纳米粒子的制备方法PPT演示课件

1.1.1 球磨(Milling)
球磨机是目前广泛 采用的纳米磨碎设备。
它是利用介质和 物料之间的相互研磨 和冲击使物料粒子粉 碎，经几百小时的球 磨，可使小于lμm的 粒子达到20％。
1）可充入惰性气体进 行机械合金，机械复合， 纳米材料及复合材料的 合成。
2）材质可选择玛瑙， 氮化硅，氧化铝，氧化 锆，不锈钢，普通钢， 碳化钨，包裹塑料的不 锈钢。
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。 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。
5（1）
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。
纳米微粒合成技术要求
纳米微粒的纯度及表面干净程度； 纳米微粒的平均粒径及粒度分布； 纳米微粒的晶型及晶相稳定度； 纳米粉体是否容易团聚； 能长时间运转、容易收集、安定而保存性良好； 生产成本符合商业化运转。
1 制备纳米粒子的物理方法
1.1机械粉碎法
粉碎定义：固体物料粒子 尺寸由大变小过程的总称， 它包括“破碎”和“粉 磨”。前者是由大料块变 成小料块的过程，后者是 由小料块变成粉体的过程。
未被N2气保护的ZnSe样品 被N2气保护的ZnSe样品
参考资料2
高能球磨制备大容量贮氢合金电极材料
环保意识增强呼唤电动汽车。电动汽车的关键之一是 要有大容量充电电池。目的：针对电动汽车用电池负极材 料。
1984年，Gleiter等人 用同样的方法制备出了 纳米相材料TiO2。
纳米粒子制备方法评述
蒸发法
制备了各可种以金制属备及金合属氧化物、
金化合物氮材等化料几物、乎、磁所碳性有化材物料、等超几导乎 物质的高纳能所米球有粒磨物子、质振的动纳、米粒子。
机械粉碎法
搅拌磨及高速气流磨
物理方法与化学方法
粉碎极限粒一子般的为纯微度米、级产率、 粒径分布、均匀性 及粒子的可控制性 等问题依然存在
滚筒式球磨
参考资料1
1）高能球磨制备ZnSe纳米晶粉体
车俊 姚熹 姜海青 汪敏强，西安交通大学,
《稀有金属材料与工程》-2006
将相同摩尔比的Zn粉和Se粉放在球磨罐(WC)中，选用球石 直径为10mm，原料：球石＝1:20，干磨，在氮气保护下， 球磨60min即可获得纯立方闪锌矿结构，避免了ZnO相的出 现。晶粒的尺寸用Scherrer公式计算为5nm，用TEM直接观 察的尺寸为10nm左右。
按材质 纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和 纳米复合材料。
按形态 纳米颗粒材料、纳米固体材料（也称纳米块体材料）、 纳米膜材料以及纳米液体材料。
按功能 纳米生物材料、纳米磁性材料、纳米药物材料、纳米 催化材料、纳米智能材料、纳米吸波材料、纳米热敏 材料以及纳米环保材料等。
发展历史
例如：
A：在干法研磨水泥熟料时加入乙二醇作为助磨剂，产率 可提高25～50％；
B： 在湿法球磨锆英石时加入0.2％的三乙醇胺，研磨时 间减少3/4。
采用机械粉碎法需注意的问题：
1Baidu Nhomakorabea安全性问题
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。
2）纳米机械粉碎极限
在纳米粉碎中，随着粒子粒径的减小，被粉碎物料的结 晶均匀性增加，粒子强度增大，断裂能提高，粉碎所需的机 械应力也大大增加。因而粒度越细，粉碎的难度就越大。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。
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，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.
打破以上平衡,可采取的一个重要方法就是加 入助磨剂。助。磨剂： 助磨剂定义：在超细粉碎过程中，能够显著提高 粉碎效率或降低能耗的化学物质称为助磨剂。
粉碎作用力的类型
基本粉碎方式：压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。 种类：湿法粉碎 干法粉碎
一般的粉碎作用力都是几种力的组合，如球磨机 和振动磨是磨碎与冲击粉碎的组合；雷蒙磨是压碎、 剪碎、磨碎的组合；气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组 合等等。
球磨过程中引起粉末粒度发生变化的机理有两种：
种：颗粒之间或颗粒与磨球之间互相摩擦,使得一定 粒度范围内的颗粒造成表面粉碎,结果形成大和小两 种粒度的新颗粒,称为摩擦粉碎或表面粉碎。 一 种：由于球对颗粒或颗粒对颗粒的冲击、碰撞和剪 切等作用,从颗粒中近似等体积地分割出两个小颗粒, 称为冲击压缩粉碎或体积粉碎。
制备方法的分类：
过去一般把超微粒子(包括1-100nm的纳米微粒)制 备方法分为两大类：物理方法和化学方法。
液相法和气相法被归为化学方法，机械粉碎法被划 为物理方法。
气相法笼统划为化学法不合适， 把粉碎法全归为物理方法也不合适。
将块状物质粉碎、细 化，从而得到不同粒 径范围的纳米粒子。
由小极限原子或 分子的集合体人 工合成超微粒子。
第八章 第二节 纳米粒子的制备方法
1（1）
纳米材料的主要形式
纳米粒子
纳米线
纳米带
纳米管
纳米膜
纳米固体材料
纳米材料的分类
按结构：
零维纳米材料：指空间三维尺度均在纳米尺度以内的 材料，如 纳米粒子、原子团簇等。 一维纳米材料：有两维处于纳米尺度的材料，如纳米 线 纳米管。 二维纳米材料：在三维空间有一维在纳米尺度的材料， 如超薄膜。 三维纳米材料（纳米固体材料）：指由尺寸小于20nm 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性固体材料。纳米固体材料的主 要特征是具有巨大的颗粒间界面，如5 nm颗粒所构成 的固体每立方厘米将含1019个晶界，从而使得纳米材 料高韧性。