纳米微粒的制备
纳米材料的制备方法(液相法)
(2)雾化水解法
将一种盐的超微粒子，由惰性气体载入含有金属 醇盐的蒸气室，金属醇盐蒸气附着在超微粒的 表面，与水蒸气反应分解后形成氢氧化物微粒， 经焙烧后获得氧化物的超细微粒。
这种方法获得的微粒纯度高，分布窄，尺寸可控。 具体尺寸大小主要取决于盐的微粒大小。
例如高纯Al2O3微粒可采用此法制备： 具体过程是将载有氯化银超微粒(868一923K)的 氦气通过铝丁醇盐的蒸气，氦气流速为500— 2000 cm3/min，铝丁醇盐蒸气室的温度为395— 428K，醇盐蒸气压＜=1133Pa。在蒸气室形成 以铝丁醇盐、氯化银和氦气组成饱和的混合气 体。经冷凝器冷却后获得了气态溶胶，在水分 解器中与水反应分解成勃母石或水铝石(亚微 米级的微粒)。经热处理可获得从Al2O3的超细 微粒。
• 金刚石粉末的合成
5ml CCl4 和过量的20g金属钠被放到50ml的高压釜中，质量比为Ni:Mn:Co = 70:25:5的Ni-Co合金作为催化剂。在700oC下反应48小时，然后的釜中冷却。 在还原反应开始时，高压釜中存在着高压，随着CCl4被Na还原，压强减少。 制得灰黑色粉末。
(A)TEM image (scale bar, 1 mm) (B) electron diffraction pattern (C) SEM image (scale bar, 60 mm)
§2.2 .1 沉淀法 precipitation method
沉淀法是指包含一种或多种离子的可溶性盐溶液， 当加入沉淀剂(如OH--，CO32-等)后，或在一定 温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化 物、水合氧化物或盐类从溶液中析出，并将溶 剂和溶液中原有的阴离子除去，经热分解或脱 水即得到所需的化合物粉料。
ZrOCl2 2NH 4OH H 2O Zr(OH ) 4 2NH 4Cl
固相法制备纳米微粒
通常采用的化合物中，大多数为Ⅳ族的四价元素和
ⅡA、ⅡB和ⅣB族的二价元素MⅡMⅣO3型。复合草 酸盐的制法与单盐基本相同，其方法是使草酸盐水 溶液在MⅣ元素和MⅡ元素的氯化物水溶液中反应， 在30℃左右加热进行，反应速度不如离子反应那样 快，生成物可用MⅡMⅣO（C2O4）2· nH2O通式表示。 热分解机理目前尚无定论，例如对BaTiO3就有六种 说法之多，在500～700℃反应形成的最终生成物不 仅限于BaTiO3 。另外,也可生成像(Sr、Ba)TiO3那 样的三元系化合物。
草酸盐的热分解基本上按下面的两种机理进行，究 竟以哪一种进行要根据草酸盐的金属元素在高温下 是否存在稳定的碳酸盐而定。对于两价金属的情况 如下。 机理Ⅰ： MC2O4· 2O -H2O MC2O4 -CO2,-CO MO或M nH 机理Ⅱ： MC2O4· 2O -H2O MC2O4 -CO MCO3 - CO2 MO nH 因ⅠA族、ⅡA族（除Be和Mg外）和ⅢA族中的元素 存在稳定的碳酸盐、可以按机理Ⅱ（ⅠA元素不能 进行到MO，因未到MO时MCO3就融熔了）进行， 除此以外的金属草酸盐都以机理Ⅰ进行。再者，从 热力学上可以预期到，对于机理Ⅰ的情况，或者生 成金属，或者生成氧化物。
3 火花放电法
把金属电极插入到气体或液体等绝缘体中，
不断提高电压，按图3-2所示的电压－电流曲 线进行，直至绝缘被破坏。如果首先提高电 压，可观察到电流增加，在b点产生电晕放电。 一过电晕放电点，即使不增加电压，电流也 自然增加，向瞬时稳定的放电状态即电弧过 电移动。
从电晕放电到电弧放电过程中的持续时间很短，只
2 固相反应法
由固相热分解可获得单一的金属氧化物，
但氧化物以外的物质，如碳化物、硅化 物、氮化物等以及含两种金属元素以上 的氧化物制成的化合物，仅仅用热分解 就很难制备，通常是按最终合成所需组 成的原料混合，再用高温使其反应的方 法，其一般工序于下图：
纳米材料的制备方法及原理 (整理)
➢ 缺点：通常在高真空中使用
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5) 微波加热
微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波(波长1米~1 毫米） 通常，介质材料由极性分子或非极性分子组成，在微波 电磁场作用下，极性分子从原来的热运动状态转向依照 电磁场的方向交变而排列取向。产生类似摩擦热，在这 一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能， 使介质温度出现宏观上的升高 可见微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热
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4、机械破碎法
是采用高能球磨、超声波或气流粉碎等机械方法，以粉 碎与研磨为主体来实现粉末的纳米化。 其机理主要是产生大量缺陷，位错，发展成交错的位错 墙，将大晶粒切割成纳米晶。 球磨工艺的目的是减小微粒尺寸、固态合金化、混合以 及改变微粒的形状。球磨的动能是它的动能和速度的函 数，致密的材料使用陶瓷球，在连续严重塑性形变中， 位错密度增加，在一定的临界密度下松弛为小角度亚晶 晶格畸变减小，粉末颗粒的内部结构连续地细化到纳米 尺寸
纳米颗粒合成及其生长机理
157692247 任光鹏
1
生长机理
依制备状态不同而 划分的制备方法
• 1、气相法制备纳米微粒的生长机理 • 2、液相法制备纳米粒子 • 3、固相法制备纳米微粒
根据是否发生化学反 应而划分的制备方法
1) 蒸发冷凝法 7) 等离子体法
2) 物理气相沉积 8) 溅射法
3) 非晶晶化法 9) 流动液面上真空蒸度法
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基本原理
11、爆炸丝法
•先将金属丝固定在一个充满惰性气体(5*106 Pa)的反应室中，丝两端 的卡头为两个电极，它们与一个大电容相连接形成回路。
沉淀法制备纳米微粒
为了获得沉淀的均匀性，通常是 将含多种阳离子的盐溶液慢慢加到过 量的沉淀剂中并进行搅拌，使所有沉 淀离子的浓度大大超过沉淀的平衡浓 度，尽量使各组份按比例同时沉淀出 来，从而得到较均匀的沉淀物。
(2)均相沉淀法
通过水解三价铁盐溶液，可以得 －Fe2O3纳米粒子。
定义： 一般的沉淀过程是不平衡的，但如果控制溶液中的沉淀剂浓度，使之缓慢地增加，那么使溶液中的沉淀处于平衡状态．且沉淀
例如，Zr，Y，Mg，Ca的氯化物溶入水形成溶液，随pH值的逐渐增大，各种金属离子发生沉淀的pH值范围不同．
氯离子与烃氧基(RO)完全置换生成醇化物．
由于水解条件不同，沉淀的类型亦不同。
定义：含多种阳离子的溶液中参加沉淀剂后，所有离子完全沉淀的方法称共沉淀法，它又可分成单相共沉淀和混合物的共沉淀。
多数金属氯化物与醇的反响，仅局部C1- 离子与烃氧基(RO)发生置换．那么必须参加NH3、吡啶、三烷基胺、醇钠等碱性基，使反响
(b)碱性基参加法．
通过水解三价铁盐溶液，可以得 －Fe2O3纳米粒子。
由Ba与醇直接反响得到Ba的醇盐，并放出氢气；
原理：在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合溶液中参加适当的沉淀剂(如OH-，C2O42-，CO32-等)制备纳米粒子的前驱
体沉淀物〔氢氧化物、水合氧化物或盐类〕，再将此沉淀物进行枯燥或煅烧，从而制得相应的纳米粒子。
定义：含多种阳离子的溶液中参加沉淀剂后，所有离子完全沉淀的方法称共沉淀法，它又可分成单相共沉淀和混合物的共沉淀。
通过水解三价铁盐溶液，可以得 －Fe2O3纳米粒子。
其中R为有机基团，如烷基,—C3H7，—C4H9等，M为金属．Li，Na，K，Ca，Sr，Ba等强正电性元素在惰性气氛下直接溶于醇而制
(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。
第二章 纳米粒子的制备方法
5、金属烟粒子结晶法
（1）原理 将金属原料置于真空室电极处→真空室抽空 (真空度1 Pa) →导入102～103Pa压力的氢气 或不活泼性气体→用钨丝篮蒸发金属(类似通 常的真空蒸发) →在气体中形成金属烟粒子→ 像煤烟粒子一样沉积于真空室内壁上。 在钨丝篮上方或下方位置可以预先放置格网收 集金属烟粒子样品，以备各类测试所用。 金属烟粒子的实验原理如图2.2所示。
气流粉碎机
三、蒸发凝聚法
1、定义：将纳米粒子的原料加热蒸发，使之成为原 子或分子；这些微粒子与惰性气体碰撞失去能量而凝 聚，生成极微细的纳米粒子。 加热源：电阻、等离子电弧、激光、电子束、高频感应 等。 2、特点 （1）应用范围广(金属、合金、部分化合物；加热方式 多)。 （2）工艺简单。 （3）纳米粒子纯度较高。 （4）设备要求高，产率低。 （5）粒子收集困难。
6、几种典型的纳米粉碎技术
（1）球磨 原理：利用介质和物料之间的相互研磨和冲击使 物料粒子粉碎。 介质：各种磨球。 转速：可调。 类型：多样。行星式、滚筒式等。 效果：经几百小时的球磨，可使小于1μ m的粒 子达到20%。采用涡轮式粉碎的高速旋转磨 机，也可以比较方便地进行连续生产，其临界 粒径为3μ m。
4、纳米粉体生产的安全性
对于易燃、易爆物料，其粉碎生产过程中还会 伴随有燃烧、爆炸的可能性，这是纳米机械粉 碎技术应予以考虑的安全性问题。 5、纳米机械粉碎的极限问题 （1）定义：粉碎到一定程度后，尽管继续施加 机械应力，粉体物料的粒度不再继续减小或减 小的速率相当缓慢，这就是物料的粉碎极限。 在纳米粉碎中，随着d↓，被粉碎物料的结晶均 匀性↑，粒子强度(σ )↑，断裂能(σ s)↑，粉 碎所需的机械应力也大大增加↑。因而粒子度 越细，粉碎的难度就越大。
纳米材料制备方法
纳米材料制备方法目录1. 物理方法 (2)1.1 物理凝聚法 (2)1.2 溅射法 (2)1.3 喷雾热解法 (2)1.4 高能球磨法 (2)1.5 压淬法 (2)1.6 固相法 (3)1.7 超声膨胀法 (3)1.8 液态金属离子源法 (3)1.9 爆炸法 (3)1.10 严重塑性变形法 (3)2．化学方法 (3)2.1 沉淀法 (4)2.2 水解法 (4)2.3 溶胶－凝胶法 (4)2.4 熔融法 (4)2.5 电化学法 (4)2.6 溶剂蒸发法 (5)2.7 微乳液法 (5)2.8 金属醇盐法 (5)2.9 气相燃烧合成法 (6)2.10 有机液相合成法 (6)2.11 模板法 (6)3.参考文献 (6)11. 物理方法1.1 物理凝聚法1.1.1 真空蒸发－冷凝法在超高真空(10-6 Pa)或惰性气氛(Ar、He，50~1 k Pa)中，利用电阻、等离子体、电子束、激光束加热原料，使金属、合金或化合物气化、升华，再冷凝形成纳米微粒。
其粒径可达1~100 nm。
此方法的特点是外表清洁、粒度小、设备要求高、产量低，适用于实验室制备。
1.1.2 等离子体蒸发凝聚法把一种或多种固体颗粒注入惰性的等离子体中，使之通过等离子体之间时完全蒸发，通过骤冷装置使蒸气凝聚制得纳米微粒。
通常用于制备含有高熔点金属、合金的纳米材料，如Fe-Al、Nb-Si等。
此法常以等离子体作为连续反应且制备纳米微粒。
1.2 溅射法溅射法利用离子、等离子体或激光溅射固体靶，即用两块金属板分别作为阳极和阴极，阴极为蒸发用的材料，在两电极间充入Ar气，两电极间施加电压。
粒子的大小及尺寸主要取决于两电极间的电压、电流和气体压力。
靶材的外表积愈大，原子的蒸发速度愈高，超微粒的获得量愈多。
1.3 喷雾热解法喷雾热解法是将含所需正离子的某种盐类的溶液喷成雾状，送入加热至设定温度的反应器内，通过反应生成微细的粉末颗粒。
它综合了气相法和液相法的优点，可制备多种组分的复合材料，从溶液到粉末一步完成，且颗粒形状好。
第五章--纳米微粒的制备与表面修饰
5.1.5 通电加热蒸发法
制备方法：通过碳棒与金属相接触，通
电加热使金属熔化，金属与高温碳素反
应并蒸发形成碳化物超微粒子。制备装
置图为1-6所示：
SiC超微粒的获得量 随电流的增大而增多。 惰性气体不同超微 粒的大小也不同， 一般使用Ar气形成 较大颗 粒，而使用He气形成 较小的球形颗粒。 可制备纳米颗粒包括： SiC及Ti、V、Mo、Ta、W、 碳化物。
气体冷凝法
即通过在纯净的惰性气体中的蒸发和
冷凝过程获得较干净的纳米微粒。
其原理如图1-1所示：整个过程是在超
高真空室内进行的。
用气体冷凝法可通过调节惰性气体压力， 蒸发物质的分压机蒸发温度或速率，或 惰性气体的温度，来控制纳米微粒粒径 的大小。
实验表明：随蒸发速率的增加（等效于 蒸发原温度的升高）粒子变大，或随着 原物质蒸发压力的增加，粒子变大。在 一级近似下，粒子大小正比于㏑Pv（Pv为
（a）复合醇盐法： MOR+M’(OR)n
水解、灼烧
M[M’(OR)n+1]
水解产物一般是原子水平混合均一的无定形沉淀。 例：Ni[Fe(OEt)4]2 （b）金属醇盐混合溶液：他们之间没有化学结合，只是混 合物，水解具有分离倾向，但大多数金属醇盐水解速度很快， 仍可保持粒子组成的均一性。
下面举例说明用金属醇盐混合溶液水解法制备 BaTiO3的如下详细过程
5.1.2 活性氢-熔融金属反应法
也称为氢电弧等离子体法，主要是用于在 制备工艺中使用氢气作为工作气体,可大幅度 提高产量。其原因被归结为氢原子化合为氢 分子放出大量的热，从而产生强制性的蒸发 使产量提高，而且氢的存在可以降低熔化金 属的表面张力而加速蒸发。
液相法制备纳米微粒
溶胶、凝胶和淀物的区分
(1)溶胶的制备 有两种方法制备溶胶
先将部分或全部组分用适当沉淀剂先沉淀出来， 经解凝，使原来团聚的沉淀颗粒分散成原始颗粒。 因这种原始颗粒的大小一般在溶胶体系中胶核的 大小范围，因而可制得溶胶 。
通过对沉淀过程的仔细控制，使首先形成的颗 粒不致团聚为大颗粒而沉淀，从而直接得到胶体 溶胶。
(ⅱ)金属卤化物与醇反应．金属不能与醇直接反应可以 用卤化物代替金属．
(a)直接反应(B，Si，P) MCl3+3C2H5OH→M(OC2H5)3+HCl 氯离子与烃氧基(RO)完全置换生成醇化物。
(b)碱性基加入法．多数金属氯化物与醇的反应，仅部 分C1- 离子与(RO)基发生置换．则必须加入NH3、吡啶、 三烷基胺、醇钠等碱性基，使反应进行到底。
将溶胶在一定条件下（温度、酸碱度等）进行老化 处理，得到透明状的冻状物即称凝胶(gel)。
溶胶-凝胶法可精确控制各组分的含量，使不同 组分之间实现分子/原子水平上的均匀混合，而且 整个过程简单，工艺条件容易控制。
溶胶（Sol）是由孤立 的细小粒子或大分子 组成，分散在溶液中 的胶体体系。
凝胶（Gel）是一种由 细小粒子聚集而成三 维网状结构的具有固 态特征的胶态体系。
完全沉淀的方法称共沉淀法。
(i)单相共沉淀：沉淀物为单一化合物或单相固溶体 时，称为单相共沉淀。
例如，在Ba，Ti的硝酸盐溶液中加入草酸沉淀剂 后这 种，方形法成的了缺单点相是化适合用物范B围aT很iO窄（，C2仅H2对）有2·4限H的20 沉草淀酸； 盐沉淀适用。
(ⅱ)混合物共沉淀 如果沉淀产物为混合物时，称为混合物共沉
溶胶—凝胶法是60年代发展起来的一种制备 玻璃、陶瓷等无机材料的新工艺。其基本原理是： 将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶，然后 使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙烧去除有 机成分，最后得到无机材料。
溶胶凝胶法制备纳米微粒的基本原理
溶胶凝胶法制备纳米微粒的基本原理溶胶凝胶法是一种常用的纳米材料制备方法，它通过控制溶胶的凝胶过程来制备纳米微粒。
溶胶是指由固体颗粒均匀分散在液体介质中形成的胶体系统。
凝胶是指溶胶在适当条件下发生聚集与交联，形成三维网状结构的过程。
溶胶凝胶法的基本原理是通过控制溶胶的凝胶过程，使其形成具有所需形态和尺寸的纳米微粒。
溶胶的制备是溶胶凝胶法的第一步。
通常采用溶胶-凝胶转化的方法来制备溶胶，即将所需的金属盐或金属有机化合物溶解在适当的溶剂中，形成溶胶。
在溶解过程中，可以通过控制温度、溶剂浓度和溶剂pH值等参数来调节溶液的物化性质，进而控制溶胶的粒径、分散度和稳定性。
溶胶的凝胶是溶胶凝胶法的第二步。
凝胶过程是指溶胶在适当条件下发生聚集与交联，形成三维网状结构的过程。
凝胶的形成通常需要通过加热、加压、超声等外力作用或添加交联剂来促进。
在凝胶过程中，溶胶中的颗粒逐渐聚集形成团簇，同时团簇之间通过交联剂的作用产生交联，最终形成具有一定形态和尺寸的凝胶体系。
凝胶形成后，还需要进行干燥和煅烧等后处理步骤，以去除溶剂和有机物，得到纯净的纳米微粒。
干燥过程通常采用自然干燥、真空干燥或喷雾干燥等方法。
煅烧过程则是将凝胶在高温下进行热处理，使其发生晶化和晶粒长大，从而得到具有更好晶体结构和更大晶粒尺寸的纳米微粒。
溶胶凝胶法在纳米微粒制备中具有广泛的应用。
由于其制备工艺简单、操作方便并且可以得到具有良好形态和尺寸控制的纳米微粒，因此在催化剂、材料科学、生物医学等领域得到了广泛应用。
例如，通过溶胶凝胶法可以制备金属氧化物纳米颗粒，用作催化剂或传感器材料；还可以制备纳米多孔材料，用于气体吸附和分离等应用。
此外，溶胶凝胶法还可以结合其他纳米制备方法，如溶剂热法和水热法等，来制备复合材料或纳米复合材料，以实现材料性能的进一步改善。
溶胶凝胶法是一种重要的纳米材料制备方法，其基本原理是通过控制溶胶的凝胶过程来制备纳米微粒。
溶胶凝胶法具有简单、方便、形态和尺寸可控等优点，并在催化剂、材料科学、生物医学等领域得到了广泛应用。
纳米粒子的制备方法
2．振动球磨
2．2．1机械粉碎法
以球或棒为介质，介质 在粉碎室内振动，冲击物料 使其粉碎，可获得小于2μm 的粒子达90％，甚至可获得 0.5μm的纳米粒子。
振动球磨
实 例：
2．2．1机械粉碎法
1） 高能振动球磨法制备纳米SiCp/Al复合材料的研究
采用粒径为30nm的SiC和100μm左右的Al粉颗粒为 初始原料,通过高能振动球磨的方法对体积分数﹪为5、 10、20、30的SiCp/Al复合粉末进行了球磨处理.
缺点：此种机械的弹簧易于疲劳而破坏，衬板消耗也较大， 所用的振幅较小，给矿不宜过粗，而且要求均匀加入，故 通常适用于将1～2毫米的物料磨至85～5微米(干磨)或5～ 0．1微米(湿磨)。
在粗磨矿时，振动磨的优点并不很显著，因而至 今在选矿上尚未采用它代替普通球磨，但在化学工业 上得到了发展。
4．搅拌磨
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。
2.1 纳米粒子制备方法评述
蒸发法 机械粉碎法
物理方法与化学方法
制备了各种金属及合金化合物 等几乎所有物质的纳米粒子
2．2．1机械粉碎法
粉碎过程的另一现象“逆粉碎现象”
物料在超细粉碎过程中，随着粉碎时间的延长，颗粒粒度 的减小，比表面积的增加，颗粒的表面能增大，颗粒之间 的相互作用增强，团聚现象增加，达到一定时间后，颗粒 的粉碎与团聚达到平衡。
粉碎
团聚
是各种粉碎存在最低粒度下限的主要原因；
是相似条件下湿法球磨比干法粒度下限低的原因.
药物纳米颗粒的制备及表征
药物纳米颗粒的制备及表征药物纳米颗粒是一种应用广泛的新型药物载体，具有较小的粒径和较大的比表面积，能够提高药物的溶解度、稳定性和生物利用度。
本文将介绍药物纳米颗粒的制备方法以及常用的表征技术。
一、制备方法1. 溶剂沉淀法溶剂沉淀法是一种常用的制备药物纳米颗粒的方法。
首先，将药物和载体溶解在有机溶剂中，形成混合溶液。
然后，在搅拌的条件下，将混合溶液缓慢滴入抗溶剂中，药物溶液中的有机溶剂会逐渐扩散到抗溶剂中，形成纳米颗粒。
2. 激光烧结法激光烧结法利用激光将药物固体颗粒加热至熔点，然后迅速冷却成固态纳米颗粒。
这种方法具有操作简单、制备时间短的优点，适用于多种药物的制备。
3. 胶束法胶束法是通过形成胶束来制备药物纳米颗粒。
首先，在水相中加入表面活性剂和辅助剂，形成胶束。
然后，将药物溶解在有机溶剂中，将有机溶液滴入胶束溶液中，药物溶液中的有机溶剂会逐渐扩散到胶束中，形成纳米颗粒。
二、表征技术1. 扫描电子显微镜（SEM）SEM是一种常用的表征技术，能够观察到药物纳米颗粒的形貌和表面形态。
通过SEM观察，可以获得颗粒的大小、形状等信息。
2. 透射电子显微镜（TEM）TEM是一种高分辨率的表征技术，能够观察到药物纳米颗粒的内部结构和形貌。
通过TEM观察，可以获得颗粒的粒径、晶体结构等信息。
3. 粒度分析仪粒度分析仪可以用来测量药物纳米颗粒的粒径分布。
该仪器通过光散射原理，可以快速、准确地确定颗粒的平均粒径以及粒径分布情况。
4. 红外光谱（IR）红外光谱可以用来确定药物纳米颗粒的化学成分。
通过对红外光谱的分析，可以确定药物颗粒中是否存在特定的官能团或化合物。
5. 热重分析（TGA）热重分析可以用来研究药物纳米颗粒的热稳定性和热分解行为。
通过热重曲线，可以了解颗粒在不同温度下的热解特性。
总结：药物纳米颗粒的制备和表征是药物纳米技术研究中的重要环节。
通过合适的方法制备纳米颗粒，并采用准确可靠的表征技术进行表征，能够为药物的研发和应用提供有力的支持。
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。
微乳液法制备纳米微粒
纳米材料微乳液法制备纳米微粒微乳液法的概述：微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成均匀的乳液，从乳液中析出固相从而制备出一定粒径的纳米粉体。
但相对于细乳液和普通乳液而言的，微乳液颗粒直径约为10〜100nm细乳液颗粒直径约为I00~400nm,普通乳液颗粒直径一般在几百纳米到上千纳米。
一般情况下，将两种互补相溶的液体在表面活性剂作用下所形成的热力学稳定、各项同性、外观透明或半透明、粒径I 〜I00nm 的分散体系称为微乳液。
相应的把制备微乳液的技术称为微乳化技术(MET)。
982年Bout onmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合肼或者氢气还原在w/0型微乳液水合中的贵金属盐，得到了分散的Pt、Pd、Ru Ir金属颗粒(3~40nm) 。
从此以后, 微乳液理论的研究获得了飞速发展, 尤其是20世纪90年代以来,微乳液应用研究更快,在许多领域如3次采油、污水治理、萃取分离、催化、食品、生物医药、化妆品、材料制备、化学反应介质,涂料等领域均具有潜在的应用前景。
微乳液法是一种简单易行而又具有智能化特点的新方法,是目前研究的热点。
运用微乳液法制备纳米粉体是一个非常重要的领域。
运用微乳液法制备的纳米颗粒主要有以下几类。
：(1) 金属, 如Pt、Pd、Rh Ir、Au、Ag、Cu等; (2)硫化物CdS PbS CuS等; (3)Ni、Co、Fe 等与B 的化合物；(4) 氯化物AgC1、AuC1 等；(5) 碱土金属碳酸盐,如CaC0、3 BaC03、Sr—C03；(6) 氧化物Eu20 、Fe20。
、Bi20 及氢氧化物如AI(0H)3 等。
1 微乳反应器原理在微乳体系中, 用来制备纳米粒子的一般都是W/ 0型体系, 该体系一般由有机溶剂、水溶液、活性剂，助表面活性剂4个组分组成。
常用的有机溶剂多为C6〜C8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般为A0T(2一乙基己基磺基琥珀酸钠)、SDS(十二烷基硫酸钠)阴离子表面活性剂、SDBS十六烷基磺酸钠)阴离子表面活性剂、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)阳离子表面活性剂、TritonX( 聚氧乙烯醚类) 非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链C5〜C8的脂肪酸。
纳米微粒制备 气相法
药物输送：纳米微粒作为药物载体提高药物的靶向性和生物利用度 诊断试剂：纳米微粒作为诊断试剂提高检测灵敏度和准确性 生物成像：纳米微粒作为生物成像剂提高成像分辨率和灵敏度 基因治疗：纳米微粒作为基因载体提高基因转染效率和安全性
PRT SIX
纳米微粒的制备 技术不断进步气 相法成为主流
气相法具有高效、 环保、可控等优 来自未来发展前景 广阔优点：制备过程简 单易于控制可大规 模生产
应用：广泛应用于 纳米材料、纳米药 物等领域
纳米微粒制备 化学合成 材料科学
生物医药 环境科学 电子技术
PRT THREE
纳米微粒的种类：金属、氧化物、半导体等 纳米微粒的尺寸：纳米级、微米级等 纳米微粒的纯度：高纯度、低纯度等 纳米微粒的形态：球形、棒状、片状等
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汇报人：
CONTENTS
PRT ONE
PRT TWO
气相法是一种制备纳米微粒的 方法
原理：通过控制气体的流速、 温度和压力等参数使气体中的 微粒形成纳米级颗粒
特点：制备过程简单、快速、 可控性强
应用：广泛应用于材料科学、 化学工程等领域
气相法是一种制备 纳米微粒的方法
原理：通过控制气体的 流速、温度和压力等参 数使气体中的微粒在气 相中形成纳米微粒
太阳能电池：提高光电转换效率 燃料电池：提高能量密度和稳定性 储能材料：提高储能密度和循环寿命 热电材料：提高热电转换效率和稳定性
空气净化：纳米微粒可用于吸附空气中的有害物质如PM2.5、甲醛等 水处理：纳米微粒可用于去除水中的有毒物质如重金属、有机物等 土壤修复：纳米微粒可用于修复被污染的土壤提高土壤的生物活性和肥力 生物降解：纳米微粒可用于生物降解如生物降解塑料、生物降解农药等
添加标题
制备纳米粒子的方法
制备纳米粒子的物理方法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0101～0105μm。
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(300～500 m/ 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011μm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。
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5～100 nm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。
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013～115 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。
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纳米铜的制备及其物理性能分析引言20世纪80年代以来，一项令世人瞩目的纳米科学技术正在迅速发展。
纳米科技将在21世纪促使许多产业领域发生革命性的变化，纳米技术是研究尺寸范围在1~100nm之间的物质组成，是单个原子，分子层次上对物质的种类数量和结构形态进行精确的观测，识别和控制技术，是在纳米的尺度内研究物质的特征和相互作用，并利用这些物性制造具有特定功能产品的高新技术。
纳米尺度空间所涉及的物质层次，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宏观系统亦非典型的微观系统，是一种相对独立的中间领域，即典型的介观系统，在这样的尺度空间，由于量子效应，物质局域性，及巨大的表面和介面效应使物质的很多性能发生质变[]1。
纳米技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，是现代科学（混沌物理，量子力学，介观物理，分子生物学）和现代技术（计算机技术，微电子和扫描电子显微镜技术核分析技术）结合的产物[]2。
纳米科技在材料，信息，能源，环境，生命，军事，制造等方面显示广泛的应用潜力，是21世纪高新技术和发展的源头将给人类生活带来巨大的变化，成为21世纪世界各国抢占高科技和全球经济制高点和重点战略领域。
用纳米材料制成的用品具有很多奇特的性质，纳米材料称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。
纳米微粒由于其表面原子占有的比例大，表面键态和电子态不同，原子配位不全等，可以使表面活性增大从而优异的催化性能。
这为廉价的金属催化剂提供了可能[]3。
纳米金属微粒，如Ag、Cu等具有优异的杀菌性能。
德国曾将CuS涂附于织物表面制成抗菌面料[]3。
纳米微粒的尺寸比一般生物体内的细胞红血球小得多，这就为生物学研究提供了一个新的途径[]4。
1实验目的1.学习和掌握利用蒸汽冷凝法制备金属纳米微粒的基本原理和实验方法，研究微粒尺寸与惰性气体气压之间的关系。
2实验原理纳米微粒的制原理2.1 微粒制备[]7利用宏观材料制备微粒，通常有两条路径。
一种是由大变小，即所谓粉碎法；一种是由小变大，即由原子气通过冷凝、成核、生长过程，形成原子簇进而长大为微粒，称为聚集法。
由于各种化学反应过程的介入，实际上已发展了多种制备方法。
试验室中我们采用蒸汽法制备纳米铜微粒。
1 粉碎法图1示意几种最常见的粉碎法。
实验室使用得Array最多的是球磨粉碎。
球磨粉碎一开始粒径下降很快，但粉碎到一定程度时，由冷焊或冷烧结引起的颗粒重新聚集过程与粉碎过程之间达到动态平衡，粒径不再变小。
球磨粉碎法的缺点是微粒尺寸的均匀性不够，同时可能会引入杂质成分。
但相对而言工艺较简单，产率较高，而且还能制备一些其它方法无法制备的合金材料。
2 化学液相法化学液相法制备纳米微粒获得很大的进展，目前已发展成共沉淀法、水热法、冻结干燥法、溶胶—凝胶法等。
利用化学液相法已制备成许多种类的纳米金属、非金属单晶微粒及各种氧化物、非氧化物以及合金（如CoFeO4，BaTio3）、固溶体（如Al2O3-TiO2）。
3 气相法（聚集法）气相法制备纳米微晶可以追溯到古代，我们的祖先就曾利用蜡烛火焰收集炭黑制墨。
文献记录表明，1930年代，Rufud为了研究红外吸收，在空气中制备了Ｎi等１１种金属的纳米微粒。
1962年，由于日本物理学家Kubo（久保）提出量子尺寸效应，引起了物理学工作者的极大兴趣，促进了纳米微粒的制备及检测。
1963年kimoto等在稀薄氩气氛的保护下利用金属加热蒸发再冷凝，成功地制备了20多种金属材料的纳米微粒。
时至今日，除了在加热方法上已发展了电阻加热法、等离子喷射法、溅射法、电弧法、激光法、高频感应法及爆炸法等各种方法，在制备原理上亦已发展了ＣＶＤ法、热解法及活性氢—熔融金属反应法等。
它们为不同的用途，提供各自适宜的制备方法。
4 蒸汽冷凝法原理在各类制备方法中，最早被采用并进行较细致实验研究的是蒸汽冷凝法。
图2显示蒸气冷凝法制备纳米微粒的过程。
首先利用抽气泵对系统进行真空抽吸，并利用化学性质不活泼的气体进行置换。
在下面的实验中我们使用Ｎ２气。
经过几次置换后，将真空反应室内保护气的气压调节控制至所需的参数范围，通常约为0.1ｋＰａ至10ｋＰａ范围，与所需粒子粒径有关。
当原材料被加热至蒸发温度时（此温度与气体压力有关，可以从材料的蒸汽压温度相图查得）蒸发成气相。
气相的原材料原子与惰性气体的原子（或分子）碰撞，迅速降低能量而骤然冷却。
骤冷使得原材料的蒸汽中形成很高的局域过饱和，非常有利于成核。
图3显示成核速率随过饱和度的变化。
成核与生长过程都是在极短的时间内发生的，图4给出总自由能随核生长的变化，一开始自由能随着核生长的半径增大而变大，但是一旦核的尺寸超过临界半径，它将迅速长大。
首先形成原子簇，然后继续生长成纳米微晶，最终在收集器上收集到纳米粒子。
2.2 仪器原理[]8。
玻璃真空罩G置于仪器顶部真空橡皮圈的上方。
平时真空罩内保持一定程度的低气压，以维护系统的清洁。
当需要制备微粒时，打开阀门Ｖ2让空气进入真空室，使得真空室内外气压相近即可掀开真空罩。
真空罩下方真空室底盘Ｐ的上部倒置了一只玻璃烧杯Ｆ，用作纳米微粒的收集器。
两个铜电极Ｉ之间可以接上随机附带的螺旋状钨丝Ｈ。
铜电极接至蒸发速率控制单元，若在真空状态下或低气压惰性气体状态下启动该单元，钨丝上即通过电流并可获得1000℃以上的高温。
真空底盘Ｐ开有四个孔，孔的下方分别接有气体压力传感器Ｅ，以及连结阀门Ｖ1、Ｖ2和电磁阀Ｖe的管道。
气体压力传感器Ｅ连结至真空度测量单元，并在数字显示表Ｍ1上直接显示实验过程中真空室内的气体压力。
阀门Ｖ1通过一管道与仪器后侧惰性气体接口连结，实验时可利用Ｖ1调整气体压力，亦可借助Ｖe调整压力。
阀门Ｖ2的另一端直通大气，主要为打开钟罩而设立。
电磁阀Ｖe的另一端接至抽气单元并由该单元实行抽气的自动控制，以保证抽气的顺利进行并排除真空泵油倒灌进入真空室。
蒸发控制单元的加热功率控制旋钮置于仪器面板上。
调节加热器时数字显示表Ｍ2直接显示加热功率。
3 实验步骤3.1 .准备工作（1）检查仪器系统的电源接线、惰性气体连结管道是否正常。
惰性气体最好用高纯Ar气，在此实验中我们使用化学性质不活泼的高纯Ｎ2气。
（2）利用脱脂白绸布、分析纯酒精、仔细擦净真空罩以及罩内的底盘、电极和烧杯。
将螺旋状钨丝接至铜电极。
（3）从样品盒中取出铜片（用于纳米铜粉制备），在钨丝的每一圈上挂一片，罩上烧杯。
（4）罩上真空罩，并在烧杯壁上贴一洁净的玻璃片（用于收集纳米微粒）。
关闭阀门Ｖ1、Ｖ2，将加热功率旋钮沿逆时针方向旋至最小，合上电源总开关Ｓ1。
此时真空度显示器显示出与大气压相当的数值，而加热功率显示值为零。
（5）合上开关Ｓ2，此时抽气单元开始工作，电磁闭Ｖe自动接通，真空室内压力下降。
下降至一定值时关闭Ｓ2，观察真空度是否基本稳定在该值附近，如果真空度持续变差，表明存在漏气因素，检查Ｖ1、Ｖ2是否关闭。
正常情况下不应漏气。
（6）打开阀门Ｖ1，此时气体进入真空室，气压随之变大。
（7）准备好备用的干净毛刷和收集纳米微粉的容器。
3.2 制备铜纳米微粒(采用闪蒸法)。
（1）关闭Ｖ1、Ｖ2阀门，对真空室抽气至0.05ｋＰａ附近。
（2）利用氮气冲洗真空室。
打开阀门Ｖ1使氮气进入真空室，边抽气边进气约５分钟。
（3）关闭阀Ｖ1，观察真空度至0.13ｋＰａ附近时关闭Ｓ2，停止抽气。
此时真空度应基本稳定在0.13ｋＰａ附近。
（4）沿顺时针方向快速旋转加热功率旋钮，随着加热功率迅速逐渐增大，钨丝迅速发红变亮。
当温度达到铜片的熔点时铜片熔化并蒸发，此时可以见到用作收集器的烧杯表面迅速变黑，当整个烧杯变黑时应立即将加热功率调至最小。
（5）打开阀门Ｖ2使空气进入真空室，当压力与大气压最近时，小心移开真空罩，取下作为收集罩的烧杯。
小心取下贴在玻璃壁的玻璃片。
用刷子轻轻地将烧柸壁一层黑色粉末刷至烧杯底部再倒入备好的容器，收集到的细粉即是纳米铜粉。
4 实验结果与分析4.1 纳米铜微粒的颜色我们知道金属铜是金黄色的，但在实验中我们制得的纳米微粒吸附在烧杯壁上是黑色的，这种现象可以用纳米微粒的尺寸效应加以解释。
在前面我们提到，当微粒的尺寸小到纳米数量几级的时候。
由于下小尺寸效应，周期性的边界条件被破坏，在声光电磁等方面呈现小尺寸效应。
光吸收性显著增加，相应光反射能力降低。
所以我们眼睛接收到的光能量减少。
因此我们看到的纳米铜微粒是黑色的。
利用纳米微粒的这种性质可以制作吸波材料，涂在飞机表面上。
对飞机进行隐形。
5 纳米微粒的一些奇异特性根据南京大学电子显微镜的观察采用蒸汽冷凝法制备所得纳米微粒的粒径大约在50nm 左右，当微粒尺寸为纳米量级（1nm-100nm）时，微粒具有一些特殊的性质。
5.1 小尺寸效应[]10纳米材料的尺度与光波的波波长，德布罗意波长及超导态的相干长度或透射深度等物理尺寸相当或更小，宏观的周期性边界条件不再成立，导致材料的声、光、电、磁、热力学等特性呈现小尺寸效应光吸收显著增强，产生吸收峰的等离子共振偏移，磁有序态转为无序态，超导相转为正常相，声子谱发生改变。
纳米微粒之间在室温下就可以合二为一，因此微粒的熔点会大大降低，以Au颗粒为例，熔点600k块状则为1337k。
5.2 表面效应[]10表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅度地增加，粒子表面能及表面张力也随着增加，从而引起纳米粒子性质的变化，比表面积增大，使处于表面的原子数增加，增加了纳米微粒的活性。
引起纳米微粒表面原子输运和构型发生变化，同时引起表面电子自下图为表面原子数与粒径关系曲线：5.3 量子尺寸效应[]10传统的电子能带理论表明，金属费米能级附近能级是连续的，但是久保指出了，低温下纳米微粒的能级不连续，相邻电子能级间距与微粒直径有关：当能级间距大于热能、磁能、静磁能、静电能，光子能量或超导态的凝聚能时微粒的电、磁、光、声、热及超导性会与大块材料显著不同，以铜纳米微为例，其导电性在室温下也明显下降。
5.4 宏观量子隧道效应[]11微观粒子具有贯穿势垒的能力，称为隧道效应。
人们发现微颗粒子的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等也等具有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。
量子尺寸效应，宏观量子隧道效应将会是未来微电子，光电子器件的基础。
在制造半导体集成电器时，当电子器件进一步微型化时，由于量子效应将会使器件无法正常工作，经典电路的极限尺寸约为0.25微米，利用纳米技术是突破这一极限的唯一希望。
注意事项1.真空钟罩为玻璃制品，移动时应轻拿轻放。
2.使用阀门V1,V2时力量应适中，不要用暴力猛拧。
3.蒸发材料是，钨丝发出强烈耀眼的光。
其中的紫外部分已基本被玻璃吸收，在较短的时间内用肉眼观察未见对眼睛的不良影响。
但为安全起见，应尽量带上护眼镜。