纳米材料的制备方法

纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法

纳米材料的制备方法

摘要

本文介绍了纳米材料的几种常用制备方法，并指出各种方法的特点本文介绍了纳米材料的几种常用制备方法，并指出各种方法的特点..

关键词

纳米材料纳米材料 制备方法制备方法

preparation methods of nanomaterials Abstract 

This article describes several commonly used preparation reparation methodsmethods of nanomaterials and 

pointed out that the characteristics of various methods.

Key words

nanomaterials

 , preparation methods 

1、引言

纳米材料和纳米技术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。通常所说的纳米材料是指超微粒—即尺寸在

Inm~10OnmInm~10Onm之间的金属、合金、氧化物及各种化合物的颗粒及由超微之间的金属、合金、氧化物及各种化合物的颗粒及由超微

粒经高真空压缩技术获得的纳米固体材料，由于纳米粒子具有量子尺

寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和库伦阻塞效应[1][1]

。也因为

纳米粒子小，具有化学反应不知性高、化学催活性大、光学吸附性强。

纳米材料所具有的不寻常的性质，使纳米材料在光学材料、电子材料、

磁性材料以及高强度、高密度材料的烧结、催化、传感等方面有广阔

的应用前景。被认为是二十一世纪新材料的基础纳米材料的研究与应

用引起了各国科学家和政府的兴趣和高度重视。在本文中介绍了目前

纳米材料合成与制备常用的几种方法，并指出了各种方法的特点。纳米材料合成与制备常用的几种方法，并指出了各种方法的特点。

2、纳米材料的合成与制备方法

纳米材料的合成主要问题是纳米微粒的纯度、粒度的均匀程度、

粒度的可控性及产量等。一种好的制备方法应能产生纯度高、粒度均

纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法

匀的纳米微粒匀的纳米微粒. .

2.1固相法

固相法是通过从固相到固相的变化来制备纳米粉体。固相法是通过从固相到固相的变化来制备纳米粉体。固相法包括

固相物质热分解法、固相烧结法和物理粉碎法。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，但粉末易团聚，还需常是利用金属化合物的热分解来制备超微粒，但粉末易团聚，还需

要再次粉碎，成本较高；固相烧结法是利用高温灼烧来实现固相化学

反应，通常也需要在惰性气氛下进行，这种方法难以得到颗粒较细的

纳米粒子；物理粉碎法是采用超细研磨来制造超微粒，其原理是利用其原理是利用

介质与物料之间的互相研磨和冲击，以达到微粒的超细化，这种方法

操作简单且容易放大，但产物易被严重污染，很难制得粒径小于很难制得粒径小于100nm100nm

的微粒。的微粒。

固相法比较简单，成本较低，但容易引进杂质，微粒的形状难以固相法比较简单，成本较低，但容易引进杂质，微粒的形状难以

控制，粒度也不均匀，尺寸一般大于0.1cm.0.1cm.目前超微粒的制备大多目前超微粒的制备大多

采用液相法或气相法采用液相法或气相法. .

2.2 液相法

液相法主要包括溶胶一凝胶法、沉淀法和水热法。溶胶一凝胶法

是将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶，然后使溶质聚合凝胶

化，再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分，最后得到无机材料；沉淀法

指包含一种或多种离子的可溶性盐溶液，当加入沉淀剂后，于一定温

度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类而

析出，将溶剂和溶液中原有的阴离子洗去，经热分解或脱水即得到所

需的氧化物粉体。水热法是高压高温下在水水热法是高压高温下在水((水溶液水溶液))或水蒸气等流体

纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法

中进行有关化学反应的总称。水热法合成制备粉体的主要驱动力是氧

化物在不同状态下溶解度的不同。例如普通的氧化物粉末、氢氧化物

粉末、溶胶一凝胶粉末等在溶剂巾的溶解度一般比高结晶度、低缺陷

密度的粉末溶解度大。在水热反应的升温升压过程中，前者的溶解度

不断增加，当达到一定浓度时，就沉淀出后者。因此水热法合成粉末

的过程实质上就是一个溶解—的过程实质上就是一个溶解— 再结晶的过程[2-4][2-4]

。中国科技大学苏庆

德等人采用非水溶剂水热法制备了纳米德等人采用非水溶剂水热法制备了纳米CeOCeOCeO。粒径为。粒径为。粒径为2O2O2O～～50nm50nm，不足，不足

的是灼烧时团聚烧结较严重[5][5]

。

2.3 气相法

气相法是使物质在气体状态下发生物理变化或化学变化，气相法是使物质在气体状态下发生物理变化或化学变化，最后在

冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法[6][6]

。气相法可分为蒸发法、

化学气相沉淀法、化学气相凝聚法和溅射法等。蒸发法是在某种气体

中将金属、合金或陶瓷蒸发气化，然后与惰性气体冲突、冷却、凝结

而形成纳米微粒。该方法制备的颗粒主要具有表面清洁、粒径分布窄、

粒度均匀、容易控制的优点；化学气相沉淀法粒度均匀、容易控制的优点；化学气相沉淀法(CVD)(CVD)(CVD)，是利用挥发性，是利用挥发性

的金属化合物的蒸汽，通过化学反应合成所需的物质，在保护气体环

境下快速冷却，从而制备产物的纳米微粒[7][7]

。化学气相沉淀法技术

可适用于制备各种金属、金属化合物以及非金属化合物；化学气相凝化学气相凝

聚法聚法(CVC)(CVC)(CVC)，是利用气相原料在气相中通过化学反应形成基本粒子并，是利用气相原料在气相中通过化学反应形成基本粒子并

进行纳米微粒的方法。该方法克服了蒸发法的前驱体类型少和化学气

相沉淀法颗粒形态不易控制、易团聚的弊端，已经成功合成了碳化相沉淀法颗粒形态不易控制、易团聚的弊端，已经成功合成了碳化

硅、氮化硅、氧化锆和二氧化钛等多种纳米微粒；溅射法是在惰性气

纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法

氛下在阳极或阴极蒸发材料间，加上几百伏的直流电压，发生放电过

程时离子撞击阴极的蒸发材料靶，靶材的原子就会由其表面蒸发出程时离子撞击阴极的蒸发材料靶，靶材的原子就会由其表面蒸发出

来，蒸发的原子被惰性气体冷却而凝结或与活性气体反应而形成纳米

微粒[8]

。其特点为靶材放置灵活，蒸发面积大，可制备高熔点金属纳

米材料，也可形成纳米微粒薄膜。米材料，也可形成纳米微粒薄膜。

2.4 微乳液法

一般情况下，两种互不相溶的液体在表面活性剂作用下形成热力一般情况下，两种互不相溶的液体在表面活性剂作用下形成热力

学稳定的、各向同性、外观透明或半透明、粒径学稳定的、各向同性、外观透明或半透明、粒径11～100nm 100nm 的分散体的分散体

系称为微乳液，包括水包油和油包水两种结构。该方法可在较低温度该方法可在较低温度

下制备纯度高、粒径分布均匀、化学活性高的单组分及多组分混合物，

它可制备传统方法不能或难以制备的样品。主要用于氧化物纳米结构

的合成，如的合成，如SiOSiO

2、 Fe

2O

3、TiO

2、Y

2O

3等。等。

2.5 超声化学法

超声化学法是利用超声空化能量来加速和控制化学反应，超声化学法是利用超声空化能量来加速和控制化学反应，提高反

应速率，引发新的化学反应的方法。超声空化现象存在于液体的空化

核，是一个在声场的作用下振动生长和崩溃闭合的动力学过程，在空

泡崩溃闭合时，泡内的气体或蒸汽被压缩而产生高温及局部高压并伴

随着发光、冲击波，利用超声空化原理，为化学反应创造了一个特殊

的反应条件【【99】】

。目前，超声化学已被广泛用于纳米材料的制备，已经

成功制成纳米线、纳米管和纳米晶。成功制成纳米线、纳米管和纳米晶。

3、 结论

纳米材料由于具有特异的光、电、磁、催化等性能，可广泛用于

纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法

国防军事和民用工业的各个领域。它不仅在高科技领域有不可代替的

作用，也为传统产业带来生机和活力。随着纳米材料制备技术的不断

开发及运用范围的拓展，工业化生产纳米材料必将对传统的工业产生

重大影响。然而，到目前为止，由于对控制纳米粒子的形状、粒度及

其分布、性能等得研究很不充分，开发出来的产品难实现工业化、商

品化规模。品化规模。

参考文献

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