液相纳米材料的制备方法及其优缺点(论文)

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液相纳米材料的制备方法及其优缺点
吕雪梅，刘亚凯
（河北师范大学 化学与材料科学学院，河北 石家庄 050024）
[摘 要]综述了液相法制备纳米材料的几种常用方法，主要介绍了溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法、微乳液法。

分别讨论了这些制备方法中影响纳米材料结构和性能的因素及其优缺点。

[关键词]纳米材料；制备；液相法
纳米材料是指三维空间尺寸至少有一维处于纳米量级
（1-100nm）的材料，包括纳米微粒（零维材料），直径为纳米
量级的纤维（一维材料），厚度为纳米量级的薄膜与多层膜（二
维材料）以及基于上述低维材料所构成的致密或非致密固体
[1]。

纳米材料由于其粒子的纳米级尺寸，使其本身所具有量子
尺寸效应、表面效应、宏观量子效应等多种特殊的性质，这引
起众多学科领域的专家和学者浓厚的兴趣，被誉为21世纪的
新材料[2]。

液相法是目前实验室和工业上应用最广泛的制备纳
米材料的方法。

与其他方法相比，液相法具有反应条件温和，
易控制，制得的纳米材料组成均匀、纯度高等优点。

液相法的
主要特征包括：可精确控制化学组成；容易添加微量有效成分，
制成多种成分均一的纳米粉体；纳米粉体材料表面活性高；容
易控制颗粒的尺寸和形状；工业化生产成本低，等等。

本文着
重介绍利用液相法制备纳米材料的主要方法及其优缺点。

1、溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是利用金属醇盐或金属非醇盐的水解和聚合
反应制备金属氧化物或金属氢氧化物的均匀溶胶，再浓缩成透
明凝胶，凝胶经干燥、热处理便可得到纳米产物[3]。

溶胶-凝胶
法的主要优缺点为：（1）化学均匀性好：由于溶胶-凝胶过程
中，溶胶由溶液制得，故胶粒内及胶粒间化学成分完全一致；
（2）高纯度：粉料制备过程中无需机械混合；（3）颗粒细：
胶粒尺寸小于0.1µm；（4）该法可容纳不溶性组分或不沉淀组
分；（5）烘干后的球形凝胶颗粒自身烧结温度低，但材料烧结
性不好；（6）干燥时收缩大。

2、沉淀法
沉淀法是把沉淀剂加入金属盐溶液中进行沉淀处理，再将沉
淀物加热分解，得到所需的最终化合物的方法，该方法反应成本
低、过程简单、便于推广，是液相化学反应合成纳米颗粒较为常
用的方法。

沉淀法可分为直接沉淀法、均匀沉淀法、共沉淀法等。

2.1直接沉淀法。

直接沉淀法是在金属盐溶液中加入沉淀
剂，使生成的沉淀从溶液中析出，将阴离子从沉淀中除去，再
经热分解制得纳米氧化物。

常见的沉淀剂有NH3 ·H2O、
NaOH、（NH4）2CO3、（NH4）HCO3、Na2CO3、（NH4）2C2O4
等。

直接沉淀法反应过程简单，是早期氧化物粉体材料制备的
常用方法，但制得的材料粒径不易控制，颗粒大小不均匀。

2.2共沉淀法。

共沉淀法是把沉淀剂加入混合后的金属盐
溶液，得到多种成分混合均匀的沉淀，然后加热分解得到纳米
产物。

该法是制备含有2种以上金属元素的复合氧化物材料的
重要方法，用这种方法制备的金属氧化物组分易控制[4]。

共沉
淀法的影响因素有：（1）沉淀物类型：简单化合物、固态溶液、
混合化合物；（2）化学配比、浓度、沉淀物的物理性质、pH
值、温度、溶剂和溶液浓度、混合方法和搅拌速率、吸附和浸
润等；（3）化合物间的转化：分解反应和分解速率、颗粒大小、
形貌和团聚状态、焙烧后粉体的活性、残余离子的影响等。

3、水热法
水热法主要是指在一定温度和压力下，以高压釜里的高温、
高压反应环境中的水作为反应介质，使物质在溶液中进行反应
的一种无机制备方法。

在水热条件下，水可以作为一种化学组
分起作用并参加反应，既是溶剂又是矿化剂同时还可作为压力
传递介质；通过参加渗析反应和控制物理化学因素等，实现无
机化合物的形成和改性，既可制备单组分微小晶体，又可以制
备双组分或多组分的特殊化合物粉末。

克服某些高温制备不可
避免的硬团聚等，其粉末细（纳米级）、纯度高、分散性好、均
匀、分布窄、无团聚、晶型好、形状可控和利于环境净化等[6]。

4、微乳液法
微乳液是由两种互不相溶液体在表面活性剂的作用下形
成的热力学稳定的、各向同性、外观透明或半透明的液体分散
体系，分散相直径约为1～100 nm 范围内。

微乳液结构通常
有水包油型（O/W）、双连续型（B/C）和油包水型（W/O）。

微乳液法制备纳米颗粒的特点在于：粒子表面包裹一层表面活
性剂分子，使粒子间不易团聚；通过不同的表面活性剂分子可
对粒子表面进行修饰，并控制微粒的大小。

该法的优点是：实
验装置简单、能耗低、操作容易，制得的纳米粉体颗粒粒径小、
分布窄且容易控制，表面活性高、单分散性好、不易团聚[7]。

但该方法所消耗的表面活性剂及溶剂的量很多，很难从获得的
最后粒子表面除去这些有机物，且成本较高。

5、结束语
本文综述了4种制备纳米材料的液相方法，这些方法各
有优缺点。

纳米材料以其奇特的结构，神奇的功能正逐渐成
为新世纪材料发展的主流，制备纳米材料的方法很多，但大
部分仍是停留于实验室阶段，且成本较高，能耗大，真正能
实现大规模工业化应用的很少，今后应进一步完善纳米材料
的制备技术并使之可用于工业化生产。

随着纳米科技研究的
进步，大量高精密仪器的装备，技术的革新，纳米材料的合
成向着粒径可控、颗粒分布均匀、产率高、纯度好的方向发
展，纳米材料技术是一个既有意义又有巨大潜力的研究和应
用领域，其发展与应用将对人类社会的发展和进步产生重大
而深远的影响。

参考文献
[1]李钟华，张秀媚，杨亭阁.纳米技术和纳米材料[J].化工进展，1992
（2）：20-22.
[2]古宏晨，徐华蕊.纳米材料研究在我国的进展[J].化工进展，1999
（4）：5-7.
[3]张万忠，李万雄.纳米材料研究综述[J].湖北农学院学报，2003.23
（5）：397-340.
[4]张明月，廖列文.均匀沉淀法制备纳米氧化物研究进展[J].化工装
备技术，2002.23（4）：18-20.
[5]Hu Z S，Dong J X.Replacing solvent drying technique for
nanometer particle preparation[J].J Colloid Interface Sci.1998，208：
367-372.
[6]Shinoda K，Friberg S.Microemulsion Technology[J].Colloid
Interface Science，1977.4：281-287.
[7]李玮捷，石士考.Y2O3：Eu荧光粉的制备方法及性质研究进展
[J].稀土，2000.21（5）：60-64.
作者简介：吕雪梅，刘亚凯，河北师范大学化学与材料科学学院。

液相纳米材料的制备方法及其优缺点
作者：吕雪梅， 刘亚凯
作者单位：河北师范大学 化学与材料科学学院,河北 石家庄,050024
刊名：
网友世界·云教育
英文刊名：Net Friends
年，卷(期)：2014(12)
引用本文格式：吕雪梅.刘亚凯液相纳米材料的制备方法及其优缺点[期刊论文]-网友世界·云教育 2014(12)。