納米材料的制備方法

1、1納米材料的制備方法一、前言一、前言納米材料和納米科技被廣泛認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新型材料和科技領(lǐng)域之一。早在二十世紀(jì)60年代，英國化學(xué)家Thomas就使用“膠體”來描述懸浮液中直徑為1nm100nm的顆粒物。納米材料是指任意一維的尺度小于100nm的晶體、非晶體、準(zhǔn)晶體以及界面層結(jié)構(gòu)的材料。當(dāng)粒子尺寸小至納米級時，其本身將具有表面與界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，這些效應(yīng)使得納米材料具有很多奇特的性能。自199

2、1年Iijima首次制備了碳納米管以來，一維納米材料由于具有許多獨(dú)特的性質(zhì)和廣闊的應(yīng)用前景而引起了人們的廣泛關(guān)注。納米結(jié)構(gòu)無機(jī)材料因具有特殊的電、光、機(jī)械和熱性質(zhì)而受到人們越來越多的重視。應(yīng)用納米技術(shù)制成超細(xì)或納米晶粒材料時，其韌性、強(qiáng)度、硬度大幅提高，使其在難以加工材料刀具等領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。使用納米技術(shù)制成的陶瓷、纖維廣泛地應(yīng)用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環(huán)境下使用。納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的

3、值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。因此在儲熱材料、納米復(fù)合材料的機(jī)械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。由于晶界面上原子體積分?jǐn)?shù)增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬——絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫侖堵塞效應(yīng)制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點(diǎn)，有可能在不久的將來全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場間存在

4、近似線性的關(guān)系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。高分子復(fù)合納米材料對可見光具有良好的透射率，對可見光的吸收系數(shù)比傳統(tǒng)粗晶材料低得多，而且對紅外波段的吸收系數(shù)至少比傳統(tǒng)粗晶材料低3個數(shù)量級，磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個數(shù)量級，從而在光磁系統(tǒng)、光磁材料中有著廣泛的應(yīng)用。二、納米材料的制備方法二、納米材料的制備方法（一）（一）、機(jī)械法機(jī)械法3應(yīng)形成納米材料的過程。它利用揮發(fā)性的金屬化合物的蒸發(fā)，通過化學(xué)反應(yīng)生成所需化合物在保護(hù)氣

5、體環(huán)境下快速冷凝，從而制備各類物質(zhì)的納米微粒。化學(xué)氣相沉積法制備納米碳材料的原理是碳?xì)浠衔镌谳^低溫度下與金屬納米顆粒接觸時通過其催化作用而直接生成?；瘜W(xué)氣相沉積法制備碳納米管的工藝是基于氣相生長碳纖維的制備工藝。在研究氣相生長碳纖維早期工作中就己經(jīng)發(fā)現(xiàn)有直徑很細(xì)的空心管狀碳纖維，但遺憾的是沒有對其進(jìn)行更詳細(xì)的研究[4]。直到Iijima在高分辨透射電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中有納米級碳管存在，才開始真正的以碳納米管的名義進(jìn)行廣泛而深入的研究。

6、化學(xué)氣相沉積法制備碳納米管的原料氣，國際上主要采用乙炔，但也采用許多別的碳源氣體，如甲烷、一氧化碳、乙烯、丙烯、丁烯、甲醇、乙醇、二甲苯等。在過渡金屬催化劑鐵鈷鎳催化生成的碳納米管時，使用含鐵催化劑，多數(shù)得到多壁碳納米管；使用含鈷催化劑，大多數(shù)的實驗得到多壁碳納米管；過渡金屬的混合物比單一金屬合成碳納米管更有效。鐵鎳合金多合成多壁碳納米管，鐵鈷合金相比較更容易制得單壁碳納米管。此外，兩種金屬的混合物作為催化劑可以大大促進(jìn)碳納米管的生長。

7、許多文獻(xiàn)證實鐵、鈷、鎳任意兩種的混合物或者其他金屬與鐵、鈷、鎳任何一種的混合物均對碳納米管的生長具有顯著的提高作用，不僅可以提高催化劑的性能，而且可以提高產(chǎn)物的質(zhì)量或者降低反應(yīng)溫度。催化裂解二甲苯時，將適量金屬鋱與鐵混合，可以提高多壁碳納米管的純度和規(guī)則度。因而，包括像烴及一氧化碳等可在催化劑上裂解或歧化生成碳的物料均有形成碳納米管的可能。LeeYT等[5]討論了以鐵分散的二氧化硅為基體，乙炔為碳源所制備的垂直生長的碳納米管陣列的生長機(jī)

8、理，并提出了碳納米管的生長模型。MukhopdayyaK等[6]提出了一種簡單而新穎的低溫制備碳納米管陣列的方法。該法以沸石為基體，以鈷和釩為催化劑，仍是以乙炔氣體為碳源。PnaZW等[7]以乙炔為碳源，鐵畦納米復(fù)合物為基體高效生長出開口的多壁碳納米管陣列。評論：評論：化學(xué)氣相沉積法該法制備的納米微粒顆粒均勻，純度高，粒度小，分散性好，化學(xué)反應(yīng)活性高，工藝可控和連續(xù)，可對整個基體進(jìn)行沉積等優(yōu)點(diǎn)。此外，化學(xué)氣相沉積法因其制備工藝簡單，設(shè)備