金属铜纳米粒子的蒸发-凝聚法
纳米材料凝聚生长
标题：纳米材料凝聚生长概述
纳米材料凝聚生长是纳米材料制备方法之一，它能够形成具有应变、光催化、磁性等功能特征的分子结构。
凝聚生长法主要有扩散沉积法、低温熔融石墨烯法、电子束蒸发法、原子层沉积法、水热沉积法、原子之间电阻热分解等7种。
扩散沉积法是通过高浓度溶液中的颗粒凝聚在表面上，颗粒形成一层一层的复合物，从而形成纳米材料。
低温熔融石墨烯法是通过低温熔融石墨烯膜形成单层或多层石墨烯。
电子束蒸发法是通过电子栅把金属或金属半导体材料放入腔室中，用电子束把材料蒸发涂布置于特定表面，形成纳米材料。
原子层沉积法是通过类似电子束蒸发法的原理把原子层沉积到特定表面，从而形成纳米材料。
水热沉积法是通过将特定正离子溶剂夹杂进热水，将溶质溶解出来，再沉积于特定表面，并靠升温使之凝聚，形成纳米材料。
原子之间电阻热分解法是通过将待凝聚的材料置于特定电路中，由于电流通过空间中的材料时产生热量，使材料分解凝聚成纳米结构。
纳米材料凝聚生长可以使纳米材料具有强度、柔韧性和光学性能等特点，是生物材料研究的重要基础，也是制备各种功能型纳米材料的实用工艺。
凝聚生长法可以有效地制备复杂型晶状体，是纳米材料研究和应用的关键技术之一。
纳米粒子的常见制备方法及形貌观察
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。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 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。
(4)溶剂热法制备的特殊形貌纳米材料
SEM image of the fractal cluster morphology of [Zr(OH)2F3][enH]
D.P. Brennan et al. Journal of Solid State Chemistry 179 (2006) 665–670
1. 纳米粒子的制备
1.1化学制备方法
1.1.1化学沉淀法 其特点是简单易行，但纯度低，颗粒半径大。适合制备氧化物。 （1）共沉淀法 在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，使金属离子完全沉淀的方法称为 共沉淀法。 （2）均匀沉淀法 在溶液中加入某种能缓慢生成沉淀剂的物质，使溶液中的沉淀均匀出现， 称为均匀沉淀法。本法克服了由外部向溶液中直接加入沉淀剂而造成沉淀 剂的局部不均匀性。 （3）多元醇沉淀法 许多无机化合物可溶于多元醇，由于多元醇具有较高的沸点，可大于 100℃，因此可用高温强制水解反应制备纳米颗粒。 （4）沉淀转化法 本法依据化合物之间溶解度的不同，通过改变沉淀转化剂的浓度、转化温 度以及表面活性剂来控制颗粒生长和防止颗粒团聚。沉淀转化法工艺流程 短，操作简便，但制备的化合物仅局限于少数金属氧化物和氢氧化物。
(4)溶剂热法制备的特殊形貌纳米材料
SEM and TEM photos of PbTe nanoboxes Wenzhong Wang,et al.Adv.Mater.，2005，17，2110-2114 al.Adv.Mater.，2005，17，n TEM images of the asprepared NH4NdF4 nanobelts (a), NH4SmF4 (b), NH4EuF4 (c), NH4GdF4 (d), and NH4TbF4 (e) nanowires. B. Huang et al. Journal of Crystal Growth 276 616 (2005) 613–620
第四章纳米粒子的制备方法纳米材料导论课件
1）研磨碗自转和公转转速的传动比率任意可调。 2 ）最终颗粒大小<<1μm。 3）可充入惰性气体进行机械合金，机械复合，纳米材料及复合材料的合成。 4）材质可选择玛瑙，氮化硅，氧化铝，氧化锆，不锈钢，普通钢，碳化钨，包裹塑料的不锈钢。
滚筒式球磨
1）高能球磨制备ZnSe纳米晶粉体 车俊 姚熹 姜海青 汪敏强，西安交通大学, 《稀有金属材料与工程》-2006 将相同摩尔比的Zn粉和Se粉放在球磨罐(WC)中，选用球石直径为10mm，原料：球石＝1：20，干磨，在氮气保护下，球磨60min即可获得纯立方闪锌矿结构，避免了ZnO相的出现。晶粒的尺寸用Scherrer公式计算为5nm，用TEM直接观察的尺寸为10nm左右。
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物理方法、化学方法、物理化学方法。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。
液相法和气相法被归为化学方法，机械粉碎法被划为物理方法。
3．振动磨
振动磨优点：在高频下工作，而高频振动易使物料生成裂缝，且能在裂缝中产生相当高的应力集中，故它能有效地进行超细磨。 缺点：此种机械的弹簧易于疲劳而破坏，衬板消耗也较大，所用的振幅较小，给矿不宜过粗，而且要求均匀加入，故通常适用于将1～2毫米的物料磨至85～5微米(干磨)或5～0．1微米(湿磨)。
1） 高能振动球磨法制备纳米SiC/Al复合材料的研究
实 例：
2 ） 机械球磨法制取超细碳化钨粉的研究
以色列G . R. Goren - Muginstein 等人采用粉末粒度为0. 6μm 的碳化钨粉,经300 h 的球磨后获得纳米碳化钨粉,且干磨粉末粒度更为均匀(5～10 nm) ,而湿磨粉末粒度分布较宽(1～50 nm)
纳米材料的制备方法
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[2]尾崎义治,贺集诚一郎.纳米微粒导论[M].赵修建,张联盟译.武汉:武汉工业大学出版 社,1991.121.
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1.1.4 溅射法
• 利用两块金属板分别作阳极和阴极,阴极为蒸发用的材料,在两极内充入氩气 (40～ 250 Pa),两极内施加的电压为0.3～ 1.5 kV。由于两电极间的辉光放电使 氩离子形成,在电场的作用下氩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
• 溶胶-凝胶法是目前应用很多、也比较完善的方法之,近年来再
次引起人们的重视。溶胶-凝胶技术是制备纳米材料的 特殊工艺,可用于制备微粉、薄膜、纤维、体材及复合材 料[8]。在制备过程中无需机械混合,不易掺入杂质,产品 纯度高。由于在溶胶-凝胶过程中,溶胶由溶液制得,化合
纳米粒子的制备方法综述
纳⽶粒⼦的制备⽅法综述纳⽶粒⼦的制备⽅法综述摘要：纳⽶材料是近期发展起来的⼀种多功能材料。
在纳⽶材料的当前研究中,其制备⽅法占有极其重要的地位,新的制备⼯艺过程的研究与控制对纳⽶材料的微观结构和性能具有重要的影响。
本⽂主要概述了纳⽶材料传统的及最新的制备⽅法。
纳⽶材料制备的关键是如何控制颗粒的⼤⼩和获得较窄且均匀的粒度分布。
[1]Abstract :Nanometer material is a kind of multi-functional material which was developed in recend . In the current study of it , its produce-methods occupy the important occupation . New methods’ reseach and control have an important influence on Nanometer materials’microstructure and property .This title mainly introduces nanometer materials’traditional and new method of producing . The key of the nanometer material s’ producing Is how to control the grain size and get the narrow and uniform size distribution .关键词：纳⽶材料制备⽅法Key words :Nanometer material produce-methods正⽂：纳⽶材料的制备⽅法主要包括物理法，化学法和物理化学法等三⼤类。
下⾯分别从三个⽅⾯介绍纳⽶材料的制备⽅法。
物理制备⽅法早期的物理制备⽅法是将较粗的物质粉碎，其最常见的物理制备⽅法有以下三种：1.真空冷凝法⽤真空蒸发、加热、⾼频感应等⽅法使原料⽓化或形成等离⼦体，然后骤冷。
实验一电弧等离子体法制备纳米粉体
目录实验一、氢电弧等离子体法制备纳米粉体 (1)实验二、惰性气体蒸发法制备纳米粉体 (3)实验三、沉淀法制备纳米氧化锌粉体 (6)实验四、化学还原法制备金属纳米簇催化剂 (12)实验五、反相微乳液法制备纳米碳酸钙 (15)实验六、酒石酸铜热分解法制备纳米铜粒子 (19)实验七、模板法制备导电高分子纳米材料 (22)实验八、溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛薄膜 (28)实验九、水热法制备氧化钒纳米带 (32)实验一、氢电弧等离子体法制备纳米粉体一、实验目的1、了解氢电弧等离子体法制备纳米粉体的实验原理。
2、掌握氢电弧等离子体法制备纳米铁粒子的制备过程。
3、了解实验中对实验结果影响的各因素，并对实验结果会表征分析。
二、实验原理之所以称为氢电弧等离子体法，主要是用于在制备工艺中使用氢气作为工作气体,可大幅度提高产量。
其原因被归结为氢原子化合为氢分子放出大量的热，从而产生强制性的蒸发，使产量提高，而且氢的存在可以降低熔化金属的表面张力而加速蒸发。
合成机理为：含有氢气的等离子体与金属间产生电弧，使金属熔融，电离的Ar和H2溶入熔融金属，然后释放出来，在气体中形成了金属的超微粒子，用离心收集器、过滤式收集器使微粒与气体分离而获得纳米微粒。
此种制备方法的优点是超微颗粒的生成量随等离子气体中的氢气浓度增加而上升。
三、实验仪器与试剂自制电弧法纳米粉制备设备图1电弧等离子体制备系统图实验设备如图1所示，主要有6部分组成，真空室、真空泵、电焊机、冷却系统、铜电极、钨电极等。
制备过程中，电极间距控制在5-10 mm，电压25-40 V，电流40-200 A。
在工作气体氛围下，通过直流电弧放电等离子体加热金属，使其熔化，蒸发而形成纳米粉。
在引弧后的很短时间内，阳极金属被迅速加热熔融蒸发形成蒸气，金属蒸气粒子与周围惰性气体原子激烈碰撞，并随热气流上升、扩散，通过“淬冷”的有效冷却过程，迅速损失能量，使之成核生长并冷却而凝聚成纳米粉。
纳米科学与技术第三章讲义
★气相法
气相法
制备的主要纳米粒子种类
（1） 低压气体蒸发法
纳米金属、合金或离子化合物、氧化 物
（2） 活性氢－熔融金属反应法 纳米金属，纳米氮化物
（3） 溅射法
纳米金属
（4） 流动液面上真空蒸度法 纳米金属
（5） 通电加热蒸发法
纳米碳化物
（6） 混合等离子法
纳米金属
（7） 激光诱导化学气相沉积 纳米Si等
（8） 爆炸丝法
纳米金属、纳米金属氧化物
（9） 化学气相凝聚法
纳米陶瓷粉体
(1) 低压气体蒸发法
• 在低压的氩、氮等惰性气体中 加热金属，使其蒸发后形成纳 米颗粒。
• 可通过调节惰性气体压力，蒸 发物资的分压(即蒸发温度和速 率)，或惰性气体的温度，来控 制纳米微粒粒径的大小。
• 可制备的物质包括：金属、 CaF2、NaCl、FeF等离子化合 物、过渡金属氧化物及易升华 的氧化物等
(2)活性氢-熔融金属反应法
➢原理：含有氢气的等离子体与金属间 产生电弧，使金属熔融， 电离的N2、Ar等气体和H2溶入熔融金属，然后释放出来， 在气体中形成了金属的超微粒子，用离心收集器、过滤式收 集器使微粒与气体分离而获得纳米微粒。
➢ 优点：纳米微粒的生成量随等离子气体中的氢气浓度增加 而上升。
➢ 制备纳米粒子种类：Fe、TiN、AlN
(3)溅射法
• 原理：由于两极间的辉光放电使 Ar离子形成，在电场作用下， 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。
• 优点：(i)可制备多种纳米金属， 包括高熔点和低熔点金属；(ii) 能制备多组元的化合物纳米颗粒 ，如Al52Ti48、Cu19Mn9等；(iii) 通过加大被溅射的阴极表面可提 高纳米微粒的获得量。
蒸汽冷凝法制备纳米微粒
蒸汽冷凝法制备纳米微粒摘要：本文介绍了纳米材料的一些特出效应及其制备方法。
通过蒸汽冷凝法制备了铜纳米微粒，并对结果进行了讨论分析。
关键词：蒸汽冷凝法；纳米微粒一．引言纳米微粒是指尺寸范围定义为1～100nm左右的颗粒。
纳米微粒具有小尺寸效应，表面效应，量子尺寸效应，量子隧道效应等特性。
小尺寸效应是指当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏,非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小，从而使得纳米微粒在声、光、电、磁、热力学等方面呈现新的特殊性质。
表面效应是由于位于纳米微粒表面的原子占相当大的比例，表面原子的配位不足及高的表面能，使表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其它原子结合。
当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级以及纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，能隙变宽等现象均被称为量子尺寸效应。
微观粒子具有贯穿势垒的能力称为量子隧道效应。
正是这些特性的存在使得纳米微粒体系具有不同于常规固体的新特性，也使得纳米材料在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料的开发应用方面以及在固体推进剂配方改进中有着广阔的前景。
二．纳米材料的特殊效应及其制备方法（一）纳米材料的特殊效应1.小尺寸效应随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。
由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。
对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生如下一系列新奇的性质。
(1)特殊的光学性质当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。
事实上，所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。
尺寸越小，颜色愈黑，银白色的铂（白金）变成铂黑，金属铬变成铬黑。
由此可见，金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l％，大约几微米的厚度就能完全消光。