第四章-纳米微粒的制备方法ppt课件.ppt

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1、第四章第四章 纳米微粒的制备方法纳米微粒的制备方法病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.1.纳米粒子的制备方法评述4.2制备纳米粒子的物理方法病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程“纳米材料”这一概念在20世纪80年代初正式形成，它现已成为材料科学和凝聚态物理领域的研究热点，而其制备科学在当前的纳米材料研究中占据着极为关键的地位。4.1.纳米粒子的制备方法评述病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不

2、同程度的病理生理过程 纳米材料其实并不神密和新奇，自然界中广纳米材料其实并不神密和新奇，自然界中广泛存在着天然形成的纳米材料，如蛋白石、陨石泛存在着天然形成的纳米材料，如蛋白石、陨石碎片、动物的牙齿、海洋沉积物等就都是由纳米碎片、动物的牙齿、海洋沉积物等就都是由纳米微粒构成的。人工制备纳米材料的实践也已有微粒构成的。人工制备纳米材料的实践也已有1000年的历史，中国古代利用蜡烛燃烧之烟雾制年的历史，中国古代利用蜡烛燃烧之烟雾制成碳黑作为墨的原料和着色的染料，就是最早的成碳黑作为墨的原料和着色的染料，就是最早的人工纳米材料。另外，中国古代铜镜表面的防锈人工纳米材料。另外，中国古代铜镜表面的防锈层

3、经检验也已证实为纳米层经检验也已证实为纳米SnO2颗粒构成的薄膜。颗粒构成的薄膜。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程然而，人们自觉地将纳米微粒作为研究对象，然而，人们自觉地将纳米微粒作为研究对象，而用人工方法有意识地获得纳米粒子则是在而用人工方法有意识地获得纳米粒子则是在20世纪世纪60年代。年代。1963年，年，Ryozi Uyeda等人用气等人用气体蒸发（或体蒸发（或“冷凝冷凝”）法获得了较干净的超微）法获得了较干净的超微粒，并对单个金属微粒的形貌和晶体结构进行粒，并对单个金属微粒的形貌和晶体结构进行了电镜和电子衍

4、射研究。了电镜和电子衍射研究。1984年，年，Gleiter等人等人用同样的方法制备出了纳米相材料用同样的方法制备出了纳米相材料TiO2。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法 的分类的分类按照物质的原始状态分类：固相法、液按照物质的原始状态分类：固相法、液相法和气相法；相法和气相法；按研究纳米粒子的学科分类：物理方按研究纳米粒子的学科分类：物理方法、化学方法和物理化学方法；法、化学方法和物理化学方法；按制备技术分类：机械粉碎法、气体蒸按制备技术分类：机械粉碎法、气体蒸发法、溶液法、激光合成法、等离子体发法

5、、溶液法、激光合成法、等离子体合成法、射线辐照合成法、溶胶合成法、射线辐照合成法、溶胶凝胶凝胶法法病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.2制备纳米粒子的物理方法4.2.1蒸发凝聚法蒸发凝聚法4.2.2机械粉碎法机械粉碎法 4.2.3离子溅射法离子溅射法4.2.4冷冻干燥法冷冻干燥法4.2.5 其他方法其他方法病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.2.1蒸发凝聚法 蒸发凝聚法是制备纳米粒子的一种早期的物蒸发凝聚法是制备纳米粒子的一种早期的物理方法

6、，蒸发法所得产品粒子一般在理方法，蒸发法所得产品粒子一般在5 nm-100 nm之间。之间。其原理是：在高真空的条件下，金属试样经其原理是：在高真空的条件下，金属试样经蒸发后冷凝，在称底上制备出纳米粒子。蒸发后冷凝，在称底上制备出纳米粒子。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程蒸发冷凝法制备纳米粒子的优点（1）产物纯度高；）产物纯度高；（2）粒径分布窄；）粒径分布窄；（3）具有良好的结晶和清洁的表面；）具有良好的结晶和清洁的表面；（4）粒度易于控制；）粒度易于控制；（5）原则上可以制备出任何能被蒸发的）原则上可以制备出任何

7、能被蒸发的 元素以及化合物。元素以及化合物。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程蒸发冷凝法的缺点蒸发冷凝法的缺点对技术和设备的要求较高对技术和设备的要求较高原料一般需要纯度很高的金属原料一般需要纯度很高的金属存在粒子聚结存在粒子聚结病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.2.2机械粉碎法机械粉碎法 纳米机械粉碎是在传统的机械粉碎技术中发纳米机械粉碎是在传统的机械粉碎技术中发展起来的。展起来的。机械粉碎法制备纳米粒子的原理是：通过外机械粉碎法制备纳米

8、粒子的原理是：通过外部机械力的作用，即通过研磨球、研磨罐的部机械力的作用，即通过研磨球、研磨罐的频繁碰撞，使得颗粒在球磨过程中反复地被频繁碰撞，使得颗粒在球磨过程中反复地被挤压、变形、断裂、焊合。随着球磨过程的挤压、变形、断裂、焊合。随着球磨过程的进行，颗粒表面的缺陷密度增加，晶粒逐渐进行，颗粒表面的缺陷密度增加，晶粒逐渐细化，形成纳米级的颗粒细化，形成纳米级的颗粒 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程几种典型的纳米粉碎技术几种典型的纳米粉碎技术 1球磨球磨2振动球磨振动球磨3振动磨振动磨4搅拌磨搅拌磨5胶体磨胶体磨6纳

9、米气流粉碎气流磨纳米气流粉碎气流磨病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.2.3离子溅射法离子溅射法其主要思想是：将两块金属极板平行放置在其主要思想是：将两块金属极板平行放置在Ar气中气中(低压环境、压力约低压环境、压力约40250Pa，一块，一块为阳极，另一块为阴极靶材料。在两极之间为阳极，另一块为阴极靶材料。在两极之间加上数百伏的直流电压，使其产生辉光放电，加上数百伏的直流电压，使其产生辉光放电，两极板间辉光放电中的离子撞击在阴极上，两极板间辉光放电中的离子撞击在阴极上，靶材中的原子就会由其表面蒸发出来。调节靶材中的

10、原子就会由其表面蒸发出来。调节放电电流、电压以及气体的压力，都可以实放电电流、电压以及气体的压力，都可以实现对纳米粒子生成各因素的控制。现对纳米粒子生成各因素的控制。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程溅射法的优点溅射法的优点靶材料蒸发面积大；靶材料蒸发面积大；粒子收率高；粒子收率高；制备的粒子均匀；制备的粒子均匀；粒度分布窄；粒度分布窄；适合于制备高熔点金属型纳米粒子；适合于制备高熔点金属型纳米粒子；可以制备出各类复合材料和化合物的纳可以制备出各类复合材料和化合物的纳米粒子。米粒子。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破

11、坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.2.4冷冻干燥法冷冻干燥法原理是：先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷原理是：先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升华除去，就可以得到相应物质的纳米粒子。华除去，就可以得到相应物质的纳米粒子。如果从水溶液出发制备纳米粒子，冻结后将如果从水溶液出发制备纳米粒子，冻结后将冰升华除去，直接可获得纳米粒子。冰升华除去，直接可获得纳米粒子。如果从熔融盐出发，冻结后需要进行热分解，如果从熔融盐出发，冻结后需要进行热分解，最后得到相应纳米粒子。最后得到相应纳米粒子。病原

12、体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.3制备纳米粒子的化学方法制备纳米粒子的化学方法4.3.1气相化学反应法气相化学反应法4.3.2沉淀法沉淀法 4.3.3 化学还原法化学还原法4.3.4 溶胶溶胶-凝胶法凝胶法4.3.5水热合成法水热合成法4.3.6喷雾热解法喷雾热解法4.3.7 微乳液法微乳液法4.3.8 模板合成法模板合成法病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.3.1气相化学反应法气相化学反应法气相化学反应法制备纳米粒子是利用气相化学反应法制

13、备纳米粒子是利用挥发性的金属化合物的蒸气，通过化挥发性的金属化合物的蒸气，通过化学反应生成所需要的化合物，在保护学反应生成所需要的化合物，在保护气体环境下快速冷凝，从而制备各类气体环境下快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。物质的纳米粒子。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程气相反应法的优点气相反应法的优点粒子均匀；粒子均匀；纯度高；纯度高；粒度小；粒度小；分散性好；分散性好；化学反应性与活性高等。化学反应性与活性高等。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理

14、生理过程4.3.2 沉淀法沉淀法 沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合溶液中加入适成分的物质混合，在混合溶液中加入适当的沉淀剂制备纳米粒子的前驱体沉淀当的沉淀剂制备纳米粒子的前驱体沉淀物，再将此沉淀物进行干燥或煅烧，从物，再将此沉淀物进行干燥或煅烧，从而制得相应的纳米粒子。而制得相应的纳米粒子。沉淀法制备纳米粒子主要分为直接沉淀法、沉淀法制备纳米粒子主要分为直接沉淀法、共沉淀法、均相沉淀法、化合物沉淀法、水共沉淀法、均相沉淀法、化合物沉淀法、水解沉淀法等多种。解沉淀法等多种。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在

15、一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1共沉淀法共沉淀法这种方法能将各种阴离子在溶液中实现原子这种方法能将各种阴离子在溶液中实现原子级的混合。级的混合。其主要思想是使溶液由某些特定的离子分别其主要思想是使溶液由某些特定的离子分别沉淀时，共存于溶液中的其他离子也和特定沉淀时，共存于溶液中的其他离子也和特定阳离子一起沉淀。阳离子一起沉淀。与传统的固相反应法相比，共沉淀法可避免与传统的固相反应法相比，共沉淀法可避免引入对材料性能不利的有害杂质，生成的粉引入对材料性能不利的有害杂质，生成的粉末具有较高的化学均匀性，粒度较细，颗粒末具有较高的化学均匀性，粒度较细，颗粒尺寸分布较窄且具有一定形貌尺寸

16、分布较窄且具有一定形貌 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图 4-1共沉淀法制备的氧化镁纳米共沉淀法制备的氧化镁纳米带的电镜图带的电镜图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2.化合物沉淀法化合物沉淀法所谓化合物沉淀法，就是使溶液中金属离子所谓化合物沉淀法，就是使溶液中金属离子按化学计量比来配制溶液，得到化学计量化按化学计量比来配制溶液，得到化学计量化合物形式的沉淀物。合物形式的沉淀物。当沉淀粒子的金属元素之比等于产物化合物当沉淀粒子的金属元素之

17、比等于产物化合物金属元素之比时，沉淀物可以达到在原子尺金属元素之比时，沉淀物可以达到在原子尺度上的组成均匀性。度上的组成均匀性。对于二元以上金属元素组成的化合物，当金对于二元以上金属元素组成的化合物，当金属元素之比呈现简单的整数化时，可以保证属元素之比呈现简单的整数化时，可以保证生成化合物的均匀性组合。生成化合物的均匀性组合。然而，当定量地加入其他微量成分时，沉淀然而，当定量地加入其他微量成分时，沉淀物组成的均匀性一般难以保证。物组成的均匀性一般难以保证。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3水解沉淀法水解沉淀法无机盐水

18、解沉淀的原理是：通过配制无机盐无机盐水解沉淀的原理是：通过配制无机盐的水合物，控制其水解条件，合成单分散性的水合物，控制其水解条件，合成单分散性的球、立方体等形状的纳米粒子。的球、立方体等形状的纳米粒子。这种方法目前正广泛地应用于各类新材料的这种方法目前正广泛地应用于各类新材料的合成，具有广泛的应用前景。合成，具有广泛的应用前景。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程金属醇盐水解法金属醇盐水解法金属有机醇盐可溶于有机溶剂，并可发金属有机醇盐可溶于有机溶剂，并可发生水解，生成氢氧化物或氧化物沉淀，生水解，生成氢氧化物或氧化物

19、沉淀，制备粉末。制备粉末。优点：优点：1）氧化物纯度高）氧化物纯度高 2）可制备化学计量的复合金属氧）可制备化学计量的复合金属氧化物粉末。化物粉末。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.均匀沉淀法均匀沉淀法均匀沉淀法是向金属盐溶液中加入某种均匀沉淀法是向金属盐溶液中加入某种物质，使之在溶液中发生反应缓慢地生物质，使之在溶液中发生反应缓慢地生成沉淀，控制沉淀的生成速度，使过饱成沉淀，控制沉淀的生成速度，使过饱合度限定在适当的范围内，从而达到控合度限定在适当的范围内，从而达到控制颗粒生长速度，获得粒度均匀、纯度制颗粒生长速

20、度，获得粒度均匀、纯度高的纳米粒子。高的纳米粒子。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程均匀沉淀法的优点均匀沉淀法的优点（1）沉淀物的颗粒均匀而致密；）沉淀物的颗粒均匀而致密；（2）反应条件温和易于控制；）反应条件温和易于控制；（3）能避免杂质的共沉淀。）能避免杂质的共沉淀。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.2.3 化学还原法化学还原法4.2.3.1 水溶液还原法水溶液还原法4.2.3.2 多元醇还原法多元醇还原法病原体侵入机体，消弱机体防御机

21、能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.2.3.1 水溶液还原法水溶液还原法原理：以水合肼、葡萄糖、硼氢化钠原理：以水合肼、葡萄糖、硼氢化钠(钾钾)、柠檬酸钠等作为还原剂，在水溶、柠檬酸钠等作为还原剂，在水溶液中与金属盐发生反应，利用高分子保液中与金属盐发生反应，利用高分子保护或粒子间的静电相互作用阻止颗粒团护或粒子间的静电相互作用阻止颗粒团聚、减小晶粒尺寸。聚、减小晶粒尺寸。纳米金的合成就是这种方法的典型代表纳米金的合成就是这种方法的典型代表。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理

22、过程图图 4-2 纳米金的电镜图纳米金的电镜图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.2.3.2 多元醇还原法多元醇还原法多元醇还原法主要是利用金属盐可溶于多元醇还原法主要是利用金属盐可溶于或悬浮于乙二醇、一缩二乙二醇等醇中，或悬浮于乙二醇、一缩二乙二醇等醇中，当加热到醇的沸点时，与多元醇发生还当加热到醇的沸点时，与多元醇发生还原反应，生成金属沉淀物，通过控制反原反应，生成金属沉淀物，通过控制反应温度或引入外界成核剂，可得到纳米应温度或引入外界成核剂，可得到纳米级粒子。级粒子。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内

23、环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.2.4 溶胶溶胶-凝胶法凝胶法原理：将金属化合物原理：将金属化合物(无机盐或金属醇盐无机盐或金属醇盐)与与某种溶剂发生反应，经过水解与缩聚过程而某种溶剂发生反应，经过水解与缩聚过程而逐渐凝胶化，再经干燥、烧结等后处理，制逐渐凝胶化，再经干燥、烧结等后处理，制得所需的纳米材料。得所需的纳米材料。优点：反应条件温和优点：反应条件温和 反应过程易于控制反应过程易于控制 产品纯度高等。产品纯度高等。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程溶胶凝胶法示意图溶胶凝胶法

24、示意图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图 4-3 纳米二氧化钛合成装置图纳米二氧化钛合成装置图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 氧化铝气凝胶的氧化铝气凝胶的SEM照片照片 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.3.5水热合成法水热合成法在在1003500C

25、温度下和高气压环境温度下和高气压环境下使无机或有机化合物与水化合，下使无机或有机化合物与水化合，通过对加速渗析反应和物理过程的通过对加速渗析反应和物理过程的控制，得到改进的无机物，再过滤、控制，得到改进的无机物，再过滤、洗涤、干燥，从而得到高纯、超细洗涤、干燥，从而得到高纯、超细的各类微粒子。的各类微粒子。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程优点优点（1）可直接得到结晶良好的粉体，无需做高）可直接得到结晶良好的粉体，无需做高温灼烧处理和球磨，从而避免了在此过程中温灼烧处理和球磨，从而避免了在此过程中可能形成的粉体的硬团聚

26、、杂质和结构缺陷可能形成的粉体的硬团聚、杂质和结构缺陷等；等；（2）易得到合适的化学计量比和晶粒形态；）易得到合适的化学计量比和晶粒形态；（3）可使用较便宜的原料，工艺较为简单，）可使用较便宜的原料，工艺较为简单，投入低，产量高。投入低，产量高。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图 4-4 Ag纳米线的电镜图纳米线的电镜图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.3.6喷雾热解法喷雾热解法原理：将含所需正离子的某种金属原理：将含所需正离子的某种金

27、属盐的溶液喷成雾状，送人加热设定盐的溶液喷成雾状，送人加热设定的反应室内，通过化学反应生成微的反应室内，通过化学反应生成微细的粉末粒子。细的粉末粒子。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.3.7 微乳液法微乳液法 微乳液通常是有表面活性剂、助表面活性剂微乳液通常是有表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类通常为醇类)、油类、油类(通常为碳氢化合物通常为碳氢化合物)组组成的透明的、各向同性的热力学稳定体系。成的透明的、各向同性的热力学稳定体系。微乳液中，微小的微乳液中，微小的“水池水池”为表面活性剂和为表面活性剂和助表面活性

28、剂所构成的单分子层包围成的微助表面活性剂所构成的单分子层包围成的微乳颗粒，其大小在几至几十个纳米间，这些乳颗粒，其大小在几至几十个纳米间，这些微小的微小的“水池水池”彼此分离，就是彼此分离，就是“微反应器微反应器”。它拥有很大的界面，有利于化学反应。它拥有很大的界面，有利于化学反应。这显然是制备纳米材料的又一有效技术。这显然是制备纳米材料的又一有效技术。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程优点优点粒子不易聚结粒子不易聚结大小可控大小可控分散性好。分散性好。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在

29、一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程微乳液法制备微乳液法制备Fe2O3示意图示意图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.3.8 模板合成法模板合成法模板合成法是利用基质材料结构中的空隙作为模板来合成纳米材料的一种方法。图 4-5 SiO2纳米管的电镜图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.4制备纳米粒子的综合方法制备纳米粒子的综合方法4.4.1 激光诱导气相化学反应法4.4.2 等离子体加强气相化学反应法4.4.3 喷雾法4.4.4 化

30、学气相沉淀法4.4.5 冷冻-干燥法 4.4.6其他综合方法病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.4.1激光诱导气相化学反应法激光诱导气相化学反应法激光法与普通电阻炉加热法制备纳米粒子的本激光法与普通电阻炉加热法制备纳米粒子的本质区别：质区别：(1)由于反应器壁是冷的，因此无潜在的污染；由于反应器壁是冷的，因此无潜在的污染；(2)原料气体分子直接或间接吸收激光光子能原料气体分子直接或间接吸收激光光子能量后迅速进行反应；量后迅速进行反应；(3)反应具有选择性；反应具有选择性；(4)反应区条件可以精确地被控制；反应区条件可

31、以精确地被控制；(5)激光能量高度集中，反应区与周围环境之激光能量高度集中，反应区与周围环境之间温度梯度大，有利于成核粒子快速凝结。间温度梯度大，有利于成核粒子快速凝结。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程激光诱导气相化学反应法合成纳激光诱导气相化学反应法合成纳米粒子的原理米粒子的原理 利用大功率激光器的激光束照射于反应气体，利用大功率激光器的激光束照射于反应气体，反应气体通过对入射激光光子的强吸收，气反应气体通过对入射激光光子的强吸收，气体分子或原子在瞬间得到加热、活化，在极体分子或原子在瞬间得到加热、活化，在极短的时

32、间内反应气体分子或原子获得化学反短的时间内反应气体分子或原子获得化学反应所需要的温度后，迅速完成反应、成核、应所需要的温度后，迅速完成反应、成核、凝聚、生长等过程，从而制得相应物质的纳凝聚、生长等过程，从而制得相应物质的纳米粒子。米粒子。以激光诱导气相合成以激光诱导气相合成FeCSi超微粒子为超微粒子为例，对激光气相合成纳米粒子的反应机理进例，对激光气相合成纳米粒子的反应机理进行唯像描述行唯像描述 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程首先发生的是能量吸收过程首先发生的是能量吸收过程SiH4 SiH4*(活化态活化态)C2

33、H4 C2H4*(活化态活化态)由于由于SiH4和和C2H4气体分子吸收了入射激气体分子吸收了入射激光光子，使得反应体系温度瞬间被提高，光光子，使得反应体系温度瞬间被提高，体系的气体分子平均平动动能增加，热运体系的气体分子平均平动动能增加，热运动加剧，因而反应物系气体分子之间的碰动加剧，因而反应物系气体分子之间的碰撞频率增大撞频率增大 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程通过碰撞，SiH4、C2H4气体分子的能量将发生转移和均化，即SiH4*+Fe(CO)5 Fe(CO)5*(活化态)+SiH4C2H4*+Fe(CO)5

34、 Fe(CO)5*(活化态)+C2H4SiH4*+C2H4 C2H4*(活化态)+SiH4通过能量均化与转移，反应体系中的各反应气体分子都得到了统计意义上的活化，同时反应体系的温度还在继续提高。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程在极短暂的时间内在极短暂的时间内(104s)反应体系的温反应体系的温度即可达到化学反应所需要的阈值温度，度即可达到化学反应所需要的阈值温度，相应的化学反应开始发生。反应过程首相应的化学反应开始发生。反应过程首先起始于反应气体分子的解离，即先起始于反应气体分子的解离，即Fe(CO)5*Fe*+5C

35、OSiH4*Si*+2H2C2H4*2C*+2H2病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程通过气体分子的解离，将在有限的反应区通过气体分子的解离，将在有限的反应区域内形成过饱和的活化原子，即域内形成过饱和的活化原子，即Pe、Si、C，在高温下，瞬间可以引发化学反应，在高温下，瞬间可以引发化学反应Fe*+C*FeCFe*+Si*FeSiSi*+C*SICFe*+Si*+C*FeCSi病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程随着反应物的生成和混合粒子体的移动随

36、着反应物的生成和混合粒子体的移动(核粒核粒子子+载气载气+保护气保护气+副产物气体副产物气体)，生成粒子将，生成粒子将经过短暂的凝聚与生长，使过剩的人射激光经过短暂的凝聚与生长，使过剩的人射激光能量消耗怠尽，部分活性原子与粒子发生凝能量消耗怠尽，部分活性原子与粒子发生凝聚，即开始出现失活，反应方程式为聚，即开始出现失活，反应方程式为:Fe*+XFe+XSi*+XSi+XC*+XC+X病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.4.2等离子体加强气相化学反应法等离子体加强气相化学反应法机理：等离子体中存在着大量的高活性物质微粒

37、，这机理：等离子体中存在着大量的高活性物质微粒，这机理：等离子体中存在着大量的高活性物质微粒，这机理：等离子体中存在着大量的高活性物质微粒，这些微粒与反应物原料迅速交换电荷和能量，有助于相些微粒与反应物原料迅速交换电荷和能量，有助于相些微粒与反应物原料迅速交换电荷和能量，有助于相些微粒与反应物原料迅速交换电荷和能量，有助于相应化学反应的进行。事实上，当等离子体高温焰流中应化学反应的进行。事实上，当等离子体高温焰流中应化学反应的进行。事实上，当等离子体高温焰流中应化学反应的进行。事实上，当等离子体高温焰流中心的高活性原子、离子或分子达到原料表面时，就会心的高活性原子、离子或分子达到原料表面时，就

38、会心的高活性原子、离子或分子达到原料表面时，就会心的高活性原子、离子或分子达到原料表面时，就会使原料熔融，并迅速溶解于原料溶体中，使原料体内使原料熔融，并迅速溶解于原料溶体中，使原料体内使原料熔融，并迅速溶解于原料溶体中，使原料体内使原料熔融，并迅速溶解于原料溶体中，使原料体内形成溶解的超饱和区、过饱和区和饱和区，引起原料形成溶解的超饱和区、过饱和区和饱和区，引起原料形成溶解的超饱和区、过饱和区和饱和区，引起原料形成溶解的超饱和区、过饱和区和饱和区，引起原料的蒸发和相应的化学反应发生。等离子体尾焰区的温的蒸发和相应的化学反应发生。等离子体尾焰区的温的蒸发和相应的化学反应发生。等离子体尾焰区的温

39、的蒸发和相应的化学反应发生。等离子体尾焰区的温度也较高，离开尾焰区的反应物迅速离解并成核结晶。度也较高，离开尾焰区的反应物迅速离解并成核结晶。度也较高，离开尾焰区的反应物迅速离解并成核结晶。度也较高，离开尾焰区的反应物迅速离解并成核结晶。脱离尾焰区后，温度骤然下降而使反应产物微粒处于脱离尾焰区后，温度骤然下降而使反应产物微粒处于脱离尾焰区后，温度骤然下降而使反应产物微粒处于脱离尾焰区后，温度骤然下降而使反应产物微粒处于过饱和态，成核结晶同时猝灭而形成超微粒子。过饱和态，成核结晶同时猝灭而形成超微粒子。过饱和态，成核结晶同时猝灭而形成超微粒子。过饱和态，成核结晶同时猝灭而形成超微粒子。病原体侵入

40、机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.4.3 喷雾法喷雾法喷雾法是将溶液通过各种物理手段雾化，喷雾法是将溶液通过各种物理手段雾化，再经物理、化学途径而转变为纳米粒子再经物理、化学途径而转变为纳米粒子的一种方法。的一种方法。它又可以分为喷雾干燥法、喷雾热解法它又可以分为喷雾干燥法、喷雾热解法等。等。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程喷雾干燥法喷雾干燥法喷雾干燥法亦称热化学合成法，它是将溶液通过物理手段进行雾化获得纳米粒子的一种化学与物理相结合的方法，其过程

41、包括原始溶液的制备与混合、喷雾干燥和流化床转化3个阶段。优点：工艺简单 易于制备复合纳米材料 产物单分散性好等。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程喷雾热解法喷雾热解法喷雾热解法是将金属盐溶液经压缩空气由喷嘴喷出而雾化，喷雾后生成的液滴大小随着喷嘴而改变，液滴受热分解生成纳米粒子。与喷雾干燥法相比，喷雾热解法具有以下优点：（1）所得粒子微细、组成均匀；（2）产物粒子组成可控；（3）产物性能优异；（4）可连续生产，产量较大，成本低廉 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不

42、同程度的病理生理过程4.4.4 化学气相沉淀法化学气相沉淀法化学气相沉淀法是一种或数种反应气体通过化学气相沉淀法是一种或数种反应气体通过热、激光、等离子体等诱导而发生化学反应热、激光、等离子体等诱导而发生化学反应析出纳米粒子的方法。析出纳米粒子的方法。该法可通过选择适当浓度、流速、温度和组该法可通过选择适当浓度、流速、温度和组成配比等工艺条件，实现对粉体组成、形貌、成配比等工艺条件，实现对粉体组成、形貌、尺寸和晶相等条件的控制。尺寸和晶相等条件的控制。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.4.5 冷冻冷冻-干燥法干燥法

43、冷冻干燥法是将金属盐的溶液雾化成微冷冻干燥法是将金属盐的溶液雾化成微小液滴，快速冻结为粉体后，加入冷却小液滴，快速冻结为粉体后，加入冷却剂使其中的水升华气化，再焙烧合成超剂使其中的水升华气化，再焙烧合成超微粒。微粒。优点：粒径小优点：粒径小 分布窄分布窄 分散性好分散性好病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.4.6其他综合方法其他综合方法射线辐照法射线辐照法电子辐射法电子辐射法爆炸反应法爆炸反应法反应性球磨法反应性球磨法超临界流体干燥法超临界流体干燥法微波辐照法微波辐照法紫外红外光辐照分解法等。紫外红外光辐照分解法等。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程谢谢谢谢!