纳米材料分类与制备方法
纳米材料的制备方法与技巧
纳米材料的制备方法与技巧纳米材料是一种具有纳米级尺寸（1纳米=10^-9米）的材料，在材料科学和纳米技术领域有着广泛的应用。
制备纳米材料的方法有很多种，下面将介绍几种常用且重要的纳米材料制备方法与技巧。
1. 物理法物理法是通过物理手段实现纳米材料的制备，其中包括热蒸发法、磁控溅射法和高能球磨法等。
热蒸发法是将材料在高温条件下蒸发，并通过凝结形成纳米材料。
磁控溅射法是将材料置于惰性气体环境下，利用高能离子撞击材料表面产生离子化原子或离子，并通过表面扩散形成纳米材料。
高能球磨法是通过球磨机将原料粉末进行机械剪切和冲击，使其粒度减小到纳米级别。
2. 化学合成法化学合成法是通过化学反应合成纳米材料，其中包括溶液法、气相法和电化学法等。
溶液法是将金属盐或金属有机化合物溶解在溶剂中，通过控制反应条件和添加适当的保护剂或模板剂制备纳米材料。
气相法是在控制的气氛和温度下通过气相反应合成纳米材料，例如化学气相沉积法。
电化学法是通过利用电化学原理，在电解质溶液中施加电压或电流，使材料在电极表面形成纳米颗粒。
3. 生物法生物法是利用生物体或其代谢物合成纳米材料，其中包括生物模板法、生物还原法和植物提取法等。
生物模板法是使用生物体或其组织的特殊形态或功能作为模板，在其表面合成纳米材料。
生物还原法是利用生物体或其细胞酶的还原活性将金属离子还原为金属纳米团簇。
植物提取法是通过植物提取物作为还原剂和模板，在其作用下合成纳米材料。
4. 加工法加工法是通过物理或化学加工手段制备纳米材料，其中包括机械法、电化学法和光电化学法等。
机械法是通过机械加工方式如研磨、切割等将材料分解成纳米颗粒。
电化学法是通过在电解质中施加电压或电流，使材料在电极表面形成纳米结构。
光电化学法是通过光催化反应，在光照条件下制备纳米材料。
在纳米材料的制备过程中，还需要注意一些技巧和注意事项。
首先，要精确控制反应条件，包括温度、压力和pH值等。
不同条件对于纳米材料的形成过程和性能具有重要影响。
纳米材料的制备方法与应用
纳米材料的制备方法与应用【前言】
纳米材料因其独特的物理和化学性质在材料科学领域受到越来越广泛的关注。
本文将重点介绍纳米材料的制备方法与应用。
【制备方法】
1.溶剂热法
溶剂热法是将材料和溶剂混合后加热至高温，然后在所需温度下静置一段时间，使得材料能够在比常温更快的速度下形成纳米级粒子。
溶剂热法制备的纳米材料具有单一晶相、尺寸均匀、分散性好等特点，但需注意溶剂的选择和控制反应条件。
2.机械球磨法
机械球磨法是将原料放入球磨罐中随机碰撞，重复球磨，进一步细化颗粒。
该方法制备的纳米材料具有尺寸均匀性好，极小晶粒尺寸等特点，但需注意添加剂的选择和球磨时间等影响因素。
3.气相法
气相法利用气体被激活后生成具有活性中间体的特性，使得原材料在很短的时间内形成纳米粉末。
气相法常用于制备氧化物类和碳类纳米材料，具有同时制备大量粉末的优点。
【应用】
1.能源领域
纳米材料在能源领域中应用广泛，如可用于制备太阳能电池、柔性电池等。
常用的纳米材料包括二氧化钛、氧化铁等。
2.生物医学领域
纳米材料在生物医学领域中具有广泛应用，例如利用纳米材料制备疫苗、药物缓释等。
常用的纳米材料包括纳米碳管、石墨烯等。
3.材料领域
纳米材料在材料领域中应用广泛，包括制备高效催化剂、节能降耗等。
常用的纳米材料包括纳米金属、纳米氮化硅等。
【结语】
纳米材料制备方法多样，应用领域广泛。
在未来的发展中，纳米材料将在更多领域得到应用，如环境治理、信息技术等，其重要性不言而喻。
纳米材料的制备方法及原理 (整理)
7、等离子体加热蒸发法
等离子体的概念及其形成
物质各态变化： 固体→液体→气体→等离子体→反物质（负）+物质（正） （正负电相反，质量相同） 只要使气体中每个粒子的能量超过原子的电离能，电子将 会脱离原子的束缚而成为自由电子，而原子因失去电子成 为带正电的离子（热电子轰击）。这个过程称为电离。当 足够的原子电离后转变另一物态---等离子态。
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1、气相法制备纳米微粒的生长机理
• 2) 高频感应加热： 电磁感应现象产生的热来加热。 类似于变压器的热损耗。 高频感应加热是利用金属和磁 性材料在高频交变电磁场中存 在涡流损耗和磁滞损耗，因而 实现对金属和铁磁性性材料工 件内部直接加热。
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1、气相法制备纳米微粒的生长机理
• 3) 激光加热： 将具有很高亮度的激光束经透镜聚焦后，能在焦点附近产生数千
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3、非晶晶化法
原理：先将原料用急冷技术制成非晶薄带或薄膜， 就是把某些金属元素按一定比例高温熔化，然后 将熔化了的合金液体适量连续滴漏到高速转动的 飞轮表面，这些合金液体沿着飞轮表面的切线方 向被甩了出去同时急遽地冷却，成为非晶薄带或 薄膜。然后控制退火条件，如退火时间和退火温 度，使非晶全部或部分晶化，生成的晶粒尺寸可 维持在纳米级。
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4、机械破碎法
是采用高能球磨、超声波或气流粉碎等机械方法，以粉 碎与研磨为主体来实现粉末的纳米化。 其机理主要是产生大量缺陷，位错，发展成交错的位错 墙，将大晶粒切割成纳米晶。 球磨工艺的目的是减小微粒尺寸、固态合金化、混合以 及改变微粒的形状。球磨的动能是它的动能和速度的函 数，致密的材料使用陶瓷球，在连续严重塑性形变中， 位错密度增加，在一定的临界密度下松弛为小角度亚晶 晶格畸变减小，粉末颗粒的内部结构连续地细化到纳米 尺寸
半导体纳米材料的制备与应用
半导体纳米材料的制备与应用随着材料科学技术的不断进步，半导体纳米材料在能源、生物医学、信息等领域的应用逐渐扩大。
因此，半导体纳米材料的制备与应用在学术研究和实际生产中得到越来越多的关注。
一、半导体纳米材料的制备方式半导体纳米材料的制备方式分为以下几种：1. 生长法。
生长法是指通过化学气相沉积、物理气相沉积、溶胶-凝胶法等方法，在载体表面或表面上制备半导体纳米材料。
其中，化学气相沉积法是一种常见的方法，通过分解含有半导体元素的气体，在高温下使半导体元素沉积在基底表面形成纳米颗粒。
2. 结晶法。
结晶法是指利用溶解度差异，控制晶体的生长方向，使半导体原子在液相或气相中集聚，形成纳米晶体。
3. 纳米压缩。
纳米压缩是一种通过压缩纳米粒子形成纳米材料的制备方法。
将半导体粉末或纳米颗粒放置在高压环境下，通过物理力量作用将颗粒压缩合成一体。
二、半导体纳米材料在能源领域的应用半导体纳米材料在能源领域的应用主要体现在太阳能电池、燃料电池、电解水产氢等领域。
1. 太阳能电池。
半导体纳米材料的能带结构具有催化光解水的能力，在太阳能电池中可以作为光阳极材料使用。
例如，TiO2纳米颗粒能够在紫外光下吸收能量，激发电子移动，从而产生电流。
2. 燃料电池。
在燃料电池中，半导体纳米材料主要用作电解质材料。
例如，ZnO纳米材料的高比表面积可以增加电化学反应的速率，从而提高燃料电池的效率。
3. 电解水产氢。
半导体纳米材料也可用于电解水产氢。
例如，SrTiO3纳米晶体可以催化水的分解，产生氢气。
三、半导体纳米材料在生物医学领域的应用半导体纳米材料在生物医学领域的应用主要包括药物输送、生物成像、诊断和治疗等方面。
1. 药物输送。
半导体纳米材料可以被功能化，被用于靶向治疗。
例如，纳米尺寸的Ag2S可以被表面改性，在低温条件下，可以被利用于药物的送递。
2. 生物成像。
半导体纳米颗粒因为其在可见光区域透明度高而被用于生物成像。
例如，Ag2S纳米晶体可以通过荧光显微镜成像，用于癌细胞等组织分析。
纳米材料的合成与制备技巧
纳米材料的合成与制备技巧纳米材料作为一种具有特殊性质和应用潜力的材料，在化学、物理、生物等领域都得到了广泛的研究和应用。
合成和制备高质量的纳米材料是实现其应用的关键步骤。
本文将介绍几种常见的纳米材料合成与制备技巧。
一、溶液法合成纳米材料溶液法是一种常见且简便的纳米材料制备方法，其原理是通过适当的溶剂和前驱物，使纳米颗粒在溶液中形成。
其中，反应温度、反应时间和反应物的摩尔比例是影响纳米材料合成的重要参数。
在溶液法中，常见的合成方法包括热分解法、溶胶-凝胶法和胶体合成法。
热分解法是利用高温条件下，通过控制反应体系中的温度和时间，在溶液中形成纳米颗粒。
溶胶-凝胶法是通过控制前驱体的改性、凝胶条件和热处理过程来合成纳米材料。
胶体合成法则是利用溶胶和胶体颗粒之间的反应来制备纳米材料。
二、气相法合成纳米材料气相法是一种利用气体前驱物反应生成纳米颗粒的方法。
其基本原理是通过热分解、氧化、还原等反应机制，在高温下将气体前驱物转化为固体纳米颗粒。
气相法合成纳米材料具有高纯度、均匀性好和可扩展性等优点。
常见的气相法合成方法包括气相沉积法、熔融法和等离子体化学气相沉积法。
其中，气相沉积法是通过在高温下，使气体前驱物在基底表面形成纳米颗粒。
熔融法是将固体材料加热至熔点，通过气氛调节来获得纳米颗粒。
等离子体化学气相沉积法则是通过等离子体反应体系，在高温下合成纳米材料。
三、电化学合成纳米材料电化学合成是利用电化学方法在电解质溶液中合成纳米材料。
其操作简单，控制精度高，常用于纳米触媒、纳米传感器等领域。
在电化学合成中，电解槽和电极的设计是关键的影响因素。
常见的电化学合成方法包括阳极氧化和电沉积法。
阳极氧化是通过在阳极上加电，通过氧化反应生成纳米材料。
电沉积法则是利用电流将离子还原成金属沉积在电极表面。
四、机械法合成纳米材料机械法是一种利用机械力将大颗粒材料转化为纳米颗粒的方法。
其原理是通过高能球磨、高能喷雾等机械作用，使原料粉末破碎、溶胶化并重新凝聚成纳米颗粒。
纳米材料的制备与表征方法详解
纳米材料的制备与表征方法详解纳米材料是指具有至少一维尺寸在1-100纳米范围内的材料。
由于其特殊的尺寸效应和表面效应，纳米材料具有许多独特的物理、化学和生物性质，广泛应用于能源、电子、生物医学等领域。
本文将详细介绍纳米材料的制备与表征方法，以帮助读者更好地了解和应用这些材料。
一、纳米材料的制备方法1. 物理法物理法是指利用物理原理和方法制备纳米材料。
常见的物理法包括磁控溅射、蒸发凝聚、惰性气氛法等。
磁控溅射是将靶材置于真空室中，然后通过气体离子轰击靶材表面，使靶材原子冲击脱离并堆积在基底上，从而获得纳米薄膜。
蒸发凝聚是将材料加热到显著高于其熔点的温度，使其蒸发并在冷凝器上再凝结为纳米颗粒。
惰性气氛法是在惰性气氛中利用高温反应或氧化物还原反应生成纳米材料。
2. 化学法化学法是指利用化学反应和溶液合成方法制备纳米材料，常见的化学法包括溶胶-凝胶法、聚合物溶胶法等。
溶胶-凝胶法是将溶胶（纳米颗粒的前体）悬浮在溶液中，通过控制温度、浓度和pH值等条件使其凝胶形成纳米材料。
聚合物溶胶法是将聚合物与金属盐或金属前体形成配合物，然后通过控制溶液组成和pH值等条件制备纳米材料。
3. 生物法生物法是指利用生物体、生物分子和生物反应合成纳米材料。
常见的生物法有生物还原法、生物矿化法等。
生物还原法是利用微生物、酶或植物等生物体将金属离子还原为金属纳米材料。
生物矿化法是利用生物体或生物分子作为催化剂，在无机物晶体表面上沉积金属纳米颗粒。
二、纳米材料的表征方法1. 透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜是用来观察纳米材料形貌和晶体结构的重要工具。
它通过透射电子束穿透样品，产生透射电镜像，并从中获得样品纳米颗粒的尺寸、形状和分布情况以及晶体结构信息。
2. 扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜可用于观察纳米材料的表面形貌和拓扑结构。
它通过聚焦电子束扫描样品表面，形成二次电子、反射电子和荧光X射线等信号，并通过探测二次电子图像来获得样品的表面形貌和微观结构。
纳米材料导论
常见种类
包括纳米颗粒、纳米团簇 等。
应用领域
在催化、能源、医药等领 域有广泛应用。
一维纳米材料
定义
一维纳米材料是指只有一 个维度在纳米尺度范围内 的材料。
常见种类
包括纳米线、纳米棒、纳 米管等。
应用领域
在电子器件、传感米材料是指只有两个维度在纳 米尺度范围内的材料。
04 纳米材料性能表征
电子显微镜
高分辨率
电子显微镜能够提供高分辨率的 图像，观察纳米材料的表面形貌
和微观结构。
透射与扫描模式
透射模式用于观察薄膜或薄片样品， 而扫描模式则用于观察表面形貌和 微观结构。
样品制备要求
样品需要经过镀金或碳处理，以导 电并减少电子散射。
X射线衍射
晶体结构分析
X射线衍射是分析纳米材料晶体结构的有效方法，通过测量衍射角 度和强度，可以确定晶格常数、晶面间距等参数。
环境控制
可在不同环境（如真空、气体或液体）下进行观察，适用于多种 材料和环境。
拉曼光谱
分子振动分析
拉曼光谱能够分析纳米材料中分子的振动模式，揭示材料的化学结 构和分子振动。
散射原理
拉曼散射是光的非弹性散射过程，通过测量散射光的频率和强度， 可以获得分子振动信息。
应用范围
拉曼光谱在纳米材料研究领域广泛应用于分析材料的化学结构和分子 振动信息。
常见种类
应用领域
在电子器件、光电器件、生物传感器 等领域有广泛应用。
包括石墨烯、过渡金属硫族化合物等。
三维纳米材料
定义
01
三维纳米材料是指所有三个维度均在纳米尺度范围内的材料。
常见种类
02
包括纳米海绵、纳米网等。
应用领域
制备纳米材料的方法与应用
制备纳米材料的方法与应用纳米技术是当今最热门的技术之一。
在纳米材料的制备方面有很多方法。
本文将介绍制备纳米材料的方法和它们在各个领域的应用。
1. 制备纳米材料的方法目前制备纳米材料的方法可以大致分为两类。
一种是自下而上的合成，即从原子、分子、离子等非宏观结构物质开始，逐渐组合形成纳米材料。
另一种是自上而下的制备方法，即通过将宏观的物质逐渐减小到纳米尺度，形成纳米材料。
1.1 自下而上的合成方法自下而上的合成方法包括凝胶法、共沉淀法、氢氧化合物沉淀法、水热合成法、微乳液法等。
凝胶法通过水溶胶或有机溶胶中高分子化合物的网络形成膜状或凝胶状结构。
凝胶的颗粒大小一般在10-1000纳米之间。
共沉淀法是将两种或两种以上的金属离子配比调整到一个适当的pH值，使它们在溶液中沉淀下来。
这种方法可以制备出粒径小于10纳米的金属氧化物纳米粒子。
氢氧化合物沉淀法利用金属离子在pH＞9的溶液中水解得到金属氧化物的原理，来制备纳米材料。
该方法可以制备出大量的粒径小于10纳米的纳米金属氧化物。
水热合成法是利用高温高压水环境下的化学反应来制备纳米材料。
在水热合成法中，反应物在高温高压的条件下运转,可以制备出许多纳米材料。
微乳液法在制备纳米材料时被广泛应用。
该方法是在两种不相容的溶液中加入表面活性剂，从而在溶液中形成乳液。
通过添加溶剂可以将反响离子固定在微乳液中，从而制备出尺寸小而均一的纳米材料。
1.2 自上而下的制备方法自上而下的制备方法主要包括溅射法、气相合成法、电化学制备法和球磨法等。
溅射法是一种制备纳米材料的常用方法之一。
它通过激发源将物料溅射到基底上来制备纳米材料。
常用基底有玻璃、硅、铜等。
气相合成法是在气相条件下生成纳米材料的一种方法。
这种方法可用于制备各种金属纳米粒子、非金属纳米粒子等。
电化学制备法是通过电解或反应使物质在电极或溶液中生成或形成的一种方法。
在电极或溶液中加入的溶液成分会在电极或溶液中反应产生纳米材料。
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纳米固体材料
纳米固体材料通常指 由尺寸小于15纳米的超微 颗粒在高压力下压制成型， 或再经一定热处理工序后 所生成的致密型固体材料。
Fe-B纳米棒
纳米膜材料
纳米薄膜是指尺寸在纳米量级的晶 粒（或颗粒）构成的薄膜以及每层厚度 在纳米量级的单层或多层膜。
碳纳米管
碳纳米管，是1991年由日本 电镜学家饭岛教授通过高分 辨电镜发现的，属碳材料家 族中的新成员，为黑色粉末 状，是由类似石墨的碳原子 六边形网格所组成的管状物， 它一般为多层，直径为几纳 米至几十纳米，长度可达数 微米甚至数毫米。
碳纳米管本身有非常完美的结构，意味着它有好的 性能。它在一维方向上的强度可以超过钢丝强度， 它还有其他材料所不具备的性能：非常好的导电性 能、导热性能和电性能。
碳纳米管尺寸尽管只有头发丝的十万分之一，但 它的导电率是铜的1万倍，它的强度是钢的100倍而重 量只有钢的七分之一。它像金刚石那样硬，却有柔韧
例如，以硝酸盐和有机燃料经氧化还原反应制备Y掺杂的 10nmZrO2粒子，采用柠檬酸盐/醋酸盐/硝酸盐体系，所形成的 凝胶在加热过程中经历自点燃过程，得到超微 La0.84Sr0.16MnO3粒子。在合成氮化物、氢化物时，反应物为 固态金属和气态N2、H2等，反应气渗透到金属压坯空隙中进行 反应。如采用钛粉坯在N2中燃烧，获得的高温来点燃镁粉坯合成 出Mg3N2。
5溶剂热合成法
用有机溶剂代替水作介质，采用类似水热合成的原理制备纳 米微粉。非水溶剂代替水，不仅扩大了水热技术的应用范围，而 且能够实现通常条件下无法实现的反应，包括制备具有亚稳态结 构的材料。
苯由于其稳定的共轭结构，是溶剂热合成的优良溶剂，最近 成功地发展成苯热合成技术，溶剂加压热合成技术可以在相对低 的温度和压力下制备出通常在极端条件下才能制得的、在超高压 下才能存在的亚稳相。
三、几种典型的纳米材料
纳米颗粒型材料 –0 维—三维 纳米固体材料 –复合 纳米膜材料---1 维---2 维 碳纳米管 -----2 维---1 维
纳米颗粒型材料也称纳米粉末，一般
指粒度在100nm以下的粉末或颗粒。由 于尺寸小，比表面大和量子尺寸效应等 原因，它具有不同于常规固体的新特性。
3.量子尺寸效应
微粒尺寸下降到一定值时，费米能级附 近的电子能级由准连续能级变为分立能 级，吸收光谱阙值向短波方向移动，这 种现象称为量子尺寸效应。
4.宏观量子隧道效应
隧道效应是基本的量子现象之一，即当微观粒子 的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一 势垒。近年来，人们发现一些宏观量如微颗粒的 磁化强度、量子相干器件中的磁通量及电荷也具 有隧道效应，他们可以穿越宏观系统的势阱而产 生变化，故称之为宏观量子隧道效应。
纳米技术与纳米材料
第一节 一、纳米技术与纳米材料的概念
1.纳米技术
纳米科技是90年代初迅速发展起来的新的前 沿科研领域。它是指在1--100nm尺度空内，研究 电子、原子和分子运动规律、特性的高新技术学 科。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵 单个原子、分子，制造出具有特定功能的产品。
离子注入三维图像
一、物理方法
1真空冷凝法
用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气 化或形成等粒子体，然后骤冷。其特点纯度高、结 晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。
2物理粉碎法
通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒 子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗 粒分布不均匀。
3机械球磨法
采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素、 合金或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成 本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。
二、化学方法
1 化学沉淀法
共沉淀法 均匀沉淀法 多元醇沉淀法 沉淀转化法
2.化学还原法
水溶液还原法 多元醇还原法
气相还原法 碳热还原法
3溶胶－凝胶法
溶胶－凝胶法广泛应用于金属氧化物纳米粒子的制备。前 驱物用金属醇盐或非醇盐均可。方法实质是前驱物在一定条件 下水解成溶胶，再制成凝胶，经干燥纳米材料热处理后制得所 需纳米粒子。
然而，人们自觉地将纳米微粒作为研究对象， 而用人工方法有意识地获得纳米粒子则是在20 世纪60年代。 1963年，Ryozi Uyeda等人用气 体蒸发（或“冷凝”）法获得了较干净的超微
粒，并对单个金属微粒的形貌和晶体结构进行 了电镜和电子衍射研究。1984年，Gleiter等人 用同样的方法制备出了纳米相材料TiO2。
纳米陶瓷
二、磁性材料方面的应用
１．巨磁电阻材料 2．新型的磁性液体和磁记录材料
三、纳米材料在催化领域的应用
催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重 的作用，它可以控制反应时间、提高反应效率和 反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低， 而且其制备是凭经验进行，不仅造成生产原料的 巨大浪费，使经济效益难以提高，而且对环境也 造成污染。纳米粒子表面活性中心多，为它作催 化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂，可大 大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不 能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一 般催化剂的反应速度提高10～15倍。
我国清华—南风纳米粉体产业化工程中心，一直致力 于碳纳米管在工业化生产上的科技攻关，是目前世界上 已知生产规模最大的碳纳米管生产基地。
第二节 纳米材料的制备技术
“纳米材料”这一概念在20世纪80年代初正式 形成[4]，它现已成为材料科学和凝聚态物理领 域的研究热点，而其制备科学在当前的纳米材 料研究中占据着极为关键的地位 。人们一般将 纳米材料的制备方法划分为物理方法和化学方 法两大类。
6微乳液法
微乳液通常是有表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇 类)、油类(通常为碳氢化合物)组成的透明的、各向同性的热 力学稳定体系。微乳液中，微小的“水池”为表面活性剂和 助表面活性剂所构成的单分子层包围成的微乳颗粒，其大小 在几至几十个纳米间，这些微小的“水池”彼此分离，就是 “微反应器”。它拥有很大的界面，有利于化学反应。这显 然是制备纳米材料的又一有效技术。
与其它化学法相比，微乳法制备的粒子不易聚结，大小可 控，分散性好。运用微乳法制备的纳米微粒主要有以下几类： (1)金属，如Pt，Pd，Rh，Ir[84]Au,Ag,Cu等；(2)硫化物CdS， PbS，CuS等；(3)Ni, Co, Fe等与B的化合物[；(4)氯化物AgCl， AuCl3等；(5)碱土金属碳酸盐，如CaCO3，BaCO3，SrCO3； (6)氧化物Eu2O3，Fe2O3，Bi2O3及氢氧化物Al(OH3)等。
9.电解法
此法包括水溶液电解和熔盐电解两种。用此法可制得 很多用通常方法不能制备或难以制备的金属超微粉，尤其 是负电性很大的金属粉末。还可制备氧化物超微粉。采用 加有机溶剂于电解液中的滚筒阴极电解法，制备出金属超 微粉。滚筒置于两液相交界处，跨于两液相之中。当滚筒 在水溶液中时，金属在其上面析出，而转动到有机液中时， 金属析出停止，而且已析出之金属被有机溶液涂覆。当再 转动到水溶液中时，又有金属析出，但此次析出之金属与 上次析出之金属间因有机膜阻隔而不能联结在一起，仅以 超微粉体形式析出。用这种方法得到的粉末纯度高，粒径 细，而且成本低，适于扩大和工业生产。
第三节 纳米技术及纳米材料的应用
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、敏感性等方面呈现常 规材料不具备的特性。因此纳米微粒在磁 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。
一、陶瓷增韧
陶瓷材料在通常情况下呈脆 性，由纳米粒子压制成的纳 米陶瓷材料有很好的韧性。 因为纳米材料具有较大的界 面，界面的原子排列是相当 混乱的，原子在外力变形的 条件下很容易迁移，因此表 现出甚佳的韧性与延展性。
微乳液法制备Fe2O3示意图
7.高温燃烧合成法
利用外部提供必要的能量诱发高放热化学反应，体系局部发 生反应形成化学反应前沿(燃烧波)，化学反应在自身放出热量的 支持下快速进行，燃烧波蔓延整个体系。反应热使前驱物快速分 解，导致大量气体放出，避免了前驱物因熔融而粘连，减小了产 物的粒径。体系在瞬间达到几千度的高温，可使挥发性杂质蒸发 除去。
1．金属纳米粒子的催化作用
贵金属纳米粒子作为催化剂已成功地应用到 高分子高聚物的氢化反应上，例如纳米粒子铑在 氢化反应中显示了极高的活性和良好的选择性。 烯烃双键上往往连有尺寸较大的基团，致使双键 很难打开，若加上粒径为lnm的铑微粒，可使打 开双键变得容易，使氢化反应顺利进行。
二、纳米材料的特性
1.表面效应 2.小尺寸效应 3.量子尺寸效应 4.宏观量子隧道效应
1.表面效应
表 100
面 原 80
子比 数例
60
相（ 对
%
40
总） 原 20
子 数
0பைடு நூலகம்
0 10 20 30 40 50
2.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 （2） 特殊的热学性质 （3） 特殊的磁学性质 （4）特殊的力学性质 超微颗粒的小尺寸效应还表现在超导电性、介电 性能、声学特性以及化学性能等方面。
8.模板合成法
利用基质材料结构中的空隙作为模板进行合成。结构
基质为多孔玻璃、分子筛、大孔离子交换树脂等。例如将 纳米微粒置于分子筛的笼中，可以得到尺寸均匀，在空间 具有周期性构型的纳米材料。Herron等Na-Y将型沸石与 Cd(NO3)溶液混合，离子交换后形成Cd-Y型沸石，经干燥 后与N2S气体反应，在分子筛八面体沸石笼中生成CdS超 微粒子。南京大学采用气体输运将C60引入13X分子筛与水 滑石分子层间，并可以将Ni置换到Y型沸石中去，观察到 C60Y光致光谱由于Ni的掺入而产生蓝移现象。