表面活性剂与纳米材料的制备
表面活性剂在纳米材料合成中的应用
溶致液晶的结构
三 、前沿应用
4、溶致液晶
两种表面活性剂组 装介孔结构的示意 图及二氧化硅的TEM图
三 、前沿应用
5、囊泡
囊泡具有稳定性和包容性，可以作为“纳米反
应器”制备纳米粒子，也可以制备空心球壳。
四 、结论展望
结论
（1）对纳米粒子具有稳定和分散的作用：
（2）对纳米材料形貌具有调控作用；
表面活性剂在纳米材料合成中的 应用
西北工业大学
蹇木强
报 告 内 容
☞背景及意义
☞作用机理
☞前沿应用 ☞结论展望
一 、背景及意义 1、纳米材料
纳米粒子的团聚
一 、背景及意义 2、表面活性剂
临界胶束浓度（CMC）:表面活性剂分子缔合形成
胶束的最低浓度。
一 、背景及意义
2、表面活性剂
有序分子组合体示意图
展望
表面活性剂在纳米材料形貌调控中具有优势，
随着研究的深入，表面活性剂有序分子组合体的
模板功能在纳米材料中将会发挥更大的作用，也
将会与纳米材料的优异性能产生协同作用。
Thank you
三 、前沿应用
3、微乳液
表面活性剂：
2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠（AOT）、SDS、
SDBS、CTAB等
助表面活性剂：
正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇等
脂肪醇
三 、前沿应用
3、微乳液
（1）配制两种微乳液； （2）物质交换或传递； （3）化学反应并成核； （4）生长成目的产物。
三 、前沿应用
使其反应。
（2）A、B两种反胶束溶液混合，通过反胶束的碰
撞，发生反应，并成核、生长。
（3）反应物由油相进入内部，水解产生纳米微粒。
表面活性剂与纳米材料的制备学习资料
表面活性剂与纳米材料的制备表面活性剂与纳米催化材料的制备摘要：随着纳米技术的发展，发现与合成新型的、高质量、性能优异的纳米结构材料成为多学科交叉研究的热点。
本论文首先介绍了纳米催化材料的在催化应用方面的优异特性及其制备方法，其次介绍了在纳米催化材料制备中用到的表面活性剂的性质，最后介绍了表面活性剂在纳米催化材料制备中所起的重要作用。
关键词：表面活性剂纳米材料一、研究背景纳米材料出现许多既不同于宏观体系，也不同于微观体系的奇异性能，比如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，使其得到越来越多的关注。
在催化方面，纳米材料也有很大的用武之地，由于纳米材料极小的尺寸，导致其具有很大的比表面积，更多的活性位将会暴漏出来，显现极高的催化活性。
另外，纳米粒子的表面原子所处晶体场环境及结合能与内部原子不同，存在较多的悬空键，具有不饱和性质，活性很高，使其极易与其他原子或者分子发生相互作用，尤其是在催化方面，能够很好的活化反应分子，降低活化能，极大的提高反应速率。
而合成形貌可控的纳米金属结构的方法中，有些会涉及到了表面活性剂的使用。
二、纳米催化材料特性及其制备方法区别于一般催化剂，纳米催化剂表现出如下这些特性:(1)表面特性:在纳米催化剂颗粒中，由于表面原子与总原子周边缺少相邻原子，因而出现许多悬空键，显示出不饱和性，极易与其它原子结合而稳定下来[1]。
当颗粒直径较接近原子直径时，催化剂表面原子占总原子的百分比急剧增加，催化剂的表面积、表面能及表面结合能都迅速增大，具有很强的化学活性。
(2)吸附特性:氧在纳米催化剂上的吸附则更为明显，几乎所有的纳米颗粒在有氧条件下都能够发生氧化反应，即使是热力学上稳定性很好的贵金属，经纳米技术处理也能发生氧化反应。
氢在催化剂上的吸附方式将对催化反应起着至关重要的作用。
氢在某些过渡金属纳米催化剂表面呈解离吸附，这对催化部分有机化合物的还原有很好的促进作用。
如，镍铝骨架负载高分散性镍所制成的雷尼镍纳米催化剂，呈现了对有机化合物还原反应非常高的活性与选择性。
表面活性剂在纳米材料形貌调控中的作用及机理研究进展
Vol 135No 16化基金项目:河南省杰出青年科学基金项目(No.0312*******);河南省教育厅自然科学基金项目作者简介:王培义(1960-),男,教授,硕士生导师,主要研究方向:精细化学品和功能材料。
表面活性剂在纳米材料形貌调控中的作用及机理研究进展王培义 张晓丽 徐甲强(郑州轻工业学院材料与化工学院,郑州450002)摘 要 介绍了表面活性剂在纳米材料合成中的软模板作用和稳定分散作用,重点综述了利用表面活性剂在溶液中聚集形成的胶团、反胶团、微乳液、囊泡、液晶等各种有序聚集体辅助制备纳米材料的作用机理。
展望了表面活性剂在纳米材料形貌调控中的应用前景。
关键词 纳米材料,形貌调控,表面活性剂,有序聚集体,作用机理Progress in f unction and mechanism of surfactant incontrolling of size and shape of nanomaterialsWang Peiyi Zhang Xiaoli Xu Jiaqiang(College of Material and Chemistry Engineering ,Zheng Zhou University ofLight Indust ry ,Zhengzhou 450002)Abstract The f unction of surfactants in controlling size and shape of nanomaterial particles ,which are template ac 2tion and dispersion property ,were anized surfactant assembles ,including micelles ,reverse micelles ,microe 2mulsion ,surfactant liquid crystal and surfactant vesicles are introduced and their mechanism in assistant formation of nano 2materials are summarized.the direction of research of surfactant in controlling of size and shape of nanomaterials is viewed.K ey w ords nanomaterial ,controlling shape ,surfactant ,organized assemble ,mechanism 在纳米材料研究过程中,只有实现对纳米材料微结构的有效控制,才有可能将其更有效地应用于微电子器件等高科技领域中,因此,纳米材料的形貌控制成为当前材料科学研究的前沿与热点。
纳米技术 第三讲 纳米材料的制备及改性
⑤PH值的影响：水解反应过程中，PH值直接影响溶液的饱和度，
为了控制水解反应的均一性，应保持PH值的相对稳定性。
水解法合成纳米碳酸钙
1.3 溶胶凝胶(Sol-gel)法
溶胶 - 凝胶技术是指有机或无机化合物经过溶液、溶 胶、凝胶而固化，再经相应的热处理而形成氧化物或其 它化合物的方法。由于在材料制备初期就进行控制，其 均匀性可达到亚微米级、纳米级甚至分子水平。可用于 光电材料、磁性材料、催化剂及其载体、生物医学陶瓷 及高机械强度陶瓷材料的制备。
在醇介质中完成沉淀反应（在醇介质中滴入反应物。与水溶液
相比，沉淀剂在醇介质中溶解度更小，过饱和度将更大；在醇介质中反 应物电离度较水中要小得多，金属离子的移动速度也可能小得多，因而 晶核的生长也可能缓慢得多。此外，醇的表面张力比水小得多，有利于 干燥过程中减弱粒子的团聚）；
在沉淀反应介质中加入粒子生长抑制剂。
均匀沉淀反应具有非平衡或接近平衡的特点，得到 的纳米粒子密实、粒径小、分布窄，团聚较少。
C. 共沉淀法
沉 淀 剂 混合金 属盐溶液 沉 淀 剂 混合金 属盐溶液
混合金属盐溶液
沉淀剂溶液
顺序共沉淀
常用于制复合纳 米微粒，但因沉淀 有先有后而使产物 粒度不均匀。
反序共沉淀
混合盐中任意金属 离子来说，因沉淀剂 过量，其浓度已超过 溶度积Ksp，因而产 物中各组分分散均匀
2 纳米材料的固相制备法
固相制备法优点
• 工艺简单，成本较低； • 适宜规模生产； • 环境友好性较佳。
固相制备法缺点
• 粒径较大； • 粒径分布较宽； • 一般情况下不适宜于纳米线、纳米棒、纳米 膜的制备。
2.1 机械合成法
与其他制备方法相比，机械合成法制备的纳米材 料一般具有较高的缺陷密度，可获得饱和固溶的亚稳 晶体合金相。 机械合成法
金纳米材料的合成概述
金纳米材料的合成概述纳米材料又称纳米级结构，其广义上指的是在三维空间中，至少有一维处于纳米尺寸范围，因此又称为超精细颗粒材料。
粒子尺寸一般在1～100 nm之间，是处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从宏观和微观角度来说，它既非处于宏观又非处于微观系统，而是一种典型的介观系统，从而具有小尺寸效应，宏观量子隧道效应和表面效应。
1. 金纳米的合成方法（1）微乳液法Brust-Schiffrin通过反复实验，于1994年通过以微乳液为介质，制备出既能够溶于有机溶剂，又拥有较好稳定性的纳米金粒子。
（2）晶生长法通常情况下在晶生长法中，金纳米棒的模板采用的是表面活性剂，利用种子生长法来进行制备。
（3）模板法起初，模板法是利用电化学中的镀层方法在聚碳酸酯膜和氧化铝板膜上沉积金，后来，随着技术的发展，该方法不仅应用于纳米复合材料的制备，还能够对用过模板法合成的金纳米棒起到再分散的作用。
由于金纳米棒和氧化铝复合材料在可见光范围内都是透明的，所以想要得到不同程度的颜色复合膜可以通过改变沉积的金纳米棒的长径比来实现。
该方法大致步骤如下：一，将少量的银或者铜电镀到铝板模上作为电化学沉积的传导层；二，使金通过氧化铝纳米孔道进行电化学沉积；三，选择性地溶解氧化铝分子膜和银或者铜的薄膜（反应过程中的稳定剂选择PVP）；四，通过超声波或者搅拌，使金纳米棒分散在水或者有机溶剂中。
由于金粒子的直径与氧化铝相同，因此可以通过控制膜孔的直径以达到控制金纳米棒直径的目的。
金纳米管、纳米结构复合材料均可通过该技术来实现。
（4）电化学法该方法的实验装置是由金的金属板做为阳极，相同面积的铂金属板作为阴极组成的电化学电池的构成，生成金纳米棒过程中利用CTAB作为诱导表面活性剂，将电极浸在含有C16TAB和少量C12TAB的电解质溶液中，置于室温下超声，电解前在电解质溶液中加入适量丙酮和环己烷，电解30 min，电流控制在3 mA。
反应过程中金先在阳极形成AuBr4-，然后迅速与阳离子表面活性剂结合并转至阴极被还原。
纳米晶体的制备方法及应用研究
纳米晶体的制备方法及应用研究，一个重要的应用是光催化二氧化碳还原。
以下是具体的纳米晶体的制备方法及应用。
一种制备纳米晶体材料的方法包括以下步骤：1. 化学气相沉积(CVD)法：在基底上生长纳米晶体材料。
这种方法能够控制生长出单一晶体结构的材料，具有很高的结晶质量和纯度。
但是，这种方法需要在真空环境下进行，成本较高。
2. 溶胶-凝胶法：将金属有机物或无机物化合物加热，从而得到纳米晶体材料。
这种方法设备简单，操作方便，能够制备出较大尺寸的纳米材料。
3. 水热合成法：这种方法是在高温高压条件下，在水中合成出纳米晶体材料。
这种方法可以在常温常压下进行，成本较低。
4. 微乳液法：这种方法是在微乳液中合成纳米晶体材料，微乳液是由油相、水相和表面活性剂组成的。
这种方法能够控制纳米晶体的尺寸和形状。
5. 模板法：这种方法是通过模板的生长机理来合成纳米晶体材料，模板可以提供生长所需的形状和尺寸。
6. 蒸发辅助金属有机框架(MOF)合成法：这种方法是在高真空下，利用MOF的独特性质，直接在基底上合成纳米晶体材料。
这种方法能够在室温常压下进行，而且产物纯度高。
在以上方法中，MOF法是一种新型的纳米晶体材料的制备方法，它具有许多优点，如高比表面积、多孔性、稳定性好、易功能化等。
同时，MOFs可以用来存储气体分子，如二氧化碳，因此，在光催化二氧化碳还原领域具有很大的应用潜力。
总之，纳米晶体的制备方法多种多样，每种方法都有其独特的优点和局限性。
在选择合适的制备方法时，我们需要考虑实验条件、成本、产物的性质等因素。
而随着科技的发展，相信未来将会有更多更先进的纳米晶体制备方法出现。
表面活性剂在制备纳米颗粒所起的作用
需要通过实验摸索和优化，找 到合适的表面活性剂浓度，以 实现高效、可控的纳米颗粒制
备。
前景：新型表面活性剂的开发
随着纳米科技的发展，对表面活性剂 的性能要求也越来越高，因此需要不 断开发新型的表面活性剂。
通过合成策略、分子设计等技术手段， 不断优化和改进表面活性剂的性能， 是未来发展的重要方向。
新型表面活性剂应具备更高的稳定性、 更强的生物相容性和更低的细胞毒性 等优点，以满足在生物医学、环保等 领域的应用需求。
引入功能性基团
表面活性剂分子可以在纳米颗粒表面引入各种功能性基团， 如羧基、氨基等，为后续的修饰和改性提供方便。
03
表面活性剂在制备纳米颗粒中的 具体作用机制
降低表面张力
表面活性剂分子具有两亲性，一端亲 水，另一端疏水，可以有效地降低水 溶液的表面张力。
在制备纳米颗粒的过程中，表面活性 剂的降低表面张力作用有助于减小颗 粒之间的摩擦阻力，使颗粒更容易分 散。
表面活性剂在制备纳米颗粒 所起的作用
• 表面活性剂简介 • 表面活性剂在制备纳米颗粒中的应
用 • 表面活性剂在制备纳米颗粒中的具
体作用机制
• 表面活性剂在制备纳米颗粒中的实 际效果
• 表面活性剂在制备纳米颗粒中的挑 战与前景
• 结论
01
表面活性剂简介
表面活性剂的定义
01
表面活性剂是一种具有亲水性和 亲油性基团的物质，能够降低表 面张力、增加分散性、稳定乳液 和悬浮液等。
表面活性剂的性质
表面活性剂具有较低的临界胶束 浓度（CMC），即在低浓度下 即可显著降低溶液表面张力。
表面活性剂分子在溶液表面形成 单分子膜，具有降低界面张力的 能力，有助于形成稳定的乳液和
《纳米材料制备技术》7_一维纳米材料的制备_模板法_自组装法
Fe纳米线的AAO模板合成
Fe纳米线的局部放大TEM照片
Aspect ratio l/d
200
180
160
140
120
100
80
60
4002源自468t/min
纳米线的长径比与沉积时间近似成正比
自组装制备有序In2O3 纳米线
• 电沉积: 将8.5g/L InCl3 和25g/L Na3C6H5O7·2H2O混合液于 室温下通三探头直流电将铟纳米线电沉积进纳米孔洞中。 • 氧化: 电沉积后，自组装体系在不同的温度下于空气中加热
模板法合成纳米线一般具有以下几个显著的特点:
利用一维形貌的模板来引导一 维纳米结构的形成
• 适用于多种材料体系， 理论上可以制备出任意材料的纳米线 ；
• 适合于多种制备方法；
• 可以合成单分散的纳米线或是有序微阵列体系。
对模板的要求：具有一维纳米结构且形状容易控制的物质
多孔模板法合成纳米线研究进展
• 较高的稳定性,强的限域作用;
• 后处理过程复杂；
由于氧化铝膜模板一般具有孔径在纳米级 的平行阵列孔道，其孔径和孔深度可以通
•
反应物与模板的相容性影响纳米结构的形貌
过制备条件方便调控，而且相对于聚合物 膜能经受更高的温度、更加稳定、孔分布
• 硬模板结构比较单一， 形貌变化较少
也更加有序，因此已成为制备一维纳米材 料最为有效的模板。
氮化物纳米线制备的普适公式: MO(g) + C(纳米管) + NH3 → MN(纳米棒) + H2O + CO + H2
合成GaN 纳米线：
此后, 这一方法得到了广泛应用, 进一步扩展用于氧化物、金属等 纳米线的制备。
纳米材料的化学合成法
溶胶—凝胶法的优缺点 优点： ①操作温度低，节约能源，使得材料制备过程易于控制； ②高度均匀、可变性大； ③工艺简单，易于工业化，成本低，应用灵活； ④可提高生产效率； ⑤可保证最终产品的纯度. 缺点： ①凝胶颗粒之间烧结性差，块体材料烧结性不好；
②干燥时收缩大。
基本原理：
1.4、水热法
水热法是在高压釜里的高温、高压反应环境 中，采用水作为反应介质，使得通常难溶或不溶 的物质溶解，反应还可进行重结晶。水热技术具 有两个特点，一是其相对低的温度，二是在封闭 容器中进行，避免了组分挥发。
银等
水热沉淀法 例如 KF+MnCl2 - KMnF2
设备
1.5、溶剂热合成法
基本原理：
用有机溶剂（如：苯、醚）代替水作介质， 采用类似水热合成的原理制备纳米微粉。非水溶 剂代替水，不仅扩大了水热技术的应用范围，而 且能够实现通常条件下无法实现的反应，包括制 备具有亚稳态结构的材料。
溶剂热法分类
1.9、模板合成法
基本原理：
利用基质材料结构中的空隙作为模板进行合 成。结构基质为多孔玻璃、分子筛、大孔离子交 换树脂等。例如将纳米微粒置于分子筛的笼中， 可以得到尺寸均匀，在空间具有周期性构型的纳 米材料
1.10、电解法
基本原理：
电解包括水溶液电解和熔盐电解两种。用此 法可制得很多用通常方法不能制备或难以制备 的金属超微粉，尤其是电负性较大的金属粉末。 还可制备氧化物超微粉。用这种方法得到的粉 末纯度高，粒径细，而且成本低，适于扩大和 工业生产。
溶剂热法常用溶剂
溶剂热反应中常用的溶剂有:乙二胺、甲醇、 乙醇、二乙胺、三乙胺、吡啶、苯、甲苯、 二甲苯、1. 2 - 二甲氧基乙烷、苯酚、氨水、 四氯化碳、甲酸等.
表面活性剂在纳米材料合成与制备中的应用
２ ＬＢ膜在纳米材料合成与制备中的应用
Ｌ Ｂ 膜 技 术 由 美 国 化 学 家 朗 缪 尔 （Ｉ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ）各 布 洛 吉 特 （Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）发明，其原理是将含相双亲性棒状表面活性分子的有机 溶液滴在水面上，将有机溶剂挥发后，表面上形成由表面活性分子 组成的膜，然后利用放在水面上的可移动的挡板控制表面压，使水 表面活性分子由平躺渐渐直立起来，形成有序排列的单分子模。为 了降低整个体系的自由能，表面活性分子的疏水端尽可能离开水 面，然后再把这层单分子膜转移到固体表面上，就形成ＬＢ膜［４］ 。 ＬＢ膜具有良好的分子层状结构和取向，可作为合成反应的模板。 例如，利用ＬＢ膜诱导进行半导体纳米结构的取向生长，在气一液 界面上可制备有序低维硫化镉纳米晶，无机半导体／功能聚合物复 合的纳米线，半导体Ｔｌ２Ｏ胶３ 体粒子沿聚－Ｎ－乙烯基咔唑（ＰＶＫ）阳离 子链的定向吸附可得到Ｔｌ２Ｏ／３ＰＶＫ纳米阵列多层膜采用ＬＢ膜作为催 化体系将可以得到一些常规无法得到的新型纳米结构材料等。
３ 结语
近来年，高分子表面活性剂在纳米材料合成与制备中的应用也 十分活跃。并且，合成新结构的具有聚合能力的高分子表面活性剂 单体已成为合成纳米结构材料的一个新热点。二十一世纪将是纳米 技术的时代，纳米材料的应用涉及到各个领域，在机械、电子、光 学、磁学、化学和生物学纳领域有着广泛的应用前景。纳米材料将 成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息 等各个领域，发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断 发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛 的应用。
在无机纳米粉体与无机粉体或无机材料的复合过程中，常用非 离子表面活性剂进行处理。周琦等研究了阴离子型表面活性剂（十 二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠）和阳离子型表面活性剂（三乙醇 胺）对镍－磷－纳米氧化铝复合镀性能的影响。结果表明：采用阳离 子表面活性剂时所得镀层的纳米粒子复合量较大，镀速快，耐磨性 能好且纳米氧化铝分散较均匀。相比化学镀Ｎｉ－Ｐ和微米Ａｌ２Ｏ３复 合 化学镀Ｎｉ－Ｐ工艺所得镀层，纳米复合镀层具有较高的硬度和较好 的耐磨性［３］。
表面活性剂在纳米材料领域中的应用
收稿日期:2004-04-26;修回日期:2004-07-27基金项目:国家自然科学基金资助项目(50273030)作者简介:马建中(1960-),男(汉),山西人,教授,博士,联系电话:(0910)3578981。
表面活性剂在纳米材料领域中的应用马建中,储 芸 高党鸽(陕西科技大学资源与环境学院,陕西 咸阳 712081)摘要:主要介绍了表面活性剂在防止纳米粒子团聚方面的应用以及表面活性剂在一些纳米材料如碳纳米管、纳米晶和纳米磁性液体等方面的最新应用;同时介绍了纳米技术在改造表面活性剂工业上的应用,说明了表面活性剂与纳米材料千丝万缕的联系,指出了表面活性剂在与纳米技术的结合中,本身也在不断地发展,并展望了表面活性剂在纳米材料领域广阔的应用前景。
关键词:表面活性剂;纳米材料;应用中图分类号:T Q42319;T B383 文献标识码:A 文章编号:1001-1803(2004)06-0374-03 表面活性剂具有润湿、乳化、分散、增溶、发泡、消泡、渗透、洗涤、抗静电、润滑和杀菌等一系列优异性能,几乎渗透到社会生活中的一切技术经济部门。
近年来,随着社会的进步,科技的发展,一大批高新技术产业的涌现,表面活性剂的应用领域也在不断地被扩展。
纳米材料研究是目前国内外材料科学研究的一个热点,纳米技术被公认是21世纪最具有前途的科研领域。
1984年德国萨尔兰大学的G leiter 以及美国阿贡实验室的Siegel 相继成功地制得了纯物质的纳米细粉,从而使纳米材料进入一个新阶段。
1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议[1]上,正式宣布纳米科学为材料科学的一个分支。
如今,纳米材料已经开始走出炒作,实实在在进入人们的生活。
表面活性剂在纳米材料的研究和应用领域已经起着不可或缺的作用。
在纳米材料制备领域,利用表面活性剂分子在分散体系中形成的有序聚集体如胶束、反胶束和微乳相等性质成功制备了各种纳米材料;阳离子表面活性剂作为无机硅酸盐的插层改性剂在聚合物基-无机纳米复合材料的制备中能发挥重要作用;用表面活性剂进行改性是防止纳米粒子聚结的重要手段;表面活性剂还被应用于纳米材料的检测等方面。
介观材料和纳米材料的制备和应用
介观材料和纳米材料的制备和应用近年来，随着科技的不断发展，介观材料和纳米材料的制备和应用逐渐成为研究的热点。
介观材料是指在微观和宏观之间的尺度范围内具有特殊结构和性能的材料，而纳米材料则是指尺寸在纳米级别的材料。
这两类材料的制备和应用对于推动科学技术的发展具有重要意义。
首先，介观材料的制备涉及到多种方法和技术。
其中，自组装技术是一种常用的制备介观材料的方法。
通过调控分子之间的相互作用力，使其自发地组装成特定的结构，从而得到具有特殊性能的材料。
例如，利用表面活性剂的自组装能力，可以制备出具有特殊形状和功能的纳米粒子。
此外，还有溶胶-凝胶法、热蒸发法等多种方法可用于制备介观材料。
这些方法的不断改进和创新，为制备高性能的介观材料提供了技术支持。
其次，纳米材料的制备也是一个重要的研究领域。
纳米材料的制备方法多种多样，例如溶剂热法、气相沉积法、电化学法等。
这些方法可以根据需要调控纳米材料的尺寸、形状和结构，从而获得具有特殊性能的纳米材料。
例如，通过溶剂热法可以制备出具有高比表面积和优异光学性能的纳米颗粒。
而气相沉积法则可以制备出具有高纯度和均匀尺寸的纳米薄膜。
这些制备方法的不断发展，为纳米材料的应用提供了更多的可能性。
制备好的介观材料和纳米材料具有许多独特的性能和应用价值。
首先，介观材料和纳米材料具有较大的比表面积和较小的尺寸效应，使其在催化、传感、能源存储等领域具有广泛的应用前景。
例如，纳米催化剂由于其高比表面积和优异的催化活性，被广泛应用于汽车尾气净化、化学合成等领域。
其次，介观材料和纳米材料具有优异的电子、光学和磁学性能，可以用于制备高性能的电子器件、光学器件和磁性材料。
例如，纳米材料在光电子器件中的应用已经取得了显著的进展，如纳米颗粒在太阳能电池中的应用，使得太阳能电池的效率得到了大幅提高。
此外，介观材料和纳米材料还具有良好的生物相容性，可以用于生物医学领域的药物传递、肿瘤治疗等。
总之，介观材料和纳米材料的制备和应用在科学技术的发展中起着重要的推动作用。
二氧化钛纳米材料的制备、改性及光催化性能研究
摘要二氧化钛纳米材料的制备、改性及光催化性能研究摘要随着人们生活水平的不断提高，越来越多的产品来自于石油、煤炭和天然气等不可再生的自然资源。
同时，产品在原材料的提取、运输和转化过程中都有可能给环境带来负面效应。
因此，环境污染和能源短缺现象成为人类目前应对的世界性难题。
半导体光催化技术在环境修复领域的作为不容忽视，已被证明是降解水体和大气环境中有害污染物的有效途径。
在解决能源危机方面，通过光分解水制氢、太阳能电池等方式实现了可再生能源的高效利用。
二氧化钛因其高稳定性，无毒性且低成本被认为是非常理想的光催化半导体材料。
光催化剂的表面积是决定污染物吸附量的重要因素，直接影响其光催化活性的强弱。
由于二氧化钛纳米材料的高表面能使得纳米粒子间倾向于聚集以达到体系的平衡状态，导致纳米粉体的团聚现象严重，无法获得较大的活性表面积。
因此，本文采用表面活性剂作为分散剂，并优化制备工艺进行改性，以获得均一分散的二氧化钛纳米体系是十分必要的。
主要研究内容如下：（1）综合溶胶-凝胶法和溶剂热法的制备优势，本论文采用溶胶-溶剂热改进工艺进行实验分析。
以钛酸丁酯为钛源，无水乙醇为溶剂，浓硝酸为抑制剂，按照n(Ti(OR)4):n(C2H5OH):n(H+):n(H2O)=1:15:0.35:4的反应物配比，制备纳米级二氧化钛材料。
（2）通过单因素实验与正交实验相结合的方式，以样品对甲基橙的光催化降解率为分析依据，探究溶剂热温度、溶剂热时间、煅烧温度和煅烧时间对于二氧化钛光催化活性的影响。
正交实验的结果表明，最佳工艺参数是：当溶剂热温度为150℃，溶剂热时间为24h，煅烧温度为450℃，煅烧时间为4h时，样品的光催化降解率最高，为82.88%。
同时XRD、SEM、TEM和EDS的图像表明，样品为结晶度良好的单一锐钛矿相，无任何杂质，但分散性一般。
（3）在最佳工艺参数的基础上，通过控制表面活性剂的种类和含量的不同，探究不同类型表面活性剂的最佳投料比，从而确定用于二氧化钛纳米粉体改性的最佳分散剂，并通过XRD、SEM、TEM和EDS等技术对样品进行表征。
纳米材料的制备方法及其应用ppt课件
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
（7）电阻加热法
图 电阻加热制备纳米微粒的实验装置图
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
（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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纳米材料的制备方法及其应用
一、纳米粉末的制备方法
纳米材料包括纳米粉末和纳米固体两个层次。纳 米固体是用粉末冶金工艺以纳米粉末为原料，经过 成形和饶结制成的。
（1）按反应物状态可分为干法和湿法 （2）按反应介质可分为固相法、液相法、气相法 （3）按反应类型可分为物理法和化学法
（一）、纳米粉末的物理制备法
主要有：蒸发-冷凝法、机械合金化 法、物理粉碎法、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（40～250Pa），两电极间施加的电压范围 为0.3～1.5kv。由于两电极间的辉光放电使Ar电离成离子，在电 场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面，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。 但产量较低、颗粒分布不均匀。
（二）、 纳米粉末的化学制备法
主要有：化学沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳 液法、溶液热反应法（水热法，非水溶液热 合成）、溶液蒸发法、溶液还原法、电化学 法、光化学合成法、超声合成法、辐射合成 法、模板合成法、有序组装技术、化学气相 反应法（包括激光诱导化学沉积（LICVD）、 等离子体诱导化学气相沉积（PICVD）、热化 学气相沉积等)、火焰水解法、超临界流体技 术、熔融法等。
共沉淀法 是将沉淀剂加入混合金属盐溶液中，使各
组分混合均匀地沉淀，再将沉淀物过滤，干燥，煅 烧，即得纳米粉末。 如以ZrOCl2· 2O和YCl3 为起始原料，用过量氨水 8H 作沉淀剂，采用化学共沉法制备ZrO2-Y2O3 纳米粉 末。为了防止形成硬团聚，一般还采用冷冻干燥或 共沸蒸馏对前驱物进行脱水处理。
图
等离子体加热法制备纳米微粒的实验装置
但离子枪寿命短、功率低、热效率低。
（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。