溶剂热法合成纳米材料
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纳米化学知识点引言纳米化学是研究纳米颗粒及其在化学反应、材料科学等领域中的应用的学科。
纳米颗粒具有特殊的物理和化学性质,使其在材料制备、催化、生物医学等领域展现出巨大的潜力。
本文将介绍纳米化学的一些基本概念和相关知识点。
纳米颗粒的定义纳米颗粒是指其至少在一个维度上的尺寸在1-100纳米范围内的颗粒。
由于其尺寸与大多数材料的物理和化学特性密切相关,纳米颗粒具有与宏观材料截然不同的性质。
纳米材料的制备方法制备纳米材料的方法多种多样,常见的包括溶剂热法、溶剂燃烧法、溶胶凝胶法等。
1.溶剂热法:通过在高温高压条件下在溶剂中合成纳米材料。
这种方法可以控制材料的尺寸、形状和结构,并且在制备过程中可以引入其他元素来改变材料的性质。
2.溶剂燃烧法:利用溶剂中的化学反应在高温下产生燃烧反应,制备纳米材料。
这种方法具有简单、快速、成本低廉的特点,适用于大规模生产。
3.溶胶凝胶法:通过将溶液中的单体或聚合物在固化过程中形成凝胶,制备纳米材料。
这种方法可以控制材料的孔隙结构和比表面积,适用于制备催化剂和吸附剂。
纳米材料的性质纳米材料由于其尺寸效应和表面效应,展现出许多与宏观材料不同的性质。
1.尺寸效应:当纳米材料的尺寸减小到纳米级别时,其电子、光学、磁学等性质会发生显著变化。
例如,纳米颗粒的荧光性能更强,磁性更强,导电性更好。
2.表面效应:纳米材料的比表面积相对较大,其表面活性增强。
这使得纳米材料在催化、吸附等领域表现出优越性能。
例如,纳米颗粒作为催化剂时,由于其表面原子数目增加,催化活性更高。
纳米材料的应用纳米材料的特殊性质使其在许多领域具有广泛的应用前景。
1.催化剂:纳米颗粒可以作为催化剂,提高化学反应的速率和选择性。
纳米催化剂在节能、环保、化学合成等方面具有重要应用。
2.生物医学:纳米材料在生物医学领域具有广泛应用,例如作为药物载体、生物传感器、肿瘤治疗等。
3.电子器件:纳米材料在电子器件中的应用也备受瞩目。
例如,纳米颗粒可以用于制备高性能的电池、显示器件等。
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法主要有几种,其中包括物理法、化学法和生
物技术法。
1. 物理法:物理法的制备方法又可以分为几类,包括电磁熔炼法、湿法分散器等。
例如电磁熔炼法可以通过电磁力场将含有特定成分的
材料加热融化,然后通过冷却和固定,形成小尺度的粒子。
湿法分散
器也可以将混入溶剂中的原料加以研磨并调节粒径,从而获得纳米溶胶。
2. 化学法:化学法中,主要有溶剂热法、溶剂冷法等。
溶剂热法
是使用溶剂作为介质,将原料溶解,然后加入体系内氧化剂进行氧化
聚合,最后用超声处理微粒,形成更小的纳米粒子。
而溶剂冷法则是
将原料溶解后,再加入表面活性剂,使其聚集形成纳米粒子。
3. 生物技术法:生物技术法则是利用微生物的合成能力进行合成,将原料添加到表面活性剂、微生物介质、磷酸肥料等中,以促进微生
物的生长和代谢,最终形成纳米粒子。
以上就是纳米材料的制备方法主要有几种,它们分别是物理法、
化学法和生物技术法。
这些方法都有不同的优点和缺点,需要根据具
体应用场景选择合适的方法,以期获得更高质量的纳米材料粒子。
简述纳米材料的化学制备及其主要方法纳米材料是近年来最受瞩目的领域之一,是一类在尺度上高度集束的材料,具有非常独特的物理和化学性质。
纳米材料的制备方法有多种,其中化学制备就是最为常见的方法之一。
本文将着重从化学的角度出发,讲述纳米材料的制备方法。
一、纳米材料的特性由于其尺度介于1100 nm之间,纳米材料具有由物理和化学属性所决定的表面特性。
它具有高比表面积、良好的活性性和质地、结构灵活性和可调节性等优势。
纳米材料具有许多新的物理及化学性质,使得该材料非常有用,已成为许多领域的催化剂、电子器件、传感器等产业的重要原料。
二、纳米材料的化学制备纳米材料的化学制备技术主要包括溶剂热法、溶液凝胶法、分子印迹技术、离子交换法和溶剂沉积技术。
1.剂热法溶剂热法是一种简易的制备纳米材料的方法,其原理是:将原料溶解于溶剂中,再加热,使其发生聚集,形成纳米材料。
溶剂热法主要用于制备无机纳米粉末。
2.曛凝胶法溶液凝胶法是一种常用的制备有机纳米粒子的方法,其原理是:将适当浓度的有机分子溶液滴加到添加剂溶液中,当偶联剂的表面活性会发生反应,从而形成纳米颗粒。
3.子印迹技术分子印迹技术是一种模仿生物体分子印迹的化学合成方法,被用于制备有机和无机纳米材料,其核心原理是利用分子印迹技术来控制材料形貌,使之具有特定的尺寸和形状。
4.子交换法离子交换法是一种将有机分子转化为纳米粒子的技术,被用于制备纳米材料,原理是通过离子交换法将大分子替换成小分子,使得分子构型发生变化,形成纳米颗粒。
5.剂沉积技术溶剂沉积技术是一种利用溶剂的沉积原理,将特定的材料精细分散在另一种液体中,再把这种分散的液体涂布在某种表面上,使之形成膜的方法。
结论纳米材料的化学制备技术是实现纳米材料合成的重要手段之一,它可以实现无机或有机纳米材料的合成、形状调整和尺寸控制等,从而满足特定领域的应用需求。
纳米材料的化学制备技术还有很大的发展潜力。
溶剂热法制备纳米四氧化三铁研究本文研究了溶剂热法制备纳米四氧化三铁的影响因素及其应用。
通过调整实验参数,发现溶剂热法能够制备出形貌良好、粒径均匀的纳米四氧化三铁粒子。
制备出的纳米四氧化三铁具有优异的磁性能和光吸收性能,在催化剂载体、磁记录和光吸收材料等领域具有广泛的应用前景。
四氧化三铁是一种具有磁性的多功能材料,其用途广泛,如催化剂载体、磁记录材料和光吸收材料等。
传统的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、共沉淀法和热分解法等。
近年来,溶剂热法因其具有能够在低温下制备纳米材料的能力而受到广泛。
本文旨在研究溶剂热法制备纳米四氧化三铁的影响因素及其应用。
溶剂热法是通过在密封的容器中加热有机溶剂和前驱体,在高温高压条件下合成纳米材料的方法。
本实验采用溶剂热法制备纳米四氧化三铁,主要反应方程式如下: Fe(acac)3 → Fe3O4 + 6acac其中,acac 代表乙酰丙酮。
(1)将一定量的铁盐和乙酰丙酮加入到密封的溶剂热反应器中;(2)将反应器放入恒温烘箱中,在一定温度下保持一定时间;(3)自然冷却至室温,收集生成的纳米四氧化三铁。
通过调整实验参数,我们发现溶剂热法能够制备出形貌良好、粒径均匀的纳米四氧化三铁粒子。
图1为不同温度下制备的纳米四氧化三铁的XRD图谱。
图不同温度下制备的纳米四氧化三铁的XRD图谱(请在此处插入在不同温度下制备的纳米四氧化三铁的XRD图谱)从XRD图谱可以看出,在400℃以下,无法观察到明显的四氧化三铁峰;而在450℃和500℃下,XRD图谱中呈现出明显的四氧化三铁峰,表明生成了四氧化三铁相。
同时,随着温度的升高,峰的强度逐渐增强,表明生成的四氧化三铁结晶度不断提高。
表1为不同温度下制备的纳米四氧化三铁的粒径分布。
可以看出,随着温度的升高,纳米四氧化三铁的粒径逐渐增大。
在450℃和500℃下,粒径分布较为集中,主要分布在10-20nm之间。
表不同温度下制备的纳米四氧化三铁的粒径分布(请在此处插入不同温度下制备的纳米四氧化三铁的粒径分布表格)图2为不同温度下制备的纳米四氧化三铁的SEM图像。
溶剂热法合成ZnSe纳米材料吴荣;姜楠楠;李锦;简基康;常爱民【摘要】Sphalerite or wurtzite ZnSe nanomaterials were controllably synthesized by one-step solvothermal technique using ethanol amine (EA) as solvent,zinc acetate as zinc source and Na2SeO3·5H2O or Se powder as Se source.X-ray diffraction (XRD),energy dispersive spectrum (EDS),scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscope (TEM) were used to characterize the structures,compositions and morphologies of the products.The results show that sphalerite ZnSe nanoparticles with the diameter of 30 nm are synthesized by adoptingNa2SeO3·5H2O as Se source,while wurtzite ZnSe nanoplates with thickness of 50 nm are prepared via Se powders as Se source.The above results indicate that the structures and morphologies of the ZnSe nanomaterials are dependent on the Se sources.It is also found that EA solvent and Se source play an important role in the formation ofZnSe nanomaterials.The optical properties of the as-prepared products are characterized by UV-Vis absorption and room-temperature photoluminescence (PL) spectra.%以乙酸锌为锌源,Na2SeO3·5H2O或Se粉为硒源,采用溶剂热法在乙醇胺(EA)溶剂中—步合成晶型和形貌可控的闪锌矿和纤锌矿结构的ZnSe纳米材料.利用X射线衍射(XRD)、能量色散X射线谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对产物的晶型、成分和形貌进行了表征.结果表明,Se源的选取直接决定了ZnSe纳米材料的晶型和形貌:以Na2SeO3·5H2O为源,产物为立方相闪锌矿结构的ZnSe 纳米颗粒,直径30 nm左右;以Se粉为源,产物为六方相纤锌矿结构的ZnSe纳米片,厚度约50 nm.进一步的研究表明,具有合适配位能力的乙醇胺溶剂和Se源对ZnSe纳米结构的合成起重要作用.通过紫外-可见光谱(UV-Vis)和室温光致发光光谱(PL)表征了产物的光学性质.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2013(028)006【总页数】5页(P579-583)【关键词】溶剂热;ZnSe;闪锌矿;纤锌矿【作者】吴荣;姜楠楠;李锦;简基康;常爱民【作者单位】中国科学院新疆理化技术研究所,新疆电子信息材料与器件重点实验室,乌鲁木齐 830011;新疆大学物理科学与技术学院,乌鲁木齐 830046;新疆大学物理科学与技术学院,乌鲁木齐 830046;中国科学院新疆理化技术研究所,新疆电子信息材料与器件重点实验室,乌鲁木齐 830011;新疆大学物理科学与技术学院,乌鲁木齐 830046;新疆大学物理科学与技术学院,乌鲁木齐 830046;中国科学院新疆理化技术研究所,新疆电子信息材料与器件重点实验室,乌鲁木齐 830011【正文语种】中文【中图分类】O649ZnSe 作为重要的宽带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料一直受到人们的重视,有着广阔的应用前景。
STUDY ON SPECTRA AND SPECTRAL LINESABSTRACTSpectroscopy is a branch of Optics, it study the production of a spectrum of various substances and their interaction with matter. By spectroscopy, one can obtain atoms, molecules level structure, level lifetime, electron configuration, molecular geometry, chemical nature, and many other substances kinetics knowledge of the structure. Currently, spectroscopic studies of many quantitative and semi-quantitative analysis of the composition and structure must fit in the band on the basis of calculation, therefore, many of the relevant bands fitting calculation method and the problem has always been among the most popular academic research spectrum one of the topics. In the band fitting mathematical processing, linear functions, and half- width is bound to involve.This article describes: 1. Spectroscopy formation, history, application and prospects. (2) The introduction of spectral line broadening of spectral lines as well as the physical meaning. And in this thesis, we discuss the natural broadening, Doppler broadening, Lorentz broadening, Voigt broadening and external fields (mainly discussed the electric and magnetic fields) line broadening of the physical mechanism, and we give out the expression of the half-width for different widen mechanisms. Especially the application of the Fourier transform discussed Voigt broadening mechanism half-width expression research methods, which provides a method and ideas for the closest to the actual spectral line broadening Voigt profile.KEY WORDS: Spectroscopy,Spectral profile,Spectral widenning,half-width参考文献[1] 母国光.光学(2).北京:高等教育出版社,1999:217-219.[2] 姚启均.光学教程(4).北京:高等教育出版社,2009:216-219.[3] 赵凯华.新概念物理教程——量子物理(2).北京:高等教育出版社,2008:21-23.[4] Nikolic D, Mijatovic Z, Djurovic S, et al. Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfe, 2001, 70: 67.[5] Dong Lifang, Ran Junxia, Mao Zhiguo. Appl. Phys. Lett., 2005, 86: 1.[6] Nikolic D, Djurovic S, Mijatovic Z, et al. Journal of Research in Physics, 1999, 28(3): 185.[7] 王国文.原子与分子光谱导论.北京:北京大学出版社,1985:125-132.[8] 蔡建华.原子物理与量子力学.北京:人民教育出版社,1962:115-119.[9] 杨德田.原子光谱中强弱磁场的标准与估算.物理通报,1988,(9),22-25.[10] 褚圣麟.原子物理学.北京:高等教育出版社,1987:245-248.[11] DONG L-i fang, RAN Jun-xia, YIN Zeng-qian, et al. Acta Physica Sinica, 2005, 54(5):21-67.[12] Milosavljevic V, DjeniÑe S. Eur. Phys. Journal D, 2003, 23(10): 385.[13] Konjevic N. Plasma Sources Sci. Technol., 2001, 10(2): 356.[14] 李安模.原子吸收及原子荧光光谱分析.北京:科学出版社,2005:225-227.[15] 曾谨言.量子力学教程(2).北京:科学出版社,2003:124-128.[16] 张庆国.大学物理学.北京:机械工业出版社,2007:256-259.[17] Jian He, Chunmin Zhang. The accurate calculation of the Fourier transform of the pure Voigt function[J]. J.Opt.A: Pure and Appl.Opt. 2005,7:613-616.[18] Jian He, Qingguo Zhang. The calculation of the resonance escape factor of helium for Lorentzian and Voigt profiles[J]. Phys.Lett.A. 2006,359:256-560. [19] Jian He, Qingguo Zhang. An exact calculation of the Voigt spectral line profile in spectroscopy[J]. J.Opt.A: Pure and Appl.Opt. 2007,9:565-568. [20] Olivero J J, Longbothum. Empirical ÿts to Voigt line-width—brief review[J]. J . Quant . Spectrosc. Radiat . 2007,5:226-230.溶剂热法制备纳米氮化碳摘要本论文通过查阅文献的调研方式认识和了解纳米材料的特点,以及应用前景。
fe3o4纳米微球的溶剂热法控制合成fe3o4是一种重要的可溶性无机纳米材料,由于具有优异的磁性和光学性能,因此在生化探测、储能器件、仿生药物等方面受到极大关注。
然而,传统的热溶解法一般是以大量溶剂的形式进行合成,并存在反应不适宜。
同时,由于大量的溶剂的使用,研究者也面临着排放和处理溶剂的挑战。
为了克服上述问题,研究人员提出了一种基于溶剂热法控制反应(Solvent-thermal-controlled reaction,STCR)新方法来合成Fe3O4纳米微球。
该方法可降低储能耗费,减少溶剂使用量以及促进反应的速率。
的工作原理是,当溶剂热量达到反应的一定温度和压力时,就可以促进Fe3O4纳米微球的反应和形成。
STCR从原理上讲,它是一种单步溶剂热处理反应,无需加入额外的可混合液体的额外反应溶剂,以促进纳米物质的合成。
这种方法可以减少反应要素的使用,并且可以节省大量的储能资源。
另外,STCR 也可以改善反应环境,减少反应杂质,并有效抑制氧化反应。
STCR技术的应用可以有效地控制Fe3O4纳米微球的形成,使其具有优异的磁性和光学性能。
研究工作表明,用STCR生产的Fe3O4纳米微球具有良好的磁性和光学特性,同时也具有优异的稳定性和耐久性。
另外,STCR技术的应用还可以解决Fe3O4纳米微球的多晶结构问题。
在常规反应溶剂中,由于氧化物的形成不易被沉淀,因此Fe3O4纳米微球的多晶结构很难控制。
但是使用STCR技术,反应溶剂可以被控制住,因此有助于避免Fe3O4纳米微球的多晶结构问题。
通过以上简述,可以得出结论,STCR技术在Fe3O4纳米微球的合成中具有重要的意义。
它不仅能够有效地改善反应环境,减少消耗的储能资源,而且能够控制Fe3O4纳米微球的形成,使其具有优异的磁性和光学特性,同时也具有优异的稳定性和耐久性。
然而,STCR技术也存在一些局限性。
它的反应能量消耗较高,因此只能用于少量生产,同时由于它对反应温度和压力的要求较高,因此反应过程比较复杂。
纳米ATO粉体的制备及功能性整理一、引言纳米ATO(铝锑氧化物)粉体是一种重要的无机功能材料,具有优异的光学、电学和热学性能。
由于其可调控的导电性能和透明性,纳米ATO粉体在导电膜、阻燃材料、抗静电涂料和太阳能电池等领域有着广泛的应用。
本文将从纳米ATO粉体的制备方法和其在功能性材料中的应用进行综述,以期为相关研究提供参考。
二、纳米ATO粉体的制备方法1. 水热法制备水热法是一种简单有效的制备纳米ATO粉体的方法。
其步骤为将适量的铝盐和锑盐置于含有适量氢氧化钠的水溶液中,经过搅拌和加热之后,得到纳米ATO粉体。
该方法制备得到的纳米ATO粉体颗粒均匀,粒径可控,但是对反应条件和稳定性要求较高。
2. 气相沉积法制备气相沉积法是一种通过气相反应制备纳米粉体的方法。
在合适的温度和气氛条件下,将铝、锑和氧源的气体混合进入反应室中,经过一系列反应得到纳米ATO粉体。
该方法制备得到的纳米ATO粉体粒径分布较窄,粉体结晶度高,但是设备成本和操作难度较大。
溶剂热法是一种在高温有机溶剂中进行反应合成纳米粉体的方法。
通过溶剂的选择和反应条件的优化,可以得到较为均匀的纳米ATO粉体。
该方法适用范围广,但是溶剂选择和环境保护问题需要重点关注。
以上三种方法都可以制备纳米ATO粉体,不同的方法适用于不同的需求,选择合适的方法可以得到理想的纳米ATO粉体。
1. 导电涂料纳米ATO粉体具有优异的导电性能和透明性,可以作为导电涂料的主要成分之一。
将纳米ATO粉体分散于有机溶剂中,通过喷涂、刷涂等方式涂在基材表面,即可制备出具有优异导电性能的薄膜。
这种导电薄膜在光电显示、防静电、电磁屏蔽等领域有着广泛的应用。
2. 阻燃材料由于纳米ATO粉体在高温下具有较好的阻燃性能,可以作为阻燃材料的添加剂。
将纳米ATO粉体与聚合物基体混合制备成薄膜或复合材料,可以增加基材的耐高温性能,提高其阻燃等级。
3. 太阳能电池纳米ATO粉体作为透明导电层的优良材料,可以应用于柔性太阳能电池、有机太阳能电池等器件中。
过氧化锌纳米颗粒的溶剂热法制备及性能研究过氧化锌纳米颗粒是一种具有广泛应用潜力的纳米材料,在光电器件、催化剂、生物传感器等领域都有重要的应用。
本文将介绍过氧化锌纳米颗粒的溶剂热法制备方法及其性能研究。
溶剂热法是一种常用的制备纳米颗粒的方法,其基本原理是通过在溶剂中使溶质溶解,然后通过溶剂的挥发使溶质析出形成纳米颗粒。
在制备过氧化锌纳米颗粒的过程中,选择合适的溶剂和控制溶剂的挥发过程对纳米颗粒的形貌和性能起着至关重要的作用。
首先,在溶剂热法制备过氧化锌纳米颗粒时,选择合适的溶剂是十分重要的。
常用的溶剂有醇类、醚类、酮类等有机溶剂。
这些溶剂的选择要考虑到其对过氧化锌前驱体的溶解度,挥发速率以及对纳米颗粒形貌的影响。
例如,乙二醇常用作溶剂,因为它对过氧化锌具有较高的溶解度,并且能够控制纳米颗粒的形貌和尺寸。
其次,在制备过程中,需要控制溶剂的挥发速率以及溶剂对纳米颗粒的作用。
通常,在溶剂挥发的过程中,溶质会逐渐沉积形成纳米颗粒。
因此,通过控制挥发速率,可以调节纳米颗粒的尺寸和形貌。
此外,溶剂还可以对纳米颗粒的晶型和结构起到重要的影响。
例如,在乙二醇溶剂中制备的过氧化锌纳米颗粒往往具有较好的结晶性和结构稳定性。
在制备过程中,通过改变反应条件和添加表面活性剂等手段,还可以进一步调控纳米颗粒的形貌和性能。
例如,使用流动反应体系、调节溶剂温度、改变反应物浓度等,都可以对过氧化锌纳米颗粒进行形貌调控。
此外,加入适量的表面活性剂,如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)等,不仅可以有效地控制纳米颗粒的尺寸和形貌,还可以提高其分散性和稳定性。
过氧化锌纳米颗粒的性能研究主要包括表征其形貌、颗粒大小、晶体结构以及光学和电学性质等。
常用的表征技术包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱等。
通过这些表征技术,可以进一步了解过氧化锌纳米颗粒的形貌、尺寸和结晶性,以及其在光电器件和催化剂等应用中的性能。
fe3o4纳米微球的溶剂热法控制合成fe3o4纳米微球以其独特的磁学性能及其在环境、电子、生物、能源、显示等领域的广泛应用而备受关注。
它的广泛应用取决于其物理、化学和催化等性质。
因此,控制fe3o4纳米微球的制备十分重要,其中溶剂热法也已成为fe3o4纳米微球的主要制备方法。
溶剂热法是一种简单而有效的fe3o4纳米微球制备方法,它基于将溶剂中的药剂释放到热液体中,从而产生fe3o4纳米微球气溶胶,最终形成fe3o4纳米微球的原理。
溶剂热法制备fe3o4纳米微球的基本步骤主要包括:①以fecl3、fecl2为原料,采用溶剂法合成Fe3O4溶剂胶体。
②将经过溶剂处理后的溶剂胶体置于热液体中,使其蒸发,从而形成fe3o4纳米微球气溶胶。
③将热液体冷却下来,从而长成fe3o4纳米微球的产物。
溶剂热法合成fe3o4纳米微球的反应条件对形成具有特定性质的fe3o4纳米微球至关重要,因此控制fe3o4纳米微球的合成反应条件非常重要。
具体而言,控制fe3o4纳米微球合成反应的参数包括:①前驱体原料的浓度:要合成fe3o4纳米微球,原料的浓度必须恰当,一般采用0.02 mol / L的浓度。
②加热时间:fe3o4纳米微球的合成过程伴随着化学反应,加热时间是影响fe3o4纳米微球尺寸、形貌的关键参数。
通常,减少加热时间有利于产物的粒径尺寸及纳米球的形貌。
③PH值:PH值储存在使fe3o4纳米微球形成平坦、干净的表面。
通常,PH值为10时更容易形成良好的晶体,形成较小表面粗糙度的fe3o4纳米微球。
fe3o4纳米微球的溶剂热法控制合成技术不仅可以用来制备多种表面性质的纳米材料,还可以调整fe3o4纳米微球的形状和性能。
当中,不同材料之间的核壳结构可以通过控制合成反应条件来调节,从而影响fe3o4纳米微球的性能。
例如,将溶剂热法合成的Fe3O4/PS-PDMS复合材料作为催化剂,可以增强对乙烯的还原。
同时,还可以采用溶剂热法制备有机/无机复合纳米材料,用于气体传感、环境污染控制等应用。
纳米材料合成方法纳米材料是指至少在一个尺度上尺寸在1-100纳米之间的材料。
由于其特殊的尺寸效应和表面效应,纳米材料具有许多传统材料所不具备的优异性能,因此在材料科学领域备受关注。
而纳米材料的合成方法对其性能和应用具有重要影响,下面将介绍几种常见的纳米材料合成方法。
一、物理法。
物理法是指利用物理手段对材料进行处理,以获得纳米尺度的材料。
常见的物理法包括气相沉积、溅射法、机械合金化等。
其中,气相沉积是一种通过气相化学反应在基底表面沉积纳米材料的方法,溅射法是利用高能粒子轰击固体目标,使其表面原子或分子脱离并沉积到基底上形成薄膜。
机械合金化则是通过机械合金化设备对原料进行高能球磨,使其在微观尺度上形成纳米结构。
二、化学法。
化学法是指利用化学反应合成纳米材料的方法,常见的化学法包括溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法等。
其中,溶胶-凝胶法是将溶胶溶液中的溶胶颗粒聚集成凝胶颗粒,再通过热处理或化学反应形成纳米材料。
水热法则是将反应物溶解在水中,通过加热反应形成纳米材料。
溶剂热法是利用有机物作为溶剂,在高温高压条件下进行反应合成纳米材料。
三、生物法。
生物法是指利用生物体或生物分子对材料进行合成的方法,常见的生物法包括生物矿化法、生物还原法等。
生物矿化法是利用生物体或生物分子在体内或体外合成纳米材料,生物还原法则是利用微生物或酶的还原作用将金属离子还原为金属纳米颗粒。
四、其它方法。
除了上述三种常见的合成方法外,还有一些其它的合成方法,如电化学法、气溶胶法、热分解法等。
这些方法在特定条件下可以实现对纳米材料的合成,为纳米材料的研究和应用提供了更多的选择。
总结。
纳米材料的合成方法多种多样,每种方法都有其特定的优点和适用范围。
在实际应用中,需要根据具体的材料性质和应用需求选择合适的合成方法。
随着纳米材料研究的不断深入,相信会有更多更高效的合成方法被开发出来,为纳米材料的应用开辟更广阔的前景。
溶剂热法制备一系列碳化硅纳米材料的研究作者:金鑫来源:《科技视界》2014年第08期【摘要】随着时代的进步和社会经济的发展,碳化硅被广泛应用到各个领域中,这是因为其具有一系列的优点;传统的碳化硅纳米材料制备工艺需要较高的温度,这样就会影响到目标产物形貌和尺寸的调控,需要引起足够的重视。
针对这种情况,就可以应用溶剂热法来进行制备,本文简要分析了溶剂热法制备一系列碳化硅纳米材料,希望可以提供一些有价值的参考意见。
【关键词】碳化硅;纳米材料;溶剂热0 前言通过研究发现,碳化硅的电子性能和物化性能比较优异,可以耐腐蚀和高温,并且有着较好的导热性和较高的机械强度,有着良好的生物相容性,因此被广泛应用到诸多个领域中,如微电子学、光电子学、机械工业等等。
很多人认为,微电子工业领域的硅可以被碳化硅所替代,相关计算表明,碳化硅纳米材料的尺寸和表面会直接影响到它的电子性质。
具体来讲,有大量的同质异构体是碳化硅晶体结构最为显著的特征,这是因为沿着C轴,SI-C有着不同的堆垛次序。
目前,有很多的物理方法和化学方法都可以来制备碳化硅纳米材料,如激光熔融、电弧放电、化学气相沉积以及水热/溶剂热等。
通过研究发现,传统的方法需要在较高的温度下方可以对碳化硅纳米材料进行有效的制备,这样就无法有效的调控目标产物的形貌和尺寸。
针对这种情况,本文提出了溶剂热法。
1 溶剂热法合成一维碳化硅纳米材料在对分子电子器件进行构建时,可以利用一维碳化硅纳米材料来进行,如纳米线、纳米等,因此人们对其产生足够的重视。
碳化硅纳米线在力学性能和导电性能方面比较的优异,那么在严酷条件下,就可以将其作为纳米电导体。
另外,碳化硅纳米线在场发射性能以及生物相容性方面比较的优良,因此就可以被广泛应用到储氢、光催化以及传感等诸多领域内。
美国哈佛大学的相关专家在上个世纪九十年代就开始了研究如何合成碳化硅纳米棒,通过反应SI的氧化物或卤化物,这些物质具有挥发性,会形成中间体,那么就作为硅源而存在,在一定温度下,就可以用碳化硅纳米棒来替代碳纳米管。
溶剂热法合成纳米尺度配位聚合物UiO-66及在染料吸附性能的研究于孟显;刘红雷;杨吉民【摘要】利用添加剂辅助溶剂热法制备出了纳米尺度的多孔配位聚合物UiO-66,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶—红外光谱(FI-IR)和差热分析(TGA)等手段进行了表征.由于UiO-66纳米材料具有大的比表面积和孔体积,制备的纳米材料对刚果红具有出色的吸附能力,在动力学方面,准二级动力学方程比准一级动力学方程能更好地描述实验数据.【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2017(034)008【总页数】4页(P21-24)【关键词】配位聚合物;UiO-66;染料;吸附;纳米材料【作者】于孟显;刘红雷;杨吉民【作者单位】山东临沂大学化学化工学院,山东临沂276000;山东临沂大学化学化工学院,山东临沂276000;山东临沂大学化学化工学院,山东临沂276000【正文语种】中文【中图分类】TQ324.4Abstract:Nano scale porous coordination polymers UiO-66 are successfully obtained by additive-assisted solvothermal method.The obtained productsare characterized by field emission scanning electronmicroscopy(FESEM),X-ray powder diffraction(XRD),infrared spectroscopy (IR) (FT-IR) and thermogravimetric analysis (TGA).Owing to the big surface area and pore volume,the UiO-66 flower-like nanostructures exhibit excellent adsorption capability for the dye of Congo red.In dynamics,quasi two stage kinetic equation can describe experimental date better than quasi first order kinetic equation.Key words:coordination polymers ; UiO-66 ; dye ; adsorption ; nanomaterial染料等环境污染物直接排放到水体中,不仅污染生态环境和人类饮用水源,而且也影响水生生物,因此制备能够从废水中高效移除有害染料的新材料引起人们广泛的关注。
溶剂热法合成纳米材料
摘要:本文主要探讨采用不同反应物通过溶剂热法合成各种纳米材料过程中,控制反应条件(如反应的时间、温度、反应介质、PH值等)之后,对纳米晶体结构、原子配比、表面形貌、颗粒尺寸、比表面积及光学性能等的影响,从而得到某些性能更加优良,易于人类社会发展的纳米材料。
关键词:溶剂热法纳米晶体晶体性能
近年来,纳米材料在光伏领域受到广泛的关注,它们被应用太阳能电池、锂电池以及光催化剂降解有机污染物等方面。
介绍三种纳米材料的反应条件对晶体的影响。
一、CuIn
1-x Ga
x
Se
2
纳米材料
铜铟镓硒(简称CIGS)是具有四方晶系黄铜矿结构的直接带隙半导体纳米材料,其光吸收系数高达105cm-1,以CIGS为吸收层的薄膜太阳电池凭借效率高、成本低、性能稳定和抗辐射能力强等特点,备受亲睐。
CIGS研究领域一直试图通过提高电池的光电转换效率和降低成本来提升CIGS薄膜太阳电池的产业竞争力,非真空涂覆法制备CIGS能满足这一热点。
传统溶剂热法合成合成粉体通常需要在高温条件下长时间保温,但低温时合成的晶体是不纯的。
莫淑一,龙飞等人以氯化铜、氯化铟、氯化镓以及硒粉为原料,乙二胺为溶剂,采用微波辅助溶剂热法合成CIGS纳米粉,通过微波对物质内部加热而迅速升温,且物体各部位均匀渗透电磁波产生热量,改善溶液体系受热均匀性,减少反应时间。
他们的实验结果揭示了反应时间和温度对于对产物物相以及形貌的影响。
如下:
1.“微波溶剂热合成CIGS粉体的最佳合成温度为230℃,反应时间为2h,在该条件下合成产物为物相纯净的CuIn0.5Ga0.5Se2四元相,产物形貌颗粒状和片状组成,颗粒尺寸约为90-100nm,片状厚度约为90nm。
2. 反应温度和反应时间对微波溶剂热合成CIGS粉体物相的影响都起到重要
作用,随反应温度的升高,合成产物的结晶程度越来越好,反应进行更快;随反应时间的延长,产物物相逐渐转变为纯净的CIGS四元相,并且延长反应时间增加产物的结晶程度。
”①
二、CuInS2纳米材料
CuInS2作为太阳电池的光吸收层引起了科学家与企业广泛关注,其优势是原材料损耗小,对温度的变化不敏感、性能稳定、吸收系数高达105 cm-1,“经过理论预测,CuInS2类太阳能电池的转换效率在28%-32%,它是最有希望实现工业化的薄膜型太阳能电池材料。
”②
目前存在好多制备CuInS2方法,比如磁控溅射法、真空蒸镀法、电沉积法、溶剂热法等。
其中溶剂热法因其工艺简单,成本低,污染小等优势逐渐成为研究热点。
近年来,大多数研究机构以乙二醇作溶剂成功制备了性能较好的CuInS2纳米晶体,但晶体团聚现象严重。
赵琴,冯清等人以CuCl2·2H2O为铜源,InCl3·4H2O为铟源、DMF、乙二醇、丙三醇、DMF和乙二醇的等体积混合为溶剂,用溶剂热法在190℃下反应12h 合成CuInS2纳米晶体。
从实验数据分析发现,不同反应介质对纳米晶体原子配比、晶体物相结构、表面形貌、光吸收性能均有影响,同时PH值对CuInS2纳米晶体物相结构和光吸收性能也有影响。
1. 不同反应溶剂合成的CuInS2纳米晶体物相结构不同,有的晶粒细,纯度较高,有的则不然。
2. CuInS2纳米晶体原子配比,是影响其电学性质的主要因素,CuInS2纳米晶体的元素组成偏离化学计量比时会产生点缺陷,但是CuInS2纳米晶体具有本征自掺杂特性,不需要其他元素的掺杂,只需通过调整元素的组成比就可以获得不同的导电类型材料。
此外,即使组成严重偏离1:1:2,CuInS2纳米晶体仍具有黄铜矿结构,其物理、化学性质不会发生太大改变。
所以反应介质对CuInS2纳米晶体原子配比没有影响。
3. CuInS2纳米晶体的表面形貌也受反应介质的影响,不同的溶剂中制备出
①龙飞,莫淑一,谢春燕等.微波溶剂热法合成Cu(In,Ga)Se
2纳米粉体[J].复合材料学报,2013.12,第30卷.
②赵琴,冯清,高延敏.反应介质对溶剂热法合成CuInS
2纳米晶体的影响[J].武汉理工大学学报,2013.02,第35卷(2).
的晶体团聚现象严重程度是不同的。
4. 不同反应溶剂对合成CuInS2纳米晶体光吸收性能有影响,选用DMF、乙二醇、丙三醇、DMF与乙二醇等体积混合作溶剂制备的CuInS2纳米晶体在可见光区均有很好的吸收,部分紫外区也有光吸收现象,但因杂质影响,导致形状各异。
5. PH值越低所制得的纳米晶体尺寸越小;随着反应体系PH值的下降,在强酸体系下制备的CuInS2纳米晶体逐渐由团聚的微球变为较为清晰的纳米片组成的微球;不同PH值对合成纳米晶体原子配比无影响,原子配比没有明显的偏离。
6. 在强酸体系中制备的CuInS2纳米晶体其禁带宽度与理论值非常接近。
同时也满足太阳能电池材料的最佳禁带宽度(1.45eV)。
三、LiFePO4纳米材料
LiFePO4具有工作电压稳定,热稳定性和循环稳定性好,对环境友好以及价格低廉等优
点,是极具发展前景的锂离子电池正极材料。
LiFePO4材料的纳米化可以减弱极化,减小电阻,提高自身的电子电导率和锂离子扩散系数,提高电池的充放电容量与循环稳定性等,从而可以有效提升其电化学性能,促进正极材料的进一步发展。
目前LiFePO4纳米材料合成方法主要有高温固相法、微波合成法、溶胶-凝胶法、共沉淀法和溶剂热法等,溶剂热法具有操作简单,合成温度较低等优点。
而且利用该方法合成出的LiFePO4纳米材料结晶良好,无需煅烧即具有优异的电化学性能,因而引起了更多相关研究人员的重视。
刘洋、周兴平以乙二醇为溶剂,氢氧化锂为锂源,七水合硫酸亚铁为铁源,采用溶剂热法合成形貌均一,粒径分布均一的LiFePO4纳米材料。
(某一组让加入异种晶)整个实验证明:
1.通过X射线衍射分析,溶剂热法在180℃的反应温度下,不经过高温煅烧即可得到晶型完整的LiFePO4;
2. 反应时间对制得的LiFePO4纳米颗粒尺寸的影响:在溶剂热法合成过程中,随着反应时间的进行,产物LiFePO4颗粒逐渐长大,而形状则由不规则的纳米颗粒逐渐生长为规则的菱形片状颗粒,且粒径分布较为均匀。
3. 反应物摩尔比不同对制得的LiFePO4纳米颗粒尺寸的影响:在180℃溶剂热反应12h的条件下,反应物摩尔比选择2.7:1.0:1.0获得的纳米颗粒形貌和大小分布较为均匀。
4. 异种晶Fe3(PO4)2以及加入不同摩尔分数的异种晶的加入,可以加快溶剂热法合成纳米材料的反应速率,使产物颗粒粒径变小。
结束语
合成CuIn1-x Ga x Se2纳米材料所使用的微波溶剂热法,较传统溶剂热方法,大大提高了反应速度,缩短了反应时间,而且物体各部位均匀渗透电磁波产生热量,改善溶液体系受热均匀性。
实验结果表明于280℃的反应温度下保温2h,可以获得组成接近化学计量比,结晶程度好,形貌主要由片状和圆球状颗粒组成的Cu (In,Ga)Se2。
溶剂DMF、乙二醇、丙三醇、DMF与乙二醇等体积混合均能作为溶剂热反应介质在190℃,12h条件下合成CuInS2纳米晶体,但晶体均有团聚现象,其中DMF与乙二醇等体积混合作溶剂制备的纳米晶体在晶体结构、原子配比、表面形貌、吸光性能等方面相对较佳;强酸体系能改善纳米晶体的团聚现象,制备出性能稳定且呈均匀花状结构的CuInS2纳米晶体,该方法反应条件温和,操作简便,实验重复性好,对改善晶体团聚现象和制备形貌可控的花状结构的无机物起到一定的借鉴作用。
用溶剂热法合成的LiFePO4纳米材料形貌均一,粒径分布较为均匀。
尝试利用添加异种晶,在其他反应条件相同的条件下,减小了所合成LiFePO4纳米材料的尺寸。
总之,影响纳米材料性能的因素有很多,需要我们在以后的研究中继续探索发现,控制好它们,获得性能优良的材料。
参考文献
[1]龙飞,莫淑一,谢春燕等. 微波溶剂热法合成Cu(In,Ga)Se2纳米粉体[J]. 复合材料学报,2013.12,第30卷.
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