金属氧化物纳米材料的制备新进展
过渡金属氧化物一维纳米结构液相合成、表征与性能研究
过渡金属氧化物一维纳米结构液相合成、表征与性能研究一、本文概述随着纳米科技的快速发展，一维纳米结构材料因其独特的物理和化学性质，在能源、环境、生物医学等领域展现出广阔的应用前景。
过渡金属氧化物一维纳米结构，作为其中的重要一员，因其优异的电学、磁学、光学及催化性能，受到了研究者们的广泛关注。
本文旨在探讨过渡金属氧化物一维纳米结构的液相合成方法，对其形貌、结构和性能进行深入表征，并进一步研究其潜在的应用价值。
本文将介绍过渡金属氧化物一维纳米结构的基本概念和分类，阐述其在各个领域的应用背景和重要性。
随后，详细综述过渡金属氧化物一维纳米结构的液相合成方法，包括前驱体的选择、溶剂和反应条件的影响等，并分析各种合成方法的优缺点。
在此基础上，本文将重点讨论如何通过优化合成条件，实现对过渡金属氧化物一维纳米结构形貌、尺寸和组成的精确调控。
接下来，本文将运用多种表征手段，如扫描电子显微镜、透射电子显微镜、射线衍射、拉曼光谱等，对过渡金属氧化物一维纳米结构的形貌、晶体结构、化学组成和表面状态进行全面分析。
还将探讨其电学、磁学、光学和催化性能，以及这些性能与纳米结构之间的关联。
本文将展望过渡金属氧化物一维纳米结构在未来的应用前景，特别是在能源转换与存储、环境污染治理、生物医学等领域的应用潜力。
通过本文的研究，旨在为过渡金属氧化物一维纳米结构的合成、表征与应用提供有益的理论指导和实践借鉴。
二、过渡金属氧化物一维纳米结构的液相合成液相合成是制备一维过渡金属氧化物纳米结构的一种常用且有效的方法。
这种方法通常在溶液中进行，通过控制反应条件，如温度、浓度、pH值等，以及选择适当的反应前驱体和溶剂，可以实现一维纳米结构的可控合成。
在液相合成中，常用的前驱体包括各种金属盐、金属氧化物、金属氢氧化物等。
这些前驱体在适当的反应条件下，可以发生水解、沉淀、氧化还原等反应，生成一维的纳米结构。
例如，通过控制反应温度和pH值，可以使金属离子在溶液中水解生成氢氧化物纳米线，然后经过热处理转化为氧化物纳米线。
CuO纳米材料的可控合成初
CuO纳米材料的可控合成作者：刘欢指导教师：刘小娣摘要：纳米CuO 由于具有独特的电、磁和催化等特性, 受到了广泛关注。
本文综述了近年来纳米CuO 的制备方法及应用技术进展, 具体介绍了纳米CuO 的液相法、固相法和气相法制备技术; 同时, 还研究了纳米CuO 在不同领域的性质和应用；展望了今后的研究方向和前景。
关键词：纳米CuO；制备；性质；应用0 引言铜是与人类关系非常密切的有色金属，其氧化物——CuO有着广泛的应用，除作为制铜盐的原料外，它还广泛应用于其他领域：如在催化领域，它对高氯酸铵的分解，一氧化碳、乙醇、乙酸乙酯以及甲苯的完全氧化都具有较高的催化活性；在传感器方面，用CuO作传感器的包覆膜，能够大大提高传感器对CO的选择性和灵敏度；近年来，由于含铜氧化物在高温超导领域的异常特性，使CuO又成为重要的模型化合物，用于解释复杂氧化物的光谱特征。
纳米CuO因具有表面效应、量子尺寸效应和久保效应使其在电、磁、催化等领域表现出不寻常的特性。
如表面效应使其催化活性大大增强，量子尺寸效应使纳米CuO的红外光谱宽化、蓝移和分裂。
因此，纳米CuO的制备和应用研究近年受到广泛关注。
1纳米CuO 的制备方法纳米材料的制备方法根据物料状态可分为：固相法、气相法和液相法。
目前纳米CuO的制备方法已开发的主要有固相法和液相法，其中对液相法研究得较多。
1.1固相法1.1.1室温固相反应法固相反应法是指将金属盐或金属氧化物按照一定比例充分混合研磨后进行煅烧，直接制得纳米CuO粉体的方法。
洪伟良等[1]以醋酸铜和草酸为原料，采用低温固相配位化学反应法先合成出了前驱配合物草酸铜，再将前驱物高温热分解，得到粒径为20～30nm的纳米氧化铜粉体，但团聚较严重。
李东升等[2]以硝酸铜和碳酸氢铵为原料，利用室温固相反应制备出纳米级碱式碳酸铜粉体，经230℃焙烧后制得平均粒径为28nm的氧化铜纳米球，该产品大小均匀，但是纯度不高。
纳米四氧化三铁的制备及应用的研究报告进展论文综述
目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)前言 (1)制备方法 (2)1 固相法 (2)1.1 球磨法 (2)1.2 热分解法 (2)1.3 直流电弧等离子体法 (3)2 液相法 (3)2.1 沉淀法 (4)2.1.1 共沉淀法 (4)2.1.2 氧化沉淀法 (5)2.1.3 还原沉淀法 (5)2.1.4 超声沉淀法 (6)2.2 微乳液法 (6)2.3 水热法/溶剂热法 (7)2.4 水解法 (8)2.5 溶胶-凝胶法 (8)应用 (9)（一）生物医药 (9)（二）磁性液体 (9)（三）催化剂载体 (10)（四）微波吸附材料 (10)（五）磁记录材料 (10)（六）磁性密封 (10)（七）磁保健 (11)展望 (11)致 (11)参考文献 (12)纳米四氧化三铁的制备及应用的研究进展摘要：纳米Fe3O4粒子因其特殊的理化性质而在多个领域得到广泛的应用。
本文综述了纳米四氧化三铁的制备方法和应用领域，其中的制备方法主要有球磨法、沉淀法、微乳液法、水热法/溶剂热、水解法、氧化法、高温分解法和溶胶-凝胶法等，并讨论了纳米四氧化三铁的主要制备方法的优缺点，最后展望了纳米四氧化三铁的应用前景。
关键词：纳米四氧化三铁；制备方法；应用；进展Progress in Preparation and Application of Nano-iron tetroxideStudent majoring in Applied chemistry Name XXXTutor XXXAbstract: Nano-Fe3O4 particles because of their special physical and chemical properties and is widely used in many fields. In this paper, the preparation methods and applications of nano-iron oxide, one of the main methods for preparing milling, precipitation, microemulsion, hydrothermal method / solvent heat, hydrolysis, oxidation, pyrolysis and sol - gel method and discusses the advantages and disadvantages of the main method for preparing iron oxide nanoparticles, and finally the application prospect of nano-iron oxide. Key words: nano-iron oxide; preparation methods; application; progress前言纳米材料是指颗粒尺寸小于100nm的单晶体或多晶体，纳米微粒具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特性[1-2]。
纳米三氧化二铝粉体的制备与应用进展
2011年6月北京化工大学北方学院JUN.2011北京化工大学北方学院NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OFCHEMICAL TECHNOLOGY2008级纳米材料课程论文题目: 纳米三氧化二铝的制备与应用进展学院：理工学院专业：应用化学班级：学号：姓名：指导教师:2011年6月6日文献综述前言纳米材料一般是指在一维尺度小于100nm，并且具有常规材料和常规微细粉末材料所不具有的多种反常特性的一类材料。
作为纳米材料的一种，Al2O3拥有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应一切特殊性质，所以具备特殊的光电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象、在高温下仍具有的高强度、高韧、稳定性好等奇异特性，从而使Al2O3近年来备受关注研究并且在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等领域有广阔的应用前景[1]。
近年来从用途大体可以把氧化铝分为两类：第一类是用作电解铝生产的冶金氧化铝，随着氧化铝材料的广泛应用该类氧化铝占产量的大多数；第二类为非冶金氧化铝，主要包括非冶金用的氢氧化铝和氧化铝，也是通常所说的特种氧化铝，因其作用不同而与冶金氧化铝有较大的区别，主要表现在纯度、化学成分、形貌、形态等方面。
由于粒径细小，纳米氧化铝可用来制作人造宝石、分析试剂以及纳米级催化剂和载体，用于发光材料可较大的提高其发光强度，对陶瓷、橡胶增韧，要比普通氧化铝高出数倍，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳等。
纳米氧化铝已用于YGA激光器的主要部件和集成电路基板，并用在涂料中来提高耐磨性[2]。
随着人们对自身健康的关注和环保意识的增强，绿色化学理念正在材料制备与应用领域备受关注[3]。
第一章纳米Al2O3的一般物理化学特性Al2O3在地壳中含量非常丰富的一种氧化物。
Al2O3有许多同质异晶体，根据研究报道的变种有10多种，主要有3种：α-Al2O3 、β-Al2O3 、γ-Al2O3其中α-Al2O3是最稳定的一种无色晶体粉末，具有比表面大、熔点高、热稳定性极好、硬度高、吸水率极好、电绝缘性能好和耐酸碱腐蚀等许多优点，所以此类粉体广泛应用于各种氧化铝陶瓷的制备[4]；γ-Al2O3是在400℃到800℃内由水合氧化铝脱水形成，不溶于水，能溶于酸或碱，强热至1273K，经一定保温时间能转变为α-Al2O3[2]；热处理工艺参数对三氧化铝粒子颗粒特性的影响由强到弱：煅烧温度、水合氧化铝在300℃分解温度点的保温时间、在煅烧温度点的保温时间；通过控制其热处理工艺参数，可获得尺寸范围大小均匀、分散性好的球形γ-Al2O3[5]；γ-Al2O3具有强的吸附能力和催化活性，所以其一般又叫活性氧化铝，它属于立方面心紧密堆积构型，四角晶系，与尖晶石结构十分相似。
纳米晶体种类及其制备技术进展
纳米晶体种类及其制备技术进展摘要本文主要介绍了纳米晶体种类及其制备技术进展情况。
从总体和实例两部分，结合最近一段时间内国内外的研究进展，阐明了金属纳米晶体、金属氧化物纳米晶体、药物纳米晶体和一些其他纳米晶体的特征属性及制备方法，并对它们的性能做了简单的介绍。
纳米晶体有许多独特优异的性能，这些性能在实际应用方面存在巨大的潜力。
因此，本文对相关的纳米晶体的应用也进行了介绍。
随着纳米晶体制备技术的发展，纳米晶体的应用会更加广泛。
同时，本文也注意到，人们对纳米晶体材料的认识还处于实验驱动认识的阶段，还有很多领域有待开拓。
随着人们对纳米晶体认识的不断深入，纳米晶体材料的研究将向着多元化的方向发展。
第一章引言纳米材料是指组分尺寸至少在某一个维度上介于1～100nm之间的材料，是纳米科学的一个重要的发展方向。
纳米材料就其结构上可以分为纳米晶体、纳米颗粒、纳米粉末、纳米管等。
由于纳米材料的纳米尺寸效应，使得纳米材料出现了许多不同于常规条件下的材料性能，例如光学性、电导性、抗腐蚀性等，因此人们对纳米材料在未来材料领域的应用与发展寄予了很大期望。
但由于纳米材料在结构上存在表面效应和小尺寸效应，使其能量高于平衡态，表面上原子数增多，具有较高的表面能，使得这些表面原子具有较高的活性，非常不稳定。
满足一定激活条件时，就会释放出过剩自由能，粒子长大，从而也将失去纳米材料所具有的特性，使块状纳米材料的制备产生困难。
而纳米晶体由于晶界数量增加，使材料的强度、密度、韧性等性能大为改善[1]。
纳米晶体材料是指由极细晶粒组成，特征维度尺寸在纳米量级的固态材料。
由于极细的晶粒，以及大量处于晶界和晶粒内缺陷的中心原子具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，纳米晶体材料与同组成的微米晶体材料相比，在催化、光学、磁性、力学等方面具有许多奇异的性能，因而成为材料科学和凝聚态物理领域中的研究热点。
本文将分类介绍有关纳米晶体在制备、性能、应用等方面的研究进展。
纳米级金属氧化物催化剂的制备及应用研究
纳米级金属氧化物催化剂的制备及应用研究随着化学科研技术的不断发展，人们对新型材料的需求也与日俱增。
其中，纳米级金属氧化物催化剂被广泛应用于化学反应、环境治理和能源开发等领域。
本文将介绍纳米级金属氧化物催化剂的制备及应用研究进展。
一、纳米级金属氧化物催化剂的制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备纳米级金属氧化物催化剂的常用方法之一。
该方法的主要步骤包括溶解金属离子、加入表面活性剂、加入还原剂、沉淀并干燥等。
溶胶-凝胶法制备的催化剂具有高比表面积、粒径小、分散均匀等优点，因而被广泛地应用于催化反应中。
2. 水热法水热法是利用水蒸气的高温、高压条件下进行纳米级金属氧化物催化剂制备的一种方法。
该方法的主要步骤包括将金属离子和配体放入容器中，在加入一定量的水后，采用高温高压条件下进行反应，得到所需的纳米级金属氧化物催化剂。
3. 共沉淀法共沉淀法是一种简单的制备纳米级金属氧化物催化剂的方法。
该方法主要步骤包括将溶有不同金属离子的溶液混合，加入沉淀剂后，沉淀出所需的纳米级金属氧化物催化剂，并通过洗涤、干燥等步骤制得所需的纳米级金属氧化物催化剂。
二、纳米级金属氧化物催化剂的应用研究进展1. 催化剂在环境治理中的应用纳米级金属氧化物催化剂在环境污染治理中具有广阔的应用前景。
比如，氮氧化物（NOx）是一种常见的环境污染物，其在大气中的含量较高，容易形成酸雨和雾霾。
纳米级金属氧化物催化剂可以催化将氮氧化物转化为无害的氮气和水，从而降低大气污染。
2. 催化剂在能源开发中的应用纳米级金属氧化物催化剂在能源开发领域的应用十分广泛。
比如，利用纳米级金属氧化物催化剂可以将生物质转化为有价值的化学品和生物燃料；将太阳能转化为化学能；促进化学反应，提高能源利用效率等。
3. 催化剂在化学反应中的应用纳米级金属氧化物催化剂在化学反应中的应用也十分重要。
例如，在有机物合成中，常需要通过催化剂加快反应速率、降低反应温度、提高产率等。
纳米金属氧化物
纳米金属氧化物
纳米金属氧化物是一类具有纳米级粒径的金属氧化物材料，它们因其独特的物理和化学性质而在多个领域有着广泛的应用。
具体如下：
1. 种类多样：包括纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化铈、纳米氧化铁等。
2. 制备方法：这些纳米材料的制备方法多种多样，如水热合成法、溶胶-凝胶法、模板法、溶液喷射法、直接发泡法等。
3. 应用领域：纳米金属氧化物在污水治理、空气净化、储能、隔热等领域有着广泛的应用。
它们通常具有优异的催化性能，可以作为催化剂或催化剂载体使用。
4. 结构特点：一些纳米金属氧化物具有独特的连续多孔网络结构，这种结构不仅保留了金属氧化物的化学性质，还赋予了材料优异的物理性能。
5. 研究进展：近年来，科学家们还提出了一些新的制备策略，例如利用前驱体热膨胀形成的气泡作为软模板辅助制备二维金属氧化物，并同步在纳米片上生成大量介孔，这种方法可以一步法成功制备出高结晶度、厚度均一、高比表面积的均相金属氧化物纳米材料。
6. 性能调控：调控金属氧化物纳米材料的形貌对于调变其性能、拓展其应用空间具有重要意义。
因此，研究者们不断探索新的合成方法和条件，以获得具有特定形貌和性能的纳米金属氧化物。
综上所述，纳米金属氧化物是一类非常重要的纳米材料，其不仅在科学研究中占有重要地位，而且在工业和技术应用中也展现出巨大的潜力。
随着科学技术的发展，人们对这类材料的理解和应用能力将不断提升，从而推动相关领域的进步和创新。
二氧化锡纳米材料的制备与扩展
二氧化锡纳米材料的制备与扩展二氧化锡纳米材料是一种具有广泛应用前景的过渡金属氧化物，因其独特的物理化学性质而受到广泛。
本文将详细介绍二氧化锡纳米材料的制备方法以及扩展方法，旨在为相关领域的研究提供参考。
在制备二氧化锡纳米材料方面，本文介绍了一种简单易行的溶液法。
将锡粉溶解在适量的盐酸盐酸中，得到锡的乙二醇溶液。
然后，将一定量的硝酸加入到上述溶液中，并在一定温度下剧烈搅拌，使锡离子与硝酸根离子反应生成二氧化锡纳米粒子。
通过离心分离和洗涤干燥得到纯度较高的二氧化锡纳米材料。
该方法具有操作简便、成本低廉等优点。
在扩展方法方面，本文着重介绍了两种方法。
通过添加不同种类的纳米粒子，可以有效地改善二氧化锡纳米材料的性能。
例如，将二氧化硅纳米粒子添加到二氧化锡纳米材料中，可以显著提高其光学性能，使其在光催化领域具有更广泛的应用。
改变制备条件也是一种有效的扩展方式。
例如，通过调控制备过程中的温度、pH值等参数，可以调节二氧化锡纳米材料的形貌和尺寸，从而获得具有优异性能的二氧化锡纳米材料。
尽管二氧化锡纳米材料具有许多优点，但仍存在一些不足之处。
例如，其制备过程有时可能涉及较为复杂的化学反应，导致成本较高。
关于二氧化锡纳米材料的应用领域仍需进一步拓展。
未来研究方向可以包括优化制备工艺、发掘新的应用领域以及探究其潜在的物理化学性质等。
二氧化锡纳米材料作为一种具有广泛应用前景的过渡金属氧化物，其制备与扩展方法具有重要的研究价值。
通过不断地优化制备工艺、发掘新的应用领域以及探究其潜在的物理化学性质，有望为相关领域的发展做出重要贡献。
纳米二氧化铈是一种具有重要应用价值的无机纳米材料，因其独特的物理化学性质而受到广泛。
本文将概述纳米二氧化铈的制备方法及其优缺点，并探讨其在不同领域的应用研究进展，同时展望未来的发展方向。
纳米二氧化铈的制备方法主要包括化学沉淀法、还原法、气相法等。
化学沉淀法是一种常用的制备纳米二氧化铈的方法。
该方法通过控制反应条件，如溶液的pH值、温度和反应时间等，合成不同形貌和尺寸的纳米二氧化铈粒子。
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摘要：综述了近5年来金属氧化物纳米材料的制备方法、研究现状；讨论了这些方法的优缺点。
指出液相法,尤其是溶胶-凝胶法、沉淀法、水解法、微乳液法、水热溶剂热法等是目前制备纳米金属氧化物材料最广泛应用的方法。
而超声技术、微波辐射技术、交流电沉积技术、超临界流体干燥技术、非水溶剂水热技术等新技术与传统液相法的有机结合,是制备高纯度、小粒径、均匀分散的金属氧化物纳米粉体的最有前途的方法。
最后对金属氧化物纳米材料研究的发展方向提出了展望。
关键词：金属氧化物；纳米；制备；进展金属氧化物纳米材料广泛应用于制作催化剂、精细陶瓷、复合材料、磁性材料、荧光材料、湿敏性传感器及红外吸收材料等[1]。
例如:纳米氧化锌在磁、光、电敏感材料方面呈现常规材料所不具备的特殊功能,使得高品质的氧化锌的应用前景广阔;纳米氧化铝作为重要的陶瓷材料,具有非常高的应用价值;高纯纳米级SnO2可用来制作气敏及湿敏元件;纳米氧化钛由于在精细陶瓷、半导体、催化材料方面的广泛应用,也越来越引起人们的关注。
多年来,科技工作者们已经研制出多种制备金属氧化物纳米材料的方法,如:溶胶-凝胶法、醇盐水解法、强制水解法、溶液的气相分解法、湿化学合成法、微乳液法等。
近年来材料科学家和化学家又将激光技术、微波辐射技术、超声技术、交流电沉积技术、超临界流体干燥技术、非水溶剂水热技术等方法引入了金属氧化物纳米材料的传统制备方法中,使金属氧化物纳米材料的制备方法得到了较大的完善和发展。
关于金属氧化物纳米材料,邓红梅[2]综述了化学法制备及EXAFS特征研究,汪信[3]对复合金属氧化物的制备进行了评述。
本文着重评述近5年来单分散性金属氧化物纳米材料的制备方法、研究现状和发展方向。
1 金属氧化物纳米微粒的制备根据原料状态的不同,制备金属氧化物纳米微粒的方法大致可分为3类:固相法、液相法和气相法。
1.1固相法传统的固相法是将金属盐和金属氢氧化物按一定的比例充分混合,发生复分解反应生成前驱物,多次洗涤后充分研磨进行煅烧,然后再研磨得到纳米粒子。
此法设备和工艺简单,反应条件容易控制,产率高,成本低,环境污染少,但产品粒度分布不均,易团聚。
刘长久等[4]采用固相反应法制备了粒径为30nm的NiO纳米粉体,并对其电化学性能进行了研究。
HengLi等[5]在环境温度下用固相反应成功地合成了纳米氧化物SiO2、CeO2、SnO2,并初步探讨了环境温度下纳米材料的形成机理。
贾殿赠等[6]对此法进行了改进,在固相配位化学反应的基础上,将室温固相配位化学反应引入金属氧化物纳米粒子的合成中,提出一种室温固相化学反应合成纳米材料的新方法,即用室温固相化学反应首先制得前驱物,进而前驱物经热分解得纳米金属氧化物。
此法不仅是无溶剂反应,而且许多反应可在室温或低温条件下发生。
因此从原料的使用、合成条件及合成工艺等方面考虑,固相配位化学反应法在合成新颖纳米材料方面具有其潜在的优点。
目前采用此新方法已制得纳米CuO[7]、ZnO、NiO等。
1 2液相法液相法因其相关的工业过程控制与设备的放大技术较为成熟,具有更强的技术竞争优势。
该法比较容易控制成核,从而容易控制颗粒的化学组成、形状及大小,而且该方法添加的微量成分和组成较均匀,即使是对于很复杂的材料也可以获得化学均匀性很高的粉体。
不过,该法极易引入杂质(如部分阴离子等),造成所得粉体纯度不够。
近年来,超声、微波辐射、电弧放电、共沸蒸馏等物理技术的引入,使普通液相法制备纳米粉体得到了新的发展。
液相法大致可分为以下几种方法。
1.2.1溶胶-凝胶法(Sol-Gel)溶胶-凝胶法是近期发展起来的,能代替高温固相合成反应制备陶瓷、玻璃和许多固体材料的新方法。
作为低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法,在软化学合成中已占有重要地位,也广泛用于制备纳米粒子。
该法的化学过程是首先将原料分散在溶液中,然后经过水解反应生成活性单体,活性单体进行聚合,开始成为溶胶,进而生成具有一定结构的凝胶,最后经过干燥和热处理得纳米粒子,即经由分子态→聚合体→溶胶→凝胶→晶态(或非晶态)的过程。
从而可以通过过程化学上的了解和有效的控制来合成一些特定结构和聚集态的固体化合物或材料。
目前溶胶-凝胶法的起始原料已经不仅仅局限于有机金属醇盐。
许多无机盐也可以用做起始原料,扩大了溶胶-凝胶法的应用范围。
如α-Fe2O3纳米粒子即可以乙醇、氧和FeCl3为原料制备[6]。
Gaol等[7]首次以AlCl3·6H2O为原料,采用溶胶-凝胶法制备(分别在500℃和1000℃煅烧)粒径为6nm的γ-Al2O3和30nm的α-Al2O3。
其他如TiO2等也可用无机盐为原料制得[8,9]。
该方法与其他化学合成法相比具有许多独特的优点:(1)所用原料首先被分散在溶剂中而形成低粘度的溶胶,因此,可以在很短的时间内获得分子水平上的均匀性,在形成凝胶时,反应物之间很可能是在分子水平上被均匀混合；(2)由于经过溶液反应步骤,那么就很容易均匀定量的掺入一些微量元素,实现分子水平上的均匀掺杂；(3)与固相反应相比,化学反应将容易进行,而且仅需要较低的合成温度,一般认为,溶胶-凝胶体系中组分的扩散是在纳米范围内,而固相反应时组分扩散是在微米范围内,因此反应容易进行,温度较低；(4)由于溶胶的前驱体可以提纯而且溶胶-凝胶过程能在低温下可控进行,因而可制备高纯或超纯物质,且可避免在高温下对反应容器的污染等问题；(5)溶胶或凝胶的流变性质有利于通过某种技术如喷射、旋涂、浸拉、浸渍等制备各种膜、纤维或沉积材料。
该方法所得纳米微粒的粒径小,纯度高,粒子分布均匀,反应过程可控,烧结温度低,同一原料改变工艺过程即可获得不同的产物,尤其对多组分材料的制备,有着其他方法无可比拟的优势。
该法存在的某些问题是:所使用的原料价格比较昂贵;通常整个溶胶-凝胶过程所需时间较长,常需要几天或几周;而且凝胶中存在大量的微孔,在干燥过程中又将会逸出许多气体及有机物,并产生收缩。
溶胶-凝胶法和其他方法的结合是对本方法的一种重大改进。
彭天右等[10]以Al(NO3)3和(NH4)2CO3为原料,采用溶胶-凝胶法结合异相共沸蒸馏成功地制备了单分散球形超细Al2O3粉体,并以XRD、TEM、DTA、TG、BET等手段监测整个工艺过程,初步确定了制备超细Al2O3粉体的工艺条件。
张敬畅等[11]以廉价无机盐为原料,采用溶胶-凝胶法结合超临界流体干燥技术制备了纳米级TiO2,并研究了溶胶-凝胶过程中溶液的pH值、浓度、陈化时间及超临界流体干燥技术等条件对TiO2粒径大小的影响,实现了干燥晶化一步完成。
此法得到的TiO2纳米粉体,粒径多在～6nm之间,呈球型,纯度高,热稳定性好,失重小,粒度分布均匀。
硬脂酸凝胶法是对溶胶-凝胶法的又一个改进,它是利用硬脂酸这个长碳链脂肪酸作为络合剂有效地把原料中的金属离子分开,并且在高温处理时硬脂酸可以阻碍氧化物粒子烧结,有利于获得粒径小、团聚少的氧化物纳米粒子。
目前已有用此法合成TiO2、CeO2的报道[12,13]。
1.2.2沉淀法沉淀法是通过化学反应使原料的有效成分生成沉淀,然后经过过滤、洗涤、干燥、热分解得到纳米粒子,操作比较简单,是一种最经济的制备金属氧化物纳米粉体的方法。
该法在直接沉淀法的基础上发展得到了均匀沉淀法、共沉淀法、超声沉淀法和交流电沉积法等。
(1)共沉淀法将过量的沉淀剂加入混合后的金属盐溶液中,促使各组分均匀混合沉淀,然后将沉淀物多次洗涤,脱水或烘干得前驱物,再将前驱物加热分解得到纳米粒子。
该法主要用于制备掺杂一定比例金属的金属氧化物纳米粒子。
Sang-DoHan等[14]以三氯化钒和四氯化锡为原料采用该法制备了掺杂钒的纳米氧化锡粉体,并探讨了不同反应条件的影响。
陈林深等[15]则制得了掺杂铬的纳米晶氧化铁。
虽然此方法控制结构较其他方法有效,但掺杂机理尚不明确,反应时间长,形成的沉淀因呈胶状而难以过滤和洗涤,且沉淀剂的加入可能导致局部浓度过高,产生团聚或组成不够均匀。
而陈大明等[16]提出的共沉淀-凝胶法,通过加入表面活性剂,可有效防止颗粒之间的硬团聚,并采用此法合成了ZrO2纳米粉体。
(2)均匀沉淀法较前方法行之有效。
沉淀剂通过易缓慢水解的物质如尿素CO(NH2)2、六亚甲基四胺(C6H12N4)生成。
如采用尿素作沉淀生成剂的均匀沉淀,由于尿素在70℃左右发生水解,生成了沉淀剂NH3·H2O,用生成NH3·H2O的速率即通过控制温度、浓度来控制粒子的生长速度,这样生成的超微粒子团聚现象大大减少,即可达到避免浓度不均、控制粒子生长速度的目的。
得到的反应产物粒度均匀,粒径分布较窄,纯度较高。
张近[17]以MgCl2和CO(NH2)2为原料,采用此法制备MgO纳米颗粒并考察了反应温度、煅烧温度和时间对产物的影响。
得到的产物粒度分布均匀,平均粒径为30nm,形状为球形,比以往文献报道的制备方法又前进了一步。
文献[18]介绍采用此法合成出了ZnO纳米微粒。
最近郭学锋等[19]又提出一种新的制备纳米微粒的技术———快速均匀沉淀法。
其特点是利用酸度、温度对反应物解离的影响,在一定的条件下制得前驱体,通过迅速改变溶液的酸度、温度使颗粒迅速大量生成,借助表面活性剂防止颗粒团聚,从而获得均匀分散的纳米颗粒。
利用该法已经制备出部分硫化物和磷酸盐纳米颗粒,但氧化物纳米颗粒的制备尚未见文献报道。
(3)交流电沉积法以金属丝(或片)作为电极,与交流电源相连,一个电极的末端固定在电解液中,另一个电极的末端与电解液周期性瞬间接触。
电弧强烈交流放电过程中产生的大量热使两金属丝(或片)熔化,并首先形成金属的纳米粒子,而后因其极大的反应活性,迅速氧化成金属离子,进一步水解成氢氧化物微粒。
根据其稳定程度的不同,有的最后产物转变为氧化物,有的依然为氢氧化物。
分离沉淀物,洗涤烘干,即可得到纳米氧化物(或氢氧化物)微粒。
该法由厦门大学Wang C Y等[20]首次提出并成功地合成了Fe3O4超细粉磁性材料。
此方法最大的特点是容易控制产物形貌,可制得具有与常规方法不同形貌的纳米粒子,尤其是对纳米棒和纳米管的研究意义深远。
此后,他们着重研究了纳米ZnO和部分氢氧化物纳米粒子[21,22]的制备及形貌控制过程。
结果表明,该方法确是对纳米粒子进行形貌控制的有效方法。
(4)超声沉淀法频率超声波所产生的“超声空化气泡”爆炸时释放出巨大的能量,产生局部的高温高压环境和具有强烈冲击力的微射流。
该系列空化作用与传统搅拌技术相比,更容易实现介观均匀混合,消除局部浓度不均,提高反应速度,刺激新相的形成,而且对团聚还可以起到剪切作用,有利于微小颗粒的形成。
另外,超声技术的应用对体系的性质没有特殊要求,只要有传输能量的液体介质即可,对各种反应介质都有很强的通用性。