文档介绍：纳米粉体的制备方法及团聚简介
摘要:本文简要综述了制备纳米粉体的相关方法,物理方法有气体冷凝法、侧射法、高能机械球磨法等,化学方法有固相配位化学法、溶胶-凝胶法、沉淀法、化学气相沉积法等。并且简要的介绍了团聚的原因及如何防止纳米团聚
关键词:纳米粉体;制备方法;团聚
近年来,随着科学技术的发展,世界各地许多科学家都在积极开展新材料尤其是纳米材料的研究。纳米材料包括零维颗粒材料、一维纳米针、二维纳米膜材料以及三维纳米晶体材料。纳米颗粒一般在1~100nm之间,处于微观粒子和宏观物体之间的过渡区域。它具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性。这些特性使其呈现出一系列奇异的物理、化学性质,目前在国防、电子、化工、轻工、核技术、航空航天、医学和生物工程等领域中具有重要的应用价值。为此,本文简要综述了纳米粉体的相关方法。
1 . 纳米粉体材料的制备方法
物理法
气体冷凝法[1]
气体冷凝法(IGC),其主要过程是在低压的氩、嗐等惰性气体中加热金属,使其蒸发,产生原子雾,经泠凝后形成纳米颗粒。纳米合金可通过同时蒸发数种金属物质得到;纳米氧化物可在蒸发过程中真空室内通以纯氧使之氧化得到。这种方法是制备清洁界面的纳米粉体的主要方法之一。
侧射法[1]
用两块金属板分别作阳极和阴极,阴极为蒸发用的材料,在两电极间充入氩气,在两电极之间施加适当电压,两电极间的辉光放电促使氩离子的形成,在电场作用下,氩离子冲击阴极材料,使靶材原子从其表面沉积下来。而且加大被溅射的阴阳表面可提高纳米微粒的获得量。该方法可有效控制多种高熔点和低熔点的纳米金属;能制备多组元的化合物纳米颗粒。
高能机械球磨法[1]
高能球磨法是近年来发展起来的一种制备纳米粉体材料的方法,该方法尤其是在制备合金粉末方面具有良好的工业应用前景。它是将欲合金化的元素粉末混合起来,在高能球磨机长时间运转,将回转机械能传递给金属粉末,依靠求魔过程中粉末的塑形变形产生复合,并发生扩散和固态反应而形成合金粉末。由于该过程引入大量的粉末颗粒应变、缺陷以及纳米量级的微结构,使合金过程的热力学和动力学不同于普通的固态反应过程,有可能制备出常规液态或气相难以合成的新型合金。此外,通过高能机械球磨中气氛的控制与外部磁场的引入,使这一技术得到了较大的发展。
化学法
激光法[2]
主要以用激光法合成纳米硅粉为例。激光气相合成硅粉一般选用昂贵的硅烷气体作为反应原料,以一定配比与氩气或氢气混合,在激光的作用下,分解生成硅粉,其反应方程式为:
激光诱导硅烷气相合成反应中Si粒子的形成首先是硅烷气体在激光作用下分解产生饱和的Si蒸气,经气相凝聚均匀形核,其后在Si原子蒸气环境中均匀生长,直至粒子冲出反应区而终止长大,最终形成单晶结构。由由于反应时间短、冷却速率大,会使Si粒子的形成还要经历这些粒子的非弹性碰撞生长阶段,导致粒子团聚并形成多晶,加入氩气则可显著抑制粒子间的碰撞生长。
直接沉淀法[3]
直接沉淀法是在一定的条件下,在包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中加入沉淀剂,直接生成沉淀从溶液中析出,将阴离子除去,沉淀物经热分解制的纳米粉体。由于加入的沉淀剂不可能在瞬间分散于整个溶液,导致成核-长大-沉淀的过程难