电化学法合成纳米材料
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1 背景
自八十年代初德国科学家提出纳米材料以来，
世界各国科学界和产业界对纳米材料产生了浓厚
的兴趣，并引起了广泛关注，纳米材料的制备和
研究已成为当今新材料领域中的热点。其根本原 因是人们在研究中发现纳米材料存在表面界面效 应，量子尺寸效应，及量子隧道效应等基本特性。 这些特性使纳米材料有着传统材料无法比拟的独
化环学院
2.2电化学法的优点
设备简单，操作方便，易于控制. 反应 条件温和 所得的纳米微粒纯度高，对环境的污 染小等
是一种非常有前途的制备纳米微粒与
组装纳米粒子有序 阵列的好方法。
化环学院
2.3 电化学法制备纳米材料的影响因素
电流密度的影响:适当增加电流密度有利 于纳米晶的形成 有机添加剂的影响 PH值的影响
特性能和极大的潜在应用价值。
化环学院
1.2 纳米材料需符合条件：
所有的粒子尺寸小于100nm。
纳 米材料本身或添加纳米材料后的块 其优化性能是由尺寸变化而得到 。 1.3 纳米材料的一班般制备方法 如何制备具有特定尺寸，形状，并且粒度均匀分 材，
布，无团聚的纳米材料，一直是众多科技工作者
努力解决的问题。
近几十年来,已经发展了多种制备纳米粒子的物理
方法和化学方法。利用真空冷凝法(物理方法) 、 气相沉积法和水热合成法(化学方法) 可以得到
化环学院
纯度高、粒径可控的纳米粒子,但是制备工艺相对
复杂且所需的设备比较昂贵。相比之下,电化学方
法， 因其自身的特点如可选择性地调节和控制电
位或电流、实施电位或电流阶跃、外加交流微扰
4.电化学法制备纳米材料的前景
电化学合成法为制备纳米材料开辟了一块新
天地。原则上只要在电极上可以沉积的物种都
可以通过电化学法制备出纳米粒子。另外他还
已与其他化学合成法相结合，灵活方便地制备
适用于不同要求的纳米材料。可以相信，电化
学法将在纳米材料制备中扮演越来越重要的角 色。
谢
谢
化环学院
模板电化学法合成纳米材料的示意图
化环学院
3.2 脉冲超声电化学法合成纳米微粒
超声波是由一系列疏密相间的纵波构成,并 通过液体介质传播,当超声波能量足够高时就会 产生“超声空化”作用,空化气泡在形成与湮灭 的瞬间会产生局部的高温高压。超声波在电化 学系统中通过超声能量对电极界面的扰动使电 极表面得到清洁,并且使电极附近双电层内的金
非金属元素的影响
复合微粒的影响xS
化Fra Baidu bibliotek学院
3 .电化学法制备纳米材料的应用
3.1 模板电化法制备纳米材料 模板电化学合成法是选择具有纳米孔径的多 孔材料作为阴极,利用物质在阴极的电化学还原
反应使材料定向地进入纳米孔道中,模板的孔壁
将限制所合成的材料的形状和尺寸,从而得到一
维纳米材
模板电化学法的一般过程
属离子得到更新。其主要特点是可制备不同形，
纯度较高纳米材料 。
化环学院
3.3其它电化学制备纳米材料
在熔融的氯化锂电解质中,以石墨为电极
用电化学方法得到了Sn、Zn、Bi 等的纳米线。
另外,在各种电解液中通过控制电化学沉积条 件得到纳米厚度的膜状材料。
化环学院
电沉积得到MoOx 纳米线后石墨电极表面的SEM图像
信号等,为制备粒径和形状可控的纳米微粒提供了
一种方便可行的实验方法。
化环学院
2 电化学法和成法制备纳米材料
2.1 电化学合成法制备纳米材料的原理 电化学法不仅能提供最强的氧化还原能力，而且这种 能力可通过电压方便地进行调整，为了在电解过程中 获得高成核速率和小成核直径，可对电解质溶液强烈 搅拌也可采用脉冲电流来获得较高的电流密度，如果 电解的速率或成核的速率很高而晶体长大的速率相对 较小，则有利于产生超细粉体。
自八十年代初德国科学家提出纳米材料以来，
世界各国科学界和产业界对纳米材料产生了浓厚
的兴趣，并引起了广泛关注，纳米材料的制备和
研究已成为当今新材料领域中的热点。其根本原 因是人们在研究中发现纳米材料存在表面界面效 应，量子尺寸效应，及量子隧道效应等基本特性。 这些特性使纳米材料有着传统材料无法比拟的独
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2.2电化学法的优点
设备简单，操作方便，易于控制. 反应 条件温和 所得的纳米微粒纯度高，对环境的污 染小等
是一种非常有前途的制备纳米微粒与
组装纳米粒子有序 阵列的好方法。
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2.3 电化学法制备纳米材料的影响因素
电流密度的影响:适当增加电流密度有利 于纳米晶的形成 有机添加剂的影响 PH值的影响
特性能和极大的潜在应用价值。
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1.2 纳米材料需符合条件：
所有的粒子尺寸小于100nm。
纳 米材料本身或添加纳米材料后的块 其优化性能是由尺寸变化而得到 。 1.3 纳米材料的一班般制备方法 如何制备具有特定尺寸，形状，并且粒度均匀分 材，
布，无团聚的纳米材料，一直是众多科技工作者
努力解决的问题。
近几十年来,已经发展了多种制备纳米粒子的物理
方法和化学方法。利用真空冷凝法(物理方法) 、 气相沉积法和水热合成法(化学方法) 可以得到
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纯度高、粒径可控的纳米粒子,但是制备工艺相对
复杂且所需的设备比较昂贵。相比之下,电化学方
法， 因其自身的特点如可选择性地调节和控制电
位或电流、实施电位或电流阶跃、外加交流微扰
4.电化学法制备纳米材料的前景
电化学合成法为制备纳米材料开辟了一块新
天地。原则上只要在电极上可以沉积的物种都
可以通过电化学法制备出纳米粒子。另外他还
已与其他化学合成法相结合，灵活方便地制备
适用于不同要求的纳米材料。可以相信，电化
学法将在纳米材料制备中扮演越来越重要的角 色。
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3.2 脉冲超声电化学法合成纳米微粒
超声波是由一系列疏密相间的纵波构成,并 通过液体介质传播,当超声波能量足够高时就会 产生“超声空化”作用,空化气泡在形成与湮灭 的瞬间会产生局部的高温高压。超声波在电化 学系统中通过超声能量对电极界面的扰动使电 极表面得到清洁,并且使电极附近双电层内的金
非金属元素的影响
复合微粒的影响xS
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3 .电化学法制备纳米材料的应用
3.1 模板电化法制备纳米材料 模板电化学合成法是选择具有纳米孔径的多 孔材料作为阴极,利用物质在阴极的电化学还原
反应使材料定向地进入纳米孔道中,模板的孔壁
将限制所合成的材料的形状和尺寸,从而得到一
维纳米材
模板电化学法的一般过程
属离子得到更新。其主要特点是可制备不同形，
纯度较高纳米材料 。
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3.3其它电化学制备纳米材料
在熔融的氯化锂电解质中,以石墨为电极
用电化学方法得到了Sn、Zn、Bi 等的纳米线。
另外,在各种电解液中通过控制电化学沉积条 件得到纳米厚度的膜状材料。
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电沉积得到MoOx 纳米线后石墨电极表面的SEM图像
信号等,为制备粒径和形状可控的纳米微粒提供了
一种方便可行的实验方法。
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2 电化学法和成法制备纳米材料
2.1 电化学合成法制备纳米材料的原理 电化学法不仅能提供最强的氧化还原能力，而且这种 能力可通过电压方便地进行调整，为了在电解过程中 获得高成核速率和小成核直径，可对电解质溶液强烈 搅拌也可采用脉冲电流来获得较高的电流密度，如果 电解的速率或成核的速率很高而晶体长大的速率相对 较小，则有利于产生超细粉体。