1、典型无机材料的合成,纳米粉体材料的制备,6.1 纳米粉体材料的制备,纳米材料可分为两个层次，纳米微粒和纳米固体，前者指单个纳米尺寸的超微粒子，纳米微粒的集合体称谓超微粉末或纳米粉。纳米固体是由纳米微粒聚集而成，它包括三维的纳米块体、二维纳米薄膜和一维纳米线。,6.1.1 固态法制备纳米粒子,固相法操作比铰简单，安全，但容易引入杂质， 纯度低，容易使金属氧化，颗粒不均匀和形状难以 控制。,6.1 纳米粉体材料的制备,6.1.1 固态法制备纳米粒子,1. 机械合金法（高能球磨法）,该法于1988年首先由日本京都大学报导，并用此法制备出纳米Al-Fe合金。,优点：不需要昂贵设备；工艺简单。,基本操作
2、,（以WC为例）,1. 用纯度优于99的粉状石墨和钨粉，配成原子 比为W50C50的混合粉末；,2. 在氩气保护下置于容积为120mL的钢罐中，选用WC球，球与粉质量比为18：1，,6.1 纳米粉体材料的制备,6.1.1 固态法制备纳米粒子,3. 然后球磨机上高能球磨，经过110h后得到粒径约 为10nm的WC。,适用于某些脆性材枓如TiC、SiC、ZrB2。常在液氮温度下（-196），进行粉碎制备纳米粒子。,2 . 低温粉碎法,缺点：粉碎时易于混入杂质；难以控制粒子的形状；粒子易团聚。,6.1 纳米粉体材料的制备,6.1.1 固态法制备纳米粒子,将金属或化合物与火药混在一起，放入容器内，经过
3、高压电点火使之爆炸，在瞬间的高温高压下形成微粒。,3. 爆炸法,爆炸法合成金刚石是利用爆炸产生的高温、高压，使游离碳在该热力学条件下以稳定的金刚 石相存在，然后骤冷至室温，使得金刚石以介稳态保存下来。,6.1 纳米粉体材料的制备,6.1.2 溶液法制备纳米粒子,特点：容易控制成核，添加的微量成分和组成均匀，并可得到高纯度的纳米复合氧化物。,1. 沉淀法,该法可分为直接沉淀法、共沉淀法和均匀沉淀。,直接沉淀法是仅用沉淀操作从溶液中制备氢氧化物 或氧化物纳米粒米粒子的方法。,共沉淀法是把沉淀剂加入混合后的金属盐溶液中，促使各组分均匀混合沉淀，然后加热分解以获得纳米粒子。,6.1 纳米粉体材料的制备
4、,6.1.2 溶液法制备纳米粒子,均匀沉淀法是控制沉淀剂的生成速度，来控制粒子的 生长速度，使得生成的超微粒子的团聚现象大大减小。,例如以尿素作为沉淀剂：,所谓络合沉淀法是在由络合剂存在下，控制晶 核生长制备超细粉体的方法。,6.1 纳米粉体材料的制备,6.1.2 溶液法制备纳米粒子,2. 络合沉淀法,加入螫合剂乙二胺四乙酸使CaCO3粒子只能沿着着某些方向生长，再加入盐类则起到部分除去螫合剂的作用。,制备超微CaCO3的工艺流程,超微CaCO3电镜照片,微乳液是由油(通常为碳氢化合物)、水、表面活性剂组成的透明、各向同性、低粘度的热力学稳定体系。微乳液法是利用在微乳液的液滴中的化学反应生成固
5、体以制得所需的纳米粒子；可以控制微乳液的液滴中水体积及各种反应物浓度来控制成核、生长，以获得各种粒径的单分散纳米粒子。,6.1 纳米粉体材料的制备,6.1.2 溶液法制备纳米粒子,3. 微乳液法,6.1 纳米粉体材料的制备,6.1.2 溶液法制备纳米粒子,微乳液法制备Fe2O3纳米粉末的流程,6.1 纳米粉体材料的制备,6.1.2 溶液法制备纳米粒子,3. 冷冻干燥法,采用冷冻干燥法时首先选择好起始金属盐溶液，其原则是：所需组分能溶于水或其它适当的溶剂，除了真溶液，也可使用胶体。不易在过冷状态下形成玻璃态；有利于喷雾；热分解温度适当。,冷冻干燥法是先使欲干燥的溶液喷雾冷冻，然后在 低温、低压下真空干燥，将溶剂直接升华除去后得 到纳米粒子。,随着对纳米粒子的深入研究，其合成技术也从单纯地控制微粒自发成核与生长，发展到利用特定结构的基质为模板进行合成特定结构的基质包括多孔玻璃、沸石分子筛、大孔离子交换树酯等。,6.1 纳米粉体材料的制备,6.1.2 溶液法制备纳米粒子,4. 模板法,以二氧化硅为模板制备碳纳米管,
