纳米材料制备.docx

简述纳米材料的几种制备方法所谓纳米材料，通常是指构成物质的“单元”的三维尺寸中至少有一维是纳米级的，即尺寸在QlnmTOOnm之间，我们称之为“纳米单元”。纳米科学的内涵是在纳米范围内认识、改造化学的物质世界，通过人为的直接操作、搬迁，安排原子、分子开发新物质。随着研究的深入，人们发现纳米材料不仅具有奇异的物理、化学性质，而且在传感、催化方面应用前景广阔。本文简单介绍纳米材料的制备方法。纳米粒子的制备方法主要有两大类，第一类为物理法，主要通过机械粉碎等物理方法使粒子达到纳米尺寸，是一种“自上而下”逐步分解的过程；第二类为化学法，该方法则是“自下而上”的构筑方法，以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品，主要利用的是化学和生物学技术。化学反应的实质就是原子的重新组合，这个过程决定了物质的存在状态。化学法主要从气相和液相反应来进行纳米材料的制备，所以化学法包括气相反应法和液相反应法两大类。气相反应法是利用挥发性的金属化合物的蒸气，通过化学反应生成所需要的化合物，在保护气体环境下快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。气相反应法制备超微粒子具有很多优点，如粒子均匀、纯度高、粒度小、分散性好、化学反应性与活性高等。气相化学反应法适合于制备各类金属、金属化合物以及非金属化合物纳米粒子，如各种金属、氮化合物、碳化物、硼化物等。按体系反应类型可将气相化学反应法分为气相分解和气相合成两类。气相分解法，又称单一化合物分解法。一般是将待分解的化合物或经预处理的中间化合物进行加热、蒸发、分解，得到目标物质的纳米粒子。其原料通常是易挥发、蒸汽压高、反应性好的有机硅、金属氯化物或其他化合物；气相合成法通常是利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成相应的化合物，经过快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。液相法制备纳米粒子是以均相的溶液为出发点，通过各种途径使溶质与溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，得到所需粉末的前驱体，热解后得到纳米微粒。主要的制备方法有：沉淀法、水解法、喷雾法、水热/溶剂热法（高温高压）、蒸发溶剂热解法、氧化还原法（常压）、乳液法、辐射化学合成法、溶胶凝胶法等。沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，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煨烧，从而制得相应得纳米粒子。一般而言，当颗粒粒径达到lm以上时就形成沉淀。沉淀物的粒径取决于核形成与核成长的相对速度。即核形成速度低于核成长，那么生成的颗粒数就少，单个颗粒的粒径就变大。沉淀法主要分为：直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、水解沉淀法、化合物沉淀法等。喷雾法是将溶液通过各种物理手段进行雾化获得超微粒子的一种化学与物理相结合的方法。它的基本过程是溶液的制备、喷雾、干燥、收集和热处理。其特点是颗粒分布比较均匀，但颗粒尺寸为亚微米到10m°具体的尺寸范围取决于制备工艺和喷雾的方法。水热过程是指在高温、高压下在水、水溶液或蒸气等流体中进行有关化学反应的总称。水热条件能加速离子反应和促进水解反应；溶剂热法是由水热法发展而来的材料制备方法。它采用非水溶剂取代水热反应中的水。溶剂热合成不仅继承了水溶液传热、传压和充当矿化剂的作用，而且非水溶剂的诸多特性使得溶剂热合成技术具有很多独特的特点；溶胶凝胶技术是指金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而成氧化物或其他化合物固体的方法。它具有高纯度、化学均匀性好等优点，目前采用溶胶一凝胶法制备材料的具体技术或工艺过程相当多，但按其产生溶胶一凝胶过程机制不外乎三种类型：传统胶体型、无机聚合物型和络合物型。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一个均匀的乳液，从乳液中析出固相，这样可使成核、生长、聚结、团聚等过程局限在一个微小的球形液滴内，从而可形成球形颗粒，又避免了颗粒之间进一步团聚。这一方法的关键之一，是使每个含有前驱体的水溶液滴被一连续油相包围，前驱体不溶于该油相中，也就是要形成油包水（W/O）型乳液。这种非均相的液相合成法,具有粒度分布较窄并且容易控制等特点。