摘要:先容了几种纳米材料的物理和化学制备方式,并对不同办法的优劣进行了讨论。
　　要害词:纳米资料;物理办法;化学方式
　　
　　1引言
　　
　　纳米材料和纳米科技被普遍以为是二十一世纪最主要的新型材料和科技范畴之一。早在二十世纪60年代,英国化学家Thomas就应用“胶体”来描写悬浮液中直径为1nm-100nm的颗粒物。1992年,《Nanostructured Materials》正式出版,标记着纳米材料学成为一门独立的科学。纳米材料是指任意一维的标准小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层构造的材料。当粒子尺寸小至纳米级时,其本身将具有表面与界面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应,这些效应使得纳米材料具有很多独特的性能。自1991年Iijima首次制备了碳纳米管以来,一维纳米材料由于具有很多奇特的性质和辽阔的利用远景而引起了人们的普遍关注。纳米构造无机材料因具有特别的电、光、机械和热性质而受到人们越来越多的器重。美国自1991年开端把纳米技巧列进“政府要害技巧”,我国的自然科学基金等各种项目和研究机构都把纳米材料和纳米技术列为重点研讨项目。由于纳米材料的形貌和尺寸对其性能有着主要的影响,因此,纳米材料形貌和尺寸的把持合成是非常重要的。作为高等纳米结构材料和纳米器件的基础构成单元(Bui1ding Blocks),纳米颗粒的合成与组装是纳米科技的重要组成部分和基本。本文简略综述了纳米材料合成与制备中常用的几种方法,并对其优劣进行了比拟。
　　
　　2纳米材料的合成与制备办法
　　
　　2.1物理制备方法?
　　2.1.1机械法?
　　机械法有机械球磨法、机械粉碎法以及超重力技术。机械球磨法无需从外部供应热能,通过球磨让物资使材料之间产生界面反映,使大晶粒变为小晶粒,得到纳米材料。范景莲等采取球磨法制备了钨基合金的纳米粉末。xiao等应用金属羰基粉高能球磨法获得纳米级的Fe-18Cr-9W合金粉末。机械粉碎法是应用各种超微粉机械粉碎和电火花爆炸等方式将原料直接粉碎成超微粉,尤其实用于制备脆性材料的超微粉,。超重力技巧利用超重力旋转床高速旋转发生的相当于重力加速度上百倍的离心加速度,使相间传质和微观混杂得到极大的增强,从而制备纳米资料。刘建伟等以氨气和硝酸锌为原料,利用超重力技术制备粒径20nm―80nm、粒度散布均匀的ZnO纳米颗粒。
　　2.1.2气相法?
　　气相法包含蒸发冷凝法、溶液蒸发法、深度塑性变形法等。蒸发冷凝法是在真空或惰性气体中通过电阻加热、高频感应、等离子体、激光、电子束、电弧感应等方法使原料气化或形成等离子体并使其到达过饱和状况,然后在气体介质中冷凝形成高纯度的纳米材料。Takaki等在惰性气体维护下,利用气相冷凝法制备了悬浮的纳米银粉。杜芳林等制备出了铜、铬、锰、铁、镍等纳米粉体,粒径在30nm―50 nm范畴内可控。魏胜用蒸发冷凝法制备了纳米铝粉。溶液蒸发法是将溶剂制成小滴落后行快速蒸发,使组分偏析最小,一般可通过法、喷雾热分解法或法加以处置。深度塑性变形法是在准静态压力的作用下,材料极大水平地产生塑性变形,而使尺寸细化到纳米量级。有文献报道,Φ82mm的Ge在6GPa准静压力作用后,再经850℃热处置,纳米结构开端形成,材料由粒径100nm的等轴晶组成,而温度升至900℃时,晶粒尺寸敏捷增大至400nm,。
　　2.1.3磁控溅射法与等离子体法?
　　溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子,交流能量或动量,使得靶材料表面的原子或分子从靶材料表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。在该法中靶材料无相变,化合物的成分不易产生变更。目前,溅射技术已经得到了较大的发展,常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子盘旋共振帮助反应磁控溅射等技术。等离子体法是利用在惰性氛围或反应性氛围中通过直放逐电使气体电离发生高温等离子体,从而使原料溶液化合蒸发,蒸汽到达四周冷却形成超微粒。等离子体温度高,,能制备难熔的金属或化合物,产物纯度高,在惰性氛围中,等离子法几乎可制备所有的金属纳米材料。
　　以上先容了几种常用的纳米材料物理制备方法,这些制备方法基础不涉及庞杂的化学反响,因此,在把持合成不同形貌结构的纳米材料时具有必定的局限性。
　　2.2化学制备方法?
　　2.2.1溶胶―凝胶法?
　　溶胶―凝胶法的化学进程首先是将原料疏散在溶剂中,然后经过水解反映天生活性单体,活性单体进行聚合,开端成为溶胶,进而天生具有必定空间构造的凝胶。Stephen等应用高分子加成物(由烷基金属和含N聚合物组成)在溶液中与H2S反响,天生的ZnS颗粒粒度散布窄,且被均匀包覆于聚合物基体中,粒径范畴可把持在2nm-5nm之间。Marcus Jones等以CdO为原料,通过参加Zn(CH?3)?2和S[Si(CH?3)?3]?2制得了ZnS包裹的CdSe量子点,颗粒均匀粒径为3.3nm,量子产率(quantum yield,QY)为13.8%。
　　2.2.2离子液法?
　　离子液作为一种特别的有机溶剂,具有奇特的物理化学性质,如粘度较大、离子传导性较高、热稳固性高、低毒、流动性好以及具有较宽的液态温度范畴等。即使在较高的温度下,离子液仍具有低挥发性,不易造成环境污染,是一类绿色溶剂。因此,离子液是合成不同形貌纳米结构的一种良好介质。Jiang等以BiCl3和硫代乙酰胺为原料,在室温下于离子液介质中合成出了大小均匀的、尺寸为3μm―5μm的Bi2S3纳米花。他们以为溶液的pH值、反应温度、反应时光等条件对纳米花的形貌和晶相结构有很主要的影响。他们证实,这些纳米花由直径60nm―80 nm的纳米线构成,随老化时光的增添,这些纳米线会从母花上坍塌,{zj2}形成单根的纳米线。赵荣祥等采取硝酸铋和硫脲为先驱原料,以离子液为反应介质,合成了单晶Bi2S3纳米棒。
　　2.2.3溶剂热法?
　　溶剂热法是指在密闭(如高压釜)中,通过对各种溶剂组成相应的反应体系加热,使反映系统形成一个高温高压的环境,从而进行实现纳米材料的可控合成与制备的一种有效方法。Lou等采取单源先驱体Bi[S?2P(OC?8H??17)2]3作反响物,用溶剂热法制得了高度均匀的正交晶系Bi?2S?3纳米棒,且该方法适于大范围生产。Liu等用Bi(NO3)3•5H2O、NaOH及硫的化合物为原料,甘油和水为溶剂,采用溶剂热法在高压釜中160℃反应24-72 h制得了长达数毫米的Bi2S3纳米带。
　　2.2.4微乳法?
　　微乳液制备纳米粒子是近年发展起来的新兴的研究范畴,具有制得的粒子粒径小、粒径接近于单疏散系统等长处。1943年Hoar等人首次报道了将水、油、表面活性剂、助表面活性剂混杂,可自发地形成一种热力学稳固系统,体系中的疏散相由80nm- 800nm的球形或圆柱形颗粒组成,并将这种体系定名微乳液。自那以后,微乳理论的利用研讨得到了敏捷发展。1982年,Boutonnet等人运用微乳法,制备出Pt、Pd等金属纳米粒子。微乳法制备纳米资料,由于它奇特的工艺性能和较为简略的试验装置,在实际运用中受到了国内外研讨者的普遍关注。 相关的主题文章：