纳米材料制备

２００２年６月第２期　温州大学学报　・７９・　纳米材料的制备方法　马剑华　（温州大学应用技术学院浙江温州３２５０２７）　摘要：本文介绍了纳米材料的制备方法，并重点介绍了近几年发展起来的最新的制备方法及其进展。　关键词：纳米材料；制备方法；水热法；溶剂热法　中图分类号：ＴＢ３８３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—３０９（２００２）Ｏｌ一００７９—２２　１　前言　纳米科学技术是在０．卜ｌＯＯｎｍ尺寸空间内　研究电子、原子和分子运动规律和特性的科学　技术。它的最终目的是人类按照自己的意愿直　接操作单个原子，制造具有独特性能的产品。　其主要研究对象纳米材料被誉为“２１世纪最有　前途的材料”。纳米材料是指由极细晶粒组　成，特征维度尺寸在纳米量级（卜ｌＯＯｎｍ）的　固体材料。纳米材料通常划分为两个层次：即　纳米微粒和纳米固体。纳米微粒指颗粒尺寸为　纳米量级的超细微粒，它处于原子簇和宏观物　体交界的过渡区域，本身具有许多特有的性　质，是研究纳米材料的基础。纳米固体又称纳　米结构材料，它是由颗粒尺寸为卜ｌＯＯｎｍ￣－￣子　聚集而成的块材、薄膜、多层膜和纤维，基本　构成是纳米微粒以及他们之间的分界面。由于　极细的晶粒大量处于晶界和晶粒内缺陷的中心　原子以及其本身具有的量子尺寸效应、小尺寸　效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，纳米　材料与同组成的微米晶体材料相比，在催化、　光学、磁学和力学等方面具有许多奇异的性　能，因而成为材料科学领域中的研究热点。　在众多的纳米材料的研究与应用中，纳米　材料的制备是基础。本文从两个方面，即传统　的制备方法和近几年发展起来的新颖的制备方　法，对纳米材料的制备作介绍，并对后者作重　点介绍。　２纳米材料的传统制备方法　纳米材料的制备有很多方法，以物料状态　来分可归纳为固相法、气相法和液相法。　［收稿日期］２００１－０１－２７　［作者简介］马剑华（１９６５－）工学硕士，高级工程师　２．Ｉ固相法　固相法包括固相物质热分解法和物理粉碎　法。固相物质热分解法通常是利用金属化合物　的热分解来制备超微粒。物理粉碎法采用超细　磨制备超微粒。　２．２气相法　气相法在纳米材料制备技术中占有重要的　地位，主要包括以下几种方法：　２．２．１热等离子体法…　该法是用等离子体将金属等粉末熔融、蒸　发和冷凝以制成纳米微粒。　２．２．２激光加热蒸发法乜　其原理是以激光为快速加热源，使气相反　应物分子内部很快地吸收和传递能量，在瞬间　完成气相反应的成核和长大。　２．２．３真空蒸发一冷凝法口　该法的原理是在高纯惰性气氛下（Ａｒ或　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。　２．２．４高压气体雾化法　该法的原理是利用高压气体雾化器将　一２０℃～一４０℃的氦气和氩气以３倍于音速的速　度射入熔融材料的液流内，熔体被破碎成极细　颗粒的射流，然后急剧骤冷得到超微粒。　２．２．５高频感应加热法　以高频感应线圈作热源，使坩埚内的物质　在低压（卜ｌＯｋＰａ）的Ｈｅ、Ｎ，等气体中蒸发，蒸　发后的金属原子与惰性气体原子相碰撞冷却凝　聚成颗粒。　此外，气相法还有溅射法、气体还原法、

纳米材料的制备方法

纳米材料的制备方法多种多样，具体选择的方法取决于所需纳米材料的性质、应用需求以及实验条件等因素。以下是几种常见的纳米材料制备方法：

1.化学合成法：

-溶液法：将适当的化学物质在溶剂中混合反应，控制反应条件如温度、pH值等，通过溶液中原子、离子或分子的自组装形成纳米结构。常见的溶液法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、沉积法等。

-气相沉积法：将气态前驱物质通过化学反应沉积到基底表面，形成纳米结构。气相沉积法包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等。

2.物理方法：

-机械球磨法：通过机械力的作用使粉末颗粒在球磨罐中产生碰撞和摩擦，从而实现颗粒的细化和形态的改变，制备纳米颗粒或纳米结构。

-溅射法：利用高能粒子轰击靶材表面，使靶材表面原子或分子脱落并沉积到基底表面，形成纳米薄膜或纳米结构。

3.生物合成法：

-利用生物体内的生物合成过程，通过调控生物体的生理条件或添加适当的试剂，使生物体产生纳米材料。常见的生物合成法包括植物合成、微生物合成等。

4.模板法：

-利用模板的空间排列结构和特定的化学性质，将原料物质定向沉积或填充到模板孔道中，通过模板的模板效应制备纳米结构。常见的模板法包括硅模板法、自组装模板法等。

5.激光法：

-利用激光束对物质进行光照，控制激光的能量和焦点位置，使材料在局部区域发生化学或物理变化，形成纳米结构。常见的激光法包括激光烧蚀、激光诱导化学气相沉积等。

这些制备方法各有特点，可以根据纳米材料的具体要求选择适合的方法进行制备。同时，纳米材料的制备过程中需要注意控制反应条件、纯度和结构等关键因素，以确保制备得到高质量的纳米材料。

纳米材料制备方法综述

摘要：纳米材料由于其特殊性质，近年来受到人们极大的关注。随着纳米科技的发展，纳米材料的制备方法已日趋成熟。纳米材料的制备方法按物态一般可归纳为气相法、液相法、固相法。目前，各国科学家在纳米材料的研究方面已取得了显著的成果。纳米材料将推动21世纪的信息技术、医学、环境、自动化技术及能源科学的发展, 对生产力的发展产生深远的影响。

关键字：纳米材料，制备，固相法，液相法，气相法

近年来，纳米材料作为一种新型的材料得到了人们的广泛关注。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料，具有表面与界面效应，量子尺寸效应，小尺寸效应和宏观量子隧道效应，因而纳米具有很多奇特的性能，广泛应用于各个领域。为此，本文综述了纳米材料制备的各种方法并说明其优缺点。

目前纳米材料制备采用的方法按物态可分为：气相法、液相法和固相法。

一、气相法

气相法是将高温的蒸汽在冷阱中冷凝或在衬底上沉积和生长低维纳米材料的方法。气相法主要包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD），在某些情况下使用其他热源获得气源，如电阻加热法，高频感应电流加热法，混合等离子加热法，通电加热蒸发法。

1、 物理气相沉积（PVD）

在PVD过程中没有化学反应产生，其主要过程是固体材料的蒸发和蒸发蒸气的冷凝或沉积。采用PVD可制备出高质量的纳米材料粉体。PVD可分为制备出高质量的纳米粉体。PVD可分为蒸气-冷凝法和溅射法。

1.1 蒸气-冷凝法

此种制备方法是在低压的Ar、He等惰性气体中加热物质（如金属等），使其蒸发汽化, 然后在气体介质中冷凝后形成5-100 nm的纳米微粒。通过在纯净的惰性气体中的蒸发和冷凝过程获得较干净的纳米粉体。此方法制备的颗粒表面清洁，颗粒度整齐，生长条件易于控制，但是粒径分布范围狭窄。

1.2 溅射法

用两块金属板分别作为阳极和阴极，阴极为蒸发用的材料，在两电极间充入Ar气(40～250Pa)，两电极间施加的电压范围为0.3～1.5kv。由于两极间的辉光放电使Ar离子形成，在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面，使靶材原产从其表面蒸发出来形成超微粒子．并

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纳米材料的制备方法

一、前言

纳米材料和纳米科技被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。早在二十世纪60年代，英国化学家Thomas就使用“胶体”来描述悬浮液中直径为1nm-100nm的颗粒物。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当粒子尺寸小至纳米级时，其本身将具有表面与界面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，这些效应使得纳米材料具有很多奇特的性能。自1991年Iijima首次制备了碳纳米管以来，一维纳米材料由于具有许多独特的性质和广阔的应用前景而引起了人们的广泛关注。纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而受到人们越来越多的重视。

应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。

纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是

由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。

由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至

发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。

纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似线性的关系，所以也可以用 作新型的磁传感材料。高分子复合纳米材料对可见光具有良好的透射率，对可见光的吸收系数比传统粗晶材料低得多，而且对红外波段的吸收系数至少比传统粗晶材料低3个数量级，磁性比FeBO3和FeF3透明体至少高1个数量级，从而在光磁系统、光磁材料中有着广泛的应用。