实验名称：水热法制备纳米TiO2 水热法属于液相反应的范畴，是指在特定的密闭反应器中采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。在水热条件下可以使反应得以实现。在水热反应中，水既可以作为一种化学组分起反应并参与反应，又可以是溶剂和膨化促进剂，同时又是一种压力传递介质，通过加速渗透反应和控制其过程的物理化学因素，实现无机化合物的形成和改进。 水热法在合成无机纳米功能材料方面具有如下优势：明显降低反应温度（100-240℃）；能够以单一步骤完成产物的形成与晶化，流程简单；能够控制产物配比；制备单一相材料；成本相对较低；容易得到取向好、完美的晶体；在生长的晶体中，能均匀地掺杂；可调节晶体生成的环境气氛。 一．实验目的 1.了解水热法的基本概念及特点。 2.掌握高温高压下水热法合成纳米材料的方法和操作的注意事项。 3.熟悉XRD操作及纳米材料表征。 4.通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题的能力。 二．实验原理 水热法的原理是：水热法制备粉体的化学反应过程是在流体参与的高压容器中进行，高温时，密封容器中有一定填充度的溶媒膨胀，充满整个容器，从而产生很高的压力。为使反应较快和较充分的进行，通常还需要在高压釜中加入各种矿化物。 水热法一般以氧化物或氢氧化物（新配置的凝胶）作为前驱物，他们在加热过程中溶解度随温度的升高而增加，最终导致溶液过饱和并逐步形成更稳定的氧化物新相。反应过程的驱动力是最后可溶的的前驱物或中间产物与稳定氧化物之间的溶解度差。 三．实验器材 实验仪器：10ml量筒；胶头滴管；50ml烧杯；高压反应釜；烘箱；恒温磁力搅拌器。 实验试剂：无水TiCl4；蒸馏水；无水乙醇。 四．实验过程 1.取10mL量筒, 50mL的烧杯洗净并彻底干燥。 2.取适量冰块放入烧杯中，并加入一定的蒸馏水形成20mL的冰水混合物，用恒温磁力搅拌器搅拌，速度适中。
摘要 爆轰法是一种新颖的制备纳米材料的方法。近几十年来,许多研究工作者利用爆轰法在高温高压条件下制备出了金刚石，石墨，氮化硼等纳米材料。本文主综述了纳米石墨粉的特性、用爆轰法合成纳米石墨的机理、对于纳米石墨粉的制备工艺、对于纳米石墨粉XRD及拉曼的测试分析结果，并且提出了对于这种新材料在未来的应用前景。 关键词：爆轰法，纳米石墨粉，XRD和拉曼测试，应用前景
Abstract As a novel method, detonation method has been used to prepare many kinds of nanosized material, such as diamond, graphite and boron nitride in the last several decades. This article mainly reviewed the mechanism, the summary of the synthesis processes, the properties of nanosized Graphite via detonation method, the analyzed results with XRD and Raman. Finally, there are some suggestions and the in-depth research or prospects on applications of detonation method and nanosized Graphite. Keywords：Detonation method, Nanosized Graphite, The test with XRD & Raman, The prospects of the nanosized Graphite
水热法制备ZnO纳米棒 10092629 朱晓清 10092632 蒋桢 一、实验目的： 1、掌握水热合成方法。 2、掌握晶体分析方法。 二、实验原理： 压强是高压釜内填充度、温度的函数，提高压强会提高成核速率，有利于粉体的产生，粉体粒径较小。根据公式（1） P 1 V=nRT (1) P 2=P (2) P=P 1+P 2 =nRT/V+P (3) 式中：P 1 ——T温度时高压釜内空气的压强； P 2 ——T温度时高压釜内水的压强； P——T温度时高压釜内的总压强； P ——T温度时水的饱和蒸汽压； V——高压釜内气体体积。 可以看出在一定的水热温度下，压强的大小依赖于反应器中的原始溶剂的填充度。反应釜内的压强随填充度增大而升高。 ZnO纳米棒的形成过程可以分为两个阶段：第一阶段是成核阶段，第二阶段是生长阶段。具体的形成过程可以用下列反应式表示： Zn2++2OH-→Zn(OH) 2 (4) (CH 2) 6 N 4 +10H 2 O → 6HCHO + 4NH 3 ·H 2 O (5) NH 3·H 2 O ?NH4++OH- (6) Zn2++4NH 3→Zn(NH 3 ) 4 2+ (7) Zn(OH) 2→ZnO+H 2 O (8) Zn(OH) 42-→ZnO+ H 2 O+2OH- (9) 当将氢氧化钠滴入含有Zn2+的水溶液中，边滴入边搅拌，溶液变浑浊，这是由于有Zn(OH) 2 白色胶体生成(见反应式4)，同时六次甲基四胺水解产生的氨水
（见反应式5），作为螯合剂通过和Zn2+结合而形成胺化合物Zn(NH 3) 4 2+（见反应式 7），而溶液中生成的Zn(OH) 4 2-为这个过程提供了条件，在这种溶液环境下，一 部分的Zn(OH) 2 胶体分解成Zn2+和OH-，当Zn2+和OH-的浓度大到超过某个临界值时，就会有大量的ZnO 晶核形成，那么最终的晶体生长过程就开始了（见反应式8和9）。 方法一（首选） 三、实验仪器和试剂： 1、仪器：超声清洗机，烧杯，水热合成反应釜，鼓风干燥箱，XRD衍射仪，扫描电子显微镜，紫外可见分光光度计。 2、试剂：铜衬底，丙酮，无水乙醇（C 2H 5 OH，分析纯），去离子水，硫酸锌（ZnSO 4 ·7H 2 O， 分析纯），氢氧化钠（NaOH，分析纯），六次甲基四胺（又名HMTA，C 6H 12 N 4 ，分 析纯）。 四、实验步骤： 1、铜衬底的清洗 清洗的目的是为了去掉衬底表面的油渍、脏物和表面杂质等，使其表面光亮平滑，避免杂质及缺陷在纳米棒生长过程中对纳米棒的形貌产生影响。具体的清洗过程如下： (1)将大小约为1cm×1cm 的铜衬底放入盛有乙醇的烧杯中，在超声仪中超声 10 分钟。 (2)取出衬底片，放入丙酮中超声10 分钟。 (3)取出衬底片，放入乙醇中超声10 分钟。 (4)最后再用去离子水超声一次，并经流动的去离子水反复冲洗后，用洗耳球 小气流吹干。 2、在铜衬底上制备ZnO纳米棒步骤： 将0.0056 mol硫酸锌溶于35 mL 去离子水中配制成溶液，同时按Zn2 +与OH-摩尔比值1:8将0.056 mol氢氧化钠溶于35 mL去离子水中;在磁力搅拌条件下，将氢氧化钠溶液逐滴滴加到硫酸锌的溶液中; 持续搅拌10 min 后，将0.50 g六次甲基四胺加入到上述溶液中并持续磁力搅拌10 min; 然后将混合溶液转移到内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，将第一步中清洗的铜衬底垂直放置（如图1所示）。
水热法制备TiO2纳米材料 实验目的：采用水热法，制备了不同晶相的二氧化钛( 即锐钛矿相和金红石相) 。 实验原理：以无水TiCl4为原料制备出的纳米晶是锐钛矿相的, 而用钛酸四正丁酯制备的纳米晶是金红石相的。两者的晶相有所不同, 这是因为无水TiCl4 中加入水后水解剧烈, 已经直接生成了大量的锐钛矿相TiO2。而钛酸四正丁酯中加入水后, 水解速度较慢, 首先生成锐钛相TiO2, 而生成的锐钛矿相TiO2 颗粒较小, 故其反应的活性较大。在水热反应过程中, 如果保温时间足够长, 就有可能由锐钛矿相完全转变为金红石相。采用本方法制备出的金红石相的TiO2 纳米晶相的过程更简单、反应温度更低。 实验药品，器材 无水TiCl4、钛酸四正丁酯、HCl 溶液(12 mol/L) X 射线衍射（XRD）、透射电子显微镜( TEM) 高压反应釜、高速离心机、恒温干燥箱 实验过程：T iO 2 纳米颗粒的制备 (1)以无水TiCl4 为原料取容量为10 mL 的小量筒1 只, 将其放进干燥箱彻底干燥后(因为TiCl4 极易水解)取出, 量取2 mL 的无水TiCl4。把量筒内的无水TiCl4 倒入已经清洗干净、并且已经干燥过的高压反应釜的内衬中。用容量为20 mL的量筒量取20 mL 蒸馏水并快速倒入反应釜的内衬中。反应温度为120 ℃, 时间为5 h 。样品自然冷却后, 用蒸馏水和无水乙醇冷却, 直接用于XRD 和TEM 的观测。 ( 2) 以钛酸四正丁酯为原料 用量筒量取2 mL 的钛酸四正丁酯倒入反应釜的内衬后, 以体积比为1 ∶10 量取20 mL 蒸馏水, 将蒸馏水倒入内衬和钛酸四正丁酯混合后放入烘箱中。反应温度为120 ℃, 时间为5 h 。样品自然冷却后, 用蒸馏水和无水乙醇冷却, 直接用于XRD 和TEM 的观测。 数据记录 参考文献： 夏金德. 水热法制备二氧化钛纳米材料[J].安徽工业大学学报,2007 ,24（2）140- 141. 肖逸帆，柳松. 纳米二氧化钛的水热法制备及光催化研究进展[J].硅酸盐通报,2007, 26(3)523-527
2014年第2期甘肃石油和化工2014年6月爆轰法制备纳米超微金刚石的最新进展 刘世杰 （甘肃兰金民用爆炸高新技术公司，甘肃兰州730020） 摘要：近年来，纳米金刚石性质的研究和功能开发利用已经成为热门，但由于我国在该领域的 研发起步晚、条件差等客观因素的存在，虽取得了一些成绩，但是与其它国家相比，依然整体处 于落后水平。本文主要综述了爆轰法合成纳米超微金刚石的发展历程、制备方法、工艺条件、发 展趋势并对存在的一些问题提出了建议。 关键词：炸药；爆轰；纳米金刚石；石墨；发展前景 1前言 纳米超微金刚石（Ultrafine Diamond，缩写为UFD）是一种颗粒尺寸和形状特异的工业金刚石，这类金刚石的颗粒尺寸在0.5-10.0nm之间，平均尺寸为4-5nm，大部分颗粒尺寸在2-8nm之间［1］。UFD既有金刚石的特性，又具有纳米材料的特性，因此它的应用领域极其广泛。目前，人们对纳米材料的研究已经渗透到许多研究领域。纳米结构材料的研究已成为跨世纪材料学的研究热点，这种材料被誉为“21世纪最有前途的功能材料”。通过结合应用需求进行金刚石颗粒与形貌的再加工、表面官能化，实现颗粒在应用介质中的均匀与稳定分散，是金刚石纳米晶的应用基础。在这个基础上开展研究，有利于发挥金刚石粉体的优良性能，并推动这种粉体材料在高端技术领域的应用。纳米金刚石在高强、耐磨纳米复合材料，高精密研磨抛光，纳米流体，纳米润滑和生物医药等领域都有较好的表现。它的制备技术有石墨高压相变法、等离子体化学气相沉积法［2］、冲击波压缩技术、催化热解法、静态高压高温合成法、动态超高压高温合成法、低压气象沉淀法以及20世纪80年代新出现的炸药爆炸法。 2爆轰法制备纳米超微金刚石 2.1爆轰法制备纳米超微金刚石 爆轰合成纳米金刚石通常采用梯恩梯（ＴＮＴ）和黑索金（ＲＤＸ）炸药为原料，并在１个充有惰性介质的密闭容器中进行爆轰反应，使未被氧化的自由碳原子在瞬时超高温高压作用下转变为纳米金刚石。陈鹏万等［3］采用注装ＴＮＴ／ＲＤＸ（５０／５０）混合装药，爆炸前在爆炸容器中充惰性保护气体或者在药柱外包裹有保压和吸热作用的水、冰或热分解盐类，收集爆炸后得到的黑粉，用强氧化剂除去其中的石墨、无定型碳等非金刚石相杂质，清洗、烘干后便可得到浅灰色纳米金刚石粉末（ＵＦＤ）。利用爆炸法制备的超细金刚石采用浓硝酸和浓硫酸混合液的沸腾处理及氢氟酸水浴处理后，除了残留极少量无定形碳外，基本除去了超细金刚石以外的杂质。 2.2爆轰法制备纳米金刚石合成机理 纳米金刚石生成机理的探讨随着纳米金刚石的生产研究同时进行。周刚博士提出了“碳液滴”模型，认为碳元素在爆轰环境中被还原成碳原子，未被氧化的部分经过聚集、晶化等形成金刚石［4］；李世才提出了纳米金刚石的尺寸由爆温限制［5］；陈权博士提出爆轰产物中石墨要在爆轰反应区中和 收稿日期：2014-06-20 作者简介：刘世杰（1986-），男，甘肃白银人，助理工程师，现从事高能气体压裂技术服务及爆破工作。
葡萄糖水热法制备纳米碳球 广州华南农业大学理学院09材化（2）班林勋，200930750211 引言 炭微球材料由于其具有高密度、高强度、高比表面积以及在锂离子电池方面的应用前景，已经引起许多研究人员的兴趣。碳微球的形状和大小显著影响着其电学性能。 葡萄糖在水热条件下会发生许多化学反应，实验结果表明：炭微球的增长似乎符合LaMer 模型（见图1），当0.5 mol·L-1 的葡萄糖溶液在低于140 C 或反应时间小于1h 时不会形成炭球，在此条件下反应后溶液呈橙色或红色并且粘度增强，表明有芳香族化合物和低聚糖形成，这是反应的聚合步骤。当反应条件为0.5 mol·L-1、160℃、3h 时开始出现成核现象，这个碳化步骤可能是由于低聚糖之间分子间脱水而引起的交联反应，或者在先前步骤中有其它大分子的形成，然后形成的核在溶液中各向同性生长所致。从现有的研究结果表明，制备过程中的反应条件如葡萄糖的起始浓度、反应温度和反应时间直接影响炭球的粒径分布，其中反应时间对颗粒粒径影响很大，随着反应时间的延长，这些纳米炭球粒径从150nm（最初核的大小，实验所得到的最小的尺寸）生长到1500 nm。 由葡萄糖水热法制备纳米炭球具有绿色环保无污染的特点，实验过程中没有引入任何引发剂以及有毒溶剂，制备得到的炭球粒径均匀，大小可控，同时表面含有大量活性官能团，具有优良的亲水性和表面反应活性，可应用于生物化学、生物诊断以及药物传输领域，也可以作为制备核壳结构材料或者多孔材料的模板等等，具有令人欣喜的应用前景。 图1 水热法形成炭球的结构变化示意图 1 实验部分 1.1 实验仪器与试剂
葡萄糖，去离子水，95%乙醇，50mL 高压反应釜，鼓风干燥箱，电子天平，抽滤装置（有机滤膜），滤纸，玻璃棒 1.2 纳米碳球的制备 纳米碳球的制备参见文献[1]。用电子天平称取 6g 葡萄糖放入50mL 反应釜内衬（图2）中，用移液管准确移取35mL 去离子水（葡萄糖溶液的浓度为0.952 mol·L -1 ）加入到上述反应釜中，用玻璃棒搅拌溶液，使葡萄糖全部溶解，然后装入反应釜中，用扳手拧紧反应釜，放入烘箱中。设定反应条件为：温度 180?C ，反应时间 4~12 h 。待反应结束后，降至室温，取出反应釜，将釜内黑褐色溶液抽滤（用40 um 有机滤膜），并及时清洗反应釜内衬，抽滤时用去离子水和 95% 乙醇清洗至滤液为无色。将样品用滤纸包好放入干燥箱中70℃干燥 4h 。收集样品，称重并计算产率。 图2 反应釜实物与结构示意图 1.3 纳米碳球的表征 1.3.1 X-射线衍射分析 测定所制备碳球的晶型以判断该碳球所属的类型（如普通碳还是石墨型碳） 1.3.2 红外光谱分析 测定碳球的活性官能团，表征不同制备条件下得到的碳球活性官能团变化 2 结果与讨论 2.1 实验数据 实验最终制备得到的纳米碳球的质量为 0.1255 g ，根据下列化学方程式 C 6H 12O 6 6C+6H 2O 可得产率23%.5100%4 .21255.0100%理论产率实际产率ω=?=?=
纳米材料的合成与制备 (1) 摘要 (1) 关键词 (1) The synthesis and preparation of nanomaterials (1) Abstract (1) Keywords (1) 引言 (1) 1纳米材料的化学制备 (2) 1.1纳米粉体的湿化学法制备 (2) 1.2纳米粉体的化学气相法制备 (2) 1.2.1气体冷凝法 (3) 1.2.2溅射法 (3) 1.2.3真空蒸镀法 (4) 1.2.4等离子体方法 (4) 1.2.5激光诱导化学气相沉积法(LICVD) (4) 1.2.6爆炸丝方法 (5) 1.2.7燃烧合成法 (5) 1.3纳米薄膜的化学法制备 (5) 1.4纳米单相及复相材料的制备 (6) 2纳米材料的物理法制备 (7) 2.1纳米粉体(固体)的惰性气体冷凝法制备 (7) 2.2纳米粉体的高能机械球磨法制备 (7)
2.3纳米晶体非晶晶化方法制备 (8) 2.4深度塑性变形法制备纳米晶体 (9) 2.5纳米薄膜的低能团簇束沉积方法(LEBCD)制备 (9) 2.6纳米薄膜物理气相沉积技术 (9) 3纳米材料的应用展望 (10) 4 总结 (11) 参考文献 (12)
纳米材料的合成与制备 摘要本文综述了近年来在纳米材料合成与制备领域的一些最新研究进展，包括纳米粉体、块体及薄膜材料的物理与化学方法制备。从纳米材料合成和制备的角度出发,较系统的阐述了纳米材料合成与制备的最新研究进展,包括气相法,液相法及固相法合成与制备纳米材料;并介绍了纳米材料在高科技领域中的应用展望。 关键词纳米材料，合成，制备 The synthesis and preparation of nanomaterials Abstract This paper summarized the recent years in the field of nanometer material synthesis and preparation of some of the latest research progress, including nano powder, bulk and thin film materials preparation physical and chemical methods. From the perspective of nano material synthesis and preparation, systematically expounds the synthesis and the latest progress in the preparation of nanometer materials, including gas phase, liquid phase method and solid phase synthesis and preparation of nano materials; And introduces the application of nanomaterials in the field of high-tech prospects. Keywords nano materials, synthesis, preparation 引言 纳米材料是晶粒尺寸小于100nm的单晶体或多晶体,由于晶粒细小,使其晶界上的原子数多于晶粒内部的,即产生高浓度晶界,因而使纳米材料有许多不同于一般粗晶材料的性能,如强度硬度增大、低密度、低弹性模量、高电阻低热导率等。
第29卷第1期爆炸与冲击V o l.29,N o.1 2009年1月E X P L O S I O N A N DS HO C K WA V E S J a n.,2009 文章编号:1001-1455(2009)01-0041-04 硝酸铈爆轰制备球形纳米C e O 2颗粒* 杜云艳,李晓杰,王小红,闫鸿浩,孙贵磊,江德安 (大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,辽宁大连116023) 摘要:以硝酸铈为原料,利用爆轰合成方法制备了C e O2纳米粒子三采用X R D和T E M对爆轰产物进行了检测和表征,并考察了尿素和亚硝酸钠对爆轰产物形貌的影响三3次实验结果表明,实验所得的C e O2晶体均为立方莹石结构,粒径分别为45二64二33n m三比较发现:混合炸药中加入尿素后,颗粒外观呈球形;混合炸药加入亚硝酸钠后,颗粒直径较小三 关键词:爆炸力学;纳米C e O2;爆轰合成;硝酸铈;尿素 中图分类号:O389;O614.33;T F123.7国标学科代码:130四35文献标志码:A 1引言 纳米C e O2具有广泛的用途[1],可以用于抛光二汽车尾气净化二作为发光材料二电子陶瓷等三其中球形纳米二氧化铈由于具有化学反应和机械研磨的双重抛光作用,因而抛光速度快,对晶面伤害小而在研磨磨料中具有重要的地位[2]三目前制备纳米C e O2的方法有很多,但制备球形纳米二氧化铈的报道并不多见三现有的制备球形纳米C e O2的方法有机械活化法[3]二水热晶化法[4]二喷雾燃烧法[5]三机械活化法因为有高温煅烧过程,粒子容易团聚,分散性差;水热晶化法要用到高压反应釜设备,投资大;喷雾燃烧法设备要求高,产量低;所以有必要进一步探索新的合成方法三 考虑到爆轰合成具有工序简单,爆轰时易于生成纳米球形颗粒[6-8]的特点,本文中选用较廉价的硝酸铈作为C e O2前驱体,采用爆轰合成的方法,对合成球形纳米C e O2进行了初步探索三以下共有3个实验,实验1只采用硝酸铈和泰安炸药两种成分,以确定未添加物时的爆轰合成效果三由文献[8]可知,在当采用硝酸铝和尿素混合后,再与黑索金制成混合炸药,爆轰后,所得纳米氧化铝外观呈球形,所以实验2中加入了尿素,以观察尿素可否对球形纳米C e O2的形成也起作用三由文献[3]可知,在碳酸铈的球磨过程中,加入氯化钠,可以起到助磨和阻聚的作用;考虑到若是在混合炸药中加入氯化钠,是否也能在纳米C e O2的生成过程中起到阻聚的作用?但是由于氯离子有强烈的腐蚀作用和毒副作用,所以本文中选用亚硝酸钠,因为亚硝酸钠在高温下会分解生成碳酸钠,而且亚硝酸钠是氧化剂,可以补偿炸药的负氧平衡,故在实验3中加入了亚硝酸钠三 2实验 2.1爆炸合成方法与检验方法 将预制好的药柱利用吊线悬挂在爆炸容器中心,如图1所示,然后接好导线,将爆炸容器密封好,用电雷管将药柱引爆三爆轰反应后,待纳米C e O2沉淀完毕,利用左侧的排气孔将废气排出,然后打开右侧的罐盖,收集爆炸罐内壁及底部沉淀的纳米C e O2粉末三采用X R D-6000型X射线衍射仪分析样品粒子的晶型和晶粒度,测定条件为C u靶(Kα,λ=0.15406n m),管电压40k V,管电流30m A,扫描速度4?/m i n,扫描范围20?~100?;采用J E M-100C XⅡ型透射电镜分析样品粒子的形貌及大小三 *收稿日期:2007-09-24;修回日期:2007-12-03 基金项目:国家自然科学基金项目(10572034,10602013) 作者简介:杜云艳(1981 ),女,硕士三
助锨财抖２００６年第１１期（３７）卷硫酸亚钛爆轰制备纳米Ｔｉ０２粒子。 曲艳东，李晓杰，张越举，孙贵磊，王小红 （大连理工大学工程力学系工业装备与结构分析国家重点实验室，辽宁大连１１６０２３） 摘要：以硫酸亚钛，氨水，硝酸铵和黑索金炸药为主要原料，结合沉淀法和爆轰技术对爆轰合成纳米二氧化钛进行了研究，同时利用Ｘ射线粉晶衍射仪（ＸＲＤ）和高分辨透射电子显微镜（ＨＲＴＥＭ）等对爆轰灰及经过在空气中５００℃，ｌｈ处理后的爆轰灰进行测试分析，结果表明：收集的爆轰灰是以金红石和锐钛矿相的二氧化钛为主粒径为（３０士１０）ｎｍ的球形超微粉，同时含有少量的杂质（Ｔｉ，ｏ。。和Ｃ），经过５００℃，１ｈ的热处理除杂后，制备的二氧化钛纳米粉末仍为金红石和锐钛矿相组成的混晶，金红石相和锐钛矿相的相对含量比为９：１，二氧化钛晶粒有轻微长大现象。 关键词：爆轰法；沉淀法；光催化剂：纳米Ｔｉｏｚ 中图分类号：ＴＢ３４文献标识码：Ａ文章编号：１００１—９７３１（２００６ｌｌｌ一１８３８—０３ １引言 近几十年来，利用半导体材料催化氧化环境中的污染物的研究引起了研究者的广泛关注［１］。其中比较广泛研究的半导体光催化剂主要有ＴｉＯ。、ＰｂＳ、ＣｄＳ、Ｓｎ０２、Ｚｎ０、Ｍ００３、ＳｒＴｉ０３、Ｖ２０５、Ｗ０３和ＭｏＳｉ２等。在这些半导体催化剂中Ｔｉ０２、ＣｄＳ和ＺｎＯ的催化活性最高，但是ＣｄＳ、Ｚｎ０在光照射时不稳定，光阳极腐蚀而产生的Ｃｄ抖、Ｚｎ２＋对生物有毒性，对环境有害。二氧化钛光催化材料以其价廉无毒、物理化学性能稳定、氧化性强和催化活性高的特点成为了一个人们关注的焦点。二氧化钛具有广泛的应用前景，因此其微粉和纳米粉体的制备研究也比较广泛。目前关于二氧化钛的制备研究已经有很多种合成方法，其中常用的如：水解法［２１、溶胶一凝胶法［３｜、水热法‘引、沉淀法‘引、微乳液反应法［６３等。常用的二氧化钛前驱体是钛醇盐，如钛酸丁酯Ｈ］，钛酸乙酯［７３和钛酸四异丙酯皿３；除醇盐外，四氯化钛［２．６］，硫酸氧钛【９３或硫酸钛［１０３等也用来制备二氧化钛微粉，纳米粉体和薄膜。但是目前这些制备技术还主要是处于实验研究阶段，真正应用于工业化生产之中还是比较少。目前工业中生产二氧化钛微粉主要是以金红石矿、锐钛矿、板钛矿、钛铁矿以及钛渣为主要原料利用硫酸法和氯化法制备［１¨。硫酸法是应用最早并且现在还一直沿用的方法，但是它对废酸和排出的废气等公害处理的设备需要很高的费用，同时实现连续操作方面尚待改进；而氯化法是一种直到２０世纪５０年代后期才开始实现工业化的新方法，它主要是用来生产锐钛矿和金红石相的混晶粉体。如何制备高性能的二氧化钛纳米晶，特别是探询适合工业化大规模生产应用的超细二氧化钛制备方法，仍然是一个重要的研究课题。本文以硫酸亚钛为主要原材料，加入适量的添加剂（ＮＨ。?Ｈ：Ｏ，ＮＨ。ＮＯ。），结合沉淀法和爆轰技术利用黑索金（ＲＤＸ）炸药进行了爆轰合成纳米二氧化钛的研究，并对原始的爆轰灰以及热处理后的爆轰灰的粒径及晶相采用Ｘ射线衍射分析测定，其粒径分布以及形貌采用高分辨透射电镜（ＨＲ—ＴＥＭ）进行了性质表征。爆轰法制备纳米粉体具有生产设备低廉，生产工艺比较简单，生产成本低，污染小，易于控制等优点，它有望成为一种适于工业化生产的制备纳米材料的合成方法。据我们所知，迄今为止，除了我们研究室利用工业偏钛酸进行爆轰法制备纳米二氧化钛［１幻的实验研究外，国内外尚没有它科研单位报道过利用其制备超细二氧化钛粉体。但是工业偏钛酸制备的二氧化钛粉体颗粒大小不均匀，无规则的几何形状，团聚现象比较严重［１２１。本文利用爆轰法以硫酸亚钛为前驱体，制备出了的粒径为（３０±１０）ｎｍ的球形二氧化钛超微粉体，颗粒分布比较均匀。 ２实验 ２．１化学试剂 硫酸亚钛（Ｔｉ：（ＳＯ。）。，ＣＰ，上海南汇营房化工厂）、氨水（ＮＨ。?Ｈ。Ｏ，ＡＲ，河北冀州东风福利化工有限公司）、硝酸铵（ＮＨ。ＮＯ。，ＡＲ，天津市幅晨化学试剂厂）和ＲＤＸ（Ｃ。Ｈ。Ｎ６０。）。 ２．２试验设备 用ＴｅｃｎａｉＧ２２０ｓ－Ｔｗｉｎ型高分辨透射电镜对样品颗粒的形貌及大小进行分析；采用ＸＲＤ６０００型Ｘ射线衍射仪对粒子的晶型进行分析，测定条件：Ｃｕ靶（Ｋａ，Ａ＝ｏ．１５４０６ｎｍ），管电压为４０ｋＶ，管电流为３０Ａ，扫描速度为４。／ｍｉｎ，扫描范围为２０～８０。。 ２．３制备过程 按照比例分别量取一定量的去离子水和硫酸亚钛（Ｔｉｚ（ＳＯ。）。）溶液，然后将此溶液稀释成一定浓度的溶液，再向稀释的溶液中慢慢加入适量的浓氨水，不断搅 －基金项目：国家自然科学基金资助项目（１０１７２０２５，１０５７２０３４）；辽宁省自然科学基金资助项目（２００４２１６１）收到初稿日期：２００６一０６一０５收到修改稿日期：２００６一０８－２ｌ通讯作者：李晓杰 作者简介：曲艳东（１９７８一）．男（蒙古族），河北承德人．博士研究生，师从李晓杰教授，从事爆轰合成纳米无机材料研究。 万方数据 万方数据
纳米材料的表征及其催化效果评价方式纳米材料的表征主要目的是确定纳米材料的一些物理化学特性如形貌、尺寸、粒径、等电点、化学组成、晶型结构、禁带宽度和吸光特性等。 纳米材料催化效果评价方式主要是在光照（紫外、可见光、红外光或者太阳光）条件下纳米材料对一些污染物质（甲基橙、罗丹明B、亚甲基蓝和Cr6+等）的降解或者对一些物质的转化（用于选择性的合成过程）。评价指标为污染物质的去除效率、物质的转化效率以及反应的一级动力学常数k的大小。
1 、结构表征 XRD，ED，FT-IR, Raman，DLS 2 、成份分析 AAS，ICP-AES，XPS，EDS 3 、形貌表征 TEM，SEM，AFM 4 、性质表征-光、电、磁、热、力等 … UV-Vis，PL，Photocurrent
1. TEM TEM为透射电子显微镜，分辨率为～，放大倍数为几万～百万倍，用于观察超微结构，即小于微米、光学显微镜下无法看清的结构。TEM是一种对纳米材料形貌、粒径和尺寸进行表征的常规仪器，一般纳米材料的文献中都会用到。 The morphologies of the samples were studied by a Shimadzu SSX-550 field-emission scanning electron microscopy (SEM) system, and a JEOL JEM-2010 transmission electron microscopy (TEM)[1]. 一般情况下，TEM还会装配High-Resolution TEM（高分辨率透射电子显微镜）、EDX（能量弥散X射线谱）和SAED（选区电子衍射）。High-Resolution TEM用于观察纳米材料的晶面参数，推断出纳米材料的晶型；EDX一般用于分析样品里面含有的元素，以及元素所占的比率；SAED用于实现晶体样品的形貌特征与晶体学性质的原位分析。
爆轰法合成纳米碳材料的研究 李晓杰，罗宁，闫鸿浩，王小红 （工业装备结构分析国家重点实验室，大连理工大学） 摘要：本文主要回顾了近三十年来，世界各国学者们从事爆轰法在合成纳米材料领域的研究进展。从爆轰法合成纳米金刚石、富勒烯碳、碳纳米管、纳米石墨材料至碳包覆金属复合纳米材料等，合成出了从单质到复合材料等形式多样的纳米碳材料。本课题组以爆炸加工技术为基础，独立并创新性地采用爆轰法合成纳米碳材料方面也取得一定的进展和成果，作此文与同行们共同交流、探讨、共同分享。 Abstract: In this paper, we review that the scholars in all over the world who engaging in detonation synthesizing of nanometer materials in the last 30 years. From the nanodiamond,Fullerene, carbon nano tube to carbon-encapsulated metal nanometials and so on, these nanomaterials were prepared by a detonation method. On that basis of detonation technique, we have achieved complete success and made progress and results in carbon nanographite materials.The paper was composed for the purpose of communication and share with other researchers. 关键词：爆轰法；纳米碳材料；纳米金刚石；纳米石墨；碳纳米管；碳包覆金属纳米材料Keywords: Detonation method；Nanocarbon materials；Nano-Diamond；Nano-Graphite；CNTs；Carbon-encapsulated metal nanometerials 在纳米科技领域，对纳米材料而言，纳米碳材料是研究的一个重要的分支。自从人类出现以来，利用碳材料的历史悠久，主要经历了木炭时代（公元前—1712年），石炭代（1713年—1866年），炭材料的摇篮时代（1867年—1895年），经典炭材料（1896年—1955年）和新型炭材料（1955年—至今）的发展时代。著名的理论物理学家、诺贝尔奖金获得者Richard P.Feynman[1]曾指明了材料的发展方向：“如果有一天人们按照自己的意愿排列原子和分子，那将创造什么样的奇迹。” 在十九世纪末，从美国人Niagara[2]生产的Acheson人造石墨开始标志着经典炭材料的发展时期的到来。根据原子杂化轨道理论，碳原子在与其它原子结合时，会产生不同形式的杂化，最常见的杂化形式为sp1、sp2、sp3杂化，与此相对应的碳的同素异形体主要有三种[3]：卡宾炭（Linear Carbon-Carbyne，也称线性炭）、石墨、金刚石。碳的结构逐渐被人们深刻的认识和研究，多种多样的纳米碳材料层出不穷，碳纤维、碳微球(GMSs)以及C60、碳纳米管(CNTs)、纳米洋葱状富勒烯(NOLFs)等多种笼状结构富勒烯、碳包覆金属纳米材料等复合纳米材料。炸药在爆炸瞬间释放出大量能量，对周围物体产生强烈地破坏作用，是人们经常利用的巨大能源之一。由于冲击压缩及加热作用，造成了被压缩炸药发生放热化学反应，以化学反应波的形式在炸药中按照一定的速度一层一层地自动进行转播。化学反应波的波阵面比较窄，化学反应正是在此很窄的波阵面内进行并迅速完成。由于爆轰法的反应速度快，能量密度高，作功强度大，使其在众多纳米材料的制备方法中独树一帜。 1.爆轰法合成纳米金刚石 纳米级的金刚石(Ultradispersed diamond[UDD]或者Ultrafine diamond[UFD])不但具有金刚石所固有的综合优异性能，而且具有纳米材料的奇异特性。由于纳米金刚石具有双重特性即：除了具有金刚石的特点之外同时还具备了其他纳米材料的共同特点：比表面积、化学活性好、熵值大和较多的结构缺陷等[4]。因此纳米金刚石的制备和特性的相关研究一直是各国学者的研究热点。二十世纪
水热法制备ZnO纳米棒 xxxx 一、实验目的： 1、掌握水热合成方法。 2、掌握晶体分析方法。 二、实验原理： 压强是高压釜内填充度、温度的函数，提高压强会提高成核速率，有利于粉体的产生，粉体粒径较小。根据公式 （1）P1V=nRT (1)P2=P0(2) P=P 1+P 2=nRT/V+P0(3) 式中：P1——T温度时高压釜内空气的压强； P 2——T温度时高压xx的压强； P——T温度时高压釜内的总压强； P 0——T温度时水的饱和蒸汽压； V——高压xx气体体积。 可以看出在一定的水热温度下，压强的大小依赖于反应器中的原始溶剂的填充度。反应釜内的压强随填充度增大而升高。
ZnO纳米棒的形成过程可以分为两个阶段： 第一阶段是成核阶段，第二阶段是生长阶段。具体的形成过程可以用下列反应式表示： Zn2++2OH-→Zn(OH)2(4)(CH 2) 6N 4+10H 2O →6HCHO + 4NH 3·H 2O (5) NH 3·H 2O ?NH4++OH- (6) Zn2++4NH 3→Zn(NH 3) 42+ (7)Zn(OH) 2→ZnO+H 2O (8)Zn(OH) 42-→ZnO+ H
2O+2OH- (9)当将氢氧化钠滴入含有Zn2+的水溶液中，边滴入边搅拌，溶液变浑浊，这是由于有Zn(OH) 2白色胶体生成(见反应式4)，同时六次甲基四胺水解产生的氨水（见反应式5），作为螯合剂通过和Zn2+结合而形成胺化合物Zn(NH 3) 42+（见反应式7），而溶液中生成的Zn(OH) 42-为这个过程提供了条件，在这种溶液环境下，一部分的Zn(OH) 2胶体分解成Zn2+和OH-，当Zn2+和OH-的浓度大到超过某个临界值时，就会有大量的ZnO 晶核形成，那么最终的晶体生长过程就开始了（见反应式8和9）。 方法一（首选） 三、实验仪器和试剂： 1、仪器： 超声清洗机，烧杯，水热合成反应釜，鼓风干燥箱，XRD衍射仪，扫描电子显微镜，紫外可见分光光度计。 2、试剂： 铜衬底，丙酮，无水乙醇（C 2H 5OH，分析纯），去离子水，硫酸锌（ZnSO 4·7H 2O，分析纯），氢氧化钠（NaOH，分析纯），六次甲基四胺（又名HMTA，C
物理在纳米材料测试表征中的应用 摘要：介绍了纳米材料的特性及一般的测试表征技术，主要从纳米材料的形貌分析，成分分析以及结构分析入手，介绍了扫描电子显微镜，透射电子显微镜，X 射线衍射，X射线荧光光谱分析，能谱分析等分析测试技术的工作原理及其在纳米粒子结构和性能分析上的应用和进展。 关键词：纳米材料；测试技术；表征方法 Abstract：The characterization and testing of nano-materials was described. Depend on the morphology, component and structure of nano-materials, the mechanism and applications of scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence spectroscopy, energy dispersive x-ray spectroscope (EDS) technology was presented. Further, the application and development of those technologies were described. Keyword: nano-materials; testing technology; characterization 0. 前言 分析科学是人类知识宝库中最重要、最活跃的领域之一，它不仅是研究的对象，而且又是观察和探索世界特别是微观世界的重要手段[ 1 ]。随着纳米材料科学技术的发展，要求改进和发展新分析方法、新分析技术和新概念，提高其灵敏度、准确度和可靠性，从中提取更多信息，提高测试质量、效率和经济性[ 2 ]。纳米科学和技术是在纳米尺度上（0. 1～100nm）研究物质（包括原子、分子）的特性及其相互作用, 并且对这些特性加以利用的多学科的高科技。纳米科技是未来高技的基础，而适合纳米科技研究的仪器分析方法是纳米科技中必不可少的实验手段。因此，纳米材料的分析和表征对纳米材料和纳米科技发展具有重要的意义和作用[ 3 ]。 1. 纳米材料的形貌分析 1.1 形貌分析的重要性
爆轰合成纳米材料 自1953年,瑞典通用电气公司采用高压技术合成金刚石以来,金刚石的合成技术发展很快,方法也是多种多样.从原理上给这些方法分类,可以归纳为高压法和低压法两大类,高压法又可分为静压法和动压法两种。静压法和动压法的共同之处都是石墨在高温高压作用下发生相变转化为金刚石,不同的是,前者是静压力,后者是炸药爆炸时产生的动态压力。 80年代中期,纳米科技和纳米材料有了飞速发展,并形成一门称为《纳术材料学》的新的学科‘名’.各发达国家纷纷投人巨资,争夺这一领域的制高点。在这种形势下,俄、美、日等国又研究了一种新的合成纳米级金刚石的爆炸方法,这种方法是采用负氧平衡炸药,通过炸药爆轰产生的高温、高压效应,直接将爆炸中不能被氧化的游离碳,转化为金刚石。利用这种方法合成的金刚石为纳米级超细粉末,颗粒尺寸分布范围为2~100nm。,人们称这种方法为炸药爆轰合成法。 在纳米粉体的众多制备方法中,固相反应法是最早应用于工业生产纳米颗粒的一种方法,具有工艺简单、低成本等优点,但是它的能耗过大、生产周期过长等缺点限制了它的进一步发展;水热法的关键在于控制溶液的温度,优点在于无需后期的煅烧处理,具有较高的烧结活性,具有一定的应用前景,但是过分依赖水热时间和温度,消耗时间;化学共沉淀法需要严格控制溶液的pH值,但有时容易引入杂相离子等。爆轰合成法通过炸药自身爆轰产生的高温高压效应提供能量合成纳米颗粒,早期主要用于合成纳米金刚石[10]等超硬材料,后来也用于合成其它纳米粉体如A-Fe2O3和TiO2等。利用乳化炸药爆轰合成纳米粉体是基于液相法发展起来的一种方法,它使金属盐在微小液滴内以离子的形式充分混合,兼有微乳液法和燃烧合成法两者的优点。相对于其它的纳米颗粒材料制备工艺,爆轰合成法具有产物粒径小,合成周期短,简便快捷,纯度高,合成设备以及工艺简单,原材料来源广泛,成本以及能耗低,炸药工业技术成熟等优点。 将硝酸铁、硝酸锰溶液、硝酸铵、油相(石蜡、凡士林、机油按照一定比例调和)、乳化剂等成分按照一定的化学计量(其中,铁元素物质的量与锰元素物质的量之比为2B1)混合,借鉴常规的乳化炸药生产工艺,考虑各成分的物理化学性质等多种因素控制乳化温度和时间,制备出乳化炸药基质。将该乳化基质分为两部分:一部分加入一定量AN后,加入RDX(黑索金)敏化,配置成零氧平衡(氧平衡是指炸药中所含的氧能将可燃元素完全氧化的程度;零氧平衡是指炸药中的氧刚好能将可燃元素完全氧化而无氧过剩,记为:OB=0)炸药,记为EFM 1#;另一部分直接加入一定量RDX敏化,配置成负氧平衡(负氧平衡是指炸药中所含的氧不足以将可燃元素完全氧化。 最近探索出一种制备碳包裹碳化铁纳米颗粒的新方法,即含铁的炭基干凝胶的爆炸法。该法制备的包裹颗粒尺寸为10nm~50nm,核为Fe7C3纳米颗粒,壳层为无定型碳。该法的显著特点是形成包裹条件的高温环境由炭基干凝胶自身提供,无须外部提供能量,只需热引发即可产生;制备过程简单、成本低、易操作等。 鉴于电弧法或者热解法制备的碳包裹金属的碳壳为石墨化碳,而爆炸法制得的碳包裹金属纳米颗粒的碳壳却为无定型碳壳,这两种结构的碳壳可能会有不同的用途。那么爆炸法制备的碳包裹金属纳米颗粒,在热处理过程中的稳定性如何,无定型碳壳可否能转化为石墨化碳壳,是值得研究的问题,因为这将直接关系到这种纳米颗粒的用途。本工作对爆炸法制备的无定型碳包裹Fe7C3纳米颗粒进行了热处理,研究了热处理前后颗粒的结构变化情况,初步探讨了结构变化的机理。
2.3.1 X 一射线衍射物相分析 粉末X 射线衍射法，除了用于对固体样品进行物相分析外，还可用来测定晶体 结构的晶胞参数、点阵型式及简单结构的原子坐标。X 射线衍射分析用于物相分析 的原理是:由各衍射峰的角度位置所确定的晶面间距d 以及它们的相对强度Ilh 是物 质的固有特征。而每种物质都有特定的晶胞尺寸和晶体结构，这些又都与衍射强 度和衍射角有着对应关系，因此，可以根据衍射数据来鉴别晶体结构。此外，依 据XRD 衍射图，利用Schercr 公式: θ λθβcos )2(L K = 式中p 为衍射峰的半高宽所对应的弧度值;K 为形态常数，可取0.94或0.89;为X 射线波长，当使用铜靶时，又1.54187 A; L 为粒度大小或一致衍射晶畴大小;e 为 布拉格衍射角。用衍射峰的半高宽FWHM 和位置(2a)可以计算纳米粒子的粒径， 由X 一射线衍射法测定的是粒子的晶粒度。样品的X 一射线衍射物相分析采用日本理 学D/max-rA 型X 射线粉末衍射仪，实验采用CuKa 1靶，石墨单色器，X 射线管电压 20 kV ，电流40 mA ，扫描速度0.01 0 (2θ) /4 s ，大角衍射扫描范围5 0-80 0，小角衍 射扫描范围0 0-5 0o 2.3.2热分析表征 热分析技术应用于固体催化剂方面的研究，主要是利用热分析跟踪氧化物制 备过程中的重量变化、热变化和状态变化。本论文采用的热分析技术是在氧化物 分析中常用的示差扫描热法(Differential Scanning Calorimetry, DSC)和热重法 ( Thermogravimetry, TG )，简称为DSC-TG 法。采用STA-449C 型综合热分析仪(德 国耐驰)进行热分析，N2保护器。升温速率为10 0C.1 min - . 2.3.3扫描隧道显微镜 扫描隧道显微镜有原子量级的高分辨率，其平行和垂直于表面方向的分辨率 分别为0.1 nm 和0.01nm ，即能够分辨出单个原子，因此可直接观察晶体表面的近原 子像;其次是能得到表面的三维图像，可用于测量具有周期性或不具备周期性的 表面结构。通过探针可以操纵和移动单个分子或原子，按照人们的意愿排布分子 和原子，以及实现对表面进行纳米尺度的微加工，同时，在测量样品表面形貌时， 可以得到表面的扫描隧道谱，用以研究表面电子结构。测试样品的制备:将所制 的纳米Fe203粉末分散在乙醇溶液中，超声分散30 min 得红色悬浊液，用滴管吸取 悬浊液滴在微栅膜上，干燥，在离子溅射仪上喷金处理。采用JSM-6700E 场发射扫 描电子显微镜旧本理学)，JSM-6700E 场发射扫描电子显微镜分析样品形貌和粒 径，加速电压为5.0 kV o 2.3.4透射电子显微镜 透射电镜可用于观测微粒的尺寸、形态、粒径大小、分布状况、粒径分布范 围等，并用统计平均方法计算粒径，一般的电镜观察的是产物粒子的颗粒度而不 是晶粒度。高分辨电子显微镜(HRTEM)可直接观察微晶结构，尤其是为界面原 子结构分析提供了有效手段，它可以观察到微小颗粒的固体外观，根据晶体形貌 和相应的衍射花样、高分辨像可以研究晶体的生长方向。测试样品的制备同SEM 样品。本研究采用 JEM-3010E 高分辨透射电子显微镜(日本理学)分析晶体结构， 加速电压为200 kV o 2.3.5 X 射线能量弥散谱仪 每一种元素都有它自己的特征X 射线，根据特征X 射线的波长和强度就能得