纳米材料研究进展Ⅱ纳米材料的制备,表征与应用.pdf

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纳米材料研究进展Ⅱ★

——纳米材料的制备、表征与应用

壅式纶／★．墨忘沮。肖丰收张宗涛朱广山
(吉林太学化学系长春130023)

摘要本文综合介绍近十年来(1985~1996)纳米材料的制备、表征与应用，探讨了各种
方法的特点与适用性。
关键词苎鲞塾型塑盔堡旦
中圈分类号0648

前文【介绍了纳米材料结构特性、性质及性能，本文侧重报导近十年来(1985~1996)有关
纳为材料制各、表征及应用。

1纳米材料制备

对纳米材料的制备方法目前主要有三种分类方法。第一种是报据制备原料状态分为固体
法、液体法及气体法。第二种按反应物状态分干法和湿法。第三种为物理法、化学法和综合法。
现今采用第三种分类方法较多。它又分为(j)／t学法，分为水热法、水解法、熔融法等}(ii)物理
法，分为蒸气冷凝法、爆炸法、电火花法、离子藏射法、机械研磨法、低温等离子体法等；)综
合法，分为等离子加强化学沉积法(PECVD)、激光诱导化学沉积(LICVD)等方法。
近年来虽然有关制各方法报导较多．但能够实用化批量生产的方法则很少。纳米材料的制
各，某些方法颇具特色，但为减少篇幅，这里将以表1形式给出某些制各方法。
下面对制备纳米材料具有某些特色的制备方法予以重点而详细的舟绍。
】．1激光气相合成法本世纪八十年代扔由美国Haggery等人】首先提出。目前用该法已合
成出一批具有颗粒粒径小、不团聚、粒径尺寸分布窄等优点的超细粉，产率高，是一种可行的方
法，具有工业化应用前景口]。如以CzH作光敏剂，Ti(-OC~H)4／O2为原料，以CWCO2激光
为热解光源，在连续流动反应池中制各TiOz超微粒子口。激光能量密度对纳米粒子制备影响
的研究表明口，在大气中用激光柬直接加热Zn靶制备ZnO纳米粉，不同的激光能量密度可
制各出形状结构不同的纳米粉。通常情况下，颗粒相互牯连为链状，条件合适时可得弥散状粉
粒，而高能量密度激光加热可获得晶须结构粉粒激光气相合成超细粉已成为世界各国关注的
高新技术领域。
1．2冷冻干燥法本法可较好地消除粉料干燥过程中的团聚现象。由于含水物料在结

★国家自然科学基金资助课题★★通讯联系人
本文于1997年9月28日收到

332化学研究与应用第l0卷

惰性气体燕紫外吸收光谱蓝移．对5am金粒子．一
578nm；对2nm金粒子，^眦=532nml蓝移明
豢薯襄秉Au¨～s显，而尺寸至1．4nm时．刚观察不到明显的
结合法吸收峰

在s10。中制备·用强制的方法离子注人，使
两种不周溶的元素罐嵌在一起，然后经高温

高于注凡法a。Fe25退火，使其中的注人元素偏析出来。国注人．
高于的辣度只有几十纳米．致使偏析的傲晶
颗粒1^小也只能在纳米范围，从而构筑成纳
米材料

盏共沸z帕：2～I。阐明防止硬蜘巢彤成机理5
Fe(Ti,Ni,Cu
,40
电弧等离子(40,40’储氧材料
n，6
体法。，。。．。

真空电弧等Fe(si．Ni，
Mo·TiA1．5～50
离了射流蒸7
发法Ti矗i3N·)
激光热气化
13．0=6～2O
法钱钍矿型8
激光诱导法3N|l00~500制得高纯度晶须9
SIcd0
非晶态l0

Y_Fe嘎，Feg)312．5～100．l1
(无定形)5．O～12．0
晶相
20～{012
Fc2Os
2～10主要晶型型13

阴龊氧化水
舸法
凝腔爆炸快
速分解法
湿化学法

腔体化学法

反相胶柬(№^‘】T—AsAoT_H0_异辛烷)中水
含量控制AB鑫尺寸探讨了不同尺寸粒子
及固体载体情况下的自组装．将固体载体放
置耥zs人腔体溶液中，观察到纳米粒子多层的形
成·这种自组装是由于范德华力及分散力所
致

弟4期裘式纶等：蚺米材料研究进展Ⅱ——蚺米材料的制备、表征与应用333

冰时可使固相颗粒保持在水中时的均匀状态。升华时，由于没有水的表面张力作用，固相颗粒
之阃不会过分靠近，从而避免了团聚产生。目前该已翩备出MgO—ZrO2r吼及BaPblBiIo剐
超微粒子。
1．3机械合金化技术方法通过机械驱动力作用下非平衡相的形成和转变使粉末的组织结
构逐步细化，达到不同组元原子互相渗凡和扩散目的，发生反应。本法能够获得常规方法难
获得的非晶合金、金属间化合物、超饱和周溶俸等材料，为纳米材料的制备提供了新途径。目
前，机械合金化法应用范围还限于制备纳米金属和纳米合金材料领域，如已报导的有Al—
Fe[‘si。r北
、、Fe—B[]等合金纳米材料的制备。机械合金化法应适当控制球磨条件，挣翩o2
含量：，由于率气中氧存在易使产物形成多相体。
1．4高穗气相裂解涪该法是由气相化学反应、表面反应、均相成桩、非均相成棱、凝井以及
聚集或熔合六个部分组成。各基元步骤