常用的纳米材料合成方法。
一、物理方法。
物理方法是通过物理手段对材料进行加工和改性，常用的物理方法包括溅射法、磁控溅射法、气相沉积法等。
其中，溅射法是一种常用的纳米材料合成方法，它通过在材料表面溅射原子或分子，使其沉积在基底上形成纳米薄膜或纳米颗粒。
磁控溅射法是在溅射过程中加入磁场，可以控制溅射材料的方向和速度，从而得到具有特定结构和性能的纳米材料。
气相沉积法是将气态原料通过化学反应在基底上沉积成薄膜或颗粒，是一种常用的纳米材料合成方法之一。
二、化学方法。
化学方法是利用化学反应合成纳米材料，常用的化学方法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的纳米材料合成方法，它通过溶胶的凝胶过程形成纳米材料，可以控制纳米材料的形貌和结构。
共沉淀法是将两种或多种金属离子在溶液中共沉淀成固体，形成纳米颗粒或纳米薄膜，是一种常用的纳米材料合成方法之一。
水热法是在高温高压水热条件下合成纳米材料，可以控制纳米材料的形貌和尺寸，是一种常用的纳米材料合成方法之一。
三、生物方法。
生物方法是利用生物体或其代谢产物合成纳米材料，常用的生物方法包括微生物法、植物法、酶法等。
其中，微生物法是利用微生物合成纳米材料，常见的微生物有细菌、真菌等，它们可以在生长过程中合成纳米材料，是一种环保、可持续的纳米材料合成方法。
植物法是利用植物提取物合成纳米材料，植物提取物中含有丰富的生物活性物质，可以在合成过程中起到模板或还原剂的作用，是一种绿色合成纳米材料的方法。
酶法是利用酶催化合成纳米材料，酶具有高效、专一的催化作用，可以在温和的条件下合成纳米材料，是一种绿色合成纳米材料的方法。
综上所述，纳米材料合成方法多种多样，每种方法都有其特点和适用范围。
在实际应用中，可以根据需要选择合适的合成方法，以获得具有特定结构和性能的纳米材料。
纳米材料知识点总结
纳米材料知识点总结第一章：纳米材料的概念纳米材料是指在纳米尺度下制备或具有特定尺寸、结构、形貌和表面性质的材料，通常是指至少在一个维度上尺寸在1-100纳米之间的材料。
纳米材料因其独特的尺寸效应、表面效应和量子效应而表现出与传统材料不同的特性，因此在材料科学领域具有重要的研究和应用价值。
第二章：纳米材料的制备方法1. 物理法：包括溅射法、热蒸发法、溶液淀积法等，主要通过能量的传递和物质的转移来制备纳米材料，制备过程不易受到污染，可以得到高纯度的纳米材料。
2. 化学法：包括溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法等，主要通过溶液中的化学反应来制备纳米材料，制备过程相对简单，可以控制材料的尺寸和形貌。
3. 生物法：包括微生物法、植物法等，主要通过生物体内的生物合成过程来制备纳米材料，制备过程环保、资源可再生并且对材料的结构和性能有一定的控制性。
第三章：纳米材料的性质1. 尺寸效应：纳米材料的尺寸与其性能之间存在着显著的相关性，纳米材料由于其尺寸的特殊性，表现出许多传统材料所不具备的新颖性能，如光电性能、磁性能、机械性能等。
2. 表面效应：纳米材料由于其表面积较大，表面原子数量较少，因此表现出与传统材料不同的表面性能，如表面能增加、化学反应活性提高等。
3. 量子效应：纳米材料中的电子、光子等粒子因为其尺寸与材料能级之间的相互作用而呈现出量子效应，例如量子尺寸效应、量子限域效应等，在光电器件和量子点材料等领域有广泛应用。
第四章：纳米材料的应用1. 纳米材料在电子器件中的应用：纳米材料在电子器件领域中具有诸多优势，如在导电性、场发射性、存储性等方面的突出表现。
目前已经有纳米材料应用于场发射显示器、磁性存储器、无机发光二极管等领域。
2. 纳米材料在能源领域中的应用：纳米材料在能源领域中具有广阔的应用前景，如在太阳能电池、锂离子电池、超级电容器等领域已经得到了应用。
3. 纳米材料在生物医学领域中的应用：纳米材料在生物医学领域中可以应用于药物传输、诊断影像、生物标记和生物传感等方面，具有广阔的发展前景。
纳米材料的制备方法及其应用ppt课件
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（7）电阻加热法
图 电阻加热制备纳米微粒的实验装置图
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（6）电子束照射法
是利用高能电子束照射母材(一般为金属氧化 物如Al2O3 等)，表层的金属-氧(如Al-O键)被高 能电子“切断”，蒸发的金属原子通过瞬间 冷凝、成核、长大，最后形成纳米金属(如Al) 粉末。 ❖ 目前该方法仅限于获得纳米金属粉末。
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1、沉淀法
它是将沉淀剂（OH－、CO32－、SO42－等）加入到金 属盐溶液中进行沉淀处理，再将沉淀物过滤、干燥、 煅烧，就制得纳米级化合物粉末，是典型的液相法。 主要用于制备纳米级金属氧化物粉末。它又包括均相
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热蒸镀法制备的纳米Si粒子 在GaSb基板以自组成法制成的粒子
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第六章 纳米复合材料
③聚合物基本原位聚合法。此法主要是在纳米微粒的 有机单体的胶体溶液中，有机单体在一定条件下，原 位聚合生产有机聚合物，形成分散有纳米微粒的复合 材料。这种方法的关键是保持胶体溶液的稳定性，胶 体粒子不发生团聚。利用NaBH4还原 HAuCl4得到纳 米金粒子，再包裹上一层十二烷基硫醇进行表面功能 化，这不仅阻止了Au粒子的团聚，而且其烃基强Au 粒子与许多聚合物的相容性。 ④ 两相同步原位合成法。此法是指纳米材料和高分 子基体同步原位形成纳米复合材料，包括插层原位聚 合法、蒸发-沉积法、辐射法及溶胶-凝胶法等。如水 溶性丙烯酸酯类在SiO2网络中聚合形成和纳米复合材 料。
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纳米复合材料的制备 ①纳米微粒填充法。即直接填充粉体在聚合 物基体中合成纳米复合材料的方法。首先是 纳米微粒与高分子材料的直接混合的方法， 混合的形式可以是溶液、乳液，也可以是熔 融等共混。此法简单易行，适合范围广泛， 无机纳米材料与有机聚合物的几何参数和体 积分数等便于控制。如利用反相胶乳制备纳 米TiO2粒子，在N-甲基吡咯酮（NMP）中与 聚酰亚胺溶液共混，制备出纳米TiO2粒子/PI 纳米复合材料。
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•这些特点受到了材料界及产业界的高度重视。 在有机/无机纳米复合材料中最有发展前景的复 合材料就是聚合物插层复合材料。具有层状结 构的无机化合物主要是硅酸盐矿物, 它包括高岭 土、滑石、膨润土、云母4大类, 其中膨润土的 主要成分为含有蒙脱土的层状硅酸盐、钠蒙脱 土、锂蒙脱土和海泡石等可用于制备聚合物/层 状纳米硅酸盐复合材料(ＰＬＳ)。膨润土是用 插层法制备有机/无机纳米复合材料最重要的一 类无机物。
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5. 3纳米复合材料的性能与特点 5. 3. 1纳米复合材料的基本性能
可综合发挥各种组分的协同效能。这是单一 的任何一种材料都不具备的多种性能，是复 合材料的协同效应赋予的。纳米复合材料的 这种协同效应非常显著。 性能可设计性，可针对纳米复合材料的性能 需求进行材料的设计和制造。如：当强化紫 外光屏蔽作用时，可选用TiO2纳米材料进行 复合；当强化耐热性时，可选用聚酰胺基体 材料与纳米材料进行复合。 可按需要加工材料的形状。
纳米材料的制备方法PPT课件
例如：将尿素水溶液加热到70oC左右，就会发生如下水解反应：
(NH2)2CO + 3H2O → 2NH4OH + CO2
由此生成的沉淀剂NH4OH在金属盐的溶液中分布均匀，浓度低，使 得沉淀物均匀地生成。由于尿素的分解速度受加热温度和尿素浓度的控 制，因此可以使尿素分解速度降得相低。有人采用低的尿素分解速度来 制得单晶微粒，用此种方法可制备多种盐的均匀沉淀。
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0.3～1.5 kV。 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。离子的大小及尺寸分布主要取决于两极间的电 压、电流、气体压力。靶材的表面积愈大，原子的蒸发速度愈高， 超微粒的获得量愈大。溅射法制备纳米微粒材料的优点是：
粉碎作用力的作用形式
粉碎法
一般的粉碎作用力都是几种力的组合，如球磨机和振动磨 是磨碎和冲击粉碎的组合；雷蒙磨是压碎、剪碎和磨碎的组合； 气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合，等等。
物料被粉碎时常常会导致物质结构及表面物理化学性质发生变 化，主要表现在：
纳米材料合成方法
纳米材料合成方法纳米材料合成方法是纳米科技领域中的重要研究内容，其研究旨在寻找一种高效、可控、经济的方法来合成纳米材料，以满足不同领域对纳米材料的需求。
目前，已经有许多种合成方法被广泛应用于纳米材料的制备，本文将对其中一些常见的纳米材料合成方法进行介绍和分析。
1. 物理气相法。
物理气相法是一种通过物理手段将气体中的原子或分子聚集成纳米颗粒的方法。
常见的物理气相法包括热蒸发法、溅射法和气相沉积法。
这些方法通常能够制备出高纯度、结晶度好的纳米材料，但是设备复杂，成本较高。
2. 化学气相法。
化学气相法是利用化学反应在气相中生成纳米颗粒的方法，常见的化学气相法包括化学气相沉积法和气相合成法。
这些方法能够制备出各种形状和组成的纳米材料，且具有较高的纯度和结晶度，但是需要严格控制反应条件和气相组成。
3. 溶液法。
溶液法是将溶解了金属离子或化合物的溶液通过化学反应得到纳米颗粒的方法，常见的溶液法包括化学还原法、溶胶-凝胶法和微乳液法。
这些方法操作简单，成本低，能够制备出大量的纳米材料，但是纳米颗粒的分散性和形貌控制相对较差。
4. 电化学法。
电化学法是利用电化学原理在电解液中生成纳米颗粒的方法，常见的电化学法包括电沉积法和电化学合成法。
这些方法能够制备出形貌和尺寸可控的纳米材料，但是需要严格控制电解液成分和电解条件。
5. 机械合成法。
机械合成法是利用机械能将原料粉末混合并进行高能球磨或压制成型的方法，常见的机械合成法包括高能球磨法和机械合金化法。
这些方法能够制备出纳米颗粒和纳米结构材料，但是需要耗费大量能量和时间。
综上所述，纳米材料合成方法各有优劣，选择合适的合成方法需要考虑纳米材料的应用需求、成本和实际操作条件等因素。
随着纳米材料合成技术的不断发展，相信会有更多高效、可控的合成方法被提出，并在各个领域得到广泛应用。
纳米材料的合成
纳米粒子合成的化学方法
纳米粒子的气相反应法合成 —气相分解法
Fe(CO)5(g)Fe(s)十5CO(g)↑ SiH4(g) Si(s)十2H2(g)↑ 3 [Si(NH)2] Si3N4(s)十2NH3(g)↑ 2Si(OH)4 2SiO2(s)十4H2O(g)↑
纳米粒子的气相反应法合成 —气相合成法
脱离反应区域，快速冷
凝后，得到纳米颗粒
◆ 特点
等离子体具有多种活性组分，对化学反应有利
等离子体反应空间大，化学反应完全
较激光法更容易实现工业化
制备高纯度纳米颗粒
◆ 实验装置
等离子体发生装置
反应装置
冷却装置
收集装置
尾气处理装置，等
◆ 制备过程
等离子体产生 原料蒸发 化学反应 冷却凝聚 颗粒捕集 尾气处理，等
1一反应气；2一保护气 3一激光束；4－反应区 5一反应焰；6一冷壁 7—收集室入口
等离子体加强气相化学反应法
◆ 等离子体
等离子体是物质存在的第四种状态，由大量正
负带电粒子和中性粒子组成，并表现出集体行为
的一种准中性气体。其中包括六种典型粒子：
电子、正离子、负离子、
激发态原子或分子
基态原子或分子
纳米粒子合成的物理方法——粉碎法
纳米粒子合成的物理方法——粉碎法
纳米粒子合成的物理方法——构筑法
纳米粒子合成的物理方法——构筑法
1. 蒸发凝聚法
☆ 定义 ：蒸发凝聚法是将块体原料加热、蒸发
使之成为原子或分子，再使其中许多原子
或分子凝聚，生成纳米颗粒的制备方法。
☆ 特点 ① 制备过程一般不伴有燃烧之类的化学反应，全过程 都是物理变化过程；