纳米材料合成方法

mof热还原法合成纳米材料

MOF（金属有机框架）是一种由过渡金属离子和含氮杂环或羧酸类的有机配体通过自组装形成的三维有序的纳米多孔功能材料。MOF具有大的比表面积，低的晶体密度，不饱和的金属位点，高的孔隙率和孔体积等特点，为气体吸附和储存、催化、传感、药物输送等领域提供了良好的场所。

热还原法是一种常用的制备纳米材料的方法，其原理是通过加热还原剂，将金属盐或氧化物还原成金属单质或纳米颗粒。热还原法制备纳米材料的过程包括溶液的配制、加热还原、分离和干燥等步骤。

具体来说，热还原法制备MOF纳米材料的过程如下：

1. 溶液的配制：将所需的金属盐和有机配体溶解在溶剂中，形成均一溶液。

2. 加热还原：将溶液加热至所需温度，并加入还原剂（如NaBH4、LiAlH4等），使金属离子还原成金属单质。同时，有机配体也会被还原成相应的有机物。

3. 分离和干燥：将反应后的溶液进行分离，得到MOF纳米材料。然后将其进行干燥处理，得到最终的产品。

热还原法制备MOF纳米材料具有操作简便、条件温和、产物纯度高等优点。同时，通过选择不同的金属盐和有机配体，可以制备出具有不同结构和性质的MOF纳米材料，从而满足不同的应用需求。

州．爹院　非　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＣｈｉｚｈｏｕ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　２００８年１０月第２２卷第５期　０ｃｔ．２００８　Ｖ０ｌ－２２　Ｎｏ．５　生物方法控制合成纳米材料的应用研究与进展　陈平　（池州学院化学与食品科学系，安徽池州２４７０００）　【摘要】综述了生物方法控制合成纳米材料的研究进展。着重对微生物体和动植物体在控制合成纳米材料方面的应用做了具体评述．　并对该领域的未来发展进行了展望。　【关键词１纳米材料；控制合成；生物方法　【中图分类号］０６３　【文献标识码】Ａ　［文章编号１　ｌ　６７４—１　１　０２（２００８）０５—００５１－０４　纳米材料由于具有显然不同于体材料和单个　分子的独特的表面效应、体积效应、量子尺寸效应　和宏观隧道效应等，使得纳米材料呈现出许多奇异　的物理、化学性质【１】，如纳米材料在化学反应中显示　了极高的活性和良好的选择性；与大块的体材料比　较，纳米材料的吸收光谱普遍存在“蓝移”现象，对　于纳米半导体微粒因其光吸收率大的特色，可应用　于红外线感测器材料；纳米银具有很强的抗菌活　性，完全没有耐药性及其极低的毒副作用，其抗菌　机理独特。今天纳米材料在电学、光学、磁学、力学、　催化、生物和医药学等诸多方面的重要性质已经引　起人们的高度重视。纳米材料在电子学、化学化工、　生命科学、医学等众多领域有着广泛的应用前景闼。　目前已有大量报道纳米材料的制备方法，从合　成技术路线来说，可以分为极端条件下合成与温和　条件下合成软化学合成，直接合成与模板合成，固　相法合成、液相法合成与气相法合成等。按制备过　程中涉及的反应机理分为化学法和物理法Ⅱ］。利用　物理方法制备的纳米材料纯度高、活性高，但是产　物粒度分布比较宽，容易发生团聚。利用化学方法　制备的纳米材料具有较好的分散性，粒径分布窄，　形貌比较均匀，但是材料的表面往往有杂质。物理　制备方法往往需要设备较大成本较高。化学制备方　法中如液相沉淀法虽然操作简单，成本低但易引进　杂质，难以获得粒径小的纳米粉体，水热／溶剂热　法大多需要在特殊反应器（高压釜）内在高压环境　下进行。　最近几年来，生物方法制备纳米材料方面得到　了一定的发展，如ＤＮＡ分子圈，蛋白质问、微生物体、　动物和植物体等被用来制备纳米材料。生物方法制　备纳米材料往往具有条件温和、对环境无污染，成　本低廉等优点。本文主要综述用生物体来控制合成　纳米材料的研究进展，主要如下：　１微生物体　目前一些微生物体已经报道被用来制备纳米　材料阎。图１是用真菌矿化产生的梅花状ＣａＣ０３的　纳米超结构的扫描电镜照片，结果表明真菌可以利　用自然界的无机物质合成纳米材料。Ｈａｃｋ等人用　淡水中存在的Ｌｅｐｔｏｔｈｒｉｘ　ｄｉｓｃｏｐｈｏｒａ　ＳＰ一６活体细菌　制备出了含高价锰（ＭＯ６）ＭＯ　的纳米材料。还有研　究用普通的大肠杆菌在其不同的生长期内合成出　ＣｄＳ半导体纳米材料。另外还有研究表明用病毒等　其他微生物也可以合成纳米材料。微生物具有各种　各样的几何外形，如球状、杆状、丝状、螺旋状等，这　些极小的三维标准形状，它们为纳米材料的合成提　供了丰富的模板。文献表明呀　用微生物体来合成　纳米材料的主力军是细菌，当然利用真菌和病毒等　其它微生物体也已合成出许多性能优良、形貌精美　的纳米材料Ｏ这些研究成果的不断涌现不但为生物　合成新的纳米材料注入了活力，也显示了在纳米材　料合成方面纳米技术和生物技术结合的巨大潜力。　２植物体　目前文献报道部分植物体也可以被用来制备　纳米材料。Ｇａｒｄｅａ－Ｔｏｒｒｅｓｄｅｙ等　艮道在活的Ａｌｆａｌｆａ　收稿日期：２００８—０５－０９　基金项目：安徽省高等学校省级自然科学研究项目（１（Ｊ２Ｏ０７Ｂ２３０）。　作者简介：陈平（１９７５一），男，安徽贵池人，池州学院化学与食品科学系讲师，博士，主要研究方向为纳米材料的制备及其与生物关系。

稀土氧化物纳米材料的合成方法及应用研究

作者：郭文婷

来源：《教育教学论坛》 2014年第31期

郭文婷

（酒泉职业技术学院化学工程系，甘肃酒泉735009）

摘要：对稀土氧化物纳米材料的各种制法、性质及其应用进行了较详尽而系统的探讨，比较了固相法、液相法与气相法的区别，并叙述了一些常用的液相法。

关键词：纳米氧化物稀土材料；合成；应用

中图分类号：G710 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）31-0120-02

纳米科学是一门新兴的交叉性前沿学科，正以不断创造新工艺、新物质和新产品的潜力而掀起新的产业技术革命。从事纳米科学与纳米技术领域的科学家广泛认为，其发展会对许多工业技术发生积极而深远的影响。稀土氧化物纳米材料具有宏观量子、隧道、透明、小界面、尺寸和比表面效应等奇异性能，及热、电、光和磁等新奇的物理性质，为传统化工等产业带来了勃勃生机和活力[1]。我国稀土化合物材料在国民经济各个行业的应用正呈显出不断增长的态势。稀土材料能作为合金、电子陶瓷、贮氢、磁阻、电热、发光、激光、压电、催化和热电材料等，是一类用途十分广泛的新材料[2，3]。稀土纳米材料的大规模应用，将促使我国稀土产业升级换代。

一、纳米稀土氧化物的制备方法

固相法、液相法和气相法等是目前制备纳米氧化物稀土材料的三种常用方法。

1.液相法。常见的液相法主要有沉淀法（共沉淀法和均相沉淀法）、溶胶- 凝胶法、喷雾法（喷雾干燥法、雾化水解法、喷雾焙烧法）、溶剂热法（高温高压）（水热合成法和有机溶剂热法）、水解法（金属醇盐水解法和无机盐水解法）、氧化还原法（常压）（水溶液法和有机溶液法）、辐射化学合成法、燃烧合成法、乳液化法、蒸发溶剂热解法等。（1）溶胶- 凝胶法。溶胶- 凝胶法的原理为用无机金属盐或者金属醇盐水解，先获得溶胶，然后让溶质凝胶化，经干燥、焙烧得到的一种无机金属氧化物新材料。其工艺流程为：

纳米材料合成方法探讨

2 纳米材料的合成方法

纳米材料的合成方法至今多种多样，但归纳起来主要是气相法、液相法和机械方法。

2.1 气相法[5-9]

2 . 1 . 1 低压气体中蒸发法（气体冷凝法）

1963 年该法由Ryozi Uyeda 及其合作者研制成功，即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微粒。

2 . 1 . 2 活性氢－熔融金属反应法

含有氢气的等离子体与金属间产生电弧，使金属熔融，电离的N2、Ar等气体和H2 溶入熔融金属，然后释放出来，在气体中形成了金属的纳米粒子，用离心收集器、过滤式收集器使微粒与气体分离而获得纳米微粒。

2 . 1 . 3 溅射法

用两块金属板分别作为阳极和阴极，在两电极间充入Ar 气（40～250Pa），施加0.3～1.5 kV 的电压，使Ar 形成离子。在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面，使靶材原子从其表面蒸发出来形成纳米粒子，并在附着面上沉积下来。

2 . 1 . 4 流动液面上真空蒸镀法

原料被电子束加热蒸发后，与从圆盘中心流出的油形成的油膜结合生成纳米粒子。含有纳米粒子的油被甩进了高真空室沿壁的容器中，含量低的油在真空下进行蒸馏，使它成为浓缩的含有纳米粒子的糊状物。

2 . 1 . 5 通电加热蒸发法

此法是通过碳棒与金属相接触，通电加热使金属熔化，金属与高温碳素反应并蒸发形成碳化物纳米粒子。

2 . 1 . 6 混合等离子体法

由石英管外的感应线圈产生高频磁场（几兆赫）将气体电离产生RF 等离子体，由载气携带的原料经等离子体加热生成纳米粒子并附着在冷却壁上，同时沿等离子体室轴向同时喷出DC 等离子电弧束来防止RF 等离子弧焰受干扰，其主要包括等离子蒸发法、反应性等离子蒸发法和等离子体CVD法。

2 . 1 . 7 激光诱导化学气相沉积（LICVD）

利用反应气体分子（或光敏剂分子）对特定波长激光束的吸收，引起反应气体分子激光光解（紫外光解或红外多光子光解）、激光热解、激光光敏化和激光诱导化学合成反应，在一定工艺条件下，获得纳米粒子空间成核和生长。