第五章 纳米微粒的制备与处理贮存技术
纳米微粒的基础理论课件
沉淀法是通过化学反应使溶液中的离子形成沉淀，再 经过洗涤、干燥得到纳米微粒的方法。
化学法是通过化学反应制备纳米微粒的方法， 主要包括化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、沉淀 法等。
溶胶-凝胶法是利用溶胶中的胶体粒子相互聚结 形成凝胶，再通过干燥和热处理得到纳米微粒的 方法。
生物法
1
生物法是利用生物体系中的酶、微生物等生物分 子进行催化或合成纳米微粒的方法，主要包括生 物合成法和生物提取法。
根据应用需求选择合适的制备方法， 如根据所需纳米微粒的尺寸、形貌、 化学成分等特性选择合适的制备方法 。
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纳米微粒的性质与应用
纳米微粒的物理性质
小尺寸效应
由于纳米微粒的尺寸在纳米级别，其电子能级发 生分裂，导致新的光学、电学和磁学等性质。
表面效应
纳米微粒的巨大表面积与体积比使其表面原子活 性增加，影响其化学反应活性。
量子效应
在纳米尺度上，电子的运动受到限制，表现出显 著的量子效应，影响材料的导电性和磁性。
纳米微粒的化学性质
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高反应活性
纳米微粒具有高表面能， 使其在化学反应中表现出 高反应活性。
催化性能
纳米微粒可作为高效的催 化剂，应用于许多化学反 应中。
稳定性与相容性
通过表面修饰，纳米微粒 可以改善其在不同介质中 的稳定性和相容性。
研究和评估。
跨学科合作
纳米微粒的研究和应用涉及多 个学科领域，需要加强跨学科 的合作和交流，促进创新发展 。
技术瓶颈
目前纳米微粒的制备、表征和 应用技术还存在一些瓶颈，需 要加强技术研发和创新。
法规和伦理问题
随着纳米微粒的广泛应用，相 关的法规和伦理问题也逐渐凸 显，需要建立相应的规范和标
纳米粒子的制备和性能
纳米粒子的制备和性能纳米粒子是一种尺寸在1到100纳米之间的微小粒子。
由于其尺寸小、比表面积大、能量不稳定等特性，纳米粒子具有许多特殊的性能和应用。
因此，制备高质量的纳米粒子成为了当今领域中的一个重要话题。
一、纳米粒子的制备方法目前，纳米粒子的制备方法主要有化学法、物理法和生物法三种。
其中，化学法最为主流和广泛应用。
1.化学法化学法制备纳米粒子可以分为溶液法、气相法和硅酸盐凝胶法等几类。
（1）溶液法溶液法是最常用的一种化学法，其基本原理是将金属离子还原成小颗粒，目前溶液法的代表性方法有化学还原法和毒性还原法，其优点是操作简单方便、成本低廉。
（2）气相法气相法是指在气相条件下利用化学反应来制备纳米粒子，最常见的气相法是气相沉积法。
该方法具有制备速度快、颗粒尺寸分布窄等优点，但是需要高温和高压。
（3）硅酸盐凝胶法硅酸盐凝胶法利用溶胶-凝胶反应制备纳米粒子，其优点是物理性质和化学性质都比较稳定，且制备过程可控性高。
2.物理法物理法制备纳米粒子包括热熔法、溅射法、激光熔光法等。
其制备过程不涉及有机合成化学方法，相对于化学法，所得到的纳米粒子更为纯净，不会受溶剂、表面活性剂等物质的影响。
3.生物法生物法制备纳米粒子是利用生物学的手段，例如利用微生物和生物大分子进行制备。
生物法制备的纳米粒子可以避免由于含有有机溶剂、表面活性剂等有害物质对生物组织造成的伤害，并且制备的纳米粒子的分散性和生物相容性都较好，但是制备成本高。
二、纳米粒子的性能纳米粒子的性能与其尺寸、表面积、结构、形状、晶体结构、组成等多方面因素有关，其性能表现在以下几个方面：1.热稳定性纳米粒子的热稳定性比其它尺寸晶粒高，因为小尺寸粒子表面能和体积能发挥的比例不同于大尺寸粒子，导致表面能的增加，也就提高了热稳定性。
2.光学性能纳米粒子在光学领域中有着广泛的应用，其颜色与尺寸有关，红色颜色通常是较大的金属纳米粒子所产生的，而蓝色通常是较小的纳米粒子所产生的。
纳米微粒的制备
纳米铜的制备及其物理性能分析引言20世纪80年代以来，一项令世人瞩目的纳米科学技术正在迅速发展。
纳米科技将在21世纪促使许多产业领域发生革命性的变化，纳米技术是研究尺寸范围在1~100nm 之间的物质组成，是单个原子，分子层次上对物质的种类数量和结构形态进行精确的观测，识别和控制技术，是在纳米的尺度内研究物质的特征和相互作用，并利用这些物性制造具有特定功能产品的高新技术。
纳米尺度空间所涉及的物质层次，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的宏观系统亦非典型的微观系统，是一种相对独立的中间领域，即典型的介观系统，在这样的尺度空间，由于量子效应，物质局域性，及巨大的表面和介面效应使物质的很多性能发生质变[]1。
纳米技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，是现代科学（混沌物理，量子力学，介观物理，分子生物学）和现代技术（计算机技术，微电子和扫描电子显微镜技术核分析技术）结合的产物[]2。
纳米科技在材料，信息，能源，环境，生命，军事，制造等方面显示广泛的应用潜力，是21世纪高新技术和发展的源头将给人类生活带来巨大的变化，成为21世纪世界各国抢占高科技和全球经济制高点和重点战略领域。
用纳米材料制成的用品具有很多奇特的性质，纳米材料称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。
纳米微粒由于其表面原子占有的比例大，表面键态和电子态不同，原子配位不全等，可以使表面活性增大从而优异的催化性能。
这为廉价的金属催化剂提供了可能[]3。
纳米金属微粒，如Ag 、Cu 等具有优异的杀菌性能。
德国曾将C u S 涂附于织物表面制成抗菌面料[]3。
纳米微粒的尺寸比一般生物体内的细胞红血球小得多，这就为生物学研究提供了一个新的途径[]4。
纳米粒的制备
纳米粒的制备摘要：近些年纳米技术发展很快，应用于各个领域。
纳米材料是纳米科技的基础，而纳米粒的制备又是纳米材料研究领域的最基本的工作。
载药纳米微粒是一种新型的药物缓释制剂，可增强药物的稳定性，延长药物的作用时间，从而提高药物疗效[1]。
纳米粒的制备方法很多，本文就近些年来的常用方法做一综述。
关键词：纳米粒制备纳米药物主要是将药物的微粒或将药物吸附包裹在载体中, 制成纳米尺寸范围的微粒, 再以其为基础制成不同种类的剂型。
聚(乳酸-羟基乙酸)( PLGA)和聚乙二醇( PEG)具有良好的生物相容性, 由两者形成的嵌段共聚物目前已被广泛用作药物载体材料[2,3]。
目前，纳米粒的制备方法主要分3大类：机械粉碎法、物理分散法、化学合成法[4]。
1 机械粉碎法机械粉碎法利用机械将物质粉碎成纳米级的粒子。
除改进传统的机械粉碎设备(如振动球磨、气流粉碎机等)外，还开发了新机械粉碎技术, 如高压均质法- 气穴爆破法、超临界流体- 液膜超声技术等。
机械球磨法以粉碎与研磨为主体实现粉末纳米化，可制备纳米纯元素和合金。
1970年，美国INCO公司的Benjamin为制备Ni基氧化物粒子弥散强化合金而研制成机械合金化法。
该法工艺简单，制备效率高，能制备出常规方法难以获得的高熔点金属合金纳米材料。
近年来，发展出助磨剂物理粉碎法及超声波粉碎法，可制得粒径小于100nm的微粒。
鞠宝玲等[5]利用球磨机研磨, 制得粒径为50nm 左右的四君子汤纳米制剂。
高压均质法- 气穴爆破法是在高压下，将微粉化药物与表面活性剂溶液挤出孔隙。
被挤流体在孔隙中的动压瞬间极大地增加, 在挤出孔隙时，静压迅速减小, 产生气穴现象和爆裂,而这种气穴现象和爆裂，足以使药物微粉进一步崩碎。
2 物理分散法目前, 常用的物理分散法有: 双乳化剂蒸发法、乳化- 溶剂挥发法、溶剂扩散法、高压乳匀法、逆向蒸发法、熔融分散法和溶剂蒸发法等。
2.1 双乳化剂蒸发法黄颖烽等采用双乳化剂蒸发法制备阿霉素纳米粒[6]，将浓度为2mg/ml的阿霉素溶液加入浓度为20mg/ml的DEX-PLA二氯甲烷溶液中，超声乳化后加入10ml的1%的PVA溶液，继续超声乳化后，室温下用磁力搅拌，挥发出有机溶剂，离心取上清液，过滤冷冻干燥得固体样品。
纳米粒子合成及制备方法详解
纳米粒子合成及制备方法详解引言：纳米科学与技术作为近年来迅速发展的一门跨学科前沿科技，已经在能源、信息、材料等诸多领域展示出巨大潜力和广阔前景。
纳米粒子作为纳米科学的基本研究对象和应用载体，在纳米技术的发展中发挥着重要的作用。
本文将详细介绍纳米粒子的合成及制备方法，希望能对相关领域的研究者和科技工作者有所帮助。
一、纳米粒子的概念和应用纳米粒子是指其尺寸在纳米尺度范围内的微观颗粒，一般指的是直径小于100纳米的粒子。
由于纳米颗粒具有较大的比表面积和特殊的物理、化学性质，因此在材料科学、生物医学、环境科学等领域具有广泛的应用潜力。
例如，纳米金属颗粒可用于催化、传感、光学等领域；纳米二氧化硅颗粒可应用于材料增强剂、药物传递等领域。
因此，精确控制纳米粒子的合成具有重要意义。
二、纳米粒子的合成方法纳米粒子的合成方法包括物理法、化学法和生物法三种。
下面将详细介绍各种方法的原理和应用。
1. 物理法物理法合成纳米粒子主要包括溅射、热蒸发、气相法等。
其中，溅射法是通过高能束流轰击目标材料，使其产生离子、激发原子等，然后粒子重新沉积到基底上形成纳米粒子。
热蒸发则是将目标材料加热蒸发，蒸发产生的蒸汽凝结成纳米粒子。
气相法是通过控制气体中原子或分子的浓度等条件，使其发生聚集形成纳米粒子。
2. 化学法化学法合成纳米粒子常用的方法有溶胶-凝胶法、沉积法、还原法等。
溶胶-凝胶法是将溶胶中的金属离子或化合物在合适的条件下凝胶成固体，然后通过烧结或后处理得到纳米粒子。
沉积法是通过在基底上沉积材料薄膜后，利用溶剂或气体处理得到纳米粒子。
还原法是通过还原剂将金属离子还原为金属纳米粒子的方法。
3. 生物法生物法合成纳米粒子是利用生物体内的生物酶、微生物、植物等作为催化剂，通过调控生物体内的酶活性和环境条件，合成纳米粒子。
生物法合成纳米粒子具有绿色、环保的特点，并且操作简便、成本低廉。
三、纳米粒子的制备方法纳米粒子的制备方法主要包括溶剂法、凝胶法、气相法等。
第五章纳米微粒的制备与处理贮存技术资料
气相法制备纳米微粒
低压气体中蒸发法(气体冷凝法) 此种制备方法是在低压的氩、氦等惰性气体 中加热金属，使其蒸发后形成超微粒 (1-1000nm) 或纳米微粒。加热源有以下几种： a．电阻加热法； b．等离子喷射法； c ．高额感应法， d．电子束法； e．极光法。 这些不同的加热方法使得制备出的超微粒的 量、品种、粒径大小及分布等存在一些差别。
气相法制备纳米微粒
溅射法 用两块金属板分别作为阳极和阴极，阴极为 蒸 发 用 的 材 料 ， 在 两 电 极 间 充 入 Ar 气 （ 40250Pa），两电极间施加的电压范围为0.3-1.5kV。 由于两电极间的辉光放电使 Ar 离子形成，在电 场的作用下 Ar 离子冲击阴极靶材表面，使靶材 原子从其表面蒸发出来形成超微粒子，并在附 着面上沉积下来。粒子的大小及尺寸分布主要 取决于两电极间的电压、电流和气体压力。靶 材的表面积愈大，原子蒸发速度愈高。超微粒 的获得量愈多。
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气相法制备纳米微粒
此方法的优点有以下几点： a. 可制备Ag、Au、Pb、Cu、Fe、Ni、Co、 A1、 In等超微粒，平均粒径约3nm，而 用惰性气体蒸发法是难获得这样小的微 粒； b. 粒径均匀，分布窄； c. 超微粒分散地分布在油中； d. 粒径的尺寸可控，即通过改变蒸发条件 来控制粒径的大小。
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气相法制备纳米微粒
混合等离子法制取超微粒子有三种方法： • 等离子蒸发法：使大颗粒金属和气体流入等离 子室，生成金属超微粒子。 • 反应性等离子蒸发法：使大颗粒金属和气体流 入等离子室，同时通入反应性气体，生成化合 物超微粒子。 • 等离子CVD法：使化合物随载气流入等离子室， 同时通入反应性气体，生成化合物超微粒子。 例如，为了制备Si3N4超微粒子，原料采用Si3N4， 以 4g ／ min 速度流入等离子室，并通入 H2 气进 行热分解，再通入反应性气体 NH3 ，经反应生 成Si3N4超微粒子。
纳米微粒的制备
纳米粒子的制备技术一般把尺寸在0．1nm到100nrn之间，处在原子簇和宏观物体交接区域内的粒子称为纳米材料或超微粒。
纳米材料由于具有由表面效应．体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应引起的奇异力学、电学、磁学、热学．光学和化学活性等特性而使其在国防、电子，化工、核技术、冶金、航空．轻工．医药等领域中具有重要的应用价值，在催化、发光材料、磁性材料、半导体材料及精细陶瓷材料等领域已得到了广泛的应用。
无论是美国的“星球大战计划”、信息高速公路”，欧共体的“尤里卡计划”，还是我国的“863计划”都把制备纳米材料列为重点发展项目。
纳米材料是纳米科技的基础，而纳米粒子的制备及其表征工作是纳米材料研究领域中的最基本、最重要的研究工作。
为了实现纳米材料产业规模化，如何制备高纯．超细、均匀的纳米微粒就显得十分重要。
一种好的制备方法，制备出来的纳米微粒应是直径小而分布均匀，所需设备也应尽可能的简单易行，纳米微粒的制备方法多种多样。
目前，纳米粒子的制备方法很多，根据不同的分类标准，可以有多种分类方法。
根据反应环境可分为液相法、气相法和固相法；根据反应性质可分为化学制备法、化学物理制备法和物理制备法。
不同的制备方法可导致纳米粒子的性能以及粒径各不相同。
化学制备方法气相法气相法也是一种常用的方法。
它是直接利用气体或通过各种方式将物料变成气体,使之在气体状态下发生物理变化或化学反应,最后经冷却凝聚形成超细固体微粒的方法。
气体蒸发法制备的纳米微粒主要具有如下特点:①表面清洁;②粒度整齐,粒径分布窄;③粒度容易控制;④颗粒分散性好。
气相法通过控制可以制备出液相法难以制得的金属、碳化物、氮化物、硼化物等非氧化物超微粉。
气相法主要包括：①气体冷凝法气体冷凝法的基本原理是:在惰性气氛下令原材料蒸发,随后,原材料的蒸气原子因在与惰性气体原子的不断碰撞过程中逐渐损失其能量而发生凝聚;控制条件,可形成粒径为几个纳米的微粒。
Sanchez2Lopez 等采用此法制备了ZnS 超细粉末,TEM 结果表明其平均粒径为8nm ,且大部分微粒粒径都在7～9nm 这一较窄的分布范围内。
纳米粒子的化学制备方法及应用
纳米粒子的化学制备方法及应用一、引言现代科技的进步使得纳米技术得到了急剧发展，最近几年来，由于纳米粒子具有独特的超小尺寸、大的比表面积、有序排布等特性，研究人员发现，它可以给一些技术带来新的机遇，从而使纳米研究逐渐成为国际热点课题。
然而，要实现对纳米材料的有效配备，必须先掌握其制备技术，研究纳米粒子的制备方法，是研究纳米粒子性能和应用前提。
二、纳米粒子的化学制备方法（1）化学气相沉积法化学气相沉积（chemical vapor deposition，CVD）法是一种物理-化学的过程，利用有机热分解的原理，在特定表面上沉积超微细的材料，通常是金属、金属氧化物和其他材料，并形成一层薄膜。
该方法的特点是：沉积量和厚度可以轻松控制，可以在室温下进行，成本低，薄膜的均匀性好。
（2）离子溅射法离子溅射（Ion-spray deposition）法是一种无源信号的薄膜制备技术，它利用电子对高能离子进行加速，在特定表面沉积超微细材料，形成一层薄膜。
它的优势是：可以在室温下进行，并且薄膜制备的速度快，抗衰减性能好。
（3）热化学沉积法热化学沉积（Thermal chemical deposition）法是基于物理-化学反应的原理，利用热能使物质进行分解，在特定表面上沉积超微细材料，形成一层薄膜，它的特点是：可以在室温下进行，沉积速度快、抗衰减性能好、可以定量控制沉积量。
（4）化学氧化法化学氧化法（chemical oxidation）是一种物理-化学反应，利用特定表面的化学氧化反应，在特定表面上沉积超微细材料，形成一层薄膜，该方法的特点是：沉积速度快，抗衰减性能强。
三、纳米粒子的应用1、光电技术纳米粒子是一种新型的光学材料，具有超小尺寸、大比表面积、有序结构等特点，可以改变光的传播特性，具有很高的光学性能。
因此，用于激光火焰的消失、激光多模式光纤的衰减、抗发散和增强作用、激光技术的高效率复合和光学效率的改善等，是光电技术领域的重要应用。
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气相法制备纳米微粒
Al板
蒸发材料
直流电源
(电压0.3-1.5kV)
溅射法制备超微粒子的原理图
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气相法制备纳米微粒
流动液面上真空蒸度法 高真空中的蒸发是采用电子束加热，当水 冷铜坩埚中的蒸发原料被加热蒸发时，打开快 门，使蒸发物镀在旋转的圆盘下表面上，从圆 盘中心流出的油通过圆盘旋转时的离心力在下 表面上形成流动的油膜，蒸发的原子在油膜中 形成了超微粒子。含有超微粒子的油被甩进了 真空室沿壁的容器中，然后将这种超微粒含量 很低的油在真空下进行蒸馏，使它成为浓缩的 含有超微粒子的糊状物。
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气相法制备纳米微粒
此方法的优点有以下几点： a. 可制备Ag、Au、Pb、Cu、Fe、Ni、Co、 A1、 In等超微粒，平均粒径约3nm，而 用惰性气体蒸发法是难获得这样小的微 粒； b. 粒径均匀，分布窄； c. 超微粒分散地分布在油中； d. 粒径的尺寸可控，即通过改变蒸发条件 来控制粒径的大小。
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气相法制备纳米微粒
混合等离子法制取超微粒子有三种方法： • 等离子蒸发法：使大颗粒金属和气体流入等离 子室，生成金属超微粒子。 • 反应性等离子蒸发法：使大颗粒金属和气体流 入等离子室，同时通入反应性气体，生成化合 物超微粒子。 • 等离子CVD法：使化合物随载气流入等离子室， 同时通入反应性气体，生成化合物超微粒子。 例如，为了制备Si3N4超微粒子，原料采用Si3N4， 以4g／min速度流入等离子室，并通入H2 气进 行热分解，再通入反应性气体NH3 ，经反应生 成Si3N4超微粒子。
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气相法制备纳米微粒
燃烧火焰-化学气相凝聚法采用的装置基本 上与CVC法相似，不同之处是降钼丝炉改换成 平面火焰燃烧器，燃烧器的前面由一系列喷嘴 组成。当含有金属有机前驱体蒸汽的载气与可 燃气体的混合气体均匀地流过喷气嘴时，产生 均匀的平面燃烧火焰，金属有机前驱物经火焰 加热在燃烧器的外面热解形成纳米粒子，附着 在转动的冷阱上，经刮刀刮下收集。此法比 CVC法的生产效率高得多。
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气相法制备纳米微粒
低压气体中蒸发法(气体冷凝法) 此种制备方法是在低压的氩、氦等惰性气体 中加热金属，使其蒸发后形成超微粒(1-1000nm) 或纳米微粒。加热源有以下几种： a．电阻加热法； b．等离子喷射法； c ．高额感应法， d．电子束法； e．极光法。 这些不同的加热方法使得制备出的超微粒的 量、品种、粒径大小及分布等存在一些差别。
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气相法制备Leabharlann 米微粒化学气相凝聚法(CVC)和燃烧火焰-化学 气 相凝聚法(CF-CVC)
这些方法主要是通过金属有机先驱物分子热 解获得纳米陶瓷。化学气相凝聚法的基本原理 是利用高纯惰性气体作为载气，携带金属有机 前驱物，进入钼丝炉，炉温为1100-1400℃，气 氛压力保持在100-1000kPa的低压状态，在此环 境下原料热解形成团簇，进而凝聚成纳米粒子， 最后附着在内部充满液氮的转动衬底上，经刮 刀刮下进入纳米粉收集器。
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气相法制备纳米微粒
该制备方法有以下几个特点： a. 产生RF等离子体时没有采用电极，不会有电极 物质（熔化或蒸发)混入等离子体而导致等离子 体内含有杂质，因此超微粒的纯度较高； b. 等离子体所处的空间大，气体流速比DC等离子 体慢，致使反应物质在等离子空间停留时间长， 物质可以充分加热和反应； c. 可使用非惰性的气体(反应性气体)，因此，可 制备化合物超微粒子，即混合等离子法不仅能 制备金属超微粒，也可制备化合物超微粒，产 品多样化。
21
沉 淀 法
（1）共沉淀法
（2）均相沉淀法
（3）金属醇盐水解法
22
沉 淀 法
共沉淀法 含多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后，所 有离子完全沉淀的方法称共沉淀法。它又可分 成单相共沉淀和混合物的共沉淀： ①单相共沉淀：沉淀物为单一化合物或单相 固溶体时，称为单相共沉淀。例如，在Ba，Ti 的硝酸盐溶液中加入草酸沉淀剂后，形成了单 相 化 合 物 BaTiO(C2H4)2· 2O 沉 淀 ， 经 高 温 4H (450-750℃)加热分解，经过一系列反应可制得 BaTiO3粉料，这种方法的缺点是适用范围很窄， 仅对有限的草酸盐沉淀适用，如二价金属的草 酸盐间产生固溶体沉淀。
9
气相法制备纳米微粒
通电加热蒸发法 此法是通过碳棒与金属相接触．通电加 热使金属熔化．金属与高温碳素反应并蒸发 形成碳化物超微粒子。以制备SiC超微粒为 例，碳棒与Si板(蒸发材料)相接触，在蒸发 室内允有Ar或He气，压力为1-10kPa，在碳 棒与Si板间通交流电(几百安培)，Si板被其下 面的加热器加热，随Si板温度上升，电阻下 降．电路接通。
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沉 淀 法
• 一种金属醇盐水解产物 由于水解条件不同，沉淀的类型亦不同， 例如铅的醇化物，室温下水解生成 PbO · 1/3H2O，而回流下水解则生成PbO沉淀。 • 复合金属氧化物粉末 金属醇盐法制备各种复合金属氧化物粉末 是本法的优越性之所在。 两种以上金属醇盐制备复合金属氧化物超 细粉末的途径如下：
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液相法制备纳米微粒
• 沉淀法 • 喷雾法 • 水热法（高温水解法）
• 溶剂挥发分解法
• 溶胶-凝胶法（胶体化学法）
• 辐射化学合成法
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沉 淀 法
在液相法中以沉淀法最为重 要,是目前应用最广泛的粉体制备 方法。用该方法制备的粉体粒径 小,粒径分布均匀并可制得多组分 粉体。但该法需要经过锻烧才能 得到最终产品,工艺复杂,能耗较高。
23
沉 淀 法
② 混合物共沉淀：如果沉淀产物为混合物时， 称 为 混 合 物 共 沉 淀 。 如 以 ZrOCl2· 2O 和 8H Y2O3(化学纯)为原料来制备ZrO2-Y2O3 的纳米粒 子。其过程一般为先得到氢氧化物共沉淀物经 洗涤、脱水、煅烧得到纳米微粒粉体。混合物 共沉淀过程是非常复杂的，溶液中不同种类的 阳离子不能同时沉淀。各种离子沉淀的先后与 溶液的pH值密切相关。例如，Zr、Y、Mg、Ca 的氯化物溶入水形成溶液，各种金属离子发生 沉淀的pH值范围不同。
第五章 纳米微粒的制备
与处理、贮存技术
1
纳米微粒的制备方法
气相法
液相法
高能球磨法
2
气相法制备纳米微粒
• • • • • • • • •
低压气体中蒸发法(气体冷凝法)
活性氢-熔融金属反应法
溅射法 流动液面上真空蒸度法 通电加热蒸发法 混合等离子法 激光诱导化学气相沉积（LICVD） 爆炸丝法 化学气相凝聚法(CVC)和燃烧火焰-化学气 相凝聚法(CF-CVC)
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气相法制备纳米微粒
激光制备超细微粒的基本原理是利用反应 气体分子(或光敏剂分子)对特定波长激光束的 吸收，引起反应气体分子激光光解 (紫外光解 或红外多光子光解)、激光热解、激光光敏化和 激光诱导化学合成反应，在一定工艺条件下(激 光功率密度、反应池压力、反应气体配比和流 速、反应温度等)，获得超细粒子空间成核和生 长。激光制备纳米粒子装置一般有两 种类型：正交装置和平行装置。其中正交装置 使用方便，易于控制，工程实用价值大。
5
气相法制备纳米微粒
溅射法 用两块金属板分别作为阳极和阴极，阴极为 蒸 发 用 的 材 料 ， 在 两 电 极 间 充 入 Ar 气 （ 40250Pa），两电极间施加的电压范围为0.3-1.5kV。 由于两电极间的辉光放电使Ar离子形成，在电 场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面，使靶材 原子从其表面蒸发出来形成超微粒子，并在附 着面上沉积下来。粒子的大小及尺寸分布主要 取决于两电极间的电压、电流和气体压力。靶 材的表面积愈大，原子蒸发速度愈高。超微粒 的获得量愈多。
16
气相法制备纳米微粒
爆炸丝法 这种方法适用于工业上连续生产纳米金属、合金 和金属氧化物纳米粉体。基本原理适先将金属丝固 定在一个充满惰性气体的反应室中，丝两端的卡头 为两个电极，它们与一个大电容相连接形成回路， 加15kV的高压，金属丝在500-800kA电流下进行加热， 融断后在电流中断的瞬间，卡头上的高压在融断处 放电，使熔融的金属在放电过程中进一步加热变成 蒸汽，在惰性气体碰撞下形成纳米金属或合金粒子 沉降在容器的底部，金属丝可以通过一个供丝系统 自动进入两卡头之间，从而使上述过程重复进行。
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沉 淀 法
例如，随尿素水溶液的温度逐渐升高至70℃附 近，尿素会发生分解，即 (NH2)2CO+3H2O → 2NH4OH+CO2↑ 由此生成的沉淀剂NH4OH在金属盐的溶液 中分布均匀，浓度低，使得沉淀物均匀地生成。 由于尿素的分解速度受加热温度和尿素浓度的 控制，因此可以使尿素分解速度降得很低。有 人采用低的尿素分解速度来制得单晶微粒，用 此种方法可制备多种盐的均匀沉淀。
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沉 淀 法
复合金属氧化物粉末最重要的指标之一是 氧化物粉末颗粒之间组成的均一性。用醇盐水 解法就能获得具有同一组成的微粒。 下面介绍 超细粉末的制备。金属醇盐与水反应生成氧化 物、氢氧化物、水合氧化物的沉淀。除硅和磷 的醇盐外，几乎所有的金属醇盐与水反应都很 快，产物中的氢氧化物、水合物灼烧后变为氧 化物。迄今为止，已制备了100多种金属氧化 物或复合金属氧化物粉末。
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气相法制备纳米微粒
激光诱导化学气相沉积（LICVD） LICVD法制备超细微粉是近几年兴起的。 LICVD法具有清洁表面、粒子大小可精确控制、 无粘结、粒度分布均匀等优点，并容易制备出 几纳米至几十纳米的非晶态或晶态纳米微粒。 目前，LICVD法已制备出多种单质、无机化 合物和复合材料超细微粉末。 LICVD法制备超 细微粉已进入规模生产阶段，美国的MIT(麻省 理工学院)于1986年已建成年产几十吨的装置。
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沉 淀 法
为了获得沉淀的均匀性，通常是将含多种 阳离子的盐溶液慢慢加入过量的沉淀剂中 并进行搅拌，使所有沉淀离子的浓度大大 超过沉淀的平衡浓度，尽量使各组份按比 例同时沉淀出来，从而得到较均匀的沉淀 物，沉淀通常是氢氧化物或水合氧化物， 但也可以是草酸盐、碳酸盐等。