陕西科技大学材料学院纳米材料第4章纳米粒子的制备方法
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法纳米材料是指颗粒的尺寸在1到100纳米之间的物质。
由于纳米材料具有特殊的物理、化学和生物学特性，在材料科学、电子学、生物医学和能源领域等方面具有广泛的应用前景。
制备纳米材料的方法主要包括物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法是制备纳米材料的最早方法之一，主要包括减容法、碾磨法和气相法。
减容法是指通过在高温、高压或在溶液中应用化学添加剂等条件下将普通尺寸的材料转化为纳米尺寸的方法。
碾磨法是通过机械力对大颗粒体进行碾磨，从而制备纳米颗粒。
气相法是通过气相化学反应、热蒸发、溅射等方法在高温、低压条件下直接合成纳米颗粒。
化学方法是制备纳米材料的主要方法之一，它利用液相中的化学反应来控制纳米材料的合成。
化学方法主要包括溶胶-凝胶法、沉积法和共沉淀法等。
溶胶-凝胶法是指通过控制一种溶胶的成分、浓度、温度和时间等参数，在溶胶溶液中通过凝胶-溶胶转化制备纳米颗粒。
沉积法是通过在溶液中添加适当的反应物，使反应发生在固-液界面上，从而制备纳米颗粒。
共沉淀法是指将两种或多种溶液混合，通过化学反应使溶液中的金属离子共沉淀，并形成纳米颗粒。
生物方法是近年来兴起的一种制备纳米材料的方法，它通过利用生物体或其代谢产物作为模板合成纳米颗粒。
生物方法主要包括生物还原法、生物矿化法和生物组织法等。
生物还原法是利用微生物、植物或生物体细胞还原金属离子为金属纳米颗粒。
生物矿化法是利用生物体或其代谢产物在生物体表面或内部合成纳米颗粒。
生物组织法是通过利用生物组织细胞分泌的有机物和无机物相互作用来合成纳米材料。
此外，还有一些特殊的制备纳米材料的方法，如电化学法、溶剂热法和气体氢化法等。
电化学法是利用电化学反应在电极上合成纳米颗粒。
溶剂热法是通过在溶剂中加热溶解或溶胀大颗粒物质，然后通过快速冷却制备纳米材料。
气体氢化法是通过在氢气氛围中将金属或合金加热到一定温度，使其发生氧气还原反应而制备纳米材料。
综上所述，制备纳米材料的方法多种多样，每种方法都有其特点和适用范围。
纳米粒子的制备技术
纳⽶粒⼦的制备技术纳⽶粒⼦的制备技术纳⽶技术和纳⽶材料的科学价值和应⽤前景已逐渐被⼈们所认识，纳⽶科学与技术被公认为21世纪的三⼤科技之⼀。
⼈们利⽤纳⽶可以在纳⽶尺⼨范围内认识和改造⾃然，通过直接操纵和安排原⼦，分⼦⽽创造新物质，纳⽶技术的出现标志着⼈类科学技术已经进⼊了⼀个新时代——纳⽶科技时代。
纳⽶粒⼦是指粒度在1—100nm之间的粒⼦（纳⽶粒⼦⼜称超细微粒）。
属于胶体粒⼦⼤⼩的范畴。
它们处于原⼦簇和宏观物体之间的过度区，处于微观体系和宏观体系之间，是由数⽬不多的原⼦或分⼦组成的集团，因此它们既⾮典型的微观系统亦⾮典型的宏观系统。
可以预见，纳⽶粒⼦应具有⼀些新异的物理化学特性。
纳⽶粒⼦区别于宏观物体结构的特点是，它表⾯积占很⼤⽐重，⽽表⾯原⼦既⽆长程序⼜⽆短程序的⾮晶层。
可以认为纳⽶粒⼦表⾯原⼦的状态更接近⽓态，⽽粒⼦内部的原⼦可能呈有序的排列。
即使如此，由于粒径⼩，表⾯曲率⼤，内部产⽣很⾼的Gilibs压⼒，能导致内部结构的某种变形。
纳⽶粒⼦的四⼤效应1. 表⾯效应球形颗粒的表⾯积与直径的平⽅成正⽐，其体积与直径的⽴⽅成正⽐，故其⽐表⾯积(⾯积/体积)与直径成反⽐。
随着颗粒直径的变⼩⽐表⾯积将会显著地增加。
例如粒径为10nm时，⽐表⾯积为90m2/g；粒径为5nm时，⽐表⾯积为180m2/g；粒径下降到2nm时，⽐表⾯积猛增到450m2/g。
粒⼦直径减⼩到纳⽶级，不仅引起表⾯原⼦数的迅速增加，⽽且纳⽶粒⼦的表⾯积、表⾯能都会迅速增加。
这主要是因为处于表⾯的原⼦数较多，表⾯原⼦的晶场环境和结合能与内部原⼦不同所引起的。
表⾯原⼦周围缺少相邻的原⼦，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原⼦相结合⽽稳定下来，故具有很⼤的化学活性，晶体微粒化伴有这种活性表⾯原⼦的增多，其表⾯能⼤⼤增加。
这种表⾯原⼦的活性不但引起纳⽶粒⼦表⾯原⼦输运和构型变化，同时也引起表⾯电⼦⾃旋构象和电⼦能谱的变化。
2．量⼦尺⼨效应⼤块材料的能带可以看成是连续的，⽽介于原⼦和⼤块材料之间的纳⽶材料的能带将分裂为分⽴的能级。
纳米材料的制备与表征
纳米材料的制备与表征纳米材料是指颗粒尺寸在纳米尺度（1 nm = 10^-9 m）范围内的物质，具有独特的物理、化学和生物学性质。
纳米材料的制备与表征是纳米科学与技术的关键环节，它们决定了纳米材料的性能和应用。
一、纳米材料的制备技术纳米材料的制备技术包括物理法、化学法和生物法等多种方法。
物理法利用物理原理来制备纳米材料，如凝固法、气相法等。
凝固法通过快速凝固来制备纳米材料，其中最常见的方式是溶液凝胶法。
气相法则通过在高温条件下使气体变为固体来制备纳米材料。
化学法则是利用化学反应来制备纳米材料，如溶胶凝胶法和溶剂热法等。
溶胶凝胶法是将溶胶中的成分进行聚集形成凝胶，再通过热处理使凝胶形成纳米材料。
溶剂热法则是将溶剂中溶解的物质通过热分解或沉淀来制备纳米材料。
生物法是利用生物体或生物大分子来合成纳米材料，如生物合成法、基因工程法等。
生物合成法通过细菌、酵母、植物等生物体产生的代谢产物合成纳米材料，基因工程法则是通过基因技术改造生物合成纳米材料。
二、纳米材料的表征技术纳米材料的表征技术是研究纳米材料中结构、形态和物性的关键手段。
常用的纳米材料表征技术包括透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等。
透射电子显微镜是一种观察纳米材料内部结构的高分辨率显微镜。
它利用电子束通过样品，可以观察到纳米尺度下的原子排布、晶体结构等信息。
扫描电子显微镜则是用来观察纳米材料表面形貌的显微镜，它通过扫描样品表面的电子束反射信号来形成显微图像。
X射线衍射则是一种用来研究纳米材料晶体结构的方法，通过测量材料对入射X射线进行衍射的角度和强度信息，可以得到材料的晶体结构和晶胞参数等信息。
拉曼光谱是一种分析纳米材料分子振动和晶格振动的方法，通过测量样品在激发光照射下产生的散射光谱，可以获得纳米材料的分子结构和晶格结构等信息。
三、纳米材料的应用纳米材料的独特性质使其在多个领域具有广泛的应用前景。
《纳米材料制备方法》课件
欢迎来到《纳米材料制备方法》的课程PPT。让我们一起探索纳米世界的奇 妙之处吧！
概述
纳米材料是什么？它们有什么特性？本节将介绍纳米材料的定义、特点以及 各种制备方法。
物理法
气相沉积法
通过将气态物质沉积到基底上，制备出纳米 材料。
气溶胶法
通过溶胶的干燥、热解等过程制备出纳米材 料。
利用电子束的辐照作用，在材料中形成纳 米结构。
纳米材料制备方法选择的因素
纳米材料的性质
不同制备方法会影响到纳米 材料的性质和特性。
制备条件和设备
制备方法需要考虑的因素包 括温度、压力和设备的可用 性。
经济成本和环境影 响
制备方法的选择还需要考虑 成本和对环境的影响。
总结
1
各种纳米材料制备方法的比较
对不同的制备方法进行比较，找出最适合特定需求的方法。
2
纳米材料制备技术的前景和应用的展望
展望纳米材料制备技术的发展趋势，并探讨其在各个领域的应用潜力。
生物法
1
蚕丝法
利用蚕丝腺分泌的丝素制备纳米纤维。
2
海绵法
利用海绵类生物的骨骼结构制备纳米材料。
3
微生物发酵法
通过微生物代谢产物的沉积制备纳米材料。
其他制备方法
1 机械法
2 光化学法
通过机械力的作用，在材料间产生纳米尺 寸的颗粒。
通过光化学反应合成纳米材料。
3 玻璃化法
4 电子束辐照法
通过将材料玻璃化，制备出纳米尺寸的颗 粒。
溅射法
利用离子束轰击固体目标，产生纳米尺寸物 质。
水热法
在高温高压水溶液中，通过化学反应合成纳 米材料。
化学法
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。
纳米材料的制备方法简介
纳米材料的制备方法简介引言：纳米材料是一种在尺寸范围为1到100纳米之间的材料，以其独特的性质和潜在的应用领域引起了广泛的关注。
纳米材料的制备方法是实现这些材料在尺寸和结构上精确控制的关键。
本文将介绍一些常见的纳米材料制备方法，包括溶剂热法、溶胶-凝胶法、物理气相沉积法等。
一、溶剂热法溶剂热法是利用高温有机溶剂中的热力学性质来控制纳米材料的形成。
其基本过程是：将金属盐或金属有机化合物溶解在有机溶剂中，通过升温制备出纳米材料。
这种方法能够实现纳米材料的尺寸和形状的可控制。
例如，通过调节反应温度、溶剂种类和浓度，可以制备出不同形状（如球形、棒形等）的纳米颗粒。
二、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种通过联合溶胶和凝胶两个基本过程制备纳米材料的方法。
溶胶是指悬浮在溶剂中的纳米颗粒，凝胶则是指溶胶在固化过程中形成的一种类似于凝胶的材料。
溶胶-凝胶法通常包括以下几个步骤：首先，将金属盐或金属有机化合物溶解在溶剂中，形成溶胶；然后，在适当的条件下，通过控制溶胶的凝胶过程，在其内部形成纳米颗粒。
溶胶-凝胶法制备的纳米材料具有高纯度、均匀分散和良好的形貌控制等优点。
三、物理气相沉积法物理气相沉积法是通过将气体或蒸汽在高温或低压环境中沉积在基底上制备纳米材料的方法。
常见的物理气相沉积法包括热蒸发、电子束蒸发和溅射沉积等。
这些方法可以制备出纳米材料的薄膜、纤维和颗粒等形式。
热蒸发是指将材料加热至蒸发温度，使其转变为蒸汽沉积在基底上；电子束蒸发使用电子束来加热材料，形成蒸汽并沉积在基底上；而溅射沉积则是通过将材料置于离子束中，使其溅射形成薄膜。
四、其他制备方法除了上述提到的溶剂热法、溶胶-凝胶法和物理气相沉积法外，还有许多其他的纳米材料制备方法，例如：1. 机械合成：通过机械力和化学反应结合来制备纳米材料，如球磨法和高能球磨法；2. 水热合成：利用水的高温和高压来促进材料的结晶生长，如水热法和微波水热法；3. 电化学合成：利用电流在电极表面引发化学反应，制备纳米材料，如电化学沉积法和电化学溶胶-凝胶法。
纳米材料的制备方法四组
一、纳米材料的制备方法
一、纳米材料的制备方法
（二）超细微粒的制备方法
制备超微粒面临的主要问题是超微粒的纯度、粒度的均匀程度、粒 度的可控性及产量等一种好的制备方法应能产生纯度高、粒度均匀 的超微粒.超微粒的制备方法一般可分为固相法、液相法和气相法.
固相法
超细微粒
液相法 气相法
一、纳米材料的制备方法
一、纳米材料的制备方法 5.液相还原沉淀法
还原法一般是通过金属盐溶液的还原反应 来制备金、银、铂等贵重金属的超微粒。
一、纳米材料的制备方法
沉淀法综述
③某些沉淀是 不稳定的
①沉淀水洗、 过滤较困难
沉淀法制备 超微体存在
的问题
④沉淀时各种成份 可能分离开来
②沉淀剂可作 为杂质混入
⑤水洗可造成一部分 沉淀的流失和溶解
一、纳米材料的制备方法 3. 水热法举例 — —合成Ag纳米粒子 5mL 0.02M AgNO3 和5mL 0.02M NaCl ，加入到30mL蒸馏水中， 搅拌生成AgCl胶体，然后0.04g,0.2mmol的葡萄糖溶在上述胶体溶 液中，移入内衬Teflon的50mL合成弹中，在加热炉中180°C下保持 18小时，空气中冷却至室温，蒸馏水和酒精冲洗银灰色沉淀，真空60 °C干燥2小时。
一、纳米材料的制备方法
（4）宏观量子隧道效应
微观粒子具有穿越势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量， 例如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应，它们可 以穿越宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观量子隧道效应。
电子既具有粒子性又具有波动性，因此 存在隧道效应。
量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会 是未来微电子、光电子器件的基础，或者说 它确立了现存微电子器件进一步微型化的极 限，当微电子器件进一步微型化时必须要考 虑上述的量子效应。 例如，在制造半导体集成电路时，当电路的 尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应 而溢出器件，使器件无法正常工作，经典电 路的极限尺寸大概在0.25微米。
陕西科技大学材料学院纳米材料补充-纳米结构
纳米阵列体系的制备主要是采用纳米阵列孔洞厚膜
作模板，通过化学、电化学法在高温高压下将熔化 的金属压入孔洞, 通过溶胶-凝胶法、化学聚合法、 化学气相沉积法来获得纳米结构阵列．
模板的获得是合成纳米结构阵列的前提，下面主
要介绍一下氧化铝、高分子模板和金属模板的特征
和合成方法．
(1)氧化铝模板
经退火的高纯铝片(99.999％)
Seminar I
引言
近几年来，模板电化学合成方法及其相 关的技术得到了迅猛发展，应用该方法已 经成功地制备了磁性材料、金属、合金、 半导体及导电聚合物等多种纳米结构材料。
Khan H R, Petrikowsk K., Mater. Sci. Engi.C, 2002, 19, 345 Nishizawa M, Menon V P, Martin C R, Science, 1995, 268, 700 Valizadeh S, et al.,Thin Solid Films, 2002, 402, 262 Klein J D, et al., Chem. Mater., 1993, 5, 902
2.2.2 无电沉积（无电镀法）
两个要素是敏化剂和还原剂，借助它们的帮助才能把金 属组装到模板孔内制备纳米金属管、丝的阵列体系。敏 化剂采用Sn2+离子， 主要过程: 1) 将模板浸入含有敏化剂的溶液中，孔壁上的胺 （NH2, 羰基和OH团与敏化剂复合； 2）经敏化的模板被放入含有Ag＋离子的溶液中，使孔 壁表面很不连续分布的纳米Ag粒子所覆盖； 3 ）再放入含有还原剂的金属无电镀液中，在孔内形成 了金属管，管壁厚度可通过浸泡时间来控制。 这种方法只能调节纳米管内径尺寸，而不能调节管的长度。
相比较，模板组装纳米结构有以下几个优点：
纳米材料的制备方法
EXIT
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。
EXIT
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)↑
气相分解法的原料 通常是容易挥发、 蒸汽压高、反应性 好的有机硅、金属 氯化物或其它化合 物，如图所示。
EXIT
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：
例如：将尿素水溶液加热到70oC左右，就会发生如下水解反应： (NH2)2CO + 3H2O → 2NH4OH + CO2
微乳液法制备纳米微粒
纳米材料微乳液法制备纳米微粒微乳液法的概述：微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成均匀的乳液，从乳液中析出固相从而制备出一定粒径的纳米粉体。
但相对于细乳液和普通乳液而言的，微乳液颗粒直径约为10〜100nm细乳液颗粒直径约为I00~400nm,普通乳液颗粒直径一般在几百纳米到上千纳米。
一般情况下，将两种互补相溶的液体在表面活性剂作用下所形成的热力学稳定、各项同性、外观透明或半透明、粒径I 〜I00nm 的分散体系称为微乳液。
相应的把制备微乳液的技术称为微乳化技术(MET)。
982年Bout onmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合肼或者氢气还原在w/0型微乳液水合中的贵金属盐，得到了分散的Pt、Pd、Ru Ir金属颗粒(3~40nm) 。
从此以后, 微乳液理论的研究获得了飞速发展, 尤其是20世纪90年代以来,微乳液应用研究更快,在许多领域如3次采油、污水治理、萃取分离、催化、食品、生物医药、化妆品、材料制备、化学反应介质,涂料等领域均具有潜在的应用前景。
微乳液法是一种简单易行而又具有智能化特点的新方法,是目前研究的热点。
运用微乳液法制备纳米粉体是一个非常重要的领域。
运用微乳液法制备的纳米颗粒主要有以下几类。
：(1) 金属, 如Pt、Pd、Rh Ir、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AgC1、AuC1 等；(5) 碱土金属碳酸盐,如CaC0、3 BaC03、Sr—C03；(6) 氧化物Eu20 、Fe20。
、Bi20 及氢氧化物如AI(0H)3 等。
1 微乳反应器原理在微乳体系中, 用来制备纳米粒子的一般都是W/ 0型体系, 该体系一般由有机溶剂、水溶液、活性剂，助表面活性剂4个组分组成。
常用的有机溶剂多为C6〜C8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般为A0T(2一乙基己基磺基琥珀酸钠)、SDS(十二烷基硫酸钠)阴离子表面活性剂、SDBS十六烷基磺酸钠)阴离子表面活性剂、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)阳离子表面活性剂、TritonX( 聚氧乙烯醚类) 非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链C5〜C8的脂肪酸。
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纳米粒子制备方法评述
可以制备金属氧化物、 制备了各种金属及合 氮化物、碳化物、超导 金化合物等几乎所有 材料、磁性材料等几乎 物质的纳米粒子 所有物质的纳米粒子。 高能球磨、振动、 搅拌磨及高速气流磨
蒸发法
机械粉碎法
结温度降低了100-300℃，大大节省了生产成本。
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ZnO+Bi2O3 +Sb2O3+Cr2O3 +Co2O3+MnO2 (A) 湿磨0，5，10，20h 烘干 压制
混合粉（Bi2O3 + Sb2O3） (B)
湿磨12h
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参考资料3
周勇敏. 高能球磨法制备纳米铋粉的研究.润滑与密 封,2006.10 南京工业大学
纳米铋粉由于特殊的性能在冶金添加剂、润滑油添加剂、 催化剂、医药、半导体原料等具有广阔的应用前景, 但有关 制备纳米铋粉的报道并不多见。 A：实验原料和设备 原 无水乙醇、PVP、硬脂酸均为分析纯, 铋粒；国产高能 行星磨, 4个不锈钢金属罐中分别配有<2cm的金属球20枚, <1cm的金属球100枚。
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。
球磨过程中引起粉末粒度发生变化的机理有两种：
种：颗粒之间或颗粒与磨球之间互相摩擦,使得一定
粒度范围内的颗粒造成表面粉碎,结果形成大和小两
种粒度的新颗粒,称为摩擦粉碎或表面粉碎。
一
种：由于球对颗粒或颗粒对颗粒的冲击、碰撞和剪
切等作用,从颗粒中近似等体积地分割出两个小颗粒,
称为冲击压缩粉碎或体积粉碎。
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未被N2气保护的ZnSe样品
被N2气保护的ZnSe样品
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参考资料2
高能球磨制备大容量贮氢合金电极材料 环保意识增强呼唤电动汽车。电动汽车的关键之一是 要有大容量充电电池。目的：针对电动汽车用电池负极材 料。 西安交通大学正在开发的高能球磨MgNi合金电池负极 材料，处于国内先进，可做为大容量充电电池的负极候选 材料，为进一步开发制备大容量合金负极，进而开发大容 量充电电池奠定基础。
振动球磨
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参考资料1 高能振动球磨法制备纳米SiCp/Al复合材料的研究 采用粒径为30nm的SiC和100μm左右的Al粉颗
粒为初始原料,通过高能振动球磨的方法对体积分
数为5、10、20、30的SiCp/Al复合粉末进行了球磨
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4.1.1.1 球磨(Milling)
球磨机是目前广泛 采用的纳米磨碎设备。
它是利用介质和 物料之间的相互研磨 和冲击使物料粒子粉 碎，经几百小时的球 磨，可使小于lμm的 粒子达到20％。 1）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。 2）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。
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Fah：采用高能球磨法，将粉料细化至17nm左右，烧结温度 降至1100℃，但温度仍然较高，其等静压成型使成本增加。
孔慧等：高能球磨5h即可制备纯度较高、晶粒尺寸较小的以 ZnO为主的混合粉体，最佳烧结温度1000℃比一般的固相法烧
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采用机械粉碎法需注意的问题： 1）安全性问题
对于易燃、易爆物料，其粉碎生产过程中还会伴随有燃 烧、爆炸的可能性。
2）纳米机械粉碎极限
在纳米粉碎中，随着粒子粒径的减小，被粉碎物料的结 晶均匀性增加，粒子强度增大，断裂能提高，粉碎所需的机 械应力也大大增加。因而粒度越细，粉碎的难度就越大。粉 碎到一定程度后，尽管继续施加机械应力，粉体物料的粒度 不再继续减小或减小的速率相当缓慢，这就是物料的粉碎极 限。
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打破以上平衡,可采取的一个重要方法就是加 入助磨剂。助。磨剂： 助磨剂定义：在超细粉碎过程中，能够显著提高 粉碎效率或降低能耗的化学物质称为助磨剂。 例如：
A：在干法研磨水泥熟料时加入乙二醇作为助磨剂，产率 可提高25～50％； B： 在湿法球磨锆英石时加入0.2％的三乙醇胺，研磨时 间减少3/4。
处理。复合粉体球磨30h后，可以将铝粉细化至70100nm。
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参考资料2
机械球磨法制取超细碳化钨粉的研究 高科技的迅猛发展需要性能更加优越的新材料, 并对材料的硬度、强度及耐磨性提出了更高的要求。 碳化钨基超细硬质合金已显示出优越的机械性能。
粉碎作用力的类型
基本粉碎方式：压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。
种类：湿法粉碎
干法粉碎
一般的粉碎作用力都是几种力的组合，如球磨机
和振动磨是磨碎与冲击粉碎的组合；雷蒙磨是压碎、
剪碎、磨碎的组合；气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组
合等等。
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滚筒式球磨
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参考资料1
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。
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4.1.1.2 振动球磨
以球或棒为介质，介质 在粉碎室内振动，冲击物料
使其粉碎，可获得小于2μm
的粒子达90％，甚至可获得 0.5μm的纳米粒子。
振动球磨机结构示意图
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烘干
混合粉（ZnO+Cr2O3 +Co2O3+MnO2 ） 混合湿磨5h 烘干 压制
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此文章的结果与讨论
A: 球磨时间对压敏电阻电性能的影响
随着球磨时间的延长，球磨10，20 h 样品的电位梯 度增长缓慢。 B: 烧结温度对压敏电阻电性能的影响 随着烧结温度的升高，电位梯度显著变小。 C： 添加剂是否预处理的影响 粉体预处理后制得的样品的电位梯度更大。
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C：纳米铋粉的收集 该溶液中的粉体采用离心沉降收集很困难, 高速离 心也不能使溶液澄清, 分离出的粉体也很少, 将溶剂干
燥也不能析出纳米铋粉。
因此铋粉的收集采用电解质聚沉法, 每100 ml均相 溶液加入2 g硬脂酸, 用玻璃棒搅拌使其溶解, 封存静
置, 几天后黑色粉体沉降底部, 黑色溶液全部澄清, 无
色透明。去除上层清液, 加入无水乙醇清洗数次, 真空 干燥, 得到黑色的纳米铋粉。
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参考资料4
孔慧.高能球磨法制备高电位梯度的ZnO 压敏电阻.电子元 件与材料.2007,26(1):11-13 (华东师范大学) ZnO 压敏电阻在工业生产中主要用低能球磨搅拌混合、 高温烧结的方法制备，烧结温度一般为1100-1350℃。 高能球磨是制备纳米级粉体的一种常见方法，可以提 高粉体的活性，从而降低烧结温度。在制备ZnO 压敏电阻 方面，使用高能球磨的报道较少。
以色列G.R.Goren等人采用粉末粒度为0.6μm 的碳化钨粉,经300h的球磨后获得纳米碳化钨粉,且 干磨粉末粒度更为均匀(5～10nm)，而湿磨粉末粒 度分布较宽(1～50nm)。
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中南大学粉末冶金国家重点实验室的吴恩熙等人的 研究发现：
物理方法与化学方法
粉碎极限一般为微米级 粒子的纯度、产率、 粒径分布、均匀性 及粒子的可控制性 等问题依然存在
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制备方法的分类：
过去一般把超微粒子(包括1-100nm的纳米微粒)制
备方法分为两大类：物理方法和化学方法。