粉体纳米材料制备方法及其应用前景.pdf

第6卷第5期中国粉体技术Vol16No15
2000年10月ChinaPowderScienceandTechnologyOctober2000

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用的材料,在两电极间充入氩气,在两电极之间施加
殊制备方法,并详述了纳米粉末材料在高强度、高韧性材料、适当电压,两电极间的辉光放电促使氩离子的形成,
电磁材料、光学材料、催化剂材料、传感器材料、医学和生物
在电场作用下,氩离子冲击阴极材料,使靶材原子从
工程材料等领域的应用。
其表面沉积下来。而且加大被溅射的阴阳表面可提
关键词:纳米粉体;制备;应用
高纳米微粒的获得量。该方法可有效制备多种高熔
中图分类号:TQ029+.1文献标识码:A
点和低熔点的纳米金属;能制备多组元的化合物纳
文章编号:1008-5548(2000)05-0029-04
米颗粒。
近年来,随着科学技术的发展,世界各地许多科1.1.3高能机械球磨法
学家都在积极开展新材料尤其是纳米材料的研究。高能球磨法是近年来发展起来的一种制备纳米
纳米材料包括零维颗粒材料、一维纳米针、二维纳米粉体材料的方法,该方法尤其是在制备合金粉末方
膜材料以及三维纳米晶体材料。纳米颗粒一般在1面具有较好的工业应用前景。它是将欲合金化的元
[1]
～100nm之间,处于微观粒子和宏观物体之间的过素粉末混合起来,在高能球磨机长时间运转,将
渡区域。它具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效回转机械能传递给金属粉末,依靠球磨过程中粉末
应和宏观量子隧道效应等特性。这些特性使其呈现的塑性变形产生复合,并发生扩散和固态反应而形
出一系列奇异的物理、化学性质,目前在国防、电子、成合金粉末。由于该过程引入大量的粉末颗粒应
化工、轻工、核技术、航空航天、医学和生物工程等领变、缺陷以及纳米量级的微结构,使合金过程的热力
域中具有重要的应用价值。学和动力学不同于普通的固态反应过程,有可能制
在纳米粉体材料的研究中,它的制备、特性和应备出用常规液态或气相法难以合成的新型合金。此
用是比较重要的方面,本文将着重介绍近期国内外外,通过高能机械球磨中气氛的控制与外部磁场的
的一些关于这些方面的研究现状。引入,使这一技术得到了较大的发展。
1.2化学法
纳米粉体材料的制备方法
11.2.1固相配位化学法
1.1物理法固相配位化学法在物质合成方面特别是在利用
1.1.1气体冷凝法固相配位化学反应合成金属簇合物和固相配合物等
气体冷凝法(IGC),其主要过程是在低压的氩、方面显示了极大的优势,是一种非常有前途的纳米
氦等惰性气体中加热金属,使其蒸发,产生原子雾,粉体制备方法。用此法制备氧化物纳米粉体的主要
经冷凝后形成纳米颗粒。纳米合金可通过同时蒸发过程[2],就是首先在室温或低温下制备可在较低温
数种金属物质得到;纳米氧化物可在蒸发过程中真度分解的固相金属配合物,然后将固相产物在一定
空室内通以纯氧使之氧化得到。这种方法是制备清的温度下进行热分解,得到氧化物纳米粉体。与液
洁界面的纳米粉体的主要方法之一。相合成法相比,具有纯度高、工艺简单、可缩短制备
1.1.2测射法时间等特点。在400℃热分解就可得到平均晶粒尺
用两块金属板分别作阳极和阴极,阴极为蒸发寸约为10nm具有纤锌矿结构的ZnO纳米粉体。
1.2.2溶胶-凝胶法(sol-gel)
收稿日期:2000-03-14
溶胶-凝胶法是指在高分子界面活性剂存在及
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醇流动条件下还原金属盐类,金属纳米粉末以胶体此次析出的金属与上次析出的金属间,因有有机膜

形式析出。如采用sol-gel法合成了NdFeO3稀土阻隔而不能联结在一起,故以纳米粉体形式析出,同
纳米粉末催化剂,发现反应温度和反应时间都有大时析出的粉末可被由喷嘴喷出的高速有机液流冲刷
幅度降低[3]。以水玻璃为原料,乙酸乙酯为潜伏酸掉。对于所得粉末与有机液的混合物,由电解槽侧

试剂,用sol-gel法制备了多孔SiO2纳米粉体,发口流出,经高速离心、过滤、真空干燥后便可得到纳
现反应温度和乙酸乙酯用量对形成溶胶和凝胶的时米粉末。粉末的大小及形状由电解条件及过程控
[4]
间有较大影响。采用无机溶胶工艺,以Ti(OH)2制。调节不同的电解工艺参数,可得不同粒径的纳
[5]
溶胶和炭黑为主原料,经N2气氛下碳热还原可米粉末。采用该法可制备纯度高、粒度均匀且表面
得到X值为0.2～0.7,平均粒径小于100nm的Ti(包覆的纳米金属粉末。

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