纳米粉体材料制备技术PPT.ppt

纳米粉体材料制备技术一、对纳米材料的要求二、制造纳米产品的技术路线4三、纳米材料的制备技术发展的三个阶段纳米微粒的制备方法分类：
1.是否发生化学反应：物理法、化学法、物理化学法
2.制备状态：气相法、液相法和固相法等不同的制备方法可导致纳米粒子的性能以及粒径各不相同
(一)是否发生化学反应
4.1物理方法
涉及到蒸发、熔融、凝固、形变、粒径变化等物理变化过程。
粉碎法：以大块固体为原料，将块状物质粉碎、细化，
从而得到不同粒径范围的纳米粒子
构筑法：由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子物理粉碎法
在化学反应中物质之间的原子进行组排，这种过程决定物质的存在形态。
特征：
(1)固体之间的最小反应单元取决于固体物质粒子
的大小
(2)反应在接触部位所限定的区间内进行；
(3)生成相对反应的继续进行有重要影响。
化学法示例溶胶凝胶法(3)综合方法
制备过程中要伴随一些化学反应，同时又涉及到粒子的物态变化过程，甚至在制备过程中要施加一定的物理手段来保证化学反应的顺利进行。（二）制备状态
气相法：在气体状态下发生物理变化或化学反应,最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。
液相法：溶质和溶剂反应、分离，得到前驱体，加热分解后得到纳米颗粒的方法。
固相法：是把固相原料通过降低尺寸或重新组合制备纳米粉体的方法。（尺寸降低过程、构筑过程）

气相法
●气溶胶法
●激光法
●等离子法
●裂解法
●氧化法
●水解法
●燃烧法一、蒸发-冷凝法蒸发-冷凝操作中的五个基本要素：
气源：固态、气态、液态
热源：
气氛：真空、惰性、氧化性气体
工艺参数监控系统：
收集系统：1.2高频感应法
以高频感应线圈为热源,使坩埚内的导电物质在涡流作用下加热，在低压惰性气体中蒸发,蒸发后的原子与惰性气体原子碰撞冷却凝聚成纳米颗粒。

特点：采用坩埚，一般只制备低熔点物质。1.3溅射法

原理：在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面，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。优点:
（1）可制备高熔点和低熔点金属
（2）能制备多组元的化合物纳米微粒
（3）通过加大被溅射的阴极表面可提
高纳米微粒的获得量。
1.4流动液面真空蒸镀法

原理：在高真空中蒸发的金属原子在流动的油面内形成极超微粒子，产品为含有大量超微粒的糊状油优点：
①可制备平均粒径约3nm的小
微粒；
②粒径均匀、分布窄
③纳米颗粒均匀地分布在油中
④粒径的尺寸可控
1.5通电加热蒸发法

原理：通过碳棒与金属相接触，通电加热使金属熔化．金属与高温碳棒反应并蒸发形成碳化物超微粒子。
1.6混合等离子法1.7激光诱导化学气相沉积

(LICVD)法：激光束照在反应气体上形成了反应焰，经反应在火焰中形成微粒，由氩气携带进入上方微粒捕集装置。激光辐照硅烷气体分子(SiH4)热解

热解生成的气相硅Si(g)在一定温度和压力条件下开始成核和生长，形成纳米微粒。

1.8化学蒸发凝聚法(CVC)
原理：在高温高压环境下有机原料热解形成团簇进一步凝聚成纳米级颗粒。
特点：
产量大、尺寸小、分布窄1.9爆炸丝法
原理：熔融的金属在放电过程中进一步加热变成蒸汽，在惰性气体中碰撞形成纳米粒子沉降在容器的底部。
二、激光聚集原子沉积法
原理：用激光控制原子束在纳米尺度下的移动，使
原子平行沉积以实现纳米材料的有目的的构造。

激光作用于原子束通过两个途径，即瞬时力和偶
合力。在接近共振的条件下，原子束在沉积过程
被激光驻波作用而聚集，逐步沉积在衬底（如硅）
上，形成指定形状，如线形。三.非晶晶化法
采用快速凝固法将液态金属制
备非晶条带,再将非晶条带经过
热处理使其晶化获得纳米晶条
带的方法。
特点﹕工艺较简单,化学成分准确四.机械球磨法
以粉碎与研磨为主体来实现粉末的纳米化

4.1机械化学：
物料粒子受机械力作用而被粉碎时，发生物质结构及表面物理化学性质的变化4.2机械粉碎过程中物料性质变化
(1)粒子结构变化
(2)粒子表面物理化学性质变化
(3)化学组成变化

4.3纳米机械粉碎过程中的安全问题4.4粉碎极限：粉碎到一定程度后，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

固体粉碎的最小粒径：0.01—0.05μm
影响粉碎极限的因素：
物料种类、机械应力施加方式、粉碎方法、
工艺条件机械球磨法种类
1．球磨：利用介质和物料之间的相互研磨和冲击使物料粒子粉碎临界粒径为3μm

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
3．振动磨：利用研磨介质可以在一定振幅振动的简体内对物料进行冲击、摩擦、剪切等作用而使物料粉碎<1μm）
4．搅拌磨：由一个静止的研磨筒和一个旋转搅拌器构成（<3mm）
5．胶体磨：利用一对固体磨子和高速旋转磨体的相对运