纳米材料的制备方法 第四组.ppt

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1、目录目录一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法（一）、纳米材料的定义及现状。（一）、纳米材料的定义及现状。（二）、超细微粒的制备方法。（二）、超细微粒的制备方法。（三）、纳米固体材料的制备。（三）、纳米固体材料的制备。三、纳米材料在化工生产中的应用。三、纳米材料在化工生产中的应用。二、石墨化碳纳米材料的制备方法二、石墨化碳纳米材料的制备方法一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法 从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在.微米以下即纳米以下。因此，颗粒尺寸在纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。（一）、纳米材料（一）、纳米材料定义定义（注：米厘米，厘米微米

2、，微米纳米，纳米埃）一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法1、纳米材料、纳米材料定义定义 人高针头血红球分子及DNA氢原子20亿 纳米100万 纳米1千 纳米1 纳米0.1 纳米一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法1、纳米材料、纳米材料定义定义纳米纳米微米微米毫米毫米皮米皮米纳米尺度的概念纳米尺度的概念一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法1、纳米材料的、纳米材料的现状现状纳米材料所具有的不寻常的性质，使它们在许多领域有着广泛的纳米材料所具有的不寻常的性质，使它们在许多领域有着广泛的应用前景，被认为是二十一世纪新材料的基础纳米材料的研究与应用前景，被认为是二十一世纪新材料的

3、基础纳米材料的研究与应用引起了各国科学家和政府的兴趣和高度重视，并已做了许多应用引起了各国科学家和政府的兴趣和高度重视，并已做了许多工作，但无论是在材料的制备、表征，还是应用方面都有许多不工作，但无论是在材料的制备、表征，还是应用方面都有许多不完善或不清楚的的方，甚至在许多方面可以说是刚刚起步完善或不清楚的的方，甚至在许多方面可以说是刚刚起步.一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法什么是纳米材料什么是纳米材料什么是纳米材料什么是纳米材料(nanomaterialnanomaterial)?)?纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度

4、范围(10-910-7m)或由它们作为基本单元构成的材料或由它们作为基本单元构成的材料 一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法什么是纳米技术什么是纳米技术什么是纳米技术什么是纳米技术(nanotechnology)(nanotechnology)？在纳米尺寸上对物质和材料进行研究处理的技术称为纳米技术。在纳米尺寸上对物质和材料进行研究处理的技术称为纳米技术。纳米技术本质上是一种用单个原子、分子制造物质的技术。纳米技术本质上是一种用单个原子、分子制造物质的技术。纳米技术是一门高新技术，它对纳米技术是一门高新技术，它对21世纪材料科学和微型器世纪材料科学和微型器件技术的发展件技术的发展具有重

5、要影响，纳米技术，就是要做到，从小到大，从下到上。要什么东西，具有重要影响，纳米技术，就是要做到，从小到大，从下到上。要什么东西，将分子、原子搭起来，就是什么东西，原材料浪费为零，能耗降到极低，彻将分子、原子搭起来，就是什么东西，原材料浪费为零，能耗降到极低，彻底从技术上解决了环保问题。底从技术上解决了环保问题。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法什么是纳米技术什么是纳米技术什么是纳米技术什么是纳米技术(nanotechnology)(nanotechnology)？纳米技术是当前全球都在谈论的热门话题。所谓纳米技术是当前全球都在谈论的热门话题。所谓纳米技术纳米技术，是指用数千个分，是

6、指用数千个分子或原子制造新型材料或微型器件的科学技术。纳米技术涉及的范围很广，子或原子制造新型材料或微型器件的科学技术。纳米技术涉及的范围很广，纳米材料只是其中的一部分，但它却是纳米技术发展的基础。牛津大学材料纳米材料只是其中的一部分，但它却是纳米技术发展的基础。牛津大学材料系目前研究的纳米技术项目有系目前研究的纳米技术项目有40多个，其中主要的有超细薄膜、碳纳米管、多个，其中主要的有超细薄膜、碳纳米管、纳米陶瓷、金属纳米晶体和量子点线等。纳米陶瓷、金属纳米晶体和量子点线等。-英国牛津大学材料系纳米材料专家保尔英国牛津大学材料系纳米材料专家保尔华伦博士华伦博士接受科技日报记者采访时说接受科技日

7、报记者采访时说一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法1、纳米材料的、纳米材料的现状现状作为储氢材料开发氢燃料电池汽车作为储氢材料开发氢燃料电池汽车单层碳纳米管纤维布单层碳纳米管纤维布太空升降舱：从卫星向地球抛出一条太空升降舱：从卫星向地球抛出一条纳米碳管制作的缆绳，太空升降便可纳米碳管制作的缆绳，太空升降便可沿此缆绳升降。沿此缆绳升降。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法1、纳米材料的、纳米材料的现状现状美专家研制美专家研制1010万公里太空梯万公里太空梯一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法1、纳米微粒的四大效应纳米微粒的四大效应纳米粒子表面原子数与纳米粒子表面原子数与总

8、原子数之比随粒径的变小而急剧增大总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后引起的性质上的变化。后引起的性质上的变化。Relationshipbetweentheratioofthesurfaceatomstowholeatomsandparticlesize（1）表面效应）表面效应当粒子尺寸极小时，费米能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立能当粒子尺寸极小时，费米能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立能级的现象。级的现象。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法（2）量子尺寸效应量子尺寸效应 量子尺寸效应可导致纳米颗粒的磁、光、声、电、热以及超导电性与同一物质原有性质有显著差异，即出现反常现

9、象。例如金属都是导体，但纳米金属颗粒在低温时，由于量子尺寸效应会呈现绝缘性。美国贝尔实验室发现当半导体硒化镉颗粒随尺寸的减小能带间隙加宽，发光颜色由红色向蓝色转移。美国伯克利实验室控制硒化镉纳米颗粒尺寸，所制备的发光二极管可在红、绿和蓝光之间变化。量子尺寸效应使纳米技术在微电子学微电子学微电子学微电子学和光电子学光电子学光电子学光电子学地位显赫。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法（2）量子尺寸效应量子尺寸效应 尺寸及形貌导致颜色不同一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法（3）小尺寸效应）小尺寸效应 当纳米粒子尺寸与德布罗意波以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征当纳米粒子尺寸

10、与德布罗意波以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，对于晶体其周期性的边界条件将被破坏，对于非晶态纳尺寸相当或更小时，对于晶体其周期性的边界条件将被破坏，对于非晶态纳米粒子其表面层附近原子密度减小，这些都会导致电、磁、光、声、热力学米粒子其表面层附近原子密度减小，这些都会导致电、磁、光、声、热力学等性质的变化，这称为小尺寸效应。等性质的变化，这称为小尺寸效应。随着纳米颗粒尺寸的减小，与体积成比例的能量，如磁各向异性等亦相应降低，当体积能与热能相当或更小时，会发生强磁状态向超顺磁状态转变。当颗粒尺寸与光波的波长、传导电子德布罗意波长、超导体的相干长度或透射深度等物理特性尺度相当

11、或更小时，其声、光、电、磁和热力学等特性均会呈现新的尺寸效应。将导致光的等离子共振频移、介电常数与超导性能发生变化。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法（4）宏观量子隧道效应）宏观量子隧道效应微观粒子具有穿越势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量，微观粒子具有穿越势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量，例如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应，它们可例如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观量子隧道效应。以穿越宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观量子隧道效应。电子既具有粒子性又具

12、有波动性，因此电子既具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。存在隧道效应。量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础，或者说是未来微电子、光电子器件的基础，或者说它确立了现存微电子器件进一步微型化的极它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限，当微电子器件进一步微型化时必须要考限，当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。虑上述的量子效应。例如，在制造半导体集成电路时，当电路的例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法正常工作，经典电而

13、溢出器件，使器件无法正常工作，经典电路的极限尺寸大概在路的极限尺寸大概在0.25微米。微米。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法（二）超细微粒的制备方法（二）超细微粒的制备方法制备超微粒面临的主要问题是超微粒的纯度、粒度的均匀程度、粒制备超微粒面临的主要问题是超微粒的纯度、粒度的均匀程度、粒度的可控性及产量等一种好的制备方法应能产生纯度高、粒度均匀度的可控性及产量等一种好的制备方法应能产生纯度高、粒度均匀的超微粒的超微粒.超微粒的制备方法一般可分为固相法、液相法和气相法超微粒的制备方法一般可分为固相法、液相法和气相法.超细微粒超细微粒固相法固

14、相法液相法液相法气相法气相法一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法固相法固相法固体盐的气体还原法固体盐的气体还原法物理粉碎法，如机械粉粹法、超声波粉碎法等物理粉碎法，如机械粉粹法、超声波粉碎法等产物产物金属及金属氧化物金属及金属氧化物一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法物理法设备超声波纳米粉碎机机械粉碎机一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法固相法的优缺点固相法的优缺点优点：优点：比较简单，成本较低比较简单，成本较低缺点：缺点：容易引进杂质，微粒的形状难以控制，粒度不均匀容易引进杂质，微粒的形状难以控制，粒度不均匀尺寸一般大于尺寸一般大于0.l微米微米因此，目前超微粒的制备

15、大多采用液相法或气相法因此，目前超微粒的制备大多采用液相法或气相法.一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法液相法液相法沉淀法沉淀法水热法水热法溶胶溶胶凝胶法凝胶法氧化还原法氧化还原法冻结干燥法冻结干燥法喷雾法喷雾法共沉淀法化合物沉淀法水解沉淀法一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法沉淀法：沉淀法：由液相制备超微粒的常用方法金属盐溶液金属盐溶液沉淀剂沉淀剂生成生成沉淀沉淀热处理热处理超细微粒超细微粒沉淀法的影响因素沉淀法的影响因素一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法反应液反应液浓度浓度成核数量成核数量颗粒生成速度颗粒生成速度反应反应温度温度热处理一、一、纳米材料的制备方法纳米

16、材料的制备方法沉淀法的分类沉淀法的分类沉淀法共沉淀法均匀沉淀法水解沉淀法液相还原沉淀法一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法共沉淀法是将沉淀剂加入二种以上的混合金属盐溶液中，得到成份均匀的沉淀的方法。1.共沉淀法一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法共沉淀法举例成份均匀，烧结性好的BaTi03超微粒BaCI2+TiCI4（Ba：Ti=1:1)草酸BaTiO(C2O4)2 4H2O热处理一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法2.均匀沉淀法 在共沉淀法中，沉淀剂的加入可使局部浓度过高，造成沉淀的不均匀。而均匀沉淀法能克服这个缺点，使溶液内部均匀产生沉淀。一、一、纳米材料的制备方法

17、纳米材料的制备方法均匀沉淀法举例 尿素在70左右发生水解（NH2）2CO+3H2O 2NH4OH+CO2 在这种方法中，先将尿素和金属盐溶液混合，然后加热使尿素水解生成沉淀剂NH40H，而此时NH40H是均匀地分布在溶液中的，因此沉淀是均匀的.因为是边水解边生成沉淀，所以NH40H的浓度总是低的，通过控制沉淀剂的生成速度即可控制超微粒的成核及生长一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法3.3.水热法水热法水热法水热法水热过程是指在高温、高压下在水、水溶液或蒸气等水热过程是指在高温、高压下在水、水溶液或蒸气等流体中所进行有关化学反应的总称。水热条件能加速流体中所进行有关化学反应的总称。水热条

18、件能加速离子反应和促进水解反应。离子反应和促进水解反应。水热氧化：水热氧化：mM+nH2OMmOn+H2水热沉淀：水热沉淀：KF+MnCl2KMnF2水热合成：水热合成：FeTiO3+KOHK2OnTiO2水热还原：水热还原：MexOy+yH2xMe+yH2O水热分解：水热分解：ZrSiO4+NaOHZrO2+Na2SiO3水热结晶：水热结晶：Al(OH)3Al2O3.H2O一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法3.3.水热法举例水热法举例水热法举例水热法举例 合成合成合成合成AgAg纳米粒子纳米粒子纳米粒子纳米粒子5mL0.02MAgNO3和和5mL0.02MNaCl，加入到，加入到3

19、0mL蒸馏水中，蒸馏水中，搅拌生成搅拌生成AgCl胶体，然后胶体，然后0.04g,0.2mmol的葡萄糖溶在上述胶体溶的葡萄糖溶在上述胶体溶液中，移入内衬液中，移入内衬Teflon的的50mL合成弹中，在加热炉中合成弹中，在加热炉中180C下保持下保持18小时，空气中冷却至室温，蒸馏水和酒精冲洗银灰色沉淀，真空小时，空气中冷却至室温，蒸馏水和酒精冲洗银灰色沉淀，真空60C干燥干燥2小时。小时。SEMimageofsamplesobtainedat180CafterareactiontimeofA)6h,B)9h,C)12h一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法4.水解沉淀法利用金属盐的水

20、解反应可生成氢氧化物或含水氧化物沉淀，经热处理即可得到所需的超微粒。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法水解沉淀法举例 NaAIO2水解AI(OH)3热处理AI2O3 超微粒TiOSO4水解TiO2 nH2O热处理TiO2 超微粒利用金属醇盐 M(OR)n 的水解反应制备超微粒也是受到重视的一种方法.金属醇盐易于精制且易于水解.金属醇盐水解法和一般沉淀法不同，不使用碱类即可生成沉淀，另外由于小产生阴离子杂质，所以一般认为这是一种制备高纯度的单一或复合氧化物超微粒的方法.此方法制备的超微粒还具有粒度小、分布窄的特点.一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法水解沉淀法举例 一、一、纳米

21、材料的制备方法纳米材料的制备方法水解沉淀法举例 利用金属醇盐合成BaTiO3超微粒的反应如下：Ba(OC3H7)2+Ti(OC5H11)4+H2OBaTiO3H2O+2C3H7OH+4C5H11OHBaTiO3H2OBaTiO3+H2O(反应条件：50，真空）这样制出的BaTi03超微粒的平均粒度为5nm，纯度为99.98,Ba:Ti=0.999。该方法的缺点是成本较高.一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法5.液相还原沉淀法 还原法一般是通过金属盐溶液的还原反应来制备金、银、铂等贵重金属的超微粒。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法沉淀法综述 沉淀法制备超微体存在的问题沉淀水洗

22、、过滤较困难沉淀剂可作为杂质混入某些沉淀是不稳定的沉淀时各种成份可能分离开来水洗可造成一部分沉淀的流失和溶解一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法溶剂蒸发法(喷雾法)溶剂蒸发法(喷雾法)冷冻干燥法喷雾干燥法喷雾热分解法此方法可制备单一或复合成分的氧化物超微粒。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法冷冻干燥法这种方法可制备出成份均匀、反应性和烧结性好的超微粒.因为在干燥中没有冷冻液滴的收缩现象，所以颗粒的比表面积较大。低温液体金属盐水溶液喷雾液滴瞬间冷冻低温减压升华脱水热处理超微粒一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法喷雾干燥法喷雾干燥法这是将金属盐水溶液喷雾于热风中，急速干燥

23、的一种方法，将得到的金属盐粉末经热处理即可获得所需的超微粒.一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法喷雾热分解法 缺点是设备要求较高，而且分解后产生的气体往往具有腐蚀性，影响设备的寿命.喷雾热分解法这种方法是喷雾干燥法的改进，将金属盐水溶液喷入高温环境中，使其瞬问产生溶剂蒸发的金属盐的分解，可一次性产生氧化物超微粒.一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法喷雾热分解法的特点 优点在这种方法中，温度要在氧化物的融点以上，颗粒经熔融状态而成为流动性好的球状.喷雾法产生的超微粒成份均匀、纯度高，受到人们的重视.缺点设备要求较高，而且分解后产生的气体往往具有腐蚀性，影响设备的寿命.一、一、纳米

24、材料的制备方法纳米材料的制备方法气 相 法 气 相 法 化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition)法简称CVD法。也称作气相化学反应法物理气相沉积(Physics Vapor Deposition)法简称PVD法，也称作蒸发凝结法或气体冷凝法一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法化学气相沉积法CVDCVD有单一的化合物的热分解A(g)B(s)+C(g)两种以上的单质或化合物的反应A(g)+B(g)C(s)+D(g)一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法化学气相沉积法的特点 控制气氛容易，除可制备氧化物超微粒外，只要改变 反应气体，还可用于生产直接合成有困难的

25、氮化物、碳化物超微粒.特点 原料金属化合物具有挥发性，精炼容易，生成的粉体 不需粉碎，纯化、得到的超微粒纯度高;生成的超微粒分散性好;控制反应条件易获得粒度分布窄的超微粒;使用此方法氮化物、碳化物超微粒的工业性生产已引起人们的重视.一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法化学气相沉积法的制备 CVD法的原料多使用容易制造、蒸气压高、反应活性强的金属盐化合物.也可使用氯氧化合物(MCInOm),烷氧化合物(M(OR)n),烷基化合物(M(R)n),金属蒸气等.一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法化学气相沉积法举例 FeCl3+O2 Fe2O3 反应条件（600900）TiCl4 +O

26、2 TiO2 反应条件（7001400）Zr(OR)4+O2 ZrO2 反应条件（325450）SiCl4+NH3 Si3N4 反应条件（10001500）SiH4+CH4 SiC 反应条件（13001400）一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法化学气相沉积法的加热系统 气相反应系统的加热电阻炉加热高频炉加热化学火焰加热等离子体加热激光加热一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法电阻炉加热系统 G1,G2为导气管，S为坩埚，F,F1,F2为电阻加热器，C为超微粒收集器。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法电阻炉加热系统 反应器的材料一般为石英管、陶瓷管等.气相反应原料的供给

27、根据需要和原料的性质而采用不同的方式，如由外部将反应气体导入的方式，在反应器内(图中的S处)蒸发、升华的方式，在反应器内合成的方式等。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法物理气相沉积法PVDPVD法是目前进行基础研究制备超微粒最常用和最有效的方法，利用这一方法，可以将金属、合金、化合物等几乎所用物质制成超微粒.一、一、纳米固体材料的制备纳米固体材料的制备物理气相沉积法一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法物理气相沉积法制备过程待蒸发的材料置入加热架或坩埚1 x103 Pa或更高真空度充入102Pa的高纯度惰性气体(He,Ne,Ar)加热原料原料蒸气蒸气原子或分子与惰性气体碰撞失去

28、能量蒸气原子迅速冷却凝结，成核生长形成超微粒沉积在温度较低的真空罩壁或液氮、液氦致冷的冷却棒上一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法物理气相沉积法制备过程粒度控制超微粒的尺寸原料的蒸发速度惰性气体的压力和流动衬底的温度实验表明，蒸发速度的增加使超微粒变大，惰性气体的压力的增加也使超微料变大，同时也表明大原子质量的惰性气体将导致大颗粒.一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法物理气相沉积法制备的加热方式物理气相沉积加热方式电阻加热蒸发高频感应加热蒸发 电子束轰击加热蒸发激光束加热蒸发电弧法、离子溅射法等一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法1.电阻加热蒸发电阻加热器的形状一般为灯

29、丝、舟等，将待蒸发材料安放在上面，加热蒸发.这是一种构造简单、造价便宜、使用可靠的加热器，可用于溶点不太高(1300)的材料的蒸发.常用的加热器材料为W,Mo等，电阻加热器的缺点是加热所能达到的最高温度有限，加热器的寿命也较短.一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法2.高频感应加热蒸发 这种方法是利用高频感应产生的涡电流来加热钳涡中的金属，使其蒸发.特点：热效率高、蒸发量大；缺点：加热所能达到的最高温度有限，加热器的寿命也较短。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法3.电子束轰击加热蒸发 电子束能量密度高，可在一个不太小的面积上达到104105 W/cm2的功率密度，因而可用于高熔

30、点(可达3000左右)材料的蒸发，并有较高的蒸发速度.缺点是设备结构复杂，造价也较高。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法4.激光束加热蒸发 待蒸发材料制成靶激光脉冲作用时间非常短将靶表面局部地加热到非常高的温度(可达10000)任何能制成合适的靶的材料都可被蒸发因此可用来制备几乎所有金属、合金、化合物的超微粒.一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法激光束加热蒸发的特点 优点由于激光器可安装在真空室外，不仅简化了真空室内的空间布置，而且减少了加热源的放气，完全避免了蒸发器对蒸发材料的污染，可以说，这是一种非常干净的超微粒的制备方法此。缺点激光系统的造价较高。一、一、纳米材料的制备

31、方法纳米材料的制备方法5.粉碎法粉碎法粉碎法粉碎法 一般的粉碎作用力一般的粉碎作用力都是几种力的组合，如都是几种力的组合，如球磨机和振动磨是磨碎球磨机和振动磨是磨碎和冲击粉碎的组合；雷和冲击粉碎的组合；雷蒙磨是压碎、剪碎和磨蒙磨是压碎、剪碎和磨碎的组合；气流磨是冲碎的组合；气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合，击、磨碎与剪碎的组合，等等。等等。几种典型的粉碎技术：几种典型的粉碎技术：球磨、振动球磨、振动球磨、振动球磨、振动磨、搅拌磨、胶体磨、磨、搅拌磨、胶体磨、纳米气流粉碎气流磨纳米气流粉碎气流磨一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法5.粉碎法粉碎法粉碎法粉碎法物料被粉碎时常常会导致物质结构及

32、表面物理化学性物料被粉碎时常常会导致物质结构及表面物理化学性质发生变化，主要表现在：质发生变化，主要表现在：1、粒子结构变化，如表面结构自发的重组，形成非晶、粒子结构变化，如表面结构自发的重组，形成非晶态结构或重结晶。态结构或重结晶。2、粒子表面的物理化学性质变化，如电性、吸附、分、粒子表面的物理化学性质变化，如电性、吸附、分散与团聚等性质。散与团聚等性质。3、受反复应力使局部发生化学反应，导致物料中化学、受反复应力使局部发生化学反应，导致物料中化学组成发生变化。组成发生变化。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法6.构筑法构筑法构筑法构筑法构筑法是由小极限原子或分子的集合体人工合成超微

33、粒子构筑法是由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法金属纳米粒子的化学合成方法金属纳米粒子的化学合成方法金属纳米粒子的化学合成方法金属纳米粒子的化学合成方法(1)一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法金属纳米粒子的化学合成方法金属纳米粒子的化学合成方法金属纳米粒子的化学合成方法金属纳米粒子的化学合成方法(2)(3)一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法金属纳米粒子的化学合成方法金属纳米粒子的化学合成方法金属纳米粒子的化学合成方法金属纳米粒子的化学合成方法一、一、纳米固体材料的制备纳米固体材料的制备（三）纳米固体材料制备的定义（三）纳米固

34、体材料制备的定义纳米固体材料的制备是在超微粒的蒸发凝结制备方法(PVD法)的基础上并结合高真空压缩技术实现的。蒸发凝结制备方法(PVD法)纳米固体材料的制备高真空压缩技术一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法1.纳米固体材料制备的示意图纳米固体材料制备的示意图整个过程是在超高真空室内进行的.通过分子涡轮泵使真空室达到1 X106Pa以上的高真空，然后充入低压(2KPa)高纯惰性气体(He、Ar纯度99.9995%),待蒸发的物质置于坩埚内，通过电阻热器使其加热蒸发，产生金属蒸气，由于惰性气体的流动，蒸气向上移动并接近充液氮的冷却棒.在这过程中，金属蒸气冷却、凝结成核、生长成超微粒并最后在

35、冷却棒上沉积下来。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法2.纳米固体材料制备的原理纳米固体材料制备的原理纳米固体材料的制备和物理气相沉积法（PVD法）基本一样的，只是条件要求更高，以避免使用来合成纳米固体材料的超细微粒受到污染。一、一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法纳米固体材料制备的原理纳米固体材料制备的原理金属超微法在冷却棒沉积真空室重新抽至高真空超微粒被从冷却棒上刮下通过漏斗压缩装置保持高真空柱状致密物质的薄片 保持其清洁度避免接触空气而氧化纳米金属固体材料目的：保持超微粒的表面及由它形成的纳米固本材料的界面的清洁，并尽可能减少吸附到界面内的气体含量.目的：薄片表面徐敷一层低熔

36、点石蜡保持其清洁度二、二、石墨化碳纳米材料的制备方法石墨化碳纳米材料的制备方法1.背景技术背景技术石墨性质热稳定性化学稳定性导电性高电子传导性场发射性金属和半导体特性二、二、石墨化碳纳米材料的制备方法石墨化碳纳米材料的制备方法石墨的性质具有石墨结构的碳纳米材料在性能上有较大改善，可以用于制备工业电极、锂离子电池的阳极材料以及作为电化学催化剂的载体。石墨的结构碳材料的微观形貌对其应用也有影响，如：石墨胶囊可以作为催化剂载体，染料吸附以及药物存储，片层石墨作冷场晶体管发射体。二、二、石墨化碳纳米材料的制备方法石墨化碳纳米材料的制备方法石墨化碳纳米材料制备方法电弧放电法化学气相沉积法激光消融法电子术

37、辐照法热分解含碳金属化合物二、二、石墨化碳纳米材料的制备方法石墨化碳纳米材料的制备方法 对碳源进行预处理110h制备过程 向溶剂中加入催化剂和预处理的碳源，在50、100300r/min搅拌速度下搅拌8h，其中碳源与催化剂的质量比为0.0251:1 在湿度为80450条件下，对步骤二混合物28h，预碳化气氛为空气氧气、氮气、氩气、氦气中的一种或几种气体的混合气体。二、二、石墨化碳纳米材料的制备方法石墨化碳纳米材料的制备方法制备过程 已115/rain的升温速度由室温升至4001200，在热处理气氛热处理气氛流量为302000ml/min热处理温度为4001200条件下对步骤三产物进行热处理10

38、min/10h，其中热处理气氛为氦气、氩气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氢气、及水蒸气中的一种或几种气体混合气体。对步骤的产物研磨后加到物质量浓度为15%20%的硝酸或盐酸中，在110140条件下回流614h，用蒸馏水洗涤至中性，然后在110120条件下烘干，或者在6080条件下真空干燥68h。对步骤的产物进行物理活化或化学活化，干燥得到石墨化碳纳米材料。三、三、纳米材料在化工生产中的应用纳米材料在化工生产中的应用纳米材料介于介于原子簇宏观物体纳米材料特殊结构表面效应体积效应量子尺寸效应新的物理和化学特性，特别是在光、电、磁、催化等方面的价值。三、三、纳米材料在化工生产中的应用纳米材料在化工生

39、产中的应用1、在催化方面的应用催化剂控制反应时间提高反应效率提高反应速度纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要条件，纳米粒子作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米作催化剂比一般催化剂的反应速度提高1015倍。三、三、纳米材料在化工生产中的应用纳米材料在化工生产中的应用2、在涂料方面的应用纳米复合体系涂层传统涂层技术纳米材料涂层结构涂层：超硬、耐磨涂层，抗氧化、耐热、阻燃涂层，耐腐蚀、装饰涂层。功能涂层：消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层。三、三、纳米材料在化工生产中的应用纳米材

40、料在化工生产中的应用 在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线、耐大气侵害和抗降解、变色等，在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。具有半导体特性的纳米氧化物粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用。三、三、纳米材料在化工生产中的应用纳米材料在化工生产中的应用3、在医药方面的应用纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；使用纳米技术的新型诊断仪器，只需检测少量血液就通过其中的蛋白质和DNA诊断各种疾病。微粒和纳粒作为给药系统，其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物给药。三、三、纳米材料在化工生产中的应用纳米材料在化工生产中的应用3、在医药方面的应用美国麻省理工学院已制备出纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包裹蛋白质表面携带药物，注射到人体血管中，通过磁场导航输送到病变部位，然后释放药物。纳米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流动因此可以用来检查和治疗身体各部位的病变。