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1、現(xiàn)代無機(jī)合成與制備化學(xué)論文納米材料的制備及硒化物納米材料的制備、性質(zhì)和應(yīng)用姓名:伊力哈木江·奧布力喀斯木學(xué)號:20101002411教師:瑪麗婭教授日期:2015年6月3日納米材料的制備緒論納米材料為器件的微型化、納米化提供了材料基礎(chǔ),在光學(xué)、電子學(xué)、化工、環(huán)保、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,在介觀物理以及納米級器件的制作等方面應(yīng)用前景廣闊。近年來納米棒、納米管等一維納米結(jié)構(gòu)體系的研究,已經(jīng)成為材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。納米材料的制備方法有許多種,按制備過程的物態(tài)分類,有氣相法、液相法和固相法。關(guān)鍵詞:納米材料應(yīng)用制備方法氣相法液相法固相法關(guān)鍵詞:納米材料應(yīng)用制備方法氣相法液相法固相法
2、。氣相法氣相法指直接利用氣體或者通過各種手段將物質(zhì)變?yōu)闅怏w,然后使它們在氣態(tài)下發(fā)生物理或化學(xué)作用,最后凝聚長大形成納米微粒的方法。氣相法主要包括物理氣相沉積法和化學(xué)氣用沉積法。常見的物理氣相沉積法是利用加熱、高頻感應(yīng)、激光等熱源或真空蒸發(fā)促使原料氣化或形成等離子體,然后驟冷沉積得到納米材料。另一種物理氣相沉積法是電極濺射法,在兩電極(陰極為材料)間充入惰氣,并在兩電極間施加合適的電壓,離解惰性氣體使之形成離子沖擊陰極靶材,使靶材原子從其表面逸出形成納米粒子,并在附著面上沉積下來?;瘜W(xué)氣相沉積法是在遠(yuǎn)高于臨界反應(yīng)溫度下,反應(yīng)物蒸汽通過物質(zhì)間的化學(xué)反應(yīng)生成產(chǎn)物后,自動(dòng)凝聚成大量的晶核
3、,再長大聚集成顆粒,形成納米粉體材料。這種方法常用來制備氧化物、硅化物等納米材料。常見的氣相法有等離子體法、激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積法。等離子體法是利用等離子體做熱源來提供納米材料合成過程所需要的能量使原料氣化或形成等離子體,然后冷卻沉積得到納米材料。激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積法是利用反應(yīng)氣體分子或光敏性分子對特定波長激光的吸收引起反應(yīng),形成納米粒子,如納米氮化硅粉體的制備即可用此法。液相法液相法制備納米微粒是將均相溶液通過各種途徑使溶質(zhì)和溶劑分離,溶質(zhì)形成一定形狀和大小的納米微粒。物理液相法是將物質(zhì)的高濃度溶液霧化成小液滴,再設(shè)法使其中的物質(zhì)均勻析出,從而得到納米微粒,如冷凍干燥法?;瘜W(xué)
4、液相法是以均相的溶液為出發(fā)點(diǎn),經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)等過程得到納米微粒。主要的化學(xué)液相法有沉淀法、溶膠一凝膠法即膠體化學(xué)法、微乳液法、模板法、水熱法,超臨界法等。沉淀法是把沉淀劑加入到鹽溶液中反應(yīng)或于一定溫度下使溶液發(fā)生水解,通過各種途徑使溶質(zhì)與溶劑分離,溶質(zhì)形成一定形狀和大小的顆粒,得到所需粉末的前驅(qū)體,熱解后得到納米微粒。如MgO、PbTiO3等的合成。溶膠凝膠法是使前驅(qū)體如金屬醇鹽或無機(jī)鹽在一定的條件下水解,形成溶膠,然后使溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀的凝膠,再經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮筇幚砉に嚕ㄈ绺稍铩⒈簾コ袡C(jī)成分等)形成納米材料。如TiO2、MnO2、ZrO2等的合成。乳液法是在表面活性劑的存在下利用兩
5、種互不相溶的溶劑形成一個(gè)均勻的乳液,顆粒從乳液中析出,并局限在一個(gè)微小的近球形液滴內(nèi)成核、生長,可以避免顆粒之間進(jìn)一步團(tuán)聚,導(dǎo)致生成的顆粒非常微小,且分布均勻。常用的是微乳液法,其制備的粒子大小可控,分散性好,不易團(tuán)聚。如運(yùn)用微乳液法制備了納米半導(dǎo)體微粒CdS、PbS和CuS等。模板法是以合適結(jié)構(gòu)和尺寸的模板為主體,讓作為客體的納米材料在模板中生長,得到粒徑可控、分布均勻的納米材料。它是以主體的結(jié)構(gòu)去控制所得客體的形貌。選擇合適的模板可以制備出特定形貌和尺寸的納米材料,特別是那些難以自身生長形成的形貌。水熱法是在密閉容器內(nèi)將水和反應(yīng)物加熱到高溫高壓,反應(yīng)物之間發(fā)生反應(yīng)生成納米微粒
6、。這是制備納米材料的一種有效方法??梢杂糜趩畏稚⒒蛐阅軆?yōu)異的納米粉體材料的制備。如納米氧化鋅、硫化鎘、硫化鋅、硒化鉛等的合成等。超臨界法是以有機(jī)溶劑等代替水作溶劑,在超臨界條件下,于密閉容器內(nèi)制備納米微粒。在超臨界條件下,液相消失,與水熱法相比,更有利于微粒的晶化與均勻成長。利用電化學(xué)沉積的方法也可以合成性能優(yōu)良的納米微粒,特別是合成硫化物半導(dǎo)體。固相法固相法是通過固相到固相的變化來制備粉體。如反應(yīng)物按一定的比例充分混合、研磨,通過發(fā)生固相反應(yīng)及其他后處理來制得納米超微粉。物理固相法是將大塊物質(zhì)極細(xì)地分割,包括機(jī)械粉碎(用球磨機(jī)、噴射磨等)。如高能球磨法已成為制備納米材料的一種重
7、要方法?;瘜W(xué)固相法包括溶出法,熱分解法,固相反應(yīng)法,火花放電法等[35]。莊玉貴等用固相反應(yīng)法合成了粒徑為7~20nm的摻雜α-Ni(OH)2,其具有較好的放電比容量、循環(huán)穩(wěn)定性和電極可逆性。對于固相反應(yīng)來說,反應(yīng)體系中不存在化學(xué)平衡,產(chǎn)率高,污染少,操作方便,合成工藝簡單,同時(shí)又可以避免或減少液相中出現(xiàn)的硬團(tuán)聚現(xiàn)象。硒化物納米材料的制備、性質(zhì)及應(yīng)用緒論在材料科學(xué)領(lǐng)域,納米硒化物是一類性能優(yōu)良的半導(dǎo)體材料。目前,硒化物半導(dǎo)體納米材料的研究對象主要是II-VI族硒化物半導(dǎo)體納米材料