1、納米材料的制備方法 摘 要：納米材料具有獨特的物理和化學性質，它的發展可能給物理、化學、材料、生物、醫藥等學科的研究帶來新的機遇。本文主要綜述了納米材料的各種制備方法。 關鍵詞：納米材料；制備方法 1、 納米材料 納米技術誕生于20世紀80年代末，是現代納米科學和納米技術相結合的產物。納米技術是指在納米尺寸范圍內研究物質的組成，通過直接操縱和安排原子、分子而創造新物質。納米科技的最終目標是直接以原子、分子及物質在納米尺度上表現出來的新穎的物理、化學和生物特性制造出具有特定功能的產品，例如將電子器件體積極度縮小至納米甚至單分子。納米科技的誕生使人類改造自然的能力直接延伸到分子和原子，將全面開發物

2、質潛在的信息和結構能力，使單位體積物質儲存和處理信息的能力提高百萬倍以上。納米材料，從廣義上講，就是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度（1-100nm）范圍內的材料或者是由他們作為基本單元組裝而成的結構材料。按維數，可以分為三類：如果空間三維尺度均在納米尺度，則為零維；如果空間中有二維尺度處于納米尺度，則為一維；如果空間中只有一維處于納米尺度，則為二維。納米材料是納米科技發展的重要基礎，納米材料結構的特殊性決定了納米材料出現許多不同于傳統材料的獨特性能，進一步優化了材料的電學、熱學及光學性能。 2、納米材料制備 對納米材料的制備方法目前主要有三種分類方法。第一種是根據制備原料狀態分為固體法、

3、液體法及氣體法。第二種按反應物狀態分干法和濕法。第三種為物理法、化學法和綜合法。現今采用第三種分類方法較多。它又分為（i） 化學法， 分為水熱法、水解法、熔融法等；（ii） 物理法， 分為蒸氣冷凝法、爆炸法、電火花法、離子濺射法、機械研磨法、低溫等離子體法等； （iii） 綜合法， 分為等離子加強化學沉積法（ pecvd） 、激光誘導化學沉積（ licvd） 等方法。 近年來雖然有關制備方法報導較多， 但能夠實用化批量生產的方法則很少。納米材料的制備， 某些方法頗具特色， 但為減少篇幅， 這里將以表1形式給出某些制備方法。下面對制備納米材料具有某些特色的制備方法予以重點而詳細的介紹。 2.1

4、激光氣相合成法 本世紀八十年代初由美國haggery等人首先提出。目前用該法已合成出一批具有顆粒粒徑小、不團聚、粒徑尺寸分布窄等優點的超細粉， 產率高， 是一種可行的方法， 具有工業化應用前景。如以c2h4 作光敏劑， ti（i-oc3h7） 4/ o2 為原料， 以cw-co2 激光為熱解光源， 在連續流動反應池中制備tio2 超微粒子。激光能量密度對納米粒子制備影響的研究表明， 在大氣中用激光束直接加熱zn靶制備zno納米粉， 不同的激光能量密度可制備出形狀結構不同的納米粉。通常情況下， 顆粒相互粘連為鏈狀， 條件合適時可得彌散狀粉粒， 而高能量密度激光加熱可獲得晶須結構粉粒。激光氣相合成

5、超細粉已成為世界各國關注的高新技術領域。 2.2 冷凍干燥法 本法可較好地消除粉料干燥過程中的團聚現象。由于含水物料在結冰時可使固相顆粒保持在水中時的均勻狀態。升華時， 由于沒有水的表面張力作用， 固相顆粒之間不會過分靠近， 從而避免了團聚產生。目前該法已制備出mgo-zro2及bapb1-xbixo3超微粒子。 2.3 機械合金化技術 該方法通過機械驅動力作用下非平衡相的形成和轉變使粉末的組織結構逐步細化， 達到不同組元原子互相滲入和擴散目的， 發生反應。本法能夠獲得常規方法難以獲得的非晶合金、金屬間化合物、超飽和固溶體等材料， 為納米材料的制備提供了新途徑。目前， 機械合金化法應用范圍還限

6、于制備納米金屬和納米合金材料領域， 如已報導的有al-fe、a-si3n4、fe-b等合金納米材料的制備。機械合金化法應適當控制球磨條件， 控制o2 含量， 由于空氣中氧存在易使產物形成多相體。 2.4 高溫氣相裂解法 該法是由氣相化學反應、表面反應、均相成核、非均相成核、凝并以及聚集或熔合六個部分組成。各基元步驟的相對重要性決定了產物粒子性能的差異。本法生產的tio2 超細粒子具有以下特點： 粒度細、化學活性高、粒子呈球形、單分散性好、凝聚粒子小、可見光透過性好以及吸收紫外線以外的光能力強。因此本法生產的超微粒子（如tio2） 具有廣泛實用價值， 由于本法能實現連續生產而具有廣闊工業前景。

7、2.5 超聲化學方法 它是利用超聲空化能量加速和控制化學反應， 提高反應率， 引發新的化學反應的一門新興邊緣交叉學科， 研究聲能量與物質間的一種獨特的相互作用。由于超聲空化， 產生微觀極熱， 熱續期間又非常短， 可產生非常的化學變化。它不同于傳統的光化學、熱化學和電化學過程。超聲空化現象存在于液體中的微氣核（ 空化核）， 在聲場的作用下振動生長和崩潰閉合的動力學過程。在空泡崩潰閉合時， 泡內的氣體或蒸氣被壓縮而產生高溫及局部高壓并伴隨著發光、沖擊波。利用超聲空化原理， 恰好為化學反應創造了一個獨特的條件。本法已用于生產無定形鐵、非晶態鐵。該法只需低超聲功率（ 100瓦） 而每小時可產生克數量級

8、的超微粒， 性能價格相比是目前尚無它法能與之媲美的具有潛在應用前景的好方法。 2.6醇鹽水解法 本法通過金屬鹽的水解制備超微粒子， 由于金屬醇鹽僅與水反應， 因此雜質被引入的可能性很小。醇鹽水解最大特點是從物質的溶液中直接分離制造所需的超微粒子， 這樣可得到純度高、粒徑細、粒度分布范圍窄的超微粉末，該法具有制備工藝簡單、化學組成能精確控制、粉體的性能重復性好以及得率高（ 100%） 特點。目前已合成出tio2、ndo、nd（ oh）2、zro2（ 10nm） 。本法存在主要問題是原料成本偏高，如能降低原料之成本， 則將具有極強的生命力。 2.7沉淀轉化法 該方法理論依據是根據難溶化合物溶度積不

9、同， 通過改變沉淀轉化劑的濃度、轉化溫度以及借助于表面活性劑來控制顆粒生長和防止顆粒團聚來獲得單分散超微粒子。該法具有設備簡單、原料成本低、工藝流程短、操作方便、產率高等優點，已制備出nio， cuo，zno， co3o4， ni（ oh） 2， co（oh）2， la（oh）3 等超微粒子。 2.8共沉淀法 化學共沉淀法是一種最經濟的制備氧化物粉體的方法。但是， 沉淀在洗滌過濾和干燥時易產生團聚現象， 已制備出納米級fe3o4、zro2-y2o3、zro2。 2.9水熱合成法 有關水熱合成法的發展及在材料制備中的應用已有報道， 但水熱合成法用于制備納米超微粒子則是近幾年的事。目前已有sno2、batio3、ni、鑭鍶鐵氧體合成的報道。本法具有原料易得、粉末粒度較小以及成本相對較低的優點。該法可能用于工業化生產。 2.10其它方法 報導的方法尚有相轉移法、配位沉淀法、氣相蒸發法、熱解法、氣相反應法、微波等粒子體化學氣相沉積法、機械化學法等制備納米粒子方法， 篇幅之限， 此處只簡要提及， 不作展開。 參考文獻 1 顏停婷，張登松，施利毅.納米結構材料的制備及應用.上海大學學報（自然科學版），2011，17（4）：447-454 2 rur