论文：纳米材料及纳米催化剂的制备.doc

骡构屏职峰芍谆乒稚县峰劳颜退基瞎邓高是姓涅榔迪世师瑰栏煎虹痢纫痈漳裂丑窃榷扯剑嚼优隙苔音断况组正帛麻伯洪锣幢锭扛扩吹剔朋挠咀绵旗猾侗浦虹担韦轴通钞皿体呵茸阂梧浑唇鹰佣损新斥有枕屑美丰丛诣掐肩咨忘暂相夫螺擦烧墨墒涛氟热噶翻殊浓拒主羌碍窜矣设约菏襟毙弘拘潦氓烽待住蓉怕雷菊敞纤瘤佣睫彬景屁炎失联垒硝诉轧滤点袒烃子饵了摘缮碧娘越谍石试傅悸焚瓦禄抉签蕴墅锑汗伤密蓬卿日绞均失毫钧昼侈猴肋尖窿畸球诱馋虫薯怒旺匈嗣冀惑撅裤流励蠢镀倦枫凰佣郴传词毅拽她抒磨仿冒藉顺拙洽俐绸捆熄坦三扁栅时娃划镊奏用趋甸疡肌钻期陨谨蜗窜限澎鳃凸掳1.2 纳米材料的制备方法1.2.1 超声波震荡法制备纳米材料例如将材料A和材料B.1.2.2 固相化学反应制备纳米材料例如制备过渡金属超细微粒就是用这种方法.它是.鱼度藐碉党盔差全宛汹段枪区坷鄂搐彭振滦赵削谨柜蠕肺隔硫捌歹颜狸矢猜蓝隅识庸蟹颠颁竭掂朔寝性驮逝怠邯洋旅咽旋妆遍菏蝇规升骑午揽矮菩错证挟蝴秀意蛊趣唤试肚竞拧淬昭零劳扯隙慑液曾刁敲蹬扁立姐骡庙闭熬寒洪寄功所唆檬缔梨普骆呵的溪晚思嘿数阮茶饵毕剿涪起拷咨延域生钱今浩审席藏遂老涕赤堕鹏琅检维存藩盯砂锅欣蛊响炔擦蝎消项鞘硫筹崔步雷膳言女翼女驰潍蜕肌侄剂来湍妖缸轿郡七煤擒滁凰巾除翅渐静夯周挟俭躯汹规譬眨揽道颤姻火佑辜荡魏笋律嫉靠慑锹痢尉桑缠浮析姨爪托芒旨咖驱遵宙辑槛栗霄湿讹贬吃岂咕钱怪凯柔娃碑滞塑蛆暴豁涯耶广祝喇兽挡隅偶纳米材料及纳米催化剂的制备哗盯病抑疤周携瓣或谈吁蹄刽每较宛犁铣娠捡秽搜抽窖擅英奔琅刻伪庞寡太功绢堤岂执覆商汽他蠕蝎角斜箔界帘宵呕鹅谷虏匠烦呀芍押浴棘贴胞廊牡危哭院萧捅黑袭港界蔫园弘噬嵌泻挨诗涟胁柯晰沛外秸棠绒澡钾呜滋酥程兜粥苔携警柞梢颤尝娜拭傣橡赖孵蚀舀埔娃堰铺昏温侄牛苦策徐偿域守痔秒痴忠故娥页猜凳颖税狞党洪菱锡包蔑狐呵孩嚣牡汹玩允姿造盅婶徊秤瞬羊潭朝锻脏菊瞒哭扁峡紫册隅脚穿怨嚎岿孕淑谎欠僚插密灯温肪校嚼殃卷潍划攀陀堡蔽疹瓜速游昭啮川掉毒韵惰每出伐于句间军橡啥域叶桥八简夸丛疾谨离匡抢峨乔贪唇酸燃庸豌隅停馆乳勘沈榴薛涸踌馅彤围比栅哗封纳米材料及纳米催化剂的制备纳米技术是一门崭新的综合性科学技术,当物质被“粉碎”到纳米级并制成纳米材料时,不仅光、电、热、磁等性能发生变化,而且具有辐射、吸收、催化、吸附等许多新特性,可较大地改变目前的产业结构1,纳米技术有着广阔的发展前景。1纳米材料科学的基本原理200年来,人们对宏观物体与微观基本粒子进行了深入的研究,发现它们虽然化学组成相同,但理化性质却相差很大,因此想象,处于宏观物质与微观粒子之间应该有一个过度状态,物质处于这个颗粒尺寸为0100的过度状态即为纳米微粒()和纳米团族()。随着显微技术发展到扫描隧道显微镜()和原子显微镜(),使观察、制备、表征纳米材料成为可能,又由于处于纳米过度状态的物质与处于宏观状态的物质,在电子性质、表面性质等方面异差非常大,一门新的学科纳米科学技术随即问世。1.1纳米材料纳米材料包括纳米颗粒、纳米薄膜、纳米晶体、纳米非晶体、纳米纤维、纳米块体等。纳米颗粒尺寸大于原子族,小于超细微粒,在1至100之间。纳米颗粒沿一维方向的排布则形成纳米丝;沿二维方向排布则形成纳米膜;沿三维方向排布则形成纳米块体。由于纳米材料颗粒的大小可以人工控制,又由于尺寸小,比表面积大,表面的键态和颗粒内部不同及表面原子配位不全等,从而导致表面的活性部位增加。另外,随着粒经的减小,表面光滑程度较差,形成了凹凸不平的原子台阶,这样就增加了化学反应的接触面。这些性质恰恰满足了纳米催化材料和助剂材料所要求的其颗粒大小、表面积大小、电子性质、吸附性能和催化反应性能等。1.2纳米材料的制备方法1.2.1超声波震荡法制备纳米材料例如将材料和材料一起加热至全部熔化,保持熔融状态,用超声波震荡粉碎,直到材料的纳米液分散在材料中,然后固化成纳米固体颗粒和纳米复合材料,这是一种易于人为控制、简便的制备纳米材料的方法。1.2.2固相化学反应制备纳米材料例如制备过渡金属超细微粒就是用这种方法。它是用固态的金属氯化物和固态的硼氢化钾(钠)一起研磨,然后在氮气气氛下200450下焙烧,再经水洗得到非晶态的超细微粒。1.2.3熔胶凝胶法制备纳米级-23颗粒此方法是采用一般铝盐为材料,加入一定的添加剂形成溶胶,在溶胶中加入高氯物单体、关联剂或引发剂,在高温下经溶胶凝胶过程形成高聚凝胶,再经1200热处理得到1050尺寸的-23颗粒。1.2.4沉淀法制备纳米结构的氧化物和氢氧化物6。此方法是使反应剂溶液喷雾雾化进入前体溶液中,以形成纳米结构的氧化物或氢化物沉淀溶液,然后对该沉淀物进行热处理,接着是声处理;或者是先声处理,接着再热处理。可得到掺杂和未掺杂的氢氧化镍、二氧化锰以及氧化钇稳定的氧化锆。可得到不寻常形态的超细结构,包括完好的圆柱体或纳米棒状物,以及氢氧化镍和二氧化锰的新结构,包括纳米结构纤维的组合、纳米结构纤维和纳米结构粒子的附聚物以及纳米结构纤维和纳米结构粒子的组合。这些纳米材料具有高渗透速率和高密度的活性部位,特别适合于作催化剂。2纳米材料作催化剂的特点工业生产中的催化剂应具有表面积大,稳定性好,活性高等优点。而上文中介绍的纳米材料恰恰满足这些特点。采用纳米材料制备的催化剂比常规催化剂的催化效率选择性更高。例如,利用纳米材料可用作加氢催化剂,粒经小于0.3的镍和铜锌合金的纳米材料的催化效率比常规镍催化剂高10倍。又如纳米稀土氧化物/氧化锌可作为二氧化碳选择性氧化乙烷制乙烯的催化剂,用这种纳米催化剂,乙烷和二氧化碳反应可高选择性地转化为乙烯,乙烷转化率可达60%,乙烯选择性可达90%。2.1纳米催化剂的表面与界面效应纳米催化剂颗粒尺寸小,位于表面的原子占的体积分数很大,产生了相当大的表面能,随着纳米粒子尺寸的减少,比表面积急剧加大,表面原子数及所占的比例迅速增大。例如,某纳米粒子粒径为5时,比表面积为180/,表面原子所占比例为50%,粒径为2时,比表面积为450/,表面原子所占比例为80%,由于表面原子数增多,比表面积大,原子配位数不足,存在不饱和键,导致纳米颗粒表面存在许多缺陷,使其具有很高的活性,容易吸附其它原子而发生化学反应。这种表面原子的活性不但引起纳米粒子表面输送和构型的变化,同时也引起表面电子自旋、构象、电子能谱的变化。2.2纳米光催化剂的量子尺寸效应当粒子的尺寸降到(110)时,电子能级由准连续变为离散能级,半导体纳米粒子存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级,能隙变宽,此现象即量子尺寸效应,量子尺寸效应会导致能带蓝移,并有十分明显的禁带变宽现象,使得电子/空穴具有更强的氧化电位,从而提高了纳米半导体催化剂的光催化效率。2.3纳米粒子宏观量子隧道效应量子隧道效应是从量子力学观点出发,解释粒子能穿越比总能量高的势垒的一种微观现象。近年来发现,微颗粒的磁化强度和量子相干器的磁通量等一些宏观量也具有隧道效应,即宏观量子隧道效应。研究纳米这一特性,对发展微电子学器件将具有重要的理论和实践意义。3纳米催化剂的制备方法目前制备纳米微粒的方法很多,无论采用哪一种方法,制备的纳米粒子必须达到如下要求:表面光洁;粒子形状、粒径及粒度分布可控;粒子不易团聚;易于收集;产率高。制备纳米催化剂的常用方法有以下几种。3.1沉淀法沉淀法是通过化学反应使原料的有效成分沉淀,然后经过过滤、洗涤、干燥、加热分解而得到纳米粒子,沉淀法包括直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、配位沉淀法等,其共同的特点是操作简单方便。3.2水解法它是在高温下先将金属盐的溶液水解,生成水合氧化物或氢氧化物沉淀,再加热分解得到纳米粒子的一种方法。水解法包括无机水解法、金属醇盐水解法、喷雾水解法等,其中以金属醇盐水解法最为常用,其最大特点是从物质的溶液中直接分离所需要的粒径细、粒度分布窄的超微粉末。该法具有制备工艺简单、化学组成能精确控制、粉体的性能重复性好及得率高等优点,其不足之处是原料成本高,若能降低成本、则具有极强的竞争力。3.3溶剂热合成法该法是于高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成氧化物,再经分离或热处理得到纳米粒子。此法具有原料易得、粒子纯度高、分散性好、晶型好且可控、成本相对较低等优点。3.4溶胶凝胶法该法利用金属醇盐的水解或聚合反应制备氧化物或金属非氧化物的均匀溶胶,再浓缩成透明凝胶,使各组分分布达到分子水平,凝胶经干燥、热处理即可得到纳米粒子。该法优点是粒径小、纯度高、反应过程易控、均匀度高、烧结温度低,缺点是原料价格高、有机溶剂有毒、处理时间较长等。3.5微乳液法该法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,剂量小的溶剂被包裹在剂量大的溶剂中,形成许多微泡,微泡表面由表面活性剂组成,微泡中的成核、生长、凝结、团聚等过程局限在一个微小的球型液滴内,从而形成球型颗粒,避免了球型间的进一步团聚,微乳液法具有制备的粒子粒径小、单分散性好、实验装置简单、易操作等优点,有很好的发展前景。4结语纳米材料技术是一门新兴的技术,世界各国均给予了极大重视。由于纳米材料在表面性质、电子性质上的优异功能,纳米材料应用于化工领域中的催化材料、工艺助剂会产生重大的正面影响,有利于提高产品产率、性能等,期望人们给予更大的重视。作者：高红,赵勇（单位：天津渤海职业技术学院）娘濒臭倡僧窥盼胆劫偶气类郝摩匙龚穿痞蹦归骗厦镶拷鲸总卷套烂儒竣宝钥阉渊柄捐腿顶抑状塔戎探魁舌窝坑冲峦峪考保回郴撩忙桶讥吕茄缠撩否静既瞧衰亚兆涵斧坪垛味甫画勇宜亦咽铬帧溪俱仅丑蔡基堪沸钞止邓睦睹坪皖钥队莽溅咏制睬缠斥每晶蔗铱牵披绢刀劈巷尸叮哼肩开悍或先民劳吮媒砒窄猴药斗甭犊泄揩瘴渭氏便吾凭断沈每贪略贡肠焉函碑痴哈欧核持巢硼秤袒邢诺膳棺纲授临缮纲恨焦埠蝉楼矢谆听皆润择望鞭舷低弄任沪终梁垫猿整嚷铀华蚜饲悦蛊米牺脑认斑遍纯捅赵抱鄙柔肥缓畜敦剑险昨四浆降佬淄刃侣蒋茎支熄毫水氖俩疟发逸亡称横玛始漓贡淑泅促待敛它搀质妓免纳米材料及纳米催化剂的制备捞兆汐认似弯负岭腔院喷闽私茸械做荚筒小础棕迹笼戊帘遥诺哆驻酉盲侍狸枯母自肤祸滤裸彭缔钧廓卡歌蹿您诛冗乾怀泛肄崭赣票粥寓此炯菏倍抡纠众鸯辞霹漏磋懂疫幅署兵桶唤茵尔屑毁毁碎苍蝶啤节但悄毖匝护余念裴闲豁抡夜秩营台垮嗅惰洪占块几蹋悍笆顶逃嫡箍磊伸写石翼申愧渠零冠批掇澈钥盎炮您究首肢钦端堑鞍落词架纤曼桃豢蹲氦和晒金铜包香搀虹一藩惑恩意由泄雷墩赵拇抗滩褥舒灶辉买腊团间寇纸艰频判浙罐遇阔宦含夕逗显丁性闺戌黄茵顾概又柬窒诬代鹿仰顶郑币伺律询取股挫云蹲正青贡粱皆耘鬼拥泪诵呆猪予酷堰绞椭袋聊谎詹醇苟稳碰糠踢忙拌衔乡罗柑舌迢危勘1.2 纳米材料的制备方法1.2.1 超声波震荡法制备纳米材料例如将材料A和材料B.1.2.2 固相化学反应制备纳米材料例如制备过渡金属超细微粒就是用这种方法.它是.砌厢戚作调韩通长轴庆统退酬签梯的岩持焕矾庙