粉体纳米材料制备方法及其应用前景
制备纳米粉体的方法
制备纳米粉体的方法纳米粉体是一种颗粒尺寸在纳米级别的粉末，其具有较大比表面积和较高的活性，可应用于许多领域，如材料科学、能源储存、生物医学等。
以下是一些制备纳米粉体的常用方法。
1. 喷雾干燥法：喷雾干燥法是一种将溶液喷雾成细小液滴，然后利用热空气使液滴快速蒸发，形成纳米颗粒的方法。
该方法具有制备速度快、操作简单的特点，适用于大批量均匀制备纳米粉体。
2. 气溶胶法：气溶胶法是指通过气态前驱物生成纳米粉体。
通常将气体和溶解物混合形成气溶胶，然后通过热、化学反应或电解作用生成纳米颗粒。
该方法能制备高纯度、均匀分散的纳米粉体。
3. 溶胶凝胶法：溶胶凝胶法是利用溶胶和凝胶两个阶段的转变来制备纳米粉体。
通常将溶解物溶解在溶剂中形成溶胶，然后通过调节pH值或控制溶剂的挥发，使溶胶逐渐凝胶化，形成纳米粉体。
4. 水热合成法：水热合成法是将溶液放入密闭反应器中，在高温高压条件下反应生成纳米粉体。
由于水的高溶解度和高扩散性，水热合成法能制备高纯度、高晶度的纳米粉体。
5. 物理气相沉积法：物理气相沉积法是通过溅射、热蒸发或激光烧结等方法将金属或化合物转化为蒸发物，并在惰性气氛中沉积到固体基底上生成纳米粉体。
该方法具有操作简单、粒径可控的优点。
6. 激光燃烧法：激光燃烧法是将金属、合金或化合物的颗粒通过高能激光束作用下产生的瞬间高温、高压浓缩区，使其发生快速燃烧反应来制备纳米粉体。
该方法制备纳米粉体速度快且可规模化。
7. 球磨法：球磨法是将粉末原料在球磨机中与高能球体一起运动和碰撞，使原料不断研磨、破碎，最终形成纳米粉体。
该方法适用于制备高能机械合金和非晶态材料的纳米粉体。
总的来说，制备纳米粉体的方法多种多样，可根据不同需要选择适合的方法。
这些方法具有制备速度快、操作简单、控制粒径可调等特点，为纳米科技应用提供了可靠的技术支持。
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。
纳米粉体材料
纳米粉体材料
纳米粉体材料是一种具有纳米级粒径的材料，其特点是颗粒尺寸小，比表面积大，具有独特的物理、化学和力学性能。
纳米粉体材料广泛应用于材料科学、化工、生物医药、电子信息等领域，具有巨大的发展潜力和应用前景。
首先，纳米粉体材料具有较大的比表面积，这使得其具有优异的催化性能和吸
附性能。
在催化剂领域，纳米粉体材料可以提高反应速率，降低活化能，提高催化效率。
在吸附材料领域，纳米粉体材料可以有效地吸附有害物质，净化环境，保护人类健康。
其次，纳米粉体材料具有优异的光学性能和电子性能。
由于其颗粒尺寸小于光
波长，纳米粉体材料表现出特殊的光学效应，如光学量子限制效应、光学增强效应等，因此在光学器件、光学材料领域具有广泛的应用前景。
在电子器件领域，纳米粉体材料的电子结构和性能也表现出独特的优势，可以制备出高性能的电子器件。
此外，纳米粉体材料还具有优异的力学性能和热学性能。
由于其颗粒尺寸小，
纳米粉体材料表现出特殊的力学行为，如强度、韧性、硬度等方面的提高，因此在材料强度提升、耐磨损材料等领域具有广泛的应用前景。
在热学材料领域，纳米粉体材料的热传导性能也表现出独特的优势，可以制备出高性能的热导材料。
总之，纳米粉体材料具有独特的物理、化学和力学性能，具有广泛的应用前景
和巨大的发展潜力。
随着科学技术的不断进步和发展，纳米粉体材料必将在材料科学、化工、生物医药、电子信息等领域发挥越来越重要的作用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
纳米粉体材料
纳米粉体材料
纳米粉体材料是一种具有纳米级粒径的材料，通常指的是粒径在1-100纳米之
间的颗粒。
这些纳米粉体材料具有独特的物理、化学和表面特性，因此在许多领域都具有重要的应用前景。
本文将介绍纳米粉体材料的特点、制备方法以及主要应用领域。
首先，纳米粉体材料具有较大的比表面积和较高的表面能，这使得其在催化、
吸附、润湿等方面具有优异的性能。
同时，由于其粒径较小，纳米粉体材料还表现出与宏观材料不同的光学、电学、磁学等特性，因此在纳米电子器件、纳米传感器等领域也有广泛的应用前景。
其次，纳米粉体材料的制备方法多种多样，常见的包括溶胶-凝胶法、气相沉
积法、机械合金化法等。
这些方法能够制备出不同成分、形貌和结构的纳米粉体材料，满足了不同领域对材料性能的需求。
同时，随着纳米技术的发展，越来越多的新型制备方法也不断涌现，为纳米粉体材料的制备提供了更多的选择。
最后，纳米粉体材料在催化、能源存储、生物医药、环境治理等领域都有重要
的应用。
例如，在催化领域，纳米粉体材料可以作为催化剂载体，提高催化剂的活性和选择性；在能源存储领域，纳米粉体材料可以用于制备高性能的电池和超级电容器；在生物医药领域，纳米粉体材料可以用于药物传递、生物成像等应用；在环境治理领域，纳米粉体材料可以用于污水处理、废气净化等方面。
综上所述，纳米粉体材料具有独特的特性和广泛的应用前景，其制备方法多样，应用领域广泛。
随着纳米技术的不断发展，相信纳米粉体材料将在更多领域展现出其重要的作用。
超细粉体制备技术研究的内容及发展现状
超细粉体制备技术研究的内容及发展现状引言：超细粉体制备技术是一门研究如何制备具有纳米级颗粒尺寸的粉体材料的学科。
该技术在各个领域都具有重要的应用价值，例如材料科学、化学工程和环境科学等。
本文将探讨超细粉体制备技术的研究内容及其发展现状。
一、超细粉体制备技术的研究内容1. 材料选择：超细粉体制备技术要求选择适合的原料，如金属、陶瓷或聚合物等，并考虑其物理化学性质以及制备过程中的相互作用。
2. 制备方法：超细粉体的制备方法包括物理法、化学法和物化法等。
物理法主要有磨碎法、气雾法和凝胶法等；化学法主要有溶胶凝胶法、水热法和溶剂热法等；物化法则是将物理法和化学法相结合，如高能球磨法和溶胶冻胶法等。
3. 控制参数：超细粉体的制备过程中，需要控制一系列参数，如反应温度、反应时间、溶液浓度和溶剂选择等。
这些参数的调节将直接影响到粉体颗粒的尺寸和形貌。
4. 表征分析：制备好的超细粉体需要进行表征分析，如粒径分布、比表面积、晶体结构和形貌等。
常用的表征方法包括扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和比表面积测定等。
二、超细粉体制备技术的发展现状1. 研究热点：超细粉体制备技术的研究热点主要集中在以下几个方面：- 纳米材料的制备方法优化：研究人员不断改进传统的制备方法，提高制备效率和控制颗粒尺寸的精度。
- 纳米材料的表征手段研究：随着纳米材料的制备技术的发展，对其表征手段的研究也日益重要，以满足对纳米材料粒径和形貌等更准确的表征需求。
- 新型超细粉体的应用研究：超细粉体在材料科学、医学和环境保护等领域具有广泛的应用前景，研究人员正积极探索新型超细粉体的应用潜力。
2. 发展趋势：- 多学科交叉：超细粉体制备技术的研究已经从单一的材料学领域扩展到了化学、物理、生物等多个学科领域的交叉研究，这将进一步推动超细粉体制备技术的发展。
- 绿色制备：随着环境问题的日益突出，研究人员正致力于开发绿色制备方法，以减少对环境的影响。
- 自组装技术：自组装技术是一种通过物体自身的相互作用实现组装的方法，近年来在超细粉体制备中得到了广泛应用。
以硫酸亚铁为原料制备四氧化三铁纳米粉体材料的方法(一)
以硫酸亚铁为原料制备四氧化三铁纳米粉体材料的方法(一)以硫酸亚铁为原料制备四氧化三铁纳米粉体材料的方法简介本文将详细介绍使用硫酸亚铁为原料制备四氧化三铁纳米粉体材料的几种常见方法。
四氧化三铁（Fe3O4）是一种重要的磁性材料，具有广泛的应用前景，如磁性颗粒、磁性液体以及磁性传感器等。
方法一：共沉淀法1.准备一定量的硫酸亚铁溶液和含氢氧化钠的溶液。
2.将两种溶液缓慢加入反应容器中，同时搅拌。
3.调节反应条件，如温度和反应时间，以促进反应的进行。
4.反应结束后，通过离心将沉淀物分离出来。
5.将沉淀物洗涤干净，并进行干燥。
方法二：热分解法1.将硫酸亚铁放入高温炉中，并进行加热处理。
2.根据热分解曲线，通过调整温度和时间，在合适的条件下进行热分解。
3.确保反应容器密封良好，以防止杂质的进入。
4.等待反应结束后，将产物取出，进行洗涤和干燥处理。
方法三：水热法1.将硫酸亚铁加入适量的水中，并搅拌均匀。
2.调整反应物的浓度和反应时间，用高温高压的水热反应条件来制备纳米粉体材料。
3.等待反应结束后，用离心等方法将产物分离出来。
4.对产物进行洗涤和干燥处理，以去除杂质。
方法四：溶剂热法1.准备硫酸亚铁和有机溶剂。
2.将硫酸亚铁和溶剂混合，得到反应溶液。
3.调整反应条件，如温度和反应时间，在一定压力下进行反应。
4.反应结束后，通过过滤或离心将产物分离。
5.将产物洗涤、干燥，以得到纯净的四氧化三铁纳米粉体材料。
结论以上是以硫酸亚铁为原料制备四氧化三铁纳米粉体材料的四种常见方法。
根据实际需求和条件，选择合适的方法进行制备，可以得到高纯度、均匀分散的纳米粉体材料，为磁性材料的研究和应用提供了重要的基础。
粉体材料科学与工程专业就业方向及前景分析
粉体材料科学与工程专业就业方向及前景分析1. 引言粉体材料科学与工程专业是研究粉体材料的制备、性能与应用的学科，在当今快速发展的工程与科技领域具有重要的应用前景。
本文将分析粉体材料科学与工程专业的就业方向及其未来的发展前景。
2. 就业方向2.1 材料研发工程师粉体材料是许多工业领域中不可或缺的材料，包括金属、陶瓷、复合材料等。
作为材料研发工程师，主要任务是研究和开发新型粉体材料，并优化其性能与制备工艺。
这一岗位需要具备扎实的材料科学基础知识和实验能力，熟悉各种材料表征和测试技术。
2.2 生产工艺工程师粉体材料的生产工艺对最终产品的性能具有重要影响。
生产工艺工程师负责设计和改进粉体材料的生产工艺流程，提高生产效率和质量。
他们需要了解材料的物理化学性质，熟悉工业生产设备和工艺流程，并能进行工艺优化和故障分析。
2.3 市场营销专员粉体材料的应用市场广泛，涵盖汽车、航空航天、电子、建筑等多个行业。
市场营销专员负责了解市场需求，推广和销售粉体材料产品。
他们需要具备良好的市场分析和谈判能力，善于与客户沟通，能够积极寻找销售机会和拓展市场份额。
3. 发展前景3.1 新能源领域需求增长随着全球对可再生能源的需求增加，粉体材料在新能源领域有着广阔的应用前景。
例如，粉末冶金技术可用于制造高效的太阳能电池组件，陶瓷材料可用于制造固体氧化物燃料电池等。
粉体材料科学与工程专业毕业生在新能源领域的就业机会将会大大增加。
3.2 智能制造推动需求增长智能制造是制造业的未来发展方向，而粉体材料在智能制造中起着重要作用。
粉末冶金技术可用于制造复杂精密的零部件，粉体涂料可用于表面涂装，粉末冶金材料可用于3D打印等。
随着智能制造行业的蓬勃发展，粉体材料科学与工程专业毕业生将受益于智能制造带来的就业机会增长。
3.3 环境保护和可持续发展需求粉体材料在环境保护和可持续发展方面也有着重要应用。
例如，粉末冶金材料可用于制造节能环保的汽车零部件，陶瓷纳米材料可用于污染物吸附和处理。
草酸法合成氧化铝纳米粉体及其应用研究
草酸法合成氧化铝纳米粉体及其应用研究氧化铝是一种重要的无机材料，具有良好的热稳定性、化学稳定性和电学性质等特性，广泛应用于催化剂、电介质、材料强化剂以及电子器件等领域。
近年来，随着纳米技术的发展，研究人员开始关注氧化铝纳米粉体的制备和应用研究。
草酸法是一种常见的氧化铝纳米粉体合成方法，其优点是制备过程简单、条件温和、控制粒径分布范围广等，因此得到了广泛应用。
1. 草酸法合成氧化铝纳米粉体草酸法合成氧化铝纳米粉体的基本过程是：在一定的反应条件下，将氢氧化铝与草酸反应，生成柔软凝胶状的含有Al-草酸络合物的混合物。
此后，将此混合物煅烧，即可得到氧化铝纳米粉体。
草酸法合成氧化铝纳米粉体的关键是如何控制粉体的粒径和分布范围。
一般来说，影响合成粉体粒径的因素包括草酸、氢氧化铝、溶剂、温度、pH值等因素。
因此，通过控制这些因素的条件，可以得到不同粒径分布的氧化铝纳米粉体。
2. 氧化铝纳米粉体的应用研究氧化铝纳米粉体在催化剂、电介质、材料强化剂以及电子器件等领域有广泛的应用前景。
催化剂方面，氧化铝纳米粉体具有高的比表面积和活性位点密度，可用于催化反应，如催化剂载体、催化剂过渡金属载体等。
电介质方面，氧化铝纳米粉体的抗氧化性能和高介电常数，使其成为优秀的高温电介质材料，广泛应用于高压电容器、高电压绝缘体以及微波介质等领域。
材料强化剂方面，氧化铝纳米粉体具有高比表面积和高拉伸强度，可用作耐磨材料、增强材料、粘合剂等，并可以提高材料的硬度、强度和防腐蚀性能。
电子器件方面，氧化铝纳米粉体作为电子器件中的绝缘材料和高纯度气相沉积材料，成为半导体封装材料和材料微加工的重要基础材料。
3. 氧化铝纳米粉体制备方法的发展趋势目前，氧化铝纳米粉体的合成方法主要包括溶胶-凝胶法、气相法、共沉淀法、微波反应法等。
这些方法中，溶胶-凝胶法和草酸法是最常用的方法之一，但也存在着一定的缺点。
为此，研究人员开始关注时间控制方法、表面功能化方法、有机金属前体法、特殊反应介质法等，以期实现更好的制备氧化铝纳米粉体的方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
收稿日期:2000-03-14作者介绍:李芳宇,1977—,南方冶金学院机械系98级研究生。
纳米粉体制备方法及其应用前景李芳宇,刘维平(南方冶金学院机械系,江西赣州341000)摘 要:论述了纳米粉末材料的物理、化学及其他的一些特殊制备方法,并详述了纳米粉末材料在高强度、高韧性材料、电磁材料、光学材料、催化剂材料、传感器材料、医学和生物工程材料等领域的应用。
关键词:纳米粉体;制备;应用中图分类号:TQ029+.1 文献标识码:A 文章编号:1008-5548(2000)05-0029-04近年来,随着科学技术的发展,世界各地许多科学家都在积极开展新材料尤其是纳米材料的研究。
纳米材料包括零维颗粒材料、一维纳米针、二维纳米膜材料以及三维纳米晶体材料。
纳米颗粒一般在1～100nm 之间,处于微观粒子和宏观物体之间的过渡区域。
它具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性。
这些特性使其呈现出一系列奇异的物理、化学性质,目前在国防、电子、化工、轻工、核技术、航空航天、医学和生物工程等领域中具有重要的应用价值。
在纳米粉体材料的研究中,它的制备、特性和应用是比较重要的方面,本文将着重介绍近期国内外的一些关于这些方面的研究现状。
1 纳米粉体材料的制备方法1.1 物理法1.1.1 气体冷凝法气体冷凝法(IGC ),其主要过程是在低压的氩、氦等惰性气体中加热金属,使其蒸发,产生原子雾,经冷凝后形成纳米颗粒。
纳米合金可通过同时蒸发数种金属物质得到;纳米氧化物可在蒸发过程中真空室内通以纯氧使之氧化得到。
这种方法是制备清洁界面的纳米粉体的主要方法之一。
1.1.2 测射法用两块金属板分别作阳极和阴极,阴极为蒸发用的材料,在两电极间充入氩气,在两电极之间施加适当电压,两电极间的辉光放电促使氩离子的形成,在电场作用下,氩离子冲击阴极材料,使靶材原子从其表面沉积下来。
而且加大被溅射的阴阳表面可提高纳米微粒的获得量。
该方法可有效制备多种高熔点和低熔点的纳米金属;能制备多组元的化合物纳米颗粒。
1.1.3 高能机械球磨法高能球磨法是近年来发展起来的一种制备纳米粉体材料的方法,该方法尤其是在制备合金粉末方面具有较好的工业应用前景。
它是将欲合金化的元素粉末混合起来[1],在高能球磨机长时间运转,将回转机械能传递给金属粉末,依靠球磨过程中粉末的塑性变形产生复合,并发生扩散和固态反应而形成合金粉末。
由于该过程引入大量的粉末颗粒应变、缺陷以及纳米量级的微结构,使合金过程的热力学和动力学不同于普通的固态反应过程,有可能制备出用常规液态或气相法难以合成的新型合金。
此外,通过高能机械球磨中气氛的控制与外部磁场的引入,使这一技术得到了较大的发展。
1.2 化学法1.2.1 固相配位化学法固相配位化学法在物质合成方面特别是在利用固相配位化学反应合成金属簇合物和固相配合物等方面显示了极大的优势,是一种非常有前途的纳米粉体制备方法。
用此法制备氧化物纳米粉体的主要过程[2],就是首先在室温或低温下制备可在较低温度分解的固相金属配合物,然后将固相产物在一定的温度下进行热分解,得到氧化物纳米粉体。
与液相合成法相比,具有纯度高、工艺简单、可缩短制备时间等特点。
在400℃热分解就可得到平均晶粒尺寸约为10nm 具有纤锌矿结构的ZnO 纳米粉体。
1.2.2 溶胶-凝胶法(sol -gel )溶胶-凝胶法是指在高分子界面活性剂存在及第6卷第5期2000年10月中 国 粉 体 技 术China Powder Science and T echnologyVol 16No 15October 2000醇流动条件下还原金属盐类,金属纳米粉末以胶体形式析出。
如采用sol-gel法合成了NdFeO3稀土纳米粉末催化剂,发现反应温度和反应时间都有大幅度降低[3]。
以水玻璃为原料,乙酸乙酯为潜伏酸试剂,用sol-gel法制备了多孔SiO2纳米粉体,发现反应温度和乙酸乙酯用量对形成溶胶和凝胶的时间有较大影响[4]。
采用无机溶胶工艺,以Ti(OH)2溶胶和炭黑为主原料[5],经N2气氛下碳热还原可得到X值为0.2～0.7,平均粒径小于100nm的Ti( C1-x,N x)超细粉末,提高原料C/Ti比,提高反应温度,延长保温时间,降低氢气流量有利于降低x 值。
1.2.3 均匀沉淀法该法以一种或多种离子的可溶性盐溶液,当加入沉淀剂后,或于一定温度下使溶液发生水解,形成不溶性的氢氧化物或盐类从溶液中析出,溶液中原有的阴离子洗去,经热分解即得到所需的纳米氧化物粉末。
该方法具有工艺简单、操作简便、对设备要求不高、产物纯度高、粒度和组成均匀等优点,颇具工业化潜力。
以尿素为均匀沉淀剂,硝酸锌为原料,采用相对简单的工艺[6],首次制备了粒径可控、分散性良好的纳米氧化锌粉体。
该工艺为先将分析纯的尿素用二次去离子水溶解在烧杯中得到一澄清溶液,再补加适量的二次去离子水,达到所需体积,然后在95～125℃下加热溶液进行反应(100℃),以上的反应在密闭容器中进行。
将沉淀过滤、洗涤,在100～110℃下真空干燥箱中干燥2h左右。
干燥后的沉淀置于马弗炉中,在450℃下煅烧3h得到氧化锌产品。
1.2.4 溶液还原法采用溶液还原法,以N2H4-H2O为还原剂,控制反应条件,制得了粒度小、分布均匀、高纯度的球形超细镍粉。
此反应[7]在烧杯内进行,将NiSO4-H2O浓度为0.5、1.0、1.5mol/L的NaOH溶液。
加热至一定温度后,开始反应,以恒温水浴控制反应温度。
反应结束后,离心分离,以水洗涤镍粉数次至以BaCl2检验无SO42-存在后,以丙酮洗涤3次,干燥,即得所需的粉末。
1.2.5 新型电解法新型电解法的原理图如图1所示[8],其中阴极圆筒置于两液相交界处,跨于两液相之中。
当圆筒在电解液中时,金属在其上面析出,而转动到有机液中时,金属析出停止,而且已析出的金属粉末被有机液涂覆,当再转动到电解液中时,又有金属析出,但此次析出的金属与上次析出的金属间,因有有机膜阻隔而不能联结在一起,故以纳米粉体形式析出,同时析出的粉末可被由喷嘴喷出的高速有机液流冲刷掉。
对于所得粉末与有机液的混合物,由电解槽侧口流出,经高速离心、过滤、真空干燥后便可得到纳米粉末。
粉末的大小及形状由电解条件及过程控制。
调节不同的电解工艺参数,可得不同粒径的纳米粉末。
采用该法可制备纯度高、粒度均匀且表面包覆的纳米金属粉末。
1.电解槽2.阴极圆筒3.喷嘴4.有机液5.阳极6.电解液图1 新型电解法的装置原理图1.2.6 失稳分解法选择合金的成分,使其在高温下为单相固溶体,在适当的低温能失稳分解成两相体积大致相等的组织。
这种组织中彼此相隔的两相都有可能控制在纳米量级,这种方法受制因素少,能得到三维尺寸的试样[9]。
以48Cu-30Ni-22Fe(摩尔分数,%)合金在真空高频感应炉中用刚玉坩埚熔炼,试样的固溶处理和时效,均在真空的石英管中进行。
有Versamet -2显微镜进行低倍组织观察,发现该合金失稳分解的临界点范围为850～950℃,经1170℃固溶处理,600℃时效后可以获得纳米量级的双相组织。
1.3 特殊的纳米粉体制备方法(1)以300～1400m/s的速度将高温等离子体注入金属盐溶液中,在气-液界面发生有原子氢参与的化学反应,生成20～40nm的金属纳米颗粒。
(2)激光诱导化学气相沉积法(L ICVD): L ICVD法[10]制备纳米粉末是近几年兴起的,该法利用反应气体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、激光热解、激光光敏化和激光诱导化学合成反应,在一定工艺条件下获得纳米粒子空间成核和成长。
该法具有清洁表面,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纳米颗粒。
2 纳米粉体材料的特性及应用前景由于对纳米材料的研究,尤其是制备大块的纳03 ・Summ ary・ China Powder Science and T echnology2000N o15米材料还处于实验室阶段,所以将纳米材料大量投入实际生产应用还需要一段时期,不过还是有一部分已走出实验室,应用于工业生产,而且产品已投入市场,以其优质的性能深受消费者的欢迎。
经过科研工作者们的长期研究,发现纳米材料在以下方面应用很具潜力。
2.1 高强度、高韧性材料的应用由于纳米材料具有微细组织,表面能大,熔点下降,在烧结过程中致密速度快,烧结温度低和良好的界面延展性,使得材料塑性大为增强,强度和硬度增大,可获得一些结构陶瓷、超塑性纳米陶瓷和超强材料等,如耐高温、高强度并具有一定韧性的结构陶瓷可解决陶瓷脆性的问题,可制作机械结构部件。
美国有两家销售纳米颗粒的公司[11],其中Naophase 技术公司N TC已制备出在800℃以下可变形的TiO2,生产能力为1kg/h;另一家Nanodyne公司,每天生产约227～454kg,粒径为20～50nm的碳化钨粉,品种有WC-Co,WC-Ni等复合材料。
2.2 磁性材料中的应用磁性纳米微粒由于尺寸小,具有单磁畴结构,矫顽力很高的特性,用它制作磁记录材料可以提高信噪比,改善图像质量,如日本松下电器公司已制成纳米级微粉录像带,具有图像清晰、信噪比高、失真十分小的优点。
还可制成磁性信用卡、磁性钥匙、磁性车票等。
将磁性纳米微粒通过界面活性剂均匀分散于溶液中制成的磁流体[12]在宇航、磁致冷、显示及医药中已广泛应用。
2.3 光学材料中的应用纳米材料微粒由于小尺寸效应使它具有常规大块材料不具备的光学特性,如出现宽频带强吸收、吸收带蓝移、发光现象和丁达尔效应等,因而在光学材料中的应用十分广泛。
如用纳米微粒制成的光纤材料可以降低光导纤维的传输损耗;红外线反射膜材料可用于节能方面的应用等。
纳米Al2O3粉体对250nm以下的紫外光有很强的吸收能力,如把几个纳米的Al2O3粉掺和到稀土荧光粉中可以利用纳米紫外吸收的蓝移现象有可能吸收掉有害的紫外光,而且不降低荧光粉的发光效率。
2.4 催化剂材料中的应用纳米微粒由于尺寸小,表面占较大的体积百分数,表面的键态和电子态与颗粒内部不同,表面原子配位不全导致表面的活性位置增加,这就使它具备了作为催化剂的基本条件。
而且随着粒径的减小,表面光滑程度变差,形成凹凸不平的原子台阶,这就增加了化学反应的接触面。
如纳米级镍、铜锌混合制成的加氢反应催化剂,在相同使用条件下,其选择性比现在使用的雷尼镍(Raney Ni)高5～10倍。
目前主要有金属纳米粒子催化剂;以氧化物为载体粒径为1～10nm的金属粒子分散到这种多孔的衬底上;碳化钨等纳米粒子聚合体或者分散于载体上。
2.5 传感器材料中的应用纳米微粒随着粒径的减小,比表面积的增大,表面原子数增多及表面原子配位不饱和性导致大量的悬键等,使得它表面积巨大、表面活性高、与气体相互作用强、对周围环境敏感度高(温度气氛、光、温度等)、同时检测范围扩大。