纳米颗粒的制备方法

纳米气流粉碎磨
• 这是一种较成熟的纳米粉碎技术。该技 术利用高速气流（300~500m/s)或热蒸汽 （300~450℃）的能量是粒子相互冲击、 碰撞、摩擦而被较快粉碎。在粉碎室里， 粒子之间的碰撞频率远高于粒子与器壁 之间的碰撞。产品粒度的下限可达到0.1 微米以下。
• 优 点：产品粒度细、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。
蒸发凝聚法
• 这是制备纳米粒子的一种早期的物理 方法。它是在高真空条件下，将金属原 料加热、蒸发，使之成为原子或分子， 再凝聚生成纳米粒子。制备过程一般不 伴有燃烧之类的化学反应，是纯粹的物 理过程。
• 原料的蒸发方式： 电阻蒸发、等离 子体蒸发、激光束加热蒸发、电子束加 热蒸发、电弧放电加热蒸发、高频感应 电流加热蒸发、太阳炉加热蒸发等。
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。
• 制备的粉体有Al、Zr、Fe、Sn的氢氧化 物及Nd2(CO3)3等。
水解沉淀法
• 利用金属盐水解生成氢氧化物或水合物沉 淀来制备纳米粒子。
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。
振动磨
• 通过研磨介质与物料一起振动将物料粉 碎。按振动方式不同，振动磨可分为惯 性式和偏转式；按筒体数目可分为单筒 式和多筒式；按操作方式可分为间歇式 和连续式。
搅拌磨
• 由一个静止的研磨筒和一个旋转的搅 拌器构成。研磨介质为直径小于6毫米的 球形介质。根据结构和研磨方式可分为 间歇式、循环式和连续式三种类型。研 磨介质为球形，用于纳米粉碎时，球形 介质的直径一般小于3mm。
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。
• 优 点：可避免引入对材料性能不利的有害杂 质生成的粉末具有较高的化学均匀性，粒度较 细，颗粒尺寸分布较窄且具有一定形貌。
均匀沉淀法
• 在溶液中加入某种能缓慢生成沉淀剂 的物质，使溶液中的沉淀均匀出现，称 为均匀沉淀法。
• 本法多数在金属盐溶液中采用尿素热分 解生成沉淀剂NH4OH，促使沉淀均匀生 成。
化学沉淀法
• 直接沉淀法 • 共沉淀法 • 均匀沉淀法 • 水解沉淀法 • 沉淀转化法
直接沉淀法
• 在溶液中金属离子直接与沉淀剂作 用生成沉淀物
• 该法难以获得粒度分布均匀的纳米 粒子
共沉淀法
• 在含有多种金属离子的溶液中加入沉淀 剂，使共存与溶液中的金属离子完全沉淀 的方法称为共沉淀法。
• 共沉淀法要注意防止发生分别沉淀，可 以通过提高溶液中沉淀剂的浓度，再导入 金属盐溶液，使溶液中所有金属离子同时 满足沉淀条件，另外还需激烈搅拌
• 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 。
• 随着科学技术的不断进步，人们开 发了多种化学方法和物理方法 来制备纳
米粒子，如溶液化学反应、气相化学反 应、固体氧化还原反应、真空蒸发等，
纳米粒子的制备方法的分类
• 按照物质的原始状态可分为固相法、液 相法、气相法；
• 按研究纳米粒子的学科分，可分为物理 方法、化学方法和物理化学方法；
• 按制备技术分类，可分为机械粉碎法、 气体蒸发法、溶液法、激光合成法、等 离子体合成法、射线辅照合成法、溶胶 凝胶法等
一 、前言
• 在自然界中存在着大量纳米粒子，如烟尘、 各种微粒子粉尘、大气中的各类尘埃物等。然 而，自然界中存在的纳米粒子都是以有害的污
染物出现的，无法直接加以应用。目前，对人 类有益的各类纳米粒子都是人工制造的。
•
从20 世纪初开始，物理学家就开始制备
金属纳米粒子，其中最早制备金属及其氧化物
纳米粒子采用的方法是蒸发法。如20 世纪30年
机械粉碎法
• 振动球磨 • 振动磨 • 球磨 • 搅拌磨 • 胶体磨 • 纳米气流粉碎气流磨
球磨
• 球磨机是目前广泛采用的纳米磨碎设 备。它是利用利用介质和物料之间的 相互研磨和冲击使物料粒子磨碎，经 几百小时的长时间球Baidu Nhomakorabea，可使小于1 微米的粒子达到20%。
振动磨
• 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2 微米的粒子达90%，行星磨是20世纪 70年代初兴起和应用的纳米粉碎方法， 物料和介质之间在自转和公转两种方 式中相互磨擦、冲击、使物料被粉碎。
共沉淀法
• 共沉淀法可制备BaTiO3、PbTiO3等电子陶瓷 及ZrO2等粉体。以CrO2为晶种的草酸沉淀法， 制备了La、Ca、Co、Cr掺杂氧化物及掺杂 BaTiO3等。
• 以Ni(NO3)2·6H2O溶液为原料、乙二胺为络 合剂，NaOH为沉淀剂，制得Ni(OH)2超微粉， 经热处理后得到NiO超微粉。