1、納米材料的化學合成法1.1、化學沉淀法1.1.1 共沉淀法 在多種陽離子的溶液中加入沉淀劑，使金屬離子完全沉淀的方法稱為共沉淀法。1.1.2 均勻沉淀法 在溶液中加入某種能緩慢生成沉淀劑的物質，使溶液中的沉淀均勻出現，稱為均勻沉淀法。1.1.3 多元醇沉淀法和沉淀轉化法特點：簡單易行，顆粒大，純度低ZrOCl2.8H2OYCl3洗滌、脫水、防團聚ZrOCl2.8H2O+YCl3NH4OHZrOCl2+2NH4OH+H2O Zr(OH)4 + 2NH4ClYCl3 + 3NH4OH Y(OH)3 + 3NH4ClZr(OH)4 + n Y(OH)3 按比例混合Zr1-xYxO2 煅燒1. 原料混

2、合2. 加沉淀劑3. 沉淀反應控PH、濃度攪拌、促進形核、控生長4. 洗滌、脫水、防團聚5. 煅燒穩定氧化鋯陶瓷的化學沉淀法制備1.3、化學還原法1.2.1 水溶液還原法 采用水合肼、葡萄糖、硼氫化鈉(鉀)等還原劑，在水溶液中制備超細金屬粉末或非晶合金粉末。1.2.2 多元醇還原法利用金屬鹽可溶于或懸浮于乙二醇(EG)、一縮二乙二醇(DEG)等醇中，當加熱到醇的沸點時，與多元醇發生還原反應，生成金屬沉淀物，通過控制反應溫度或引入外界成核劑，可得到納米級粒子1.2.3 氣相還原法用氣體還原金屬復合氧化物的制備微粉的常用方法。用15%H2-85%Ar還原金屬復合氧化物制備出粒徑小于35nm的CuR

3、h，g-Ni0.33Fe0.661.2.4 碳熱還原法以炭黑、SiO2為原料，在高溫爐內氮氣保護下，進行碳熱還原反應獲得微粉。1.4、溶膠凝膠法基本原理： 在常溫或近似常溫下把金屬醇鹽溶液加水分解，同時發生縮聚反應制成溶膠，再進一步反應形成凝膠并進而固化，然后經低溫熱處理而得到無機材料的方法。溶膠凝膠法的應用 溶膠凝膠法按其反應機理可分為三類，即傳統膠體型、無機聚合物型（金屬醇鹽型）和絡合物型。主要應用于如下幾個方面：粉體原材料。線型材料。薄膜或涂層材料。復合材料。體型材料。溶膠凝膠法的優缺點優點：操作溫度低，節約能源，使得材料制備過程易于控制；高度均勻、可變性大；工藝簡單，易于工業化，成本低

4、，應用靈活；可提高生產效率；可保證最終產品的純度.缺點：凝膠顆粒之間燒結性差，塊體材料燒結性不好； 干燥時收縮大。水熱條件下粉體的制備有：水熱結晶法 比如 Al(OH)3 - Al203H2O水熱合成法 比如 FeTiO3+K0H - K2O.nTiO2水熱分解法 比如 ZrSiO4+NaOH - ZrO2+Na2SiO3水熱氧化法 典型反應式： mM十nH2O - MmOn+H2 其中M可為鉻、鐵及合金等水熱還原法 比如 MexOy+yH2 - xMe+yH2O 其中Me可為銅、銀等水熱沉淀法 例如 KF+MnCl2 - KMnF2設備溶劑熱法分類(1) 溶劑熱結晶 把反應物固體溶解于溶劑中

5、, 然后生成物再從溶劑中結晶出來. ( 2) 溶劑熱還原 反應體系中發生氧化還原反應,比如納米晶InAs 的制備,以二甲苯為溶劑,150 ,48h , InCl3和AsCl3 被Zn 同時還原,生成InAs . (3) 溶劑熱液- 固反應典型的例子是苯體系中GaN 的合成. GaCl3 的苯溶液中,Li3N 粉體與GaCl3 溶劑熱280 反應616h 生成立方相GaN ,同時有少量巖鹽相GaN 生成. (4) 溶劑熱元素反應 兩種或多種元素在有機溶劑中直接發生反應. 如在乙二胺溶劑中,Cd 粉和S 粉,120190 溶劑熱反應36h 得到CdS 納米棒. (5)溶劑熱分解 如以甲醇為溶劑,S

6、bCl3 和硫脲通過溶劑熱反應生成輝銻礦(Sb2S3) 納米棒.溶劑熱法常用溶劑 溶劑熱反應中常用的溶劑有:乙二胺、甲醇、乙醇、二乙胺、三乙胺、吡啶、苯、甲苯、二甲苯、1. 2 - 二甲氧基乙烷、苯酚、氨水、四氯化碳、甲酸等.溶劑充當礦化劑, 壓力傳遞媒介, 反應物. 我國的錢逸泰在這方面取得了有卓越的成就1.6、熱分解法例子： 在間硝基苯甲酸稀土配合物的熱分解中，由于含有-NO2，其分解反應極為迅速，使產物粒子來不及長大，得到納米微粉在低于200的情況下，用該法可以制備Fe2O3和ZrO2納米粒子。 1.7、微乳液法基本原理： 兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在“微泡”中經成

7、核、聚結、團聚、熱處理后得到納米粒子。微乳液通常是由表面活性劑、助表面活性劑(通常為醇類)、油類(通常為碳氫化合物)組成的透明、各向同性的熱力學穩定體系。微乳液 表面活性劑 水 油特點：微乳液法具有原料便宜、實驗裝置簡單、操作容易、反應條件溫和、粒子尺寸可控。而廣泛用于納米材料的制備。微乳液法制備納米材料的過程反應物A反應物B混合碰撞或凝結反應微乳液反應產物加還原劑加氫氣金屬納米粉末沉淀氧化物納米粉末沉淀加反應氣體氧氯化鋯(ZrOCl2)H2O水溶液攪拌、加熱六次甲基四胺(CH2)6N4沉淀、過濾丙酮洗滌乙二醇乳化干燥研磨熱處理ZrO2粉末150 oC /24h550 oC /24h1.8、高

8、溫燃燒合成法基本原理： 利用外部提供必要的能量誘發高放熱化學反應，體系局部發生反應形成化學反應前沿(燃燒波)，化學反應在自身放出熱量的支持下快速進行，燃燒波蔓延整個體系。反應熱使前驅物快速分解，導致大量氣體放出，避免了前驅物因熔融而粘連，減小了產物的粒徑。體系在瞬間達到幾千度的高溫，可蒸發除去揮發性雜質。 1.9、模板合成法基本原理： 利用基質材料結構中的空隙作為模板進行合成。結構基質為多孔玻璃、分子篩、大孔離子交換樹脂等。例如將納米微粒置于分子篩的籠中，可以得到尺寸均勻，在空間具有周期性構型的納米材料1.10、電解法基本原理： 電解包括水溶液電解和熔鹽電解兩種。用此法可制得很多用通常方法不能

9、制備或難以制備的金屬超微粉，尤其是電負性較大的金屬粉末。還可制備氧化物超微粉。用這種方法得到的粉末純度高，粒徑細，而且成本低，適于擴大和工業生產。1.12、化學氣相沉淀法基本原理： 一種或數種反應氣體通過熱、激光、等離子體等而發生化學反應析出超微粉的方法，叫做化學氣相沉積法（CVD）。由于氣相中的粒子成核及生長的空間增大，制得的產物粒子細，形貌均一，單分散性良好，而制備常常在封閉容器中進行，保證了粒子具有更高的純度。 1.14、爆炸反應法基本原理： 爆炸反應法是在高強度密封容器中發生爆炸反應而生成產物納米微粉。例如，用爆炸反應法制備出5-10nm金剛石微粉。 1.15、反應性球磨法基本原理：

10、一定粒度的反應粉末(或氣體)以一定的配比置于球磨機中高能粉磨，同時保持研磨體與粉末的重量比和研磨體球徑比并通入氬氣保護。反應性球磨法克服了氣相冷凝法制粉效率低、產量小而成本高的局限，應用于金屬氮化物合金的制備，而且在球磨過程中可以進行還原反應。滾動球磨攪拌球磨振動球磨1.16、超臨界流體干燥法基本原理： 超臨界干燥技術是使被除去的液體處在臨界狀態，在除去溶劑過程中氣液兩相不再共存，從而消除表面張力及毛細管作為力防止凝膠的結構塌陷和凝聚，得到具有大孔、高表面積的超細氧化物。 達到臨界狀態有兩種途徑，即在高壓釜中溫度和壓力同時增加到臨界點以上或先把壓力升到臨界壓力以上，然后再升溫，并在升溫過程中不斷放出溶劑，保持所需的壓力。1.17、紫外紅外光輻照分解法基本原理： 用紫外光、紅外光作輻射源輻照適當的前驅體溶液，可制備納米微粉。例如，用紫外光