文档介绍：第7章纳米材料制备方法纳米科技的基本情况纳米材料的制备方法纳米在自然界的尺度1nm~100nm纳米科技的基本情况Google关于纳米科技的查询结果:中文网页:“纳米科技”—4,030,000英文网页:“Nanotechnology”—28,200,000宇观宏观介观微观原子,分子肉眼可见定义:基于纳米尺度的物理学、化学、材料学、生物学、制造、信息、能源等多学科构成的一个新兴的学科交叉体系主要领域:纳米材料科学;纳米电子学;纳米物理学;纳米化学;纳米机械学(力学);纳米生物、医学;纳米表征、测量、加工等发展历程:1959年,美国著名的物理学家,诺贝尔物理奖得主费曼就设想:如果有朝一日,人们能够把百科全书存储在一个针尖大小的空间内并能移动原子,那么这将给科学带来什么1990年7月,在美国巴尔的摩召开国际首届纳米科学技术会议,决定出版三种杂志:《纳米结构材料》,《纳米生物学》和《纳米技术》1992年,首次在墨西哥召开纳米材料会议,每二年召开一次纳米科学技术纳米材料的发展历程1000多年前,中国用蜡烛收集炭黑作墨及着色的原料;纳米氧化锡颗粒膜构成中国古代铜镜表面的防锈层1961年,开始研究1~100nm的胶体粒子系统1962年,久保等对金属超微粒子的研究,提出量子限域理论1963年,Uyeda等用气体冷凝法,得到表面清洁的超微颗粒1970年,江崎和朱兆祥提出了半导体超晶格的概念,即按一定的规则将一定厚度的纳米薄层人工堆积起来的结构1984年,德国萨尔大学的Gleiter等用惰性气体凝聚法制纳米颗粒,并原位加压成纳米固体1985年,Kroto等用激光加热石墨,在甲苯中形成碳的团簇,发现新的C60和C70谱线1991年,纳米碳管被日本NEC公司的Iijima教授发现纳米材料的特性量子尺寸效应:其费米能级附近的电子能级由准连续转变为离散能级的现象库仑堵塞:当纳米颗粒得到或失去一个电子时,产生的电荷将对新的电荷转移产生巨大阻碍,只能进行单电子传输量子隧穿:两个量子点通过一个“结”连接,使一个量子点上的单电子穿过势垒到另一个量子点上大比表面效应:比表面积随粒子直径的减小而增加,导致不饱和键与悬挂键增加,致使物理、化学性能变化小尺寸效应:纳米材料尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化介电限域效应:纳米微粒分散在异质介质中,由界面引起的体系介电增强的现象纳米材料的制备方法分类:根据是否发生化学反应,纳米微粒的制备方法通常分为两大类:物理法和化学法根据制备状态的不同,纳米微粒的制备方法可以分为气相法、液相法和固相法等按反应物状态分为干法和湿法优缺点:大部分方法具有粒径均匀,粒度可控,操作简单等优点也存在可生产材料范围较窄,反应条件较苛刻,如高温高压、真空等缺点物理法化学法粉碎法构筑法沉淀法水热法溶胶-凝胶法冷冻干燥法氧化-还原法喷雾法干式粉碎湿式粉碎气体蒸发法气体冷凝法溅射法氢电弧等离子体法共沉淀法均相沉淀法水解沉淀法气相反应法液相反应法气相分解法气相合成法气-固反应法纳米粒子制备方法:是否发生化学反应?气相法液相法沉淀法水热法溶胶-凝胶法冷冻干燥法喷雾法气体冷凝法氢电弧等离子体法溅射法真空沉积法加热蒸发法混合等离子体法共沉淀法化合物沉淀法水解沉淀法固相法粉碎法干式粉碎湿式粉碎化学气相反应法气相分解法气相合成法气-固反应法物理气相法热分解法其它方法固相反应法纳米粒子制备方法:制备状态不同?气相法-物理法-气体冷凝法历史:1963年,RyoziUyeda等研制出,材料在纯净的惰性气体中蒸发和冷凝获得干净的纳米微粒20世纪80年代,Gleiter等提出用气体冷凝法制备具有清洁表面的纳米微粒,在超高真空中压制成多晶体工艺过程:在低压的氦、氩等惰性气体中,加热金属、合金或陶瓷,使其蒸发气化,然后与惰性气体碰撞冷凝,形成超微粒(1-1000nm)或纳米微粒(1-100nm)气体冷凝法制备纳米微粒的原理图E:惰性气体(Ar,He气体)D:练成链状的超微粒子C:成长的超微粒子B:刚诞生的超微粒子A:蒸汽加热源:钨电阻或石墨加热等离子喷射高频感应电子束激光熔化的金属,合金或离子化合物,氧化物