(无机结课ppt)纳米粒子的制备方法

1、 纳米粒子的制备方法 2011级应化一班 11033102 陈阔 11033110 李自耀 按照物质的原始状态，可分为固相法、液相 法和气相法。 按照研究纳米粒子的学科分类，可分为物理 方法、化学方法和物理化学方法。 按照制备的技术分类，可分为机械粉碎法、 气体蒸发法、溶液法、等离子体合成法、激 光合成法、溶胶凝胶法等. 纳纳 米米 粒粒 子子 制制 备备 方方 法法 物理法物理法 化学法化学法 粉碎法粉碎法 构筑法构筑法 沉淀法沉淀法 水热法水热法 溶剂热法溶剂热法 溶胶凝胶法溶胶凝胶法 蒸发溶剂热解法蒸发溶剂热解法 模板法模板法 干式粉碎干式粉碎 湿式粉碎湿式粉碎 蒸发法蒸发法 溅射法溅射

2、法 共沉淀法共沉淀法 均相沉淀法均相沉淀法 水解沉淀法水解沉淀法 纳纳 米米 粒粒 子子 合合 成成 方方 法法 分分 类类 气相反应法气相反应法 液相反应法液相反应法 气相分解法气相分解法 气相合成法气相合成法 气固反应法气固反应法 液相法是从均相的溶液出发，通过各种途径使溶 质与溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒， 得到所需粉末的前躯体，热解后得到纳米粒子。 主要制备方法 l沉淀法 l溶剂热法 l溶胶-凝胶法 l蒸发溶剂热解法 l水热法 l模板法 沉淀法沉淀法是指包含一种或多种离子的可溶性盐 溶液，当加入沉淀剂(如OH-，CO32-等)后， 或在一定温度下使溶液发生水解，形成不溶 性的

3、氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中 析出，并将溶剂和溶液中原有的阴离子除去， 经干燥或煅烧即得到所需的化合物粉料。 分类分类：共沉淀法、均相沉淀法、水解沉淀法 等。 (1)共沉淀法共沉淀法 含多种（两种或两种以上）阳离子的溶液 中加入沉淀剂后，所有离子完全沉淀的方法称 共沉淀法。 分为单相共沉淀法和混合物共沉淀法。 (i)单相共沉淀单相共沉淀： 沉淀物为单一化合物或单相固溶体,溶液中 的金属离子以具有与配比组成相等或近似相等 的化学计量化合物的形式沉淀。 Y2O3+6HCl 2YCl3+3H2O (ii)混合物共沉淀：混合物共沉淀： 沉淀产物为混合物时，如 全稳定立方氧化锆： 将沉淀洗涤、脱水

4、、煅烧 Zr(OH)4 300-800 ZrO2+H2O Y(OH)3 300-800 Y2O3+H2O 制得ZrO2(Y2O3)的纳米粉体。 (2)均相沉淀法均相沉淀法 一般的沉淀过程是不平衡的，但如果控制溶液中 的沉淀剂浓度沉淀剂浓度，使之缓慢地增加，则使溶液中的沉淀 处于平衡状态，且沉淀能在整个溶液中均匀地出现， 这种方法称为均相沉淀均相沉淀。 通常通过溶液中的化学反应使沉淀剂慢慢生成， 克服由外部向溶液中加沉淀剂而造成沉淀剂的局部不克服由外部向溶液中加沉淀剂而造成沉淀剂的局部不 均匀性均匀性，造成沉淀不能在整个溶液中均匀出现的缺点。 例如，随尿素水溶液的温度逐渐升高至70附近，尿 素会

5、发生分解，即 (NH2)2CO + 3H2O 2NH4OH + CO2 生成的沉淀剂NH4OH在金属盐的溶液中分布 均匀，浓度低，使得沉淀物均匀地生成。 由于尿素的分解速度受加热温度和尿素浓度加热温度和尿素浓度 的影响，可以控制这两种因素使尿素分解生 成NH4OH的速度降得很低。 因此，均相沉淀法不是外加沉淀剂，而是使 沉淀剂在溶液内部缓慢的生成，消除了沉淀 剂的局部不均匀性。 可将水解划分为无机盐水解法和金属醇盐水解法 (i)无机盐水解法 通过配制无机盐的水合物，控制其水解 条件，合成单分散性的球、立方体等形状的 纳米粒子。 超声水解制备-Fe2O3： FeCl3+H2O -FeOOH+3H

6、Cl 2-FeOOH -Fe2O3+H2O (ii)金属醇盐水解法 利用一些金属有机醇盐能溶于有机溶剂 并可能发生水解，生成氢氧化物或氧化物 沉淀的特性来制备超细粉末的一种方法。 如：合成BaTiO3 金属钡四氯化钛 钡醇盐钛醇盐 钛酸钡 乙醇 乙醇 氢 氨 氯化铵 水 乙醇 1：1混合 金属钡四氯化钛 钡醇盐钛醇盐 钛酸钡 乙醇 乙醇 氢 氨 氯化铵 水 乙醇 1：1混合 金属钡四氯化钛 钡醇盐钛醇盐 钛酸钡 乙醇 乙醇 氢 氨 氯化铵 水 乙醇 1：1混合 水热反应是高温高压下在水(水溶液)或水蒸气 等流体中进行有关化学反应的总称。 水热法是在特制的密闭反应容器（高压釜）内， 采用水作为反

7、应介质，通过对反应器进行加热，创 造一个高温（100-1000）、高压（1-100MPa）反 应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并重结晶。 此法可制备氧化物或少数一些对水不敏感的硫化物。 水热反应的类型：水热反应的类型： l(i)水热氧化：典型反应可用下式表示： mM + nH2O MmOn + H2 其中M可为金属钛、铬、铁及合金等 l(ii)水热沉淀：ZrOCl2+CO(NH2)2 ZrO2 l(iii)水热合成：FeTiO3 + KOH K2OnTiO2 l(iv)水热还原：MexOy + yH2 xMe + yH2O 其中Me可为铜、银等 l(v)水热分解：ZrSiO4 + NaOH

8、 ZrO2 + Na2SiO3 l(vi)水热结晶：Al(OH)3 Al2O3H2O 中国科技大学钱逸泰教授等使用苯热法来代替水热法， 制备了纳米材料。 其基本原理与水热合成类似，只是以有机溶剂代替水作 为媒介，在密封体系中实现化学反应。 常用溶剂：乙二胺、甲醇、乙醇、二乙胺、三乙胺、吡 啶、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、甲酸、氨水、苯酚 等等。 将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝 形成溶胶，然后使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙 烧去除有机成分，最后得到无机材料。 溶胶凝胶法包括以下几个过程： l溶胶的制备 l溶胶凝胶转化 l凝胶干燥 模板法合成纳米粒子模板法合成纳米粒子 基本原理：

9、 在一个纳米尺度的笼子（纳米尺寸反应 器），让原子的成核和生长在该“纳米反应 器”中进行。在反应充分进行后，“纳米反 应器”的大小和形状就决定了作为产物的纳 米粒子的尺寸和形状。 根据其模板自身的特点和局限性的不同 可以分为“硬模板硬模板”法和法和“软模板软模板”法法。 硬模板法 指一些相对刚性结构刚性结构的模板，如多孔氧化铝膜、多孔硅、 介孔沸石、分子筛、纳米管、金属模板、以及经过处理的 多孔高分子膜等。 软模板法 包括两亲分子（表面活性剂）两亲分子（表面活性剂）形成的各种有序聚合物， 如液晶、胶团、反胶团、微乳液、囊泡、自组装膜等。 l区别：前者提供静态通道，物质从开口进入孔道内部。 后者提供处于动态平衡的空腔，物质可以透过腔 壁扩散