第二章納米微粒制備技術(shù)

1、第二章第二章 納米微粒制備技術(shù)納米微粒制備技術(shù)1一、對(duì)納米材料的要求一、對(duì)納米材料的要求尺寸可控尺寸可控(1 100 nm)成分可控成分可控形貌可控形貌可控晶型可控晶型可控表面物理和化學(xué)特性可控表面物理和化學(xué)特性可控(表面改性和表面包覆表面改性和表面包覆)第一節(jié)第一節(jié) 納米材料制備技術(shù)概述納米材料制備技術(shù)概述2二、制造納米產(chǎn)品的技術(shù)路線二、制造納米產(chǎn)品的技術(shù)路線Top-down：是指通過(guò)微加工或固態(tài)技術(shù)：是指通過(guò)微加工或固態(tài)技術(shù), 不斷在尺不斷在尺 寸上將人類創(chuàng)造的功能產(chǎn)品微型化。寸上將人類創(chuàng)造的功能產(chǎn)品微型化。Bottom-up：是指以原子分子為基本單元，根據(jù)人：是指以原子分子為基本單元，根

2、據(jù)人 們的意愿進(jìn)行設(shè)計(jì)和組裝，從而構(gòu)筑們的意愿進(jìn)行設(shè)計(jì)和組裝，從而構(gòu)筑 成具有特定功能的產(chǎn)品。成具有特定功能的產(chǎn)品。34化學(xué)合成、自組裝、化學(xué)合成、自組裝、定位組裝定位組裝光刻印刷、切割、光刻印刷、切割、蝕刻、研磨等蝕刻、研磨等三、納米材料的制備技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段三、納米材料的制備技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段* 第一階段：?jiǎn)我徊牧虾蛦蜗嗖牧?，即納米晶或納米相第一階段：?jiǎn)我徊牧虾蛦蜗嗖牧?，即納米晶或納米相第二階段：納米復(fù)合材料第二階段：納米復(fù)合材料第三階段：納米組裝體系、納米尺度的圖案材料第三階段：納米組裝體系、納米尺度的圖案材料5納米陣列體系納米陣列體系l是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法是否

3、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法l制備狀態(tài)：氣相法、液相法和固相法等制備狀態(tài)：氣相法、液相法和固相法等不同的制備方法可導(dǎo)致納米粒子的性能以及粒徑各不同的制備方法可導(dǎo)致納米粒子的性能以及粒徑各不相同不相同四、制備方法四、制備方法6( (一一) )是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)1.1 物理方法物理方法 涉及到蒸發(fā)、熔融、凝固、形變、粒徑變化等涉及到蒸發(fā)、熔融、凝固、形變、粒徑變化等 物理變化過(guò)程物理變化過(guò)程。粉碎法粉碎法：以大塊固體為原料，將塊狀物質(zhì)粉碎、細(xì)以大塊固體為原料，將塊狀物質(zhì)粉碎、細(xì) 化，從而得到不同粒徑范圍的納米粒子化，從而得到不同粒徑范圍的納米粒子構(gòu)筑法構(gòu)筑法：設(shè)計(jì)和組裝：

4、設(shè)計(jì)和組裝原子或分子原子或分子，構(gòu)筑具有特定功，構(gòu)筑具有特定功 能的產(chǎn)品。能的產(chǎn)品。7物 理 粉物 理 粉碎法碎法通過(guò)機(jī)械粉碎、電火花爆炸通過(guò)機(jī)械粉碎、電火花爆炸等得到納米粒子等得到納米粒子操作簡(jiǎn)單，但產(chǎn)操作簡(jiǎn)單，但產(chǎn)品純度低、粒度品純度低、粒度分布不均勻分布不均勻機(jī) 械 球機(jī) 械 球磨法磨法利用球磨方法，控制條件得利用球磨方法，控制條件得到純?cè)亍⒑辖鸹驈?fù)合材料到純?cè)?、合金或?fù)合材料的納米粒子的納米粒子同上同上深 度 塑深 度 塑性 變 形性 變 形法法原先材料在準(zhǔn)靜態(tài)壓力的作原先材料在準(zhǔn)靜態(tài)壓力的作用下發(fā)生嚴(yán)重塑性形變，使用下發(fā)生嚴(yán)重塑性形變，使材料的尺寸細(xì)化到納米量級(jí)材料的尺寸細(xì)化到納

5、米量級(jí)純度高、粒度可純度高、粒度可控，設(shè)備要求高控，設(shè)備要求高 物理法物理法示例示例8氣相沉氣相沉積法積法利用金屬化合物蒸氣的利用金屬化合物蒸氣的化學(xué)反應(yīng)合成納米粒子化學(xué)反應(yīng)合成納米粒子純度高、粒度分布窄，純度高、粒度分布窄，但設(shè)備和原料要求高但設(shè)備和原料要求高沉淀法沉淀法把沉淀劑加入到鹽溶液把沉淀劑加入到鹽溶液反應(yīng)后，將沉淀熱處理反應(yīng)后，將沉淀熱處理得到納米粒子得到納米粒子簡(jiǎn)單可行，但純度低，簡(jiǎn)單可行，但純度低，顆粒半徑大顆粒半徑大水熱合水熱合成法成法高溫高壓下在水溶液或高溫高壓下在水溶液或蒸氣等流體中合成納米蒸氣等流體中合成納米粒子粒子純度高，分散性好，粒純度高，分散性好，粒度分布窄度分布

6、窄苯熱合苯熱合成法成法在苯溶液中進(jìn)行高溫高在苯溶液中進(jìn)行高溫高壓反應(yīng)合成納米粒子壓反應(yīng)合成納米粒子同上同上91.2 化學(xué)方法化學(xué)方法溶膠凝溶膠凝膠法膠法金屬化合物經(jīng)溶液、溶膠、金屬化合物經(jīng)溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)低溫?zé)崽幠z而固化，再經(jīng)低溫?zé)崽幚淼眉{米粒子理得納米粒子反應(yīng)物種多，產(chǎn)物顆反應(yīng)物種多，產(chǎn)物顆粒均勻，過(guò)程易控制粒均勻，過(guò)程易控制微乳液微乳液法法兩種互不相溶的溶劑在表面兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑作用下形成乳液，在活性劑作用下形成乳液，在微泡中經(jīng)成核、聚結(jié)、熱處微泡中經(jīng)成核、聚結(jié)、熱處理后得納米粒子理后得納米粒子粒子的單分散性和界粒子的單分散性和界面性好面性好真空冷真空冷凝法凝法

7、用真空蒸發(fā)、高頻感應(yīng)等使用真空蒸發(fā)、高頻感應(yīng)等使原料氣化或形成等離子體，原料氣化或形成等離子體，然后驟冷然后驟冷純度高、結(jié)晶組織好、純度高、結(jié)晶組織好、粒度可控，但設(shè)備要粒度可控，但設(shè)備要求高求高101.3物理化學(xué)法（物理化學(xué)法（綜合方法綜合方法）l制備過(guò)程中要伴隨一些化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)又涉及到制備過(guò)程中要伴隨一些化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)又涉及到粒子的物態(tài)變化過(guò)程粒子的物態(tài)變化過(guò)程；l在制備過(guò)程中要施加一定的物理手段來(lái)保證化學(xué)在制備過(guò)程中要施加一定的物理手段來(lái)保證化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行。反應(yīng)的順利進(jìn)行。11（二）制備狀態(tài)（二）制備狀態(tài)氣相法氣相法：在氣體狀態(tài)下發(fā)生物理變化或化學(xué)反應(yīng)：在氣體狀態(tài)下發(fā)生物理變化或化

8、學(xué)反應(yīng), ,最后在冷卻過(guò)程中凝聚長(zhǎng)大形成納米微粒的方法。最后在冷卻過(guò)程中凝聚長(zhǎng)大形成納米微粒的方法。12液相法液相法：溶質(zhì)和溶劑反應(yīng)、分離，得到前驅(qū)體，加：溶質(zhì)和溶劑反應(yīng)、分離，得到前驅(qū)體，加 熱分解后得到納米顆粒的方法。熱分解后得到納米顆粒的方法。固相法固相法：尺寸降低過(guò)程、構(gòu)筑過(guò)程：尺寸降低過(guò)程、構(gòu)筑過(guò)程13液相法液相法化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法水解法水解法(醇鹽醇鹽,鹵化物鹵化物)溶膠溶膠-凝膠法凝膠法水熱法水熱法固相法固相法 熱分解熱分解 固相反應(yīng)固相反應(yīng)物理制備方法物理制備方法: 采用光、電等技術(shù)使材料在真空或惰性氣氛中采用光、電等技術(shù)使材料在真空或惰性氣氛中蒸發(fā)，然后使原子或分子形成納米

9、顆粒，以及球磨、蒸發(fā)，然后使原子或分子形成納米顆粒，以及球磨、噴霧等以力學(xué)過(guò)程為主的制備技術(shù)。噴霧等以力學(xué)過(guò)程為主的制備技術(shù)。14第二節(jié)第二節(jié) 物理制備方法物理制備方法151.1 原理原理l原材料被加熱至蒸發(fā)溫度時(shí)原材料被加熱至蒸發(fā)溫度時(shí)蒸發(fā)蒸發(fā)成氣相成氣相；l氣相的原材料原子與惰性氣體的氣相的原材料原子與惰性氣體的原子（或分子）原子（或分子）碰撞碰撞，迅速，迅速降低降低能量能量而驟然冷卻；而驟然冷卻；l驟冷使得原材料的蒸汽中形成很驟冷使得原材料的蒸汽中形成很高的高的局域過(guò)飽和局域過(guò)飽和，有利于成核；，有利于成核；l形成原子簇，然后繼續(xù)生長(zhǎng)成納形成原子簇，然后繼續(xù)生長(zhǎng)成納米微晶米微晶l在收集器

10、上收集在收集器上收集一、蒸發(fā)一、蒸發(fā)- -冷凝法冷凝法1.2 特點(diǎn)特點(diǎn)高純度；高純度；粒徑分布窄；粒徑分布窄；良好結(jié)晶和清潔表面；良好結(jié)晶和清潔表面；粒度易于控制粒度易于控制161.3 1.3 蒸發(fā)蒸發(fā)- -冷凝冷凝 操作中的五個(gè)基本要素：操作中的五個(gè)基本要素：l氣源：固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)氣源：固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)l熱源：熱源：l氣氛：真空、惰性、氧化性氣體氣氛：真空、惰性、氧化性氣體l工藝參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)：工藝參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)：l收集系統(tǒng)：收集系統(tǒng)：171.4 加熱方式加熱方式18源物質(zhì)：源物質(zhì)：l金屬金屬lCaF2等離子化合物等離子化合物l過(guò)渡族金屬氮化物及氧化物等過(guò)渡族金屬氮化物及氧化物等n加熱方式簡(jiǎn)單

11、加熱方式簡(jiǎn)單n工作溫度受坩堝材料的限制工作溫度受坩堝材料的限制,n制備制備Al、Cu、Au等低熔點(diǎn)金屬的納米粒子等低熔點(diǎn)金屬的納米粒子1.4.1 電阻加熱法電阻加熱法: 1.4.2 高頻感應(yīng)法高頻感應(yīng)法 以高頻感應(yīng)線圈為熱源以高頻感應(yīng)線圈為熱源,使使坩堝內(nèi)的導(dǎo)電物質(zhì)在渦流坩堝內(nèi)的導(dǎo)電物質(zhì)在渦流作用下加熱，在低壓惰性作用下加熱，在低壓惰性氣體中蒸發(fā)氣體中蒸發(fā),蒸發(fā)后的原子蒸發(fā)后的原子與惰性氣體原子碰撞冷卻與惰性氣體原子碰撞冷卻凝聚成納米顆粒。凝聚成納米顆粒。特點(diǎn)：特點(diǎn)：采用坩堝，一般只采用坩堝，一般只制備低熔點(diǎn)物質(zhì)制備低熔點(diǎn)物質(zhì)。19二、二、 濺射法濺射法原理：在電場(chǎng)的作用下原理：在電場(chǎng)的作用下

12、Ar離離子沖擊陰極靶材表面，使靶子沖擊陰極靶材表面，使靶材原子從其表面蒸發(fā)出來(lái)形材原子從其表面蒸發(fā)出來(lái)形成超微粒子，并在附著面上成超微粒子，并在附著面上沉積下來(lái)。沉積下來(lái)。20 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :（1）可制備高熔點(diǎn)和低熔點(diǎn)金屬）可制備高熔點(diǎn)和低熔點(diǎn)金屬（2）能制備多組元的化合物納米微粒）能制備多組元的化合物納米微粒 （3）通過(guò)加大被濺射的陰極表面可提）通過(guò)加大被濺射的陰極表面可提 高納米微粒的獲得量。高納米微粒的獲得量。21三、三、 流動(dòng)液面真空蒸鍍法流動(dòng)液面真空蒸鍍法原理：在高真空中蒸發(fā)的原理：在高真空中蒸發(fā)的金屬原子在流動(dòng)的油面內(nèi)金屬原子在流動(dòng)的油面內(nèi)形成極超微粒子，產(chǎn)品為形成極超微粒子，產(chǎn)品

13、為含有大量超微粒的糊狀油含有大量超微粒的糊狀油22優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 可制備平均粒徑約可制備平均粒徑約3nm的小的小 微粒；微粒； 粒徑均勻、分布窄粒徑均勻、分布窄納米顆粒均勻地分布在油中納米顆粒均勻地分布在油中 粒徑的尺寸可控粒徑的尺寸可控 蒸發(fā)速度、油的粘度、蒸發(fā)速度、油的粘度、 圓盤轉(zhuǎn)速圓盤轉(zhuǎn)速23 四、四、 通電加熱蒸發(fā)法通電加熱蒸發(fā)法原理：通過(guò)碳棒與金屬相接觸，原理：通過(guò)碳棒與金屬相接觸，通電加熱使金屬熔化。金屬與通電加熱使金屬熔化。金屬與高溫碳棒反應(yīng)并蒸發(fā)形成碳化高溫碳棒反應(yīng)并蒸發(fā)形成碳化物超微粒子。物超微粒子。24五、機(jī)械球磨法五、機(jī)械球磨法 以粉碎與研磨為主體來(lái)實(shí)現(xiàn)粉末的納米化以粉碎

14、與研磨為主體來(lái)實(shí)現(xiàn)粉末的納米化5.1 機(jī)械化學(xué)：機(jī)械化學(xué)： 物料粒子受機(jī)械力作用而被粉碎時(shí)，發(fā)生物質(zhì)物料粒子受機(jī)械力作用而被粉碎時(shí)，發(fā)生物質(zhì)結(jié)構(gòu)及表面物理化學(xué)性質(zhì)的變化結(jié)構(gòu)及表面物理化學(xué)性質(zhì)的變化 (1)粒子結(jié)構(gòu)變化粒子結(jié)構(gòu)變化(2)粒子表面物理化學(xué)性質(zhì)變化粒子表面物理化學(xué)性質(zhì)變化(3)化學(xué)組成變化化學(xué)組成變化255.2 粉碎極限粉碎極限：粉碎到一定程度后，繼續(xù)施加機(jī)械：粉碎到一定程度后，繼續(xù)施加機(jī)械應(yīng)力，粉體物料的粒度不再繼續(xù)減小或減小的速應(yīng)力，粉體物料的粒度不再繼續(xù)減小或減小的速率相當(dāng)緩慢率相當(dāng)緩慢 固體粉碎的最小粒徑：固體粉碎的最小粒徑：0.010.05m 影響粉碎極限的因素影響粉碎極限

15、的因素：l物料種類、機(jī)械應(yīng)力施加方式物料種類、機(jī)械應(yīng)力施加方式l粉碎方法、工藝條件粉碎方法、工藝條件26機(jī)械球磨法種類機(jī)械球磨法種類1球磨球磨：利用介質(zhì)和物料之間的相互研磨和沖擊使物料：利用介質(zhì)和物料之間的相互研磨和沖擊使物料粒子粉碎粒子粉碎 臨界粒徑為臨界粒徑為3 m2振動(dòng)球磨振動(dòng)球磨：以球或棒為介質(zhì)，介質(zhì)在粉碎室內(nèi)振動(dòng)，：以球或棒為介質(zhì)，介質(zhì)在粉碎室內(nèi)振動(dòng)，沖擊物料使其粉碎沖擊物料使其粉碎 273振動(dòng)磨振動(dòng)磨：利用研磨介質(zhì)可以在一定振幅振動(dòng)的簡(jiǎn)體內(nèi)：利用研磨介質(zhì)可以在一定振幅振動(dòng)的簡(jiǎn)體內(nèi)對(duì)物料進(jìn)行沖擊、摩擦、剪切等作用而使物料粉碎對(duì)物料進(jìn)行沖擊、摩擦、剪切等作用而使物料粉碎 （ 1m ）4

16、攪拌磨攪拌磨：由一個(gè)靜止的研磨筒和一個(gè)旋轉(zhuǎn)攪拌器構(gòu)成：由一個(gè)靜止的研磨筒和一個(gè)旋轉(zhuǎn)攪拌器構(gòu)成 （3mm）285膠體磨膠體磨：利用一對(duì)固體磨子和高速旋轉(zhuǎn)磨體的相對(duì)運(yùn)：利用一對(duì)固體磨子和高速旋轉(zhuǎn)磨體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的強(qiáng)大剪切、摩擦、沖擊等作用力動(dòng)所產(chǎn)生的強(qiáng)大剪切、摩擦、沖擊等作用力來(lái)粉碎或分散物料粒子來(lái)粉碎或分散物料粒子 (產(chǎn)品粒徑可達(dá)產(chǎn)品粒徑可達(dá)1m)6納米氣流粉碎氣流磨納米氣流粉碎氣流磨：利用高速氣流：利用高速氣流(3m500ms)或或熱蒸氣熱蒸氣(300450oC)的能量使粒子相互產(chǎn)生沖的能量使粒子相互產(chǎn)生沖擊、碰撞、摩擦而被較快粉碎擊、碰撞、摩擦而被較快粉碎 （01m）29六、原子法六、原

17、子法30移動(dòng)移動(dòng)displacement提取提取extraction放置放置deposition單原子操縱示意圖單原子操縱示意圖第三節(jié)第三節(jié) 化學(xué)制備方法化學(xué)制備方法31一、化學(xué)沉淀法一、化學(xué)沉淀法 在混合溶液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯┲苽浼{米粒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，進(jìn)而制備相應(yīng)的納米粒子。子的前驅(qū)體沉淀物，進(jìn)而制備相應(yīng)的納米粒子。特點(diǎn)特點(diǎn)：l簡(jiǎn)單易行簡(jiǎn)單易行 純度低純度低l顆粒半徑大顆粒半徑大 適合制備氧化物適合制備氧化物32（1） 共沉淀法共沉淀法 原理：原理：含多種陽(yáng)離子的溶液中加入沉淀劑后，使含多種陽(yáng)離子的溶液中加入沉淀劑后，使溶液中已經(jīng)混合均勻的各個(gè)組分按化

18、學(xué)劑量比共溶液中已經(jīng)混合均勻的各個(gè)組分按化學(xué)劑量比共同沉淀出來(lái)，或者在溶液中先反應(yīng)沉淀出一種中同沉淀出來(lái)，或者在溶液中先反應(yīng)沉淀出一種中間產(chǎn)物，再使其煅燒分解得到納米材料。間產(chǎn)物，再使其煅燒分解得到納米材料。 分類：分類： 單相共沉淀、混合物共沉淀單相共沉淀、混合物共沉淀 33 單相共沉淀單相共沉淀 沉淀物為單一化合物或單相固溶體沉淀物為單一化合物或單相固溶體 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 化學(xué)計(jì)量的單相沉淀物?；瘜W(xué)計(jì)量的單相沉淀物。 【例例】在在Ba，Ti的硝酸鹽溶液中加入草酸沉淀劑后，形成了單的硝酸鹽溶液中加入草酸沉淀劑后，形成了單相化合物相化合物BaTiO(C2H4)2.4H2O沉淀，經(jīng)高溫分解，可制得

19、沉淀，經(jīng)高溫分解，可制得BaTiO3粒子。粒子。34共沉淀例子：共沉淀例子： ZrO2-Y2O3（鋯、釔）（鋯、釔） 沉淀產(chǎn)物為混合物沉淀產(chǎn)物為混合物 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 能將各種陽(yáng)離子在溶液中實(shí)現(xiàn)原子級(jí)的混合。能將各種陽(yáng)離子在溶液中實(shí)現(xiàn)原子級(jí)的混合。 混合物共沉淀混合物共沉淀穩(wěn)定氧化鋯陶瓷的化學(xué)沉淀法制備穩(wěn)定氧化鋯陶瓷的化學(xué)沉淀法制備3536（2） 均勻沉淀法均勻沉淀法原理：原理：在溶液中加入某種能緩慢生成沉淀劑的物質(zhì)，使溶在溶液中加入某種能緩慢生成沉淀劑的物質(zhì)，使溶液中的沉淀均勻出現(xiàn)液中的沉淀均勻出現(xiàn)特點(diǎn)：特點(diǎn)：克服沉淀不能在整個(gè)溶液中均勻出現(xiàn)的缺點(diǎn)克服沉淀不能在整個(gè)溶液中均勻出現(xiàn)的缺點(diǎn)CO(N

20、H2)2+H2O=CO2+2NH3H2OMg2+2OH-=Mg(OH)237二、水解法二、水解法（a）無(wú)機(jī)鹽水解沉淀）無(wú)機(jī)鹽水解沉淀原理：通過(guò)配制無(wú)機(jī)鹽的水合物，控制其水解條件，原理：通過(guò)配制無(wú)機(jī)鹽的水合物，控制其水解條件， 合成單分散性的球、立方體等形狀的納米顆粒合成單分散性的球、立方體等形狀的納米顆?！纠?鈦鹽溶液水解，合成球狀的單分散形態(tài)的鈦鹽溶液水解，合成球狀的單分散形態(tài)的TiO2納米納米 粒子粒子(b) 金屬醇鹽水解法金屬醇鹽水解法 M(OR)金屬有機(jī)醇鹽可溶于有機(jī)溶劑，并可發(fā)生水解，生金屬有機(jī)醇鹽可溶于有機(jī)溶劑，并可發(fā)生水解，生成氫氧化物或氧化物沉淀，制備粉末。成氫氧化物或氧化

21、物沉淀，制備粉末。特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）制備高純度粉體）制備高純度粉體（2）化學(xué)計(jì)量可控）化學(xué)計(jì)量可控3839水解金屬醇化物生成沉淀的分類水解金屬醇化物生成沉淀的分類元元 素素 沉淀沉淀元元 素素 沉淀沉淀LiLiOH(s)CdCd(OH)2(c)NaNaOH(s)AlAlOOH(c)KKOH(s)Al(OH)3(c)BeBe(OH)2(c)GaGaOOH(c)MgMg (OH)2(c)Ga(OH)3(c)CaCa(OH)2(c)InIn(OH)3(c)SrSr(OH)2(a)SiSi(OH)4(a)BaBa(OH)2(a)GeGeO2(c)40TiTiO2(a)SnSn(OH)4(a)ZrZrO

22、2(a)PbPbO1/3H2O(c)NbNb(OH)5(a)PbO(c)TaTa(OH)5(a)AsAs2O3(c)MnMnOOH(c)SbSb2O5(c)Mn(OH)2(a)BiBi2O3(a)Mn3O4 (c)TeTeO2(c)FeFeOOH(a)YYOOH(a)Fe(OH)2(c)Y(OH)3(a)Fe(OH)3(a)LaLa(OH)3(c)Fe3O4(a)NdNd(OH)3(c)CoCo(OH)2(a)SmSm(OH)3(c)CuCuO(c)EuEu(OH)3(c)ZnZnO(c)GdGd(OH)3(c)（4 4）沉淀轉(zhuǎn)化法）沉淀轉(zhuǎn)化法依據(jù)化合物之間溶解度的不同，通過(guò)改變沉淀轉(zhuǎn)化依據(jù)化

23、合物之間溶解度的不同，通過(guò)改變沉淀轉(zhuǎn)化劑的濃度、轉(zhuǎn)化溫度以及表面活性劑來(lái)控制顆粒生劑的濃度、轉(zhuǎn)化溫度以及表面活性劑來(lái)控制顆粒生長(zhǎng)和防止顆粒團(tuán)聚。長(zhǎng)和防止顆粒團(tuán)聚。特點(diǎn)特點(diǎn)沉淀轉(zhuǎn)化法工藝流程短，操作簡(jiǎn)便，但制備的化合沉淀轉(zhuǎn)化法工藝流程短，操作簡(jiǎn)便，但制備的化合物僅局限于少數(shù)金屬氧化物和氫氧化物。物僅局限于少數(shù)金屬氧化物和氫氧化物。41三、化學(xué)還原法三、化學(xué)還原法（1 1）水溶液還原法水溶液還原法采用硼氫化鈉采用硼氫化鈉( (鉀鉀) )等還原劑，在水溶液中制備超細(xì)等還原劑，在水溶液中制備超細(xì)金屬粉末或非晶合金粉末金屬粉末或非晶合金粉末（2 2）多元醇還原法多元醇還原法利用金屬鹽可溶于或懸浮于多元醇

24、中，當(dāng)加熱到醇利用金屬鹽可溶于或懸浮于多元醇中，當(dāng)加熱到醇的沸點(diǎn)時(shí)，與多元醇發(fā)生還原反應(yīng)的沸點(diǎn)時(shí)，與多元醇發(fā)生還原反應(yīng)42（3）氣相還原法氣相還原法例如，用例如，用15%H2-85%Ar還原金屬?gòu)?fù)合氧化物制備還原金屬?gòu)?fù)合氧化物制備出粒徑小于出粒徑小于35nm的的CuRh，g-Ni0.33Fe0.66等。等。（4）碳熱還原法碳熱還原法以炭黑、以炭黑、SiO2為原料，在高溫爐內(nèi)氮?dú)獗Ｗo(hù)下，進(jìn)為原料，在高溫爐內(nèi)氮?dú)獗Ｗo(hù)下，進(jìn)行碳熱還原反應(yīng)獲得微粉，通過(guò)控制工藝條件可獲行碳熱還原反應(yīng)獲得微粉，通過(guò)控制工藝條件可獲得不同產(chǎn)物。得不同產(chǎn)物。（Si3N4、SiC粉體及粉體及SiC-Si3N4復(fù)合粉復(fù)合粉體）

25、體）43四、四、激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積 (LICVD) 法：激光束照在法：激光束照在反應(yīng)氣體上形成了反應(yīng)焰，反應(yīng)氣體上形成了反應(yīng)焰，經(jīng)反應(yīng)在火焰中形成微粒，經(jīng)反應(yīng)在火焰中形成微粒，由氬氣攜帶進(jìn)入上方微粒捕由氬氣攜帶進(jìn)入上方微粒捕集裝置。集裝置。激光入射窗激光入射窗往捕集裝置往捕集裝置反應(yīng)焰反應(yīng)焰激光束激光束反應(yīng)氣體反應(yīng)氣體氬氣氬氣激光擋板激光擋板44特點(diǎn)特點(diǎn):l清潔表面清潔表面l粒子大小可精確控制粒子大小可精確控制l容易制備非晶態(tài)或晶態(tài)納米微粒容易制備非晶態(tài)或晶態(tài)納米微粒激光輻照硅烷氣體分子激光輻照硅烷氣體分子(SiH4) 熱解熱解熱解生成的氣相硅熱解生成的氣相硅Si(g)在

26、一定溫度和壓力條件下在一定溫度和壓力條件下開始成核和生長(zhǎng)，形成納米微粒。開始成核和生長(zhǎng)，形成納米微粒。45 五、五、 化學(xué)蒸發(fā)凝聚法化學(xué)蒸發(fā)凝聚法(CVC) 原理：在高溫高壓環(huán)境下有原理：在高溫高壓環(huán)境下有機(jī)原料熱解形成團(tuán)簇進(jìn)一步機(jī)原料熱解形成團(tuán)簇進(jìn)一步凝聚成納米級(jí)顆粒。凝聚成納米級(jí)顆粒。特點(diǎn)：特點(diǎn)：產(chǎn)量大、尺寸小、分布窄產(chǎn)量大、尺寸小、分布窄襯底襯底爐子爐子刮刀刮刀工作室工作室針閥針閥漏斗漏斗原料原料氣體氣體載氣載氣CVC裝置示意圖裝置示意圖46第四節(jié)第四節(jié) 物理化學(xué)合成法物理化學(xué)合成法一、一、噴霧法噴霧法 將溶液通過(guò)各種物理手段霧化，再經(jīng)物理、將溶液通過(guò)各種物理手段霧化，再經(jīng)物理、化學(xué)途徑而轉(zhuǎn)