纳米材料
纳米材料都有哪些

纳米材料都有哪些纳米材料是指至少有一种尺寸在1-100纳米范围内的材料,它们具有特殊的物理、化学和生物学特性。
纳米材料的种类繁多,涉及到多个领域,下面将介绍一些常见的纳米材料。
首先,纳米碳材料是纳米材料中的一大类,包括纳米碳管、纳米石墨烯和纳米碳黑等。
纳米碳管是由碳原子以六角形排列成管状结构而成,具有优异的导电性和机械性能,被广泛应用于电子器件、材料增强和生物医学领域。
而石墨烯是由碳原子以二维晶格排列而成,具有超高的导热性和机械强度,被认为是未来材料领域的研究热点。
而纳米碳黑则是一种纳米级的碳颗粒,具有极大的比表面积和吸附性能,被广泛应用于橡胶、油墨和涂料等领域。
其次,纳米金属材料也是常见的纳米材料之一。
纳米金属材料具有优异的光学、电学和磁学性能,被广泛应用于催化剂、传感器和生物医学领域。
纳米银是其中的代表之一,具有优异的抗菌性能和导电性能,被广泛应用于医疗器械、食品包装和纺织品等领域。
此外,纳米铜、纳米铁和纳米铝等纳米金属材料也具有独特的性能,在能源、环境和材料领域有着重要的应用价值。
另外,纳米陶瓷材料也是纳米材料的重要组成部分。
纳米陶瓷材料具有优异的硬度、韧性和耐磨性,被广泛应用于涂层、陶瓷制品和电子器件等领域。
纳米氧化锌、纳米氧化铝和纳米二氧化硅等纳米陶瓷材料具有独特的光学、电学和热学性能,被广泛应用于光电子器件、催化剂和生物医学领域。
此外,纳米复合材料也是纳米材料的重要分类之一。
纳米复合材料是将纳米材料与传统材料进行复合而成,具有传统材料和纳米材料的优点,被广泛应用于材料增强、功能材料和高性能材料领域。
纳米纤维素复合材料、纳米碳纤维复合材料和纳米陶瓷复合材料等都是纳米复合材料的代表,具有广阔的应用前景。
综上所述,纳米材料种类繁多,涉及到碳材料、金属材料、陶瓷材料和复合材料等多个领域,具有广泛的应用前景。
随着纳米技术的不断发展,相信纳米材料将会在材料科学、能源领域、生物医学和环境保护等方面发挥越来越重要的作用。
什么是纳米材料

什么是纳米材料纳米材料是指至少在一个空间方向上尺寸小于100纳米的材料。
纳米材料因其独特的尺寸效应、量子效应和表面效应,在光电、磁学、力学、热学等方面表现出与宏观材料不同的物理、化学和生物学特性,因此受到了广泛的关注和研究。
纳米材料是一种全新的材料体系,其独特的物理、化学和生物特性为其在传感器、催化、生物医学、纳米电子器件、纳米能源材料等领域的应用提供了广阔的前景。
纳米材料的种类繁多,包括纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米片、纳米球等。
其中,纳米颗粒是一种最常见的纳米材料,其尺寸在1-100纳米之间。
纳米颗粒可以是金属、半导体、氧化物、磁性材料等,具有较大的比表面积和独特的光学、电子、磁学等性质,因此在催化剂、生物医学、纳米传感器等领域有着广泛的应用。
纳米材料的制备方法多种多样,主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法制备纳米材料的方法包括惰性气体凝聚法、溅射法、机械合金法等,化学法包括溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法等,生物法利用生物体系合成纳米材料,如植物、微生物等。
这些方法各有特点,可以根据不同的需求选择合适的方法来制备纳米材料。
纳米材料的应用领域非常广泛,其中最具代表性的包括纳米传感器、纳米催化剂、纳米生物医学材料和纳米电子器件。
纳米传感器利用纳米材料的高灵敏度和特异性,可以检测微量的化学物质、生物分子甚至单个分子,具有重要的应用价值。
纳米催化剂利用纳米材料的高比表面积和活性位点,可以提高催化反应的效率和选择性,广泛应用于化工、环保、能源等领域。
纳米生物医学材料可以用于药物传输、肿瘤治疗、组织工程等方面,具有巨大的应用潜力。
纳米电子器件利用纳米材料的量子效应和电子输运性质,可以制备出高性能的纳米电子器件,为电子工业带来了革命性的变革。
总的来说,纳米材料具有独特的物理、化学和生物特性,其在传感器、催化、生物医学、电子器件等领域的应用前景广阔。
随着纳米材料制备技术的不断发展和完善,相信纳米材料将会在更多领域展现出其独特的价值,为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
纳米材料是什么

纳米材料是什么纳米材料是具有纳米级尺寸特征的材料,通常在纳米米至几百纳米之间。
纳米材料的尺寸范围使得它们具有独特的性质和应用潜力。
纳米材料可以是各种物质的纳米颗粒、纳米晶体、纳米线和纳米薄膜等形式。
纳米材料用于各种领域,包括电子、材料科学、化学、医学、能源等。
纳米材料之所以具有特殊性质和各种应用潜力,是因为尺寸效应和界面效应的存在。
在纳米尺寸下,材料的原子排列和电子结构发生变化,导致纳米材料的化学、物理和生物性质与其宏观对应物质有很大的不同。
这使得纳米材料具有特殊的电学、磁学、光学、力学和热学性质,可以应用于各种领域以实现新的功能和性能。
在电子领域,纳米材料已经广泛应用于电子器件的制造中。
纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜具有较大的比表面积和较好的导电性能,可以用于制造高性能电子器件,例如纳米晶体管、纳米存储器和纳米传感器等。
此外,纳米材料还可以用于制造柔性电子和透明电子器件,如柔性显示屏和透明导电薄膜。
在材料科学领域,纳米材料被广泛研究和应用于材料强化和改性中。
由于纳米颗粒的小尺寸和高比表面积,纳米材料可以在材料基体中分散均匀,并与基体形成强耦合。
这使得纳米材料能够有效地强化基体材料,提高其力学性能、热性能和化学稳定性。
纳米材料还可以通过调控相界面的特性,实现材料的表面改性和功能化。
在化学和医学领域,纳米材料被广泛应用于药物输送、生物传感和生物成像等方面。
纳米材料具有较大的比表面积和较好的化学活性,可以用于吸附和释放药物分子,实现高效的药物输送和释放。
纳米材料还可以用于制造生物传感器和生物成像剂,用于检测生物分子的浓度和位置。
在能源领域,纳米材料被广泛研究和应用于太阳能电池、燃料电池和储能设备等方面。
纳米材料具有较好的导电性、光吸收性和催化性能,可以用于提高能量转换和储存效率。
例如,纳米颗粒和纳米线可以用于制造高效的太阳能电池和燃料电池电极材料,纳米薄膜可以用于制造高容量的锂离子电池。
总之,纳米材料是具有纳米级尺寸特征的材料,具有特殊的性质和各种应用潜力。
纳米材料有哪些

纳米材料有哪些
纳米材料是指具有纳米级尺寸(一般为1-100纳米)的材料。
由于其特殊的结构和性能,纳米材料在各个领域都有广泛的应用。
下面介绍一些常见的纳米材料及其应用。
1. 纳米金属颗粒:纳米金属颗粒具有较大的比表面积和高的反应活性,可以应用于催化剂、电子器件等领域。
2. 纳米二氧化硅:纳米二氧化硅具有良好的光学性能和化学性能,可应用于纳米电子器件、生物医学、光电材料等领域。
3. 纳米氧化锌:纳米氧化锌具有高比表面积和优异的光电性能,广泛应用于太阳能电池、传感器、防晒霜等领域。
4. 纳米碳材料:包括纳米石墨烯、纳米碳管等,具有优异的导电性能、机械性能和热稳定性,被广泛应用于电池、传感器、储能材料等领域。
5. 纳米陶瓷材料:包括纳米氧化铝、纳米氮化硅等,具有高硬度、高耐磨性和热稳定性,广泛应用于耐磨材料、催化剂、陶瓷材料等领域。
6. 纳米荧光材料:具有较高的荧光效率和稳定性,被广泛应用于生物成像、荧光传感、显示技术等领域。
7. 纳米生物材料:包括纳米生物酶、纳米生物球等,具有良好的生物相容性和生物活性,可以应用于生物医学、药物传递、
组织工程等领域。
纳米材料的应用范围广泛,涵盖了电子、光电、催化、医药、能源、环境等多个领域。
纳米材料的研究和应用将对人类的生产生活产生深远的影响,为各个领域的发展带来新的机遇和挑战。
纳米材料名词解释

纳米材料是指原子或分子尺寸的材料,尺寸介于1至100纳米之间,它们具有非常独特的物理和化学特性,这些特性使它们在各种领域的应用十分广泛。
纳米材料可以分为金属纳米材料,非金属纳米材料和纳米复合材料。
金属纳米材料是指粒径大小为几纳米到几十纳米的金属粒子,这些金属纳米粒子具有独特的光学、电学和磁学特性,在电子、光学传感器、电化学反应器和磁性储存器等方面具有重要的应用前景。
非金属纳米材料是指粒径小于100纳米的非金属粒子,包括纳米膜、纳米纤维、碳纳米管、碳纳米棒、金属氧化物纳米粒子等,它们具有非常独特的光学、电学和机械性能,在新型电子器件、新型能源材料、生物传感器和环境污染控制等方面都有重要的应用。
纳米复合材料是指将金属纳米材料和非金属纳米材料组合制成的新型材料,其具有良好的力学性能、电学性能、热学性能和光学性能等特点,可用于制备新型磁性储存器、生物传感器、新型电子器件等。
总之,纳米材料是原子或分子尺寸的材料,它们具有独特的物理和化学特性,可分为金属纳米材料、非金属纳米材料和纳米复合材料,在电子、光学传感器、电化学反应器、磁性储存器、新型电子器件、新型能源材料、生物传感器和环境污染控制等方面都有重要的应用前景。
纳米材料有哪些

纳米材料有哪些纳米材料是指至少有一个尺寸在1-100纳米之间的材料,这些材料具有独特的物理、化学和生物学特性,广泛应用于材料科学、生物医学、能源和环境等领域。
纳米材料的种类繁多,下面将介绍一些常见的纳米材料及其应用。
一、纳米碳材料。
1. 石墨烯。
石墨烯是由碳原子构成的二维晶格结构,具有优异的导电性、热导性和机械性能,被广泛应用于电子器件、传感器、储能材料等领域。
2. 碳纳米管。
碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的纳米管状结构,具有优异的力学性能和导电性能,被应用于纳米电子学、纳米材料增强等领域。
3. 纳米金刚石。
纳米金刚石是由碳原子构成的立方晶格结构,具有硬度大、导热性好等特点,被广泛应用于涂层材料、生物医学材料等领域。
二、纳米金属材料。
1. 纳米银。
纳米银具有优异的抗菌性能,被广泛应用于医疗器械、纺织品等领域。
2. 纳米金。
纳米金具有优异的光学性能和催化性能,被应用于光电器件、催化剂等领域。
3. 纳米铜。
纳米铜具有优异的导电性能和力学性能,被广泛应用于电子器件、导电材料等领域。
三、纳米氧化物材料。
1. 纳米二氧化硅。
纳米二氧化硅具有优异的光学性能和表面活性,被广泛应用于光学涂料、生物医学材料等领域。
2. 纳米氧化铝。
纳米氧化铝具有优异的耐磨性和热稳定性,被应用于陶瓷材料、涂料材料等领域。
3. 纳米氧化铁。
纳米氧化铁具有优异的磁性能和生物相容性,被广泛应用于磁性材料、生物医学材料等领域。
四、纳米复合材料。
1. 纳米聚合物复合材料。
纳米聚合物复合材料是将纳米材料与聚合物基体复合而成的材料,具有优异的力学性能和导电性能,被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
2. 纳米陶瓷复合材料。
纳米陶瓷复合材料是将纳米材料与陶瓷基体复合而成的材料,具有优异的耐磨性和耐高温性能,被应用于机械制造、航空航天等领域。
以上就是关于纳米材料的介绍,纳米材料的种类繁多,每一种纳米材料都具有独特的特性和应用价值,随着科学技术的不断发展,相信纳米材料在未来会有更广阔的应用前景。
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02
纳米材料的制备方法
物理法
机械研磨法
通过高能球磨或振动磨的方式, 将大块材料破碎成纳米级尺寸。 这种方法简单易行,但制备的纳
米材料纯度较低。
激光脉冲法
利用高能激光脉冲在极短时间内 将材料加热至熔化或气化,然后 迅速冷却形成纳米颗粒。该方法 制备的纳米材料粒径小且均匀,
但设备成本高昂。
电子束蒸发法
磁损耗
在交变磁场中,纳米材料的磁损耗远高于宏观材料,这与其界面和 表面效应有关。
磁电阻效应
某些纳米材料表现出显著的磁电阻效应,如巨磁电阻和自旋阀效应 。这些效应可用于磁电阻传感器和磁随机存储器等领域。
04
纳米材料的应用实例
纳米材料在能源领域的应用
太阳能电池
利用纳米结构提高光电转 换效率,降低成本。
纳米材料的环保问题
纳米材料在环境中的持久性
一些纳米材料可能在环境中长时间存在,不易降解,可能造成长期的环境污染。
纳米材料的环境释放途径
生产和使用纳米材料过程中,可能通过废水、废气等途径将纳米颗粒释放到环境中。
纳米材料对生态系统的潜在影响
纳米材料可能通过食物链进入生物体,影响生物的生理功能和生态平衡。
解决纳米材料安全与环保问题的策略与建议
加强纳米材料的环境和健康影响 研究
深入研究纳米材料的环境行为和健康影响 ,为制定有效的管理措施提供科学依据。
制定严格的法规和标准
制定针对纳米材料的生产和使用的法规和 标准,限制其对环境和健康的潜在风险。
发展绿色合成方法和应用技术
提高公众意识和参与度
开发环保友好的纳米材料合成方法和应用 技术,减少纳米材料的环境释放。
生物合成法
利用微生物(如细菌)合成有机或无机纳米材料。该方法制 备的纳米材料具有生物相容性和生物活性,在生物医学领域 有广泛应用前景。
什么是纳米材料

什么是纳米材料纳米材料是一种具有纳米级尺寸(一纳米等于十亿分之一米)的材料。
纳米材料具有独特的物理、化学和生物性质,与传统材料相比,纳米材料具有更大的比表面积、更高的表面能、更狭小的晶界、更高的强度和硬度等特点。
纳米材料可以分为无机纳米材料和有机纳米材料两大类。
无机纳米材料包括金属纳米粒子、氧化物纳米颗粒、纳米线和纳米管等;有机纳米材料包括聚合物纳米颗粒、纳米胶体和纳米复合材料等。
纳米材料的制备方法多种多样,常见的方法有溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、物理气相沉积法和机械合成法等。
这些方法能够控制纳米材料的尺寸、形貌和组分,从而调控纳米材料的性能。
纳米材料具有许多独特的性质和应用潜力。
首先,纳米材料具有巨大的比表面积,使其具有优异的催化活性和吸附性能,广泛应用于催化剂、传感器和分离材料等领域。
其次,纳米材料具有独特的光电性质,可用于太阳能电池、发光二极管和光学传感器等。
此外,纳米材料还具有较高的强度和硬度,可应用于高性能结构材料和涂层材料等。
纳米材料的应用领域非常广泛。
在医学领域,纳米材料可用于肿瘤治疗、病毒检测和药物输送等。
在环境领域,纳米材料可用于水处理、大气污染控制和土壤修复等。
在能源领域,纳米材料可用于太阳能电池、燃料电池和储能材料等。
此外,纳米材料还可应用于电子器件、信息存储和纺织材料等领域。
然而,纳米材料也存在一些挑战和风险。
首先,纳米材料的制备和控制仍然存在技术难题,制备成本较高。
其次,纳米颗粒的生物安全性和环境影响尚不明确。
由于其具有较高的表面能和较小的大小,纳米颗粒可能对生物体和环境产生不良影响。
总而言之,纳米材料是一种具有特殊性质和广泛应用潜力的材料。
随着纳米技术的不断发展,纳米材料将在各个领域发挥重要作用,并为科学研究和技术创新带来新的机会和挑战。
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纳米材料的制备方法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。
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。
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。
物理法:粉碎法-----“粉碎”一词是指块体物料粒子由大变小过程的总称,它包括“破碎”和“粉磨”。
前者是由大料块变成小料块的过程,后者是由小料块变成粉末的过程。
粉碎过程就是在粉碎力的作用下固体物料或粒子发生形变进而破裂的过程。
当粉碎力足够大时,力的作用又很迅猛,物料块或粒子之间瞬间产生的引力大大超过了物料的机械强度。
因而物料发生了破碎。
粉碎作用力的类型主要有如右图所示几种。
可见物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。
常借助的外力有机械力、流能力、化学能、声能、热能等。
主要由湿法粉碎和干法粉一般的粉碎作用力都是几种力的组合,如球磨机和振动磨是磨碎和冲击粉碎的组合;雷蒙磨是压碎、剪碎和磨碎的组合;气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合,等等。
物料被粉碎时常常会导致物质结构及表面物理化学性质发生变化,主要表现在:1、粒子结构变化,如表面结构自发的重组,形成非晶态结构或重结晶。
2、粒子表面的物理化学性质变化,如电性、吸附、分散与团聚等性质。
3、受反复应力使局部发生化学反应,导致物料中化学组成发生变化。
几种典型的粉碎技术:球磨、振动球磨、振动磨、搅拌磨、胶体磨、纳米气流粉碎气流磨机械粉碎法机械粉碎就是在粉碎力的作用下,固体料块或粒子发生变形进而破裂,产生更微细的颗粒。
物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。
一般的粉碎作用力都是这几种力的组合,如球磨机和振动磨是磨碎与冲击粉碎的组合;气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合,等等。
理论上,固体粉碎的最小粒径可达0.01~0.05 m。
然而,用目前的机械粉碎设备与工艺很难达到这一理想值。
粉碎极限取决于物料种类、机械应力施加方式、粉碎方法、粉碎工艺条件、粉碎环境等因素。
比较典型的纳米粉碎技术有:球磨、振动磨、搅拌磨、气流磨和胶体磨等。
其中,气流磨是利用高速气流(300~500m/s)或热蒸气(300~450℃)的能量使粒子相互产生冲击、碰撞、摩擦而被较快粉碎构筑法构筑法是由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子蒸发凝聚法蒸发凝聚法是将纳米粒子的原料加热、蒸发,使之成为原子或分子;再使许多原子或分子凝聚,生成极微细的纳米粒子。
利用这种方法得到的粒子一般在 5 ~100 nm 之间。
蒸发法制备纳米粒子大体上可分为:金属烟粒子结晶法、真空蒸发法、气体蒸发法等几类。
而按原料加热技术手段不同,又可分为电极蒸发、高频感应蒸发、电子束蒸发、等离子体蒸发、激光束蒸发等几类。
离子溅射法用两块金属板分别作为阴极和阳极,阴极为蒸发用材料,在两电极间充入Ar(40~250Pa),两极间施加的电压范围为0.3~1.5 kV。
由于两极间的辉光放电使Ar 粒子形成,在电场作用下Ar 离子冲击阳极靶材表面,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。
离子的大小及尺寸分布主要取决于两极间的电压、电流、气体压力。
靶材的表面积愈大,原子的蒸发速度愈高,超微粒的获得量愈大。
溅射法制备纳米微粒材料的优点是:(1) 可以制备多种纳米金属,包括高熔点和低熔点金属。
常规的热蒸发法只能适用于低熔点金属;(2) 能制备出多组元的化合物纳米微粒,如AlS2,Tl48,Cu91,Mn9,ZrO2等;通过加大被溅射阴极表面可加大纳米微粒的获得量。
采用磁控溅射与液氮冷凝方法可在表面沉积有方案膜的电镜载网上支撑制备纳米铜颗粒。
冷冻干燥法先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻,然后在低温低压下真空干燥,将溶剂升华除去,就可以得到相应物质的纳米粒子。
如果从水溶液出发制备纳米粒子,冻结后将冰升华除去,直接可获得纳米粒子。
如果从熔融盐出发,冻结后需要进行热分解,最后得到相应纳米粒子。
冷冻干燥法用途比较广泛,特别是以大规模成套设备来生产微细粉末时,其相应成本较低,具有实用性。
其他物理方法火花放电法,是将电极插入金属粒子的堆积层,利用电极放电在金属粒子之间发生电火花,从而制备出相应的微粉。
爆炸烧结法,是利用炸药爆炸产生的巨大能量,以极强的载荷作用于金属套,使得套内的粉末得到压实烧结,通过爆炸法可以得到1 m 以下的纳米粒子。
活化氢熔融金属反应法的主要特征是将氢气混入等离子体中,这种混合等离子体再加热,待加热物料蒸发,制得相应的纳米粒子。
纳米粒子合成的化学方法气相反应法气相化学反应法制备纳米粒子是利用挥发性的金属化合物的蒸气,通过化学反应生成所需要的化合物,在保护气体环境下快速冷凝,从而制备各类物质的纳米粒子。
气相反应法制备超微粒子具有很多优点,如粒子均匀、纯度高、粒度小、分散性好、化学反应性与活性高等。
气相化学反应法适合于制备各类金属、金属化合物以及非金属化合物纳米粒子,如各种金属、氮化合物、碳化物、硼化物等。
按体系反应类型可将气相化学反应法分为气相分解和气相合成两类。
气相分解法又称单一化合物热分解法。
一般是将待分解的化合物或经前期预处理的中间化合物进行加热、蒸发、分解,得到目标物质的纳米粒子。
一般的反应形式为:A(气) → B(固)+C(气)↑气相合成法通常是利用两种以上物质之间的气相化学反应,在高温下合成为相应的化合物,再经过快速冷凝,从而制备各类物质的纳米粒子。
一般的反应形式为:A(气)+B(气) → C(固)+D(气)↑液相反应法液相法制备纳米粒子的共同特点是该法均以均相的溶液为出发点,通过各种途径使溶质与溶剂分离,溶质形成一定形状和大小的颗粒,得到所需粉末的前驱体,热解后得到纳米微粒。
主要的制备方法有:沉淀法、水解法、喷雾法、水热/溶剂热法(高温高压)、蒸发溶剂热解法、氧化还原法(常压)、乳液法、辐射化学合成法、溶胶凝胶法等。
沉淀法沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合,在混合溶液中加入适当的沉淀剂制备纳米粒子的前驱体沉淀物,再将此沉淀物进行干燥或煅烧,从而制得相应得纳米粒子。
存在于溶液中的离子A+和B-, 当它们的离子浓度积超过其溶度积[A+]⋅[B-]时,A+和B-之间就开始结合,进而形成晶核。
由晶核生长和在重力的作用下发生沉降,形成沉淀物。
一般而言,当颗粒粒径成为1微米以上时就形成沉淀。
沉淀物的粒径取决于核形成与核成长的相对速度。
即核形成速度低于核成长,那么生成的颗粒数就少,单个颗粒的粒径就变大。
沉淀法主要分为:直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、水解沉淀法、化合物沉淀法等。
共沉淀法在含有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为共沉淀法(coprecipitation)。
根据沉淀的类型可分为单相共沉淀(沉淀物为单一化合物或单相固溶体)和混合共沉淀(沉淀产物为混和物)。
均相沉淀法在金属盐溶液中加入沉淀剂溶液时,即使沉淀剂的含量很低,不断搅拌,沉淀剂浓度在局部溶液中也会变得很高。
所以一般的沉淀过程是不平衡的,但如果控制溶液中的沉淀剂浓度,使之缓慢地增加,则使溶液中的沉淀处于平衡状态,且沉淀能在整个溶液中均匀地出现,这种方法称为均相沉淀(或均匀沉淀)。
通常是通过溶液中的化学反应使沉淀剂慢慢地生成,从而克服了由外部向溶液中加沉淀剂而造成沉淀剂的局部不均匀性,结果沉淀不能在整个溶液中均匀出现的缺点。
水解沉淀法众所周知有很多化合物可用水解生成沉淀,用来制备纳米粒子。
反应的产物一般是氢氧化物或水合物。
因为原料是水解反应的对象是金属盐和水,所以如果能高度精制金属盐,就很容易得到高纯度的纳米粒子。
常用的原料有:氯化物、硫酸盐、硝酸盐、氨盐等无机盐以及金属醇盐。
据此可将水解沉淀法分为无机盐水解法和金属醇盐水解法无机盐水解法其原理是通过配置无机盐的水合物,控制其水解条件,合成单分散性的球、立方体等形状的纳米粒子。
例如对钛盐溶液的水解可以使其沉淀,合成球状的单分散形态的二氧化钛纳米粒子。
通过水解三价铁盐溶液,可以得α-Fe2O3纳米粒子。
金属醇盐水解法这种方法是利用一些金属有机醇盐能溶于有机溶剂并可发生水解,生成氢氧化物或氧化物沉淀的特性,制备粉料的一种方法。
此种制备方法有以下特点。
①采用有机试剂作金属醇盐的溶剂,由于有机试剂纯度高,因此氧化物粉体纯度高。
②可制备化学计量的复合金属氧化物粉末。
金属醇盐水解法①金属与醇反应。
醇相当于一种酸,其酸性比水还弱,金属与醇的反应相当于金属与酸的反应。
碱金属、碱土金属、镧系等元素可以与醇直接反应生成金属醇盐和氢。
M + n ROH → M(OR)n + n/2H2 ②金属卤化物与醇反应。
金属不能与醇直接反应可以用卤化物代替金属。
硼、硅、磷等元素的氯化物与醇作用,可完全醇解。
而许多金属卤化物的醇解都不完全,例如,四氯化锆的醇解。
为了使金属卤化物醇解完全,需使用碱(氨气、叔胺或吡啶)除去生成的卤化氢。
最常用的是氨法。
③金属卤化物与碱金属醇盐反应。
虽然氨法能用于许多金属醇盐的制备,但还存在一些不能用此法制备的醇盐。
如制备钍的醇盐喷雾法这种方法是将溶液通过各种物理手段进行雾化获得超微粒子的一种化学与物理相结合的方法。
它的基本过程是溶液的制备、喷雾、干燥、收集和热处理。
其特点是颗粒分布比较均匀,但颗粒尺方寸为亚微米到10μm。
具体的尺寸范围取决于制备工艺和喷雾的法。
喷雾法可根据雾化和凝聚过程分为下述三种方法:将液滴进行干燥并随即捕集、捕集后直接或者经过热处理之后作为产物化合物颗粒,这种方法是喷雾干燥法;将液滴在气相中进行水解是喷雾水解法;使液滴在游离于气相中的状态下进行热处理,这种方法是喷雾焙烧法。
此外,还有其他方法。
喷雾干燥法喷雾热分解法是将已制成溶液或泥浆的原料靠喷嘴喷成雾状物来进行微粒化的一种方法。
如图是用于合成软铁氧体超微颗粒的装置模型,用这个装置将溶液化的金属盐送到喷雾器进行雾化。
喷雾、干燥后的盐用旋风收尘器收集。
用炉子进行焙烧就成为微粉。
以镍、锌、铁的硫酸盐一起作为初始原料制成混合溶液,进行喷雾就可制得粒径为10~20μm,由混合硫酸盐组成的球状颗粒。
将这种球状颗粒在800~1000℃进行焙烧就能获得镍、锌铁体。
这种经焙烧所得到的粉末是200nm左右的一次颗粒的凝集物,经涡轮搅拌机处理,很容易成为亚微米级的微粉。
喷雾水解法此法是将一种盐的超微粒子,由惰性气体载入含有金属醇盐的蒸气室,金属醇盐蒸气附着在超微粒的表面,与水蒸气反应分解后形成氢氧化物微粒,经焙烧后获得氧化物的超细微粒,这种方法获得的微粒纯度高、分布窄、尺寸可控。
具体尺寸大小主要取决于盐的微粒大小。