第四章微乳液法制备纳米材料

纳米的制作方法什么是纳米？纳米（Nanometer）指的是长度或尺寸在1到100纳米之间的物质。

纳米级别的物质往往具有特殊的性质和行为，与其在大尺寸下的情况有着显著的差异。

纳米科学和纳米技术是研究和应用纳米级别物质的学科和技术领域，已经在各个领域展现出巨大的潜力。

纳米的制备方法纳米材料的制备方法多种多样，常见的制备方法包括物理方法、化学方法和生物方法等。

1. 物理方法物理方法是一种经典的纳米制备方法，包括以下几种：1.1 球磨法球磨法是一种通过机械碾磨将大颗粒物质转化为纳米颗粒的方法。

其原理是通过高能的碰撞和摩擦使粒子尺寸逐渐减小，最终达到纳米级别。

球磨法具有简单、经济的优点，适用于制备晶体材料、陶瓷材料等。

1.2 溅射法溅射法是一种利用高能粒子轰击靶材表面，使靶材表面原子迅速挥发形成纳米颗粒的方法。

这种方法能够制备出均匀、纯净的纳米材料，适用于制备金属、合金和氧化物纳米材料等。

1.3 热蒸发法热蒸发法是一种利用热源将物质蒸发后在冷凝器上沉积成薄膜或纳米颗粒的方法。

这种方法制备的纳米材料具有均匀性好、结晶度高的特点，适用于制备金属纳米材料和薄膜材料。

2. 化学方法化学方法是制备纳米材料的常用方法之一，常见的化学方法有以下几种：2.1 水热法水热法是将反应体系加热至高温高压条件下进行反应，以形成纳米材料的方法。

水热法具有反应温度低、反应时间短的优点，适用于制备金属氧化物、碳纳米管等材料。

2.2 沉淀法沉淀法是通过控制反应条件，在溶液中形成沉淀，进而得到纳米颗粒的方法。

这种方法制备材料的尺寸和形貌可以通过调节反应条件得到，可用于制备金属、合金、非金属氧化物等纳米材料。

2.3 微乳液法微乳液法是利用乳化剂将两种互不溶的液体通过乳化作用形成微乳液，从而得到纳米颗粒的方法。

这种方法具有水溶液中制备纳米颗粒的优势，适用于制备金属、合金和多组分纳米材料。

3. 生物方法生物方法是一种利用生物体或其衍生物合成纳米材料的方法，包括以下几种：3.1 微生物法微生物法是利用微生物合成纳米材料的方法。

1.3 水热与溶剂热法(hydrothermal andsolvothermal)l h l)水热法：是指在密闭体系中，以水做溶剂，在一定温度水热法中以做溶剂在定(100-1000℃)和压强(1-100MPa)条件下，利用溶液中物质化学反应所进行的合成。

溶剂热法：是在水热法的基础上发展起来的一种新方法，将水热法中的水换成有机溶剂(如：醇类、有机胺、四氯化碳如醇类有机胺四氯化碳或苯等)。

用以制备在水溶液中难以生长、易氧化、易水解或对水敏感的材料，如碳化物、硼化物、氟化物等。

水热与溶剂热合成与固相合成的差别在于“反应性”不同。

机理主要以界面扩散为其特点而水热与溶剂热反应主要机理主要以界面扩散为其特点，而水热与溶剂热反应主要以液相反应为其特点。

或物种，或者使反应在相对温和的溶剂热条件下进行。

或物种或者使反应在相对温和的溶剂热条件下进行①由于在水热与溶剂热条件下反应物反应性能的改变、活性的提高，水并产生一系列新的合成方法。

因此能合成与开发一系列特种介稳结构、特种凝聚态的新合成产物。

解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生成。

⑤由于易于调节水热与溶剂热条件下的环境气氛，因而有利于低价态、⑤由于易于调节水热与溶剂热条件下的环境气氛因而有利于低价态中间价态与特殊价态化台物的生成，并能均匀地进行掺杂。

水热与溶剂热条件下典型的反应类型如下水热与溶剂热合成的反应类型水热与溶剂热条件下典型的反应类型如下：(1) 水热氧化：Fe + H 2O FeO n + H 2(2) 水热沉淀：KF +CoCl 2KCoF 2(2)水热还原C O +H C +H O (2) 水热还原：CuO + H 2 Cu + H 2O (3) 水热合成：Nd 2O 3+ H 3PO 4NdP 5O 14(4) 水热分解：FeTiO 3FeO + TiO 2(5)(5) 水热结晶：Al(OH)3Al 2O 3•H 2O在常温常压下一些从热力学看可以进行的反应，往往因热条件下可以使反应发生，与该条件下溶剂的物化性质密切相关。

纳米储氢合金制备方法一、化学气相沉积法化学气相沉积是一种常用的制备纳米材料的方法，通过控制反应条件，如温度、压力、气体流量等，可以在较低的温度下制备出高纯度的纳米材料。

该方法可用于制备纳米储氢合金，通常将合金材料放置在高温炉中，通入氢气等反应气体，通过化学反应生成储氢合金纳米颗粒。

二、物理气相沉积法物理气相沉积法是一种制备纳米材料的方法，通过将材料加热到熔融状态后迅速冷却，再通过物理方法将固态颗粒分散到气体中，形成纳米颗粒。

该方法可用于制备纳米储氢合金，通常将储氢合金材料加热到熔融状态，再通过物理方法将熔融状态的合金分散到气体中，形成纳米颗粒。

三、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种制备纳米材料的方法，通过将前驱体溶液在恒温下进行水解和聚合反应，形成溶胶，再将溶胶干燥、烧结后得到纳米材料。

该方法可用于制备纳米储氢合金，通常将前驱体溶液混合储氢合金元素，通过水解和聚合反应形成溶胶，再将溶胶干燥、烧结后得到纳米储氢合金。

四、微乳液法微乳液法是一种制备纳米材料的方法，通过将两种互不相溶的溶剂混合在一起，形成微乳液，再通过控制反应条件制备出纳米颗粒。

该方法可用于制备纳米储氢合金，通常将储氢合金元素溶解在油性溶剂中，再与水性溶剂混合形成微乳液，通过控制反应条件制备出纳米储氢合金。

五、机械合金化法机械合金化法是一种制备纳米材料的方法，通过将金属粉末在高能球磨机中球磨一定时间，使粉末颗粒细化并发生固态反应形成合金粉末。

该方法可用于制备纳米储氢合金，通常将储氢合金元素粉末放入球磨机中球磨一定时间，使粉末颗粒细化并发生固态反应形成纳米储氢合金粉末。

六、高能球磨法高能球磨法是一种制备纳米材料的方法，通过将金属粉末和研磨球在高能球磨机中球磨一定时间，使粉末颗粒细化并发生固态反应形成合金粉末。

该方法可用于制备纳米储氢合金，通常将储氢合金元素粉末放入球磨机中球磨一定时间，使粉末颗粒细化并发生固态反应形成纳米储氢合金粉末。

七、电解还原法电解还原法是一种制备纳米材料的方法，通过电解熔融盐中的金属离子并在阴极上还原生成金属或合金。

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 p reparation methods of nanomaterialsAbstract This article describes several commonly used p reparation 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~10Onm Inm~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。

材料工程中的纳米材料加工技术纳米材料是具有尺寸小于100纳米的特点的材料。

纳米材料加工技术是指将一定的物质转化为具有纳米级尺寸，形态多样的分子结构，从而具有特殊的物理和化学性质的一种加工技术。

纳米材料的研究和应用领域涉及到物理学、化学、生物学、材料学、信息等许多领域，具有广阔的应用前景。

在材料工程领域中，纳米材料加工技术的引入推动了材料工程的快速发展，为新材料的研究提供了全新的视角。

材料工程中纳米材料加工的主要方法有物理方法、化学方法、生物方法和机械法四种。

而这些方法以不同的方式实现了材料工程的新材料研究和开发应用。

物理方法包括靶材蒸发法、溅射法、化学气相沉积法和电子束加工法等。

其中靶材蒸发法是最开始应用较多的一种纳米材料制备方法。

其原理是采用高温的蒸发技术将靶材蒸发并使其沉积在基底表面上，从而形成一定尺寸的颗粒，进而制备纳米材料。

靶材蒸发法的优点是制备的纳米材料粒度小、分布均匀，但如此高温处理会使选材范围受到限制，因为许多材料在高温下容易变形或气化。

其次，该方法制备的单个颗粒的质量难以控制。

化学方法包括微乳液法、溶胶-凝胶法、水热、水热合成法、反相微乳液法、水相复合反硝化-深度还原法等。

其中微乳液法是一种较好的制备非晶态纳米材料的方法。

其原理是以表面活性剂作为驱动剂同时也作为乳化剂将两种反应物分别在微乳液中混溶得到非晶态纳米材料。

该方法制备的纳米材料粒度小、粒度分布均匀，在许多方面具有高度的控制性和可重复性。

生物方法主要是利用生物学的参数来制备纳米材料，其中最为常见的是利用生物微生物合成法、酶切法、生物矿化、生物模板等。

生物合成法利用微生物在新陈代谢过程中产生的产品，在其代谢过程中一定程度上改变了产物的生物物理与化学性质，由此产生的一类纳米材料被称为生物纳米材料。

生物合成法是一种低成本、低污染的纳米材料加工方法，其制备的纳米材料在光、电、磁等领域具有广泛的研究应用。

机械法主要是利用高能量的机械碰撞力量使材料在机械力量作用下进行微小的形变、破裂，从而实现纳米级粒子的制备。

sio2纳米材料的制备方法及优缺点二氧化硅（SiO2）纳米材料的制备方法有多种，包括物理法、化学法、沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法等。

1. 物理法：此方法主要利用高能球磨机或超声气流粉碎机对SiO2聚集体进行多级粉碎，最终获得产品。

优点在于生产工艺简单、生产量大、生产过程易于控制。

然而，物理法对原料要求较高，且随着粒度减小，颗粒因表面能增大而团聚，难以进一步缩小粉体颗粒粒径。

2. 化学法：包括气相法、沉淀法、溶胶-凝胶法、离子体交换法和微乳液法等。

其中，气相法以四氯化硅等为原料，通过高温或紫外线照射等方法使原料气化并发生化学反应生成SiO2纳米颗粒。

优点在于粒度均匀、粒径小且成球形，产品纯度高，表面羟基少。

缺点在于所用设备要求较高，所用原料贵，成品价格高。

3. 沉淀法：以硅酸钠和无机酸为原料，通过调节溶液的pH值使硅酸盐离子发生沉淀，再经过滤、干燥和热处理等步骤得到SiO2纳米颗粒。

优点在于工艺简单、原料来源广泛。

缺点在于难以控制粒径大小和形状，产物的分散性也较差。

4. 溶胶凝胶法：以硅酸酯为原料，通过水解和聚合反应形成透明的溶胶，再经过浓缩、陈化、干燥和热处理等步骤得到SiO2纳米颗粒。

优点在于可控制颗粒大小和形状，产物纯度高。

缺点在于生产过程中需要使用大量有机溶剂，且反应条件较为苛刻。

5. 微乳液法：利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成微乳液，在微乳液的油相中通过控制反应条件制备出SiO2纳米颗粒。

优点在于可控制颗粒大小和形状，产物纯度高。

缺点在于需要使用大量有机溶剂，且制备过程较为复杂。

以上是二氧化硅（SiO2）纳米材料的几种制备方法及优缺点，可以根据实际需求选择合适的方法进行制备。

中空纳米材料的制备中空纳米材料是一种具有重要应用价值的新型材料，具有高比表面积、可控制备尺寸、优异的催化性能等特点，广泛用于催化、传感、药物输送等领域。

本文将从材料制备的角度，对中空纳米材料的制备过程进行阐述。

一、溶胶凝胶法制备中空纳米颗粒溶胶凝胶法是一种常用的制备中空纳米颗粒的方法，它以化学反应为主要过程，实现了纳米级孔径的制备。

该方法需要多个步骤，比较繁琐。

具体步骤如下：1. 制备溶胶：将乙醇、正丁醇和氯化钛等物质混合，通过搅拌和磁力加热等手段，制备出均匀的溶胶。

2. 制备凝胶：将溶胶转移到密闭反应器中，在室温下静置数小时，形成凝胶。

3. 焙烧：将凝胶在高温氧气氛下进行热处理，使凝胶变得致密。

4. 溶解：在酸性溶液中溶解焙烧后的凝胶，溶解后得到中空纳米颗粒。

二、模板法制备中空纳米纤维模板法是一种利用模板制备特殊形态纳米材料的方法，可以通过改变模板的形态、大小和表面性质等因素来调控制备出的中空纳米材料的形状和性能。

该方法的制备步骤如下：1. 制备模板：将有机高分子材料，如聚乙烯醇等，溶于合适的溶剂中，通过自组装、电纺丝等手段制备成目标形状的模板。

2. 包覆：将纳米材料沉积在模板表面，形成一层包覆层。

3. 焙烧：将包覆在模板表面的材料在高温氧气氛下进行热处理，使其致密化。

4. 溶解：在合适的溶解剂中将模板溶解，得到纳米材料中空纤维。

三、反相微乳液法制备中空纳米颗粒反相微乳液法是一种通过微乳液的形式制备纳米材料的方法，其具有溶剂节约、反应条件温和等优点。

该方法的制备步骤如下：1. 制备微乳液：在合适的表面活性剂和溶剂体系中，加入反相微乳液剂和特定的反嵌剂，制备出合适的微乳液。

2. 加入嵌段聚合物：在微乳液中加入嵌段聚合物，形成胶束。

3. 加入功能单体：在胶束中加入含有功能基团的单体，使其发生聚合反应。

4. 溶解：通过玻璃化转移、浸泡法等手段将胶束中的微乳液溶解，得到中空纳米颗粒。

总结：以上三种方法分别是溶胶凝胶法、模板法和反相微乳液法。

工程师园地文章编号:1002-1124(2004)02-0061-02 微乳液的制备及应用王正平,马晓晶,陈兴娟(哈尔滨工程大学,黑龙江哈尔滨150001) 摘　要:本文翔实的介绍了微乳液的结构、性质、制备以及应用。

关键词:微乳液;性质;制备;应用中图分类号:T Q423192 文献标识码:APrep aration and application of microemulsion M A X iao -jing ,W ANG Zheng -ping ,CHE N X ing -juan(Harbin Engineering University ,Harbin 150001,China ) Abstract :In this article ,the conception ,structure ,properties ,preparation and application of micromeulsion havebeen summarized.K ey w ords :microemulsion ;property ;preparation ;application收稿日期:2003-12-16作者简介:王正平(1958-),男,教授,1982年毕业于浙江大学,硕士生导师,主要从事精细化学品的研究开发工作。

1　前言微乳液最初是1943年由H oar 和Schulman [1]提出的,目前,公认的最好的定义是由Danielss on 和Lindman [2]提出的,即“微乳液是一个由水、油和两亲性物质(分子)组成的、光学上各向同性、热力学上稳定的溶液体系”。

微乳液能够自发的形成,液滴被表面活性剂和助表面活性剂组成的混合界面膜所稳定,直径一般在10～100nm 范围内。

微乳液的结构有三种:水包油型(O/W )、油包水型(W/O )和油水双连续型。

O/W 型微乳液由油连续相、水核及界面膜三相组成。

纳米金属铜粉的制备方法及应用
纳米金属铜粉因其具有独特的光、电、磁、热和化学特性，广泛应用于高效催化剂、导电电浆、陶瓷材料、高导电率、高比强度合金和固体润滑剂等领域。

目前纳米金属铜的制备方法主要有：化学还原法、微乳液法、多元醇法、有机前驱体热分解法、电化学法等。

 一、纳米金属铜粉的制备方法
 1、化学还原法
 化学还原法是目前实验室和工业上制备纳米最常用的制备方法。

 其方法是选择合适的可溶性铜盐前驱体与适当的还原剂如N2H4H2O、NaBH4抗坏血酸等在液相中进行反应，Cu2+还原、成核生长为纳米铜粉体。

在化学还原法制备金属纳米粒子过程中，纳米铜易氧化或团聚，限制了其实际应用。

表面修饰技术为纳米微粒表面改性提供了切实可行的途径。

通过对纳米微粒表面的修饰，可以改善纳米粒子的分散稳定性，同时使微粒表面产生新的物理化学性质，另外还可以改善纳米粒子与其它物质之间的相容性，从而有效解决纳米微粒团聚氧化失活等问题。

利用化学还原法制备铜纳米材料常见的分子配体包括表面活性剂、各种聚合物和树枝状大分子、硫醇及其衍生物等。

 化学还原法优点是：操作方便、易于控制。

例如可通过改变反应参数如还原剂的种类、前驱体浓度、反应温度和时间，尤其是表面活性剂用量与种类等控制其成核和生长过程，从而控制颗粒尺寸和形貌。

另外，这种方法对设备的要求低，所用的原材料为廉价的无机盐，反应可以在较温和的条件下进行，工艺流程简单，易于扩大到工业化生产。

纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法主要包括：物理法和化学法两大类。

（１）物理法：放电爆炸法、机械合金化法、严重塑性变形法、惰性气体蒸发法、等离子蒸发法、电子束法、激光束法等。

（２）化学法：气相燃烧合成法、气相还原法、等离子化学气相沉积法、溶胶一凝胶法、共沉淀法、碳化法、微乳液法、络合物分解法等。

纳米微粒和纳米材料具有广阔的应用前景，它的应用领域包括化工、机械、生物工程、电子、航天、陶瓷等方面。

（１）纳米微粒用作催化剂。

聚合型马来酰亚胺树脂材料在军工、民用行业得到广泛应用，它性能优良，被认为是最有发展前途的树脂基体。

纳米ＴｉＯ２可作为Ｎ—苯基马来酰亚胺聚合反应的催化剂。

（２）纳米微粒可提高陶瓷塑性。

纳米ＴｉＯ２与其它金属氧化物纳米晶一起可组成具有优良力学性能的各种新型复合陶瓷材料，在开发超塑性陶瓷材料方面具有诱人的前景。

（３）纳米微粒用作润滑油添加剂，可大大减轻摩擦件之间的磨损。

把平均粒径小于１０ｎｍ的金刚石微粒（ＮＭＤ）均匀加入Ｃｕ１０Ｓｎ合金基体中，干滑动摩擦试验结果表明：在载荷７８Ｎ、滑动速率低于１.６ｍ／ｓ时，Ｃｕ１０Ｓｎ２ＮＭＤ复合材料的摩擦因数稳定在０.１９左右，远低于基体Ｃｕ１０Ｓｎ合金（μ＝０.３１～０.３８）。

而且Ｃｕ１０Ｓｎ合金在摩擦过程中产生较大的噪音，摩擦过程不平稳，而Ｃｕ１０Ｓｎ２ＮＭＤ复合材料摩擦过程非常平稳，噪音很低，并且在摩擦副的表面形成了部分连续的固体润滑膜。

（４）纳米颗粒用于生物传感器。

葡萄糖生物传感器在临床医学、食品工业等方面都有重要的用途。

将金、银、铜等纳米颗粒引入葡萄糖氧化酶膜层中，由此制得的生物传感器体积小，电极响应快、灵敏度高。

（５）纳米复合材料。

采用溶胶—凝胶法可制备出聚酰亚胺／二氧化硅纳米复合材料。

（６）纳米微晶应用于磁性材料中，可制备出高效电子元件和高密度信息贮存器。

纳米材料人们将晶体区域或其它特征长度在纳米量级范围（小于100nm）的材料广义定义为"纳米材料"或"纳米结构材料"（nanostructured materials）。