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纳米材料的制备方法研究 班级： 学号： 姓名： 时间： 摘要：本文综述了纳米材料的制备,介绍了几种常用的纳米加工技术, 并对纳米材料研究的发展进行了展望。 关键词：纳米材料 制备方法 纳米加工 纳米材料是指晶粒或颗粒尺寸在 1~ 100 nm数量级的超细材料, 由于超细的晶粒或颗粒尺寸所产生的一些优异性能, 纳米材料制备及纳米材料应用技术引起了材料科学和工程界的广泛重视, 已成为 21 世纪的三大科技领域之一。由于纳米微粒的小尺寸效应、 表面效应、 量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等, 使得它们在磁、 光、电、 敏感等方面呈现出常规材料不具备的特性, 因此,纳米材料在磁性材料、 电子材料、 光学材料、 高致密度材料的烧结、 催化、 传感、 陶瓷增韧等方面有广阔的应用前景。由于纳米材料有十分神奇的特性、功能和广阔诱人的应用价值, 因此如何获得优异的纳米材料就成为纳米科技和纳米时代的主要课题。在科技高度发达的今天, 人工制备纳米材料的方法得到了很大的发展。而纳米级加工技术包括机械加工、 化学腐蚀、 能量束加工、 复合加工、 扫描隧道显微技术加工等多种方法, 其加工技术近年来有了突破性进展,现已成为现实的、 有广阔发展前景的全新加工领域。本文将概括性地介绍几种纳米微粒的制备方法和微纳米加工技术。 1.机械法 机械法有机械球磨法、机械粉碎法以及超重力技术。机械球磨法无需从外部供给热能,通过球磨让物质使材料之间发生界面反应,使大晶粒变为小晶粒,得到纳米材料。范景莲等采用球磨法制备了钨基合金的纳米粉末。还有人利用金属羰基粉高能球磨法获得纳米级的 Fe-18Cr -9W合金粉末。机械粉碎法是利用各种超微粉机械粉碎和电火花爆炸等方法将原料直接粉碎成超微粉,尤其适用于制备脆性材料的超微粉。超重力技术利用超重力旋转床高速旋转产生的相当于重力加速度上百倍的离心加速度,使相间传质和微观混合得到极大的加强,从而制备纳米材料。刘建伟等以氨气和硝酸锌为原料 ,应用超重力技术制备粒径20nm—80nm、粒度分布均匀的ZnO纳米颗粒。 2.沉淀法 沉淀法是指在可溶性盐溶液(一种或多种) 中加入沉淀剂 ( 如OH-, C2O2-4 , C2O2-3等) ,在一定温度下发生水解或沉淀反应得到不溶的沉淀物,并将溶液中的阴离子洗去, 经过热分解等处理可得到所需的纳米微粒。沉淀法又可分为直接沉淀法、共沉淀法、均相沉淀法和金属醇盐水解法。直接沉淀法的优点是容易制取高纯度的氧化物纳米微粒。徐甲强等采用该法获得平均晶粒度为50 nm 的ZnO 微粉。P. Nemec等使用化学沉积法制备出粒径为3 1 8~ 20 nm 的 CdSe纳米晶体, 瞿华嶂等用化学共沉淀法制得一系列组分不同的 t -ZrO2 -TiO2 -Y2O3固溶体的纳米粉体, 其粒径均在 15~ 25 nm 范围。杨晓娟等采用化学共沉淀法合成了4 种尖晶石型复合氧化物粉末, 平均为32~ 47 nm。 3. 乳液法 乳液法是利用2 种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成一个均匀的乳液, 从乳液中析出固相, 这样可使成核、 生长、 聚结、 团聚等过程局限在一个微小的球形液滴内, 从而可形成球形颗粒,又避免了颗粒之间进一步团聚。采用微乳液法实验装置简单, 能耗低,操作容易; 所得纳米粒子粒径分布窄,且单分散性、 界面性和稳定性好;与其它方法相比具有 粒径易于控制,适应面广等优点。潘庆谊和徐甲强等采用微乳液法制备了粒径为5~ 11 nm 的SnO2材料。江贵长等用原位种子乳液复合法合成了苯乙烯/甲基烯酸) 二氧化钛复合纳米微球, 其平均粒径为 4 1 5 nm。 4. 溶胶 -凝胶法 溶胶 -凝胶法是指前驱物质( 水溶性盐或油溶性醇盐) 溶于水或有机溶剂中形成均质溶液,溶质发生水解反应生成纳米级的粒子并形成溶胶, 溶胶经蒸发干燥转变为凝胶, 该法为低温反应过程,允许掺杂大剂量的无机物和有机物, 可以制备出许多高纯度和高均匀度的材料, 并易于加工成型。其优势在于从过程的初始阶段就可在纳米尺度上控制材料结构。该法具有在低温下制备纯度高,粒径分布均匀,能制得化学活性大, 单组分或多组分分级混合物的 优点。该法过程机制有3 种类型:传统胶体型、 无机聚合物型和络合物型。如张而耕、 王志文等使用该法制得粒度均匀且在 50 nm 以下的纳米SiO2超细粉体。王丽等采用So- l Gel 法制备了铁氧体结构的 Ni 1~ x ZnxFe2 O4 ( 0 [ x [ 11 0) 纳米晶。李蓉萍等用溶胶 -凝胶成功的制备了纳米 TiO2粉末, 热处理后平均晶粒大致在6 1 1~ 931 2 nm 范围内。N.Sanz 等用溶胶凝胶法制备了