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1、納米材料的制備方法研究進(jìn)展姓名：張少義摘要介紹了目前國(guó)內(nèi)外納米材料的物理和化學(xué)制備方法，介紹了納米材料制備方法的研究新進(jìn)展和納米材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:納米材料制備AbstractIntroducedthephysicalandchemicalpreparationmethodsofthenano-materialsathomeandabroad,andalsointroducedthenewprogressofthepreparationmethodsofnano-materialsanditsdevelopmentandapplicationprosp
2、ects?Keywords:Nano-MaterialsPreparation刖旨納米材料是近年來(lái)受到人們極大關(guān)注的新型材料，廣義地說(shuō)，納米材料是指其中任意一維的尺度小于lOOnm的晶體、非晶體、準(zhǔn)晶體以及界面層結(jié)構(gòu)的材料。當(dāng)小粒子尺寸加入納米量級(jí)時(shí)，其本身具有體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。從而使其具有奇異的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)活性、催化和超導(dǎo)特性，使納米材料在各種領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。1物理制備方法物理制備納米材料的方法有：粉碎法、高能球磨法、惰性氣體蒸發(fā)法、濺射法、等離了體法等⑶。物理粉碎法是通過(guò)機(jī)械粉碎或電火花爆炸而得到納
3、米級(jí)顆粒。高能球磨法是利用球磨機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)，使硬球?qū)υ线M(jìn)行強(qiáng)烈的撞擊，研磨和攪拌，將金屬或合金粉碎為納米級(jí)顆粒。惰性氣體凝聚-蒸發(fā)法是在一個(gè)充滿惰性氣體的超高真空室中，將蒸發(fā)源加熱蒸發(fā)，產(chǎn)生原子霧，原子霧再與惰性氣體原子碰撞失去能量，驟冷后形成納米顆粒。濺射技術(shù)是采用高能粒子撞擊靶材料表面的原子或分子交換能量或動(dòng)量，使得靶材表面的原子或分子從靶材表面飛岀后沉積到基片上形成納米材料，在該法中靶材料無(wú)相變，化合物的成份不易發(fā)生變化。等離子體法⑷的基本原理是利用在惰性氣氛或反應(yīng)性氣氛中通過(guò)直流放電使氣體電離產(chǎn)生高溫等離了體，從而使原料溶液化和蒸發(fā)，蒸汽達(dá)到周圍的氣
4、體就會(huì)被冷凝或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成超微粒。2化學(xué)制備方法化學(xué)法是指通過(guò)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)，從分子、原子、離子出發(fā)制備納米物質(zhì)，它包括化學(xué)氣相沉積法、化學(xué)氣相冷凝法、溶膠■凝膠法、水熱法、沉淀法、冷凍干燥法等?；瘜W(xué)氣相沉積(CVD)是迄今為止氣相法制備納米材料應(yīng)用最為廣泛的方法，該方法是在一個(gè)加熱的襯底上，通過(guò)一種或幾種氣態(tài)元素或化合物產(chǎn)生的化學(xué)元素反應(yīng)形成納米材料的過(guò)程，該方法主要可分成熱分解反應(yīng)沉積和化學(xué)反應(yīng)沉積。該法具有均勻性好，可對(duì)整個(gè)基體進(jìn)行沉積等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是襯底溫度高隨著其它相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，由此衍生出來(lái)的許多新技術(shù)，如金屬有機(jī)化學(xué)缺陷相沉積、熱絲化學(xué)氣相沉積
5、、等離子體輔助化學(xué)氣相沉積門、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積及激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積等技術(shù)?；瘜W(xué)氣相冷凝法(CVC)主要通過(guò)有機(jī)高分子熱解獲得納米粉體，具體過(guò)程是先將反應(yīng)室抽到10-4Pa或更高真空度，然后注入惰性氣體He,使氣壓達(dá)到兒百帕斯卡，反應(yīng)物和載氣He從外部系統(tǒng)先進(jìn)入前部分的熱磁控濺射CVD裝置由化學(xué)反應(yīng)得到反應(yīng)物產(chǎn)物的前驅(qū)體，然后通過(guò)對(duì)流達(dá)到后部分的轉(zhuǎn)筒式驟冷器，用于冷卻和收集合成的納米微粒。溶膠■凝膠法是用易水解的金屬化合物(無(wú)機(jī)鹽或金屬鹽)在某種溶劑中與水發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)過(guò)水解與縮聚過(guò)程逐漸凝膠化，再經(jīng)干燥P燒結(jié)等后處理得到所需的材料，其基本反應(yīng)有水解反應(yīng)和
6、聚合反應(yīng)，它可在低溫下制備純度高、粒徑分布均勻、化學(xué)活性高的單、多組份混合物(分子級(jí)混合)，并可制備傳統(tǒng)方法不能或難以制備的產(chǎn)物。我國(guó)清華人學(xué)曾庭英⑸等人采用醇鹽法制備納米級(jí)微孔TiO2玻璃球，孔徑為1.0?6.0nmo水熱法是通過(guò)高溫高壓在水溶液或蒸汽等流體中合成物質(zhì)，再經(jīng)分離和熱處理得到納米微粒。水熱條件下離子反應(yīng)和水解反應(yīng)可以得到加速和促進(jìn)，使一些在常溫下反應(yīng)速度很慢的熱力學(xué)反應(yīng)，在水熱條件下可以實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)，依據(jù)反應(yīng)類型不同分為：水熱氧化、還原、沉淀、合成、水解、結(jié)晶等，該法制得的納米粒子純度高、分散性好、晶形好且大小可控。郭景坤⑹等人采用高壓水熱處理，
7、將化學(xué)制得的Zr(OH)4膠體置于高壓釜中，控制合適的溫度和壓力，使氫氧化物進(jìn)行相變，成功地得到了10?15nm的形狀規(guī)則的ZrO2超微粒。化學(xué)沉淀法是在金屬鹽類的水溶液中控制適當(dāng)?shù)臈l件使沉淀劑與金屬離子反應(yīng)，產(chǎn)生水合氧化物或難溶化合物，使溶液轉(zhuǎn)化為沉淀,然后經(jīng)分離、干燥或熱分解而得到納米級(jí)超微粒。化學(xué)沉淀法町分為直接沉淀法、均勻沉淀法、共沉淀法和醇鹽水解沉淀法。直接沉淀法是指金屬離子與沉淀劑直接作用形成沉淀。均勻沉淀法是指通過(guò)預(yù)沉淀劑在溶液中的反應(yīng)緩慢釋放出沉淀劑，再與金屬離子作用形成沉淀。醇鹽水解法是由金屬醇鹽遇水分解成醇和氧化物或其水合物沉淀。共沉淀法是在
8、混合的金屬鹽溶液中添加沉
