固相法制备纳米微粒

纳米材料的固相反应研究纳米技术是当今科技领域的热点之一，其研究日益壮大。

其中纳米材料的制备是纳米技术的重要组成部分。

纳米材料的制备方式很多，如化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、电化学沉积法等。

而固相反应法是一种常见的纳米材料制备方法，其可以通过控制反应参数得到具有一定性质的纳米材料。

一、固相反应法的基本原理固相反应是指由不同物质在高温、高压和无溶剂的条件下，直接进行化学反应，生成新物质的化学反应。

纳米材料的制备就是通过固相反应法来进行的。

在固相反应法中，反应物以固体形式存在，反应条件包括反应温度、反应压力、反应时间等。

反应结束后，产生的产物需要经过热处理和洗涤等工艺进行处理，最终得到所需要的纳米材料。

固相反应法的优势在于可以控制反应条件实现纳米材料的产生。

同时，固相反应法在产量大、成本低等方面也有优势。

这种方法不需要进行液相反应，使得产物得到高纯度，且不容易出现污染物。

二、纳米材料制备中需要注意的问题固相反应法制备纳米材料时，需要注意反应条件的选择和反应机理的控制。

其中最重要的是反应条件的选择。

反应温度、反应时间及反应压力等参数的选择直接影响着产品的质量和纯度。

在反应过程中应该尽量控制反应条件以达到最佳的反应效果，尽量避免出现非预期的产物。

在固相反应中，还需要注意反应机理的控制。

在高温、高压和无溶剂的条件下，反应物的反应速率很快，反应生成的产物结晶度可能较低。

因此需要进行热处理和控制反应过程来提高产物的结晶度。

此外，还需要控制反应的速率和条件，使得产生的纳米材料具有所需要的特殊性质。

三、当前固相反应发展的趋势随着纳米科技的不断发展，纳米材料的制备方法也越来越多。

固相反应法在纳米材料制备中的地位也得到了不断的加强。

当前，固相反应不仅仅局限于制备金属和合金纳米材料，还有了向半导体、二维材料等方向拓展的趋势。

此外，通过固相反应法制备复合纳米材料和纳米多晶材料等也是当前的研究热点。

这些研究也为固相反应法未来的发展提供了新的思路。

第五章纳米材料的制备5.2 固相法和液相法徐强2009-03-11上次课内容重点1．气相法制备纳米颗粒气体冷凝法、流动液面上真空蒸镀法、通电加热蒸发法、激光诱导化学气相沉积2．气相法制备纳米薄膜物理气相沉积（蒸镀、溅射、离子镀的原理与比较）化学气相沉积（定义、化学反应）主要内容一、气相法二、固相法三、液相法固相法1、高能球磨法（机械合金化法）（重点）2、剧烈塑性变形法（等通道挤压和高压扭转）（了解）高能球磨高能球磨历史高能球磨技术简介高能球磨理论研究高能球磨结构材料开发 高能球磨功能材料开发高能球磨历史高能球磨(High-energy Ball Milling)技术,也称为机械合金化(Mechanical Alloying)，是上世纪70年代初由美国国际镍公司(INCO)开发的，最初是用于研制氧化物弥散强化的镍基超合金。

自上世纪80年代初发现它可用来制备非晶态材料后，对它的研究引起人们极大的兴趣。

近年的研究表明，由于高能球磨过程中引入大量的应变、缺陷及纳米量级的微结构，使得合金化过程的热力学和动力学过程不同于普通的固态反应过程，提供了其它技术（如快速凝固等）不可能得到的组织结构，因而有可能制备出常规条件下难以合成的许多新型合金。

高能球磨技术简介高能球磨是一个高能量干式球磨过程。

简单地说，它是在高能量磨球的撞击研磨作用下，使研磨的粉末之间发生反复的冷焊和断裂，形成细化的复合颗粒，发生固态反应形成新材料的过程。

原材料可以是元素粉末、元素与合金粉末和金属间化合物、氧化物粉末等的混合物。

磨球一般采用钢球。

唯一一种由上到下制备纳米粒子的方法。

高能球磨工艺特点工艺简单，易于工业化生产，产量大。

整个过程在室温固态下进行，无需高温熔化，工艺简单灵活。

合成制备材料体系广，不受平衡相图的限制。

可得到其它技术较难得到的组织结构，如宽成分范围的非晶合金、超饱和固溶体、纳米晶合金及原位生成的超细弥散强化结构。

可合成制备常规方法无法得到的合金，特别是不互溶体系合金、熔点差别大的合金、比重相差大的合金及蒸汽压相差较大的合金等难熔合金的制备。

纳米材料的制备原理
1. 碳纳米管的制备原理，碳纳米管可以通过电弧放电、化学气相沉积和化学气相沉积等技术制备。

其中，电弧放电是通过在高温下蒸发碳源，使其在惰性气体中凝结成碳纳米管；化学气相沉积则是通过在合适的催化剂下，使碳源气体在高温下裂解并在催化剂表面沉积形成碳纳米管。

2. 金属纳米颗粒的制备原理，金属纳米颗粒可以通过溶液法、气相法和固相法等制备。

溶液法是通过还原金属盐溶液中的金属离子得到金属纳米颗粒；气相法是通过将金属蒸气在合适条件下冷凝成纳米颗粒；固相法是通过固态反应在合适条件下生成金属纳米颗粒。

3. 量子点的制备原理，量子点是通过在合适的条件下控制半导体材料的生长，形成具有量子尺寸效应的微小颗粒。

常见的制备方法包括溶液法、气相法和微乳液法等，其中溶液法是最常用的制备方法，通过在溶液中控制反应条件和生长时间来合成所需尺寸和形貌的量子点。

总的来说，纳米材料的制备原理涉及到物理、化学和材料科学
的多个领域，通过合理设计和控制制备条件，可以获得具有特定形貌和性能的纳米材料。

这些原理为纳米材料的制备提供了重要的理论和实践基础，也为纳米材料在能源、电子、医药等领域的应用奠定了基础。

纳米颗粒的制备方法纳米颗粒的制备方法包括了物理方法和化学方法。

物理方法主要有气相法、凝胶法、固相法等；化学方法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、水解法、溶剂热法、微乳化法、沉淀法等方法。

1. 气相法气相法是指通过高温热解的方法将有机或无机的物质转化为气态，然后通过控制反应条件，使气态原料发生反应生成纳米颗粒。

该方法制备的纳米颗粒尺寸均匀性好，但需要高温高压下进行制备，成本较高。

2. 凝胶法凝胶法是指通过一个凝胶过程将活性物质分散在溶胶里面，待凝胶固化后，将固化后的凝胶通过热处理或化学反应作用制备出纳米颗粒。

该方法制备的纳米颗粒制备简单，成本低，尺寸均匀性好，可控性强。

固相法是指利用固相化学反应，将固态前体材料直接化学转化为纳米颗粒。

该方法操作简单，无需有机溶剂，环境友好，但尺寸分布不均匀。

5. 共沉淀法共沉淀法是指在反应溶液中加入还原剂或能够与前驱体反应生成沉淀的物质，使其沉淀在反应中，从而制备出纳米颗粒。

该方法操作简单，但尺寸均匀性较差，易受到溶液中的杂质影响。

6. 水解法水解法是指在水溶液中加入化学前驱体，并通过水解反应产生氧化物，然后在较高温度和压力下制备出纳米颗粒。

该方法成本低，制备过程简单，但制备出的纳米颗粒尺寸分布不均匀。

7. 溶剂热法8. 微乳化法微乳化法是指通过将两种不相溶的液体相互搅拌，产生微乳化体系，其中有一部分微乳可以平稳地包含化学前驱体，然后通过热处理将乳化剂去除从而制备出纳米颗粒。

该方法可控性强，纳米颗粒形状和大小均匀，但制备条件复杂，成本较高。

沉淀法是指将两种溶液相混合，其中一个溶液中含有化学前驱体，随后产生沉淀，沉淀体系需要经过洗涤、分离和热处理才能制备出纳米颗粒。

该方法制备成本低，操作简单，但因为需要经过多步处理，尺寸均匀度较差。

综上所述，不同的纳米颗粒制备方法各有优缺点，不同的实际应用领域需要选择不同的制备方式。

纳米二氧化钛的制备技术一、固相法固相法是通过固相到固相的变化来制备纳米TiO2粉体,基础的固相法是钛或钛的氧化物按一定的比例充分混合,研磨后进行煅烧,通过发生固相反应直接制得纳米TiO2粉体,或者是再次粉碎得到纳米TiO2粉体。

固相法包括热分解法,固相反应法,火花放电法,高能球磨法等。

固相法虽然经济，工艺过程和设备简单,但是其耗能大而不够纯,且粒度分布和粒子外貌上不能令人满意,所以主要用于对粉体的纯度和粒度要求不高的情况。

如:高能球磨法是靠压碎、击碎等作用,机械粉碎成粉末,可得到粒径为15~50 nm的纳米TiO2粉体。

该法工艺简单,成本低廉,但颗粒易受污染,得到的TiO2产品纯度不高,粒度分布和晶型不理想。

二、气相法气相法指直接利用气体或者通过各种手段将物质变为气体，使之在气体状态下发生物理或化学反应,最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米TiO2的方法。

气相法包括溅射法、化学气相反应法、化学气相凝聚法、气体蒸发法等,其中应用较多的是化学气相反应法。

化学气相反应法是利用挥发性的钛化合物的蒸发,通过化学反应生成所需化合物在保护气体环境下快速冷凝,从而制备纳米TiO2。

该法制备的纳米TiO2颗粒均匀,纯度高,粒度小,分散性好,化学反应活性高,工艺可控和连续。

三、液相法1、水解法水解法是在一定的条件下使前驱物分子在水溶液体系进行充分水解,以制备纳米TiO2粉体的方法。

其基本步骤包括:水解、中和、洗涤、烘干和焙烧。

纳米TiO2水解法常使用的前驱物一般是四氯化钛或钛醇盐。

均相水解法,以钛醇盐为钛源制备纳米TiO2微粒。

均相水解法是利用在脂肪酸和醇反应所生成的均相反应体系中的水与钛盐进行水解反应,保证水解反应的均匀性,改善了直接水解法因沉淀剂局部浓度过高引起的不均匀现象。

通过调节酯化反应和水解反应条件使得粒子的成核速率大于生长速率,反应体系处于过饱和状态,使生成的TiO2的粒径控制在纳米尺度,从而获得粒径分布均匀和纯度高的纳米TiO2粒子。

纳米微粒的制备方法
——摘选自《纳米微粒制备技术》张金才、王敏、戴静，1006- 4990( 2005) 11- 0007- 04
许多纳米微粒因其独特性质在材料学方面有着重要的用途对于各种生产和生活中非常有用的纳米微粒, 实现其制备方法的优化, 以及发展更加有利于实现工业化的制备方法, 目前仍是纳米材料工作者的主要研究方向。

纳米微粒的制备方法基本如下：
1.固相法：机械粉碎发、(室温)固相反应法
2.液相法：维乳液法、水热法、沉淀法(共沉淀法、均相沉淀法)、溶胶－凝胶法(Sol
－Gel法)、水解法
3.气象法：化学气象沉积法、气相冷凝法、溅射沉积法、气相燃烧法
4.其他方法：电化学法、微波诱导等离子体热解法、超声波震荡法、辐射合成法、喷
雾热解法
除以上方法外, 还有许多方法正在被尝试使用,比如超临界流体法、微波介电加热法、激光气相法等。

每种制备方法都有各自的特点, 但作为一种功能材料, 在研究其制备过程时, 不能不考虑其应用前景和工业化的可行性。

相信随着研究的不断深入, 纳米材料在实现其工业化过程中, 会在诸多方面得到更广泛的应用。

低温固相法制备ZnSe纳米粒子龙应钊;王海文;殷馨【摘要】结合最新科研成果设计了低温固相法制备ZnSe纳米粒子的实验,并采用XRD,TEM,Uv-vis分光光度计对样品进行了分析.通过上述实验构建了无机合成-结构鉴定-结构与性能关系的综合性实验课程,课程内容实用性和可操作性强,涵盖的知识面广并与现实生活紧密结合,有利于提高学生的积极性,培养创新能力及科研精神.【期刊名称】《实验科学与技术》【年(卷),期】2014(012)005【总页数】3页(P39-41)【关键词】无机化学;ZnSe纳米粒子;综合实验;固相法【作者】龙应钊;王海文;殷馨【作者单位】华东理工大学化学与分子工程学院,上海200237;华东理工大学化学与分子工程学院,上海200237;华东理工大学化学与分子工程学院,上海200237【正文语种】中文【中图分类】O611.4ZnSe晶体是一种性能良好的II－VI族半导体发光材料，室温下禁带宽度为2.67 eV，其透光范围很宽（0.5～22.0μm），且具有较高的发光效率和低的吸收比。

因此，ZnSe半导体材料在很多方面都有潜在的应用价值。

例如，在半导体光源领域的ZnSe基半导体激光器（LD）、发光二极管（LED）和红外器件的开发等领域。

此外，它还可被用于光致发光和电致发光器件、薄膜太阳能电池等方面［1－2］。

如此广泛的用途推动着ZnSe材料的研究不断前进。

目前，人们已开发了多种制备ZnSe纳米材料的方法，有升华法、模板法［3－4］、共沉淀法［5］、液相合成法［6］、水热法［7－8］等，其中，化学气相沉积法（CVD）是国际常用的ZnSe晶体的制备方法。

为加强学生对半导体材料的认识，加深对无机化学实验研究的了解，我们参考各类文献设计了一种低温固相法制备ZnSe纳米粒子的综合性实验。

该方法具有反应条件温和、反应过程简单等特点。

并通过XRD、能谱、透射电镜、紫外可见漫反射光谱等检测手段，确认该产品为ZnSe纳米粒子。

纳米微粒的制备方法应用化工技术08.2 刘碧08032050208物理制备方法早期的物理制备方法是将较粗的物质粉碎，如低温粉碎法、超声波粉碎法、冲击波粉碎法、蒸气快速冷却法、蒸气快速油面法、分子束外延法等等。

近年来发展了一些新的物理方法，如旋转涂层法将聚苯乙烯微球涂敷到基片上，由于转速不同，可以得到不同的空隙度。

然后用物理气相沉积法在其表面上沉积一层银膜，经过热处理，即可得到银纳米颗粒的阵列。

中科院物理所开发了对玻璃态合金进行压力下纳米晶化的方法。

例如：ZrTiCuBeC玻璃态合金在6GPa和623Ｋ的条件下进行晶化,可以制备出颗粒尺寸小于5nm的纳米晶。

化学制备方法固相法固相法包括固相物质热分解法和物理粉碎法。

固相物质热分解法是利用金属化合物的热分解来制备超微粒，但其粉末易固结，还需再次粉碎，成本较高。

物理粉碎是通过机械粉碎、电火花爆炸等法制得纳米粒子。

其原理是利用介质和物料间相互研磨和冲击，以达到微粒的超细化，但很难使粒径小于100纳米。

机械合金法(ＭＡ)是1970年美国ＩNCO公司Benjamin 为制作镍的氧化物粒子弥散强化合金而研制成功的一种新工艺。

该法工艺简单，制备效率高，并能制备出常规法难以获得的高熔点金属或合金纳米材料，成本较低但易引进杂质，降低纯度，颗粒分布也不均匀。

近年来，助磨剂物理粉碎法和超声波粉碎法的采用，可制得粒径小于100纳米的微粒。

但仍然存在上述不足，故固相法还有待继续深入研究。

气相法气相法在纳米微粒制造技术中占有重要地位，利用此法可以制造出纯度高、颗粒分布性好、粒径分布窄而细的纳米超微粒。

尤其是通过控制气氛，可制备出液相法难以制备的金属碳化物、硼化物等非氧化物的纳米超微粒.该法主要包括：真空蒸发—冷凝法在高纯惰性气氛下(Ar、He) ，对蒸发物质进行真空加热蒸发，蒸气在气体介质中冷凝形成超细微粒。

在1987年，Biegles等采用此法又成功制备了纳米级TiO2陶瓷材料。