納米材料的模板法合成

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1、第五章納米材料合成方法概述主要內(nèi)容：V零維納米材料（納米粒子）合成方法概述V一維納米材料（納米管、納米線、納米帶等）合成方法概述V二維納米材料（二維超薄膜）制備方法概述V固體納米（納米晶）材料制備方法概述納米材料的主要形式2nm納米粒子納米線納米帶TEM納米管納米膜納米固體材料1納米材料分類納米材料大致可分為納米粉末材料、一維納米材料、納米薄膜材料、納米塊體材料等納米粉末：又稱為超微粉或超細(xì)粉，一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒，是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態(tài)的固體顆粒材料。納米纖維：指直徑為納米尺度而長(zhǎng)度較大的線狀材

2、料。包括：納米管、納米線、納米帶等納米膜：納米膜分為顆粒膜與致密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起，中間有極為細(xì)小的間隙的薄膜。致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級(jí)的薄膜。納米塊體：是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結(jié)晶而得到的納米晶粒材料。納米粒子合成概述V自然界中的納米粒子——塵埃、煙V20世紀(jì)初人們已開始用蒸發(fā)法制備金屬及其氧化物的納米粒子V20世紀(jì)中期人們探索機(jī)械粉碎法使物質(zhì)粒子細(xì)化（極限為數(shù)微米）V近幾十年來(lái)機(jī)械粉碎法可以使微粒小到0.5微米左右V多種化學(xué)方法（表面活性劑的應(yīng)用）和物理方法的開發(fā)V近十年來(lái)各種高技術(shù)，如激光技術(shù)、等離子體

3、技術(shù)等的應(yīng)用，使得制備粒度均勻、高純、超細(xì)、分散性好的納米粒子成為可能，但問題是如何規(guī)模化2干式粉碎粉碎法濕式粉碎納氣體蒸發(fā)法物理法米活化氫－熔融金屬反應(yīng)法濺射法粒構(gòu)筑法真空沉積法納加熱蒸發(fā)法子混合等離子體法米合粒氣相分解法氣相反應(yīng)法氣相合成法成子氣－固反應(yīng)法方制共沉淀法備化學(xué)法沉淀法化合物沉淀法法水熱法水解沉淀法方溶膠－凝膠法液相反應(yīng)法分法氧化還原法凍結(jié)干燥法類噴霧法其它方法納米粒子合成的物理方法——粉碎法“粉碎”一詞是指塊體物料粒子由大變小過程的總稱，它包括“破碎”和“粉磨”。前者是由大料塊變成小料塊的過程，后者是由小料塊變成粉末的過

4、程。粉碎過程就是在粉碎力的作用下固體物料或粒子發(fā)生形變進(jìn)而破裂的過程。當(dāng)粉碎力足夠大時(shí)，力的作用又很迅猛，物料塊或粒子之間瞬間產(chǎn)生的引力大大超過了物料的機(jī)械強(qiáng)度。因而物料發(fā)生了破碎。粉碎作用力的類型主要有如右圖所示幾種?？梢娢锪系幕痉鬯榉绞绞菈核椤⒓羲?、沖擊粉碎和磨碎。常借助的外力有機(jī)械力、流能力、化學(xué)能、聲能、熱能等。主要由濕法粉碎和干法粉粉碎作用力的作用形式碎兩種。3納米粒子合成的物理方法——粉碎法一般的粉碎作用力都是幾種力的組合，如球磨機(jī)和振動(dòng)磨是磨碎和沖擊粉碎的組合；雷蒙磨是壓碎、剪碎和磨碎的組合；氣流磨是沖擊、磨碎與剪碎的組合

5、，等等。物料被粉碎時(shí)常常會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)結(jié)構(gòu)及表面物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，主要表現(xiàn)在：1、粒子結(jié)構(gòu)變化，如表面結(jié)構(gòu)自發(fā)的重組，形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或重結(jié)晶。2、粒子表面的物理化學(xué)性質(zhì)變化，如電性、吸附、分散與團(tuán)聚等性質(zhì)。3、受反復(fù)應(yīng)力使局部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致物料中化學(xué)組成發(fā)生變化。幾種典型的粉碎技術(shù)：球磨、振動(dòng)球磨、振動(dòng)磨、攪拌磨、膠體磨、納米氣流粉碎氣流磨納米粒子合成的物理方法——構(gòu)筑法構(gòu)筑法是由小極限原子或分子的集合體人工合成超微粒子塊體材料原子分子化納米粒子如何使塊體材料如何使許多原子通過物理的方法或分子凝聚生成原子分子化？納米粒子？蒸發(fā)、離子濺

6、射、溶劑分散……?惰性氣體中或不活潑氣體中凝聚?流動(dòng)的油面上凝聚電阻加熱、等離子體加熱、?冷凍干燥法激光加熱、電子束加熱、電弧放電加熱、高頻感應(yīng)加?……熱、太陽(yáng)爐加熱……4納米粒子合成的化學(xué)方法化學(xué)法主要是“自下而上”的方法，即是通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)（化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)之間的原子必然進(jìn)行組排，這種過程決定物質(zhì)的存在狀態(tài)），包括液相、氣相和固相反應(yīng)，從分子、原子出發(fā)制備納米顆粒物質(zhì)?；瘜W(xué)法包括氣相反應(yīng)法和液相反應(yīng)法。氣相反應(yīng)法可分為：氣相分解法、氣相合成法及氣－固反應(yīng)法等液相反應(yīng)法可分為：沉淀法、溶劑熱法、溶膠－凝膠法、反相膠束法等納米粒子的氣相

7、反應(yīng)法合成——?dú)庀喾纸夥ㄓ址Q單一化合物熱分解法。一般是將待分解的化合物或經(jīng)前期預(yù)處理的中間化合物進(jìn)行加熱、蒸發(fā)、分解，得到目標(biāo)物質(zhì)的納米粒子。一般的反應(yīng)形式為：A（氣）→B（固）＋C（氣）↑氣相分解法的原料通常是容易揮發(fā)、蒸汽壓高、反應(yīng)性好的有機(jī)硅、金屬氯化物或其它化合物，如右所示。5納米粒子的氣相反應(yīng)法合成——?dú)庀嗪铣煞ㄍǔＪ抢脙煞N以上物質(zhì)之間的氣相化學(xué)反應(yīng)，在高溫下合成為相應(yīng)的化合物，再經(jīng)過快速冷凝，從而制備各類物質(zhì)的納米粒子。一般的反應(yīng)形式為：A（氣）＋B（氣）→C（固）＋D（氣）↑激光誘導(dǎo)氣相反應(yīng)液相反應(yīng)法合成納米粒子——沉淀法

8、沉淀法通常是在溶液狀態(tài)下將不同化學(xué)成分的物質(zhì)混合，在混合溶液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯┲苽浼{米粒子的前驅(qū)體沉淀物，再將此沉淀物進(jìn)行干燥或煅燒，從而制得相應(yīng)得納米粒子。存在于溶液中的離子A＋和B－,當(dāng)它