【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 布窄 。 ⑧ 化學(xué)蒸發(fā)凝聚法 (CVC) 41 42 該方法適用于制備納米金 屬和合金 粉體 。 基木原理是先將金屬絲固定在一個(gè)充滿惰性氣體 （ 50bar） 的反應(yīng)室中 ，絲的兩端卡頭為兩個(gè)電極 ， 它們與一個(gè)大電容相聯(lián)結(jié)形成回路 ， 加 15kV的高壓 、 金屬絲 500－ 800kA下進(jìn)行加熱 ， 融斷后在電流 停止的一瞬間 ， 卡頭上的高壓在融斷處放電 ，使熔融的金屬在放電過(guò)程中進(jìn)一步加熱變成蒸汽 ， 在惰性氣體中碰撞形成納米粒子沉降在容器的底部 ， 金屬絲可以通過(guò)一個(gè)供絲系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入兩卡頭之間 ， 從而使上述過(guò)程重復(fù)進(jìn)行 。 ⑨ 爆炸絲法 43 44 （ 2） 氫電弧等離子體法 ?該法的原理是 M. Uda等提出的；張志焜 、 崔作林自行設(shè)計(jì)了多電極氫電弧等離子體法納米材料制備裝置 。 ?之所以稱為氫電弧等離子體法 ， 主要是用于在制備工藝中使用 H2作為工作氣體 ， 可大幅度提高產(chǎn)量 。 ?合成機(jī)理：含有氫氣的等離子體與金屬間產(chǎn)生電弧 ，使金屬熔融 ， 電離的 N Ar等氣體和 H2溶入熔融金屬 ，然后釋放出來(lái) ， 在氣體中形成了金屬的超微粒子 ， 用離心收集器或過(guò)濾式收集器使微粒與氣體分離而獲得納米微粒 。 45 氫電弧等離子體法裝置原理（鍍 Pd） 46 ? 產(chǎn)量： 以納米 Pd為例 ， 該裝置的產(chǎn)率一般可達(dá)到 300 g/h ? 品種：該方法已經(jīng)制備出十多種金屬納米粒子；30多種金屬合金 ， 氧化物；也有部分氯化物及金屬間化合物 。 ? 產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)：用這種方法 ， 制備的金屬納米粒子的平均粒徑和制備的條件及材料有關(guān) 。 ? 粒徑：一般為幾十納米 。 如 Ni； 10～ 60 nm間的粒子所占百分?jǐn)?shù)達(dá)約為 78% ? 形狀：一般為多晶多面體 ， 磁性納米粒子一般為鏈狀 。 47 48 （ 3）激光聚集原子沉積法 用 激光控制原子束 在納米尺度下的移動(dòng)，使原子平行沉積以實(shí)現(xiàn)納米材料的有目的的構(gòu)造。激光作用于原子束通過(guò)兩個(gè)途徑，即瞬時(shí)力和偶合力。在接近共振的條件下，原子束在沉積過(guò)程中被激光駐波作用而聚集，逐步沉積在襯底（如硅）上，形成指定形狀，如線形。 49 （ 4）非晶晶化法 例如，將 Ni80P20非晶合金條帶在不同溫度下進(jìn)行等溫?zé)崽幚?，使其產(chǎn)生納米尺寸的合金晶粒。納米晶粒的長(zhǎng)大與其中的晶界類型有關(guān)。 ? 非晶晶化法 : 采用快速凝固法將液態(tài)金屬制備非晶條帶 ,再將非晶條帶經(jīng)過(guò)熱處理使其晶化獲得納米晶條帶的方法。用非晶晶化法制備的納米結(jié)構(gòu)材料的塑性對(duì)晶粒的粒徑十分敏感、只有晶粒直徑很小時(shí)，塑性較好，否則材料變得很脆。因此，對(duì)于某些 成核激活能 很小，晶粒長(zhǎng)大激活能大的非晶合金采用非晶晶化法，才能獲得塑性較好的納米晶合金。 ? 特點(diǎn) ﹕ 工藝較簡(jiǎn)單 , 化學(xué)成分準(zhǔn)確。 液態(tài)金屬 非晶條帶 熱處理 50 （ 5）機(jī)械球磨法 ? 機(jī)械球磨法以 粉碎與研磨 為主體來(lái)實(shí)現(xiàn)粉末的納米化，可以制備納米純?cè)睾秃辖稹?1970年，美國(guó) INCO公司的 Benjamin為制備 Ni基氧化物粒子彌散強(qiáng)化合金而研制成機(jī)械合金化法。該法工藝簡(jiǎn)單，制備效率高，能制備出常規(guī)方法難以獲得的高熔點(diǎn)金屬合金納米材料。近年來(lái)，發(fā)展出助磨劑物理粉碎法及超聲波粉碎法，可制得粒徑小于100nm的微粒。 51 （ 6）離子注入法 ? 用同位素分離器使具有一定能量的離子硬嵌在某一與它固態(tài)不相溶的襯底中，然后加熱退火，讓它偏析出來(lái)。它形成的納米微晶在襯底中深度分布和顆粒大小可通過(guò)改變注入離子的能量和劑量，以及退火溫度來(lái)控制。在一定條件下， Fe和 C雙注入可制備出在 SiO2和 Cu中的 Fe3O4和 FeN納米微晶。 52 （ 7）原子法 ? 掃描隧道顯微鏡 (STM)，以空前的分辨率為我們揭示了一個(gè)“可見”的原子、分子世界 ,已成為一個(gè)可排布原子的工具。 1990年人們首次用 STM進(jìn)行了原子、分子水平的操作。 STM由 STM頭部 ， 電子學(xué)處理部分 ，減震系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（含軟件）組成。 53 圖 具有化學(xué)鍵分辨率的 C60單分子 STM圖象。 圖 1993年，中科院操縱原子寫字，用掃描隧道顯微鏡的針尖將原子一個(gè)個(gè)地排列成漢字，漢字的大小只有幾個(gè)納米。 Hou . et al Nature 2022 409 304 ?iron atom on copper 54 4 化學(xué)制備方法 （ 1） 化學(xué)沉淀法 其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行 ， 但純度低 ， 顆粒半徑大 。 適合制備氧化物 。 ?① 共沉淀法 在含有多種陽(yáng)離子的溶液中加入沉淀劑 ， 使金屬離子完全沉淀的方法稱為共沉淀法 。 ?② 均勻沉淀法 在溶液中加入某種能緩慢生成沉淀劑的物質(zhì) ， 使溶液中的沉淀均勻出現(xiàn) ， 稱為均勻沉淀法 。 ?③ 多元醇沉淀法 許多無(wú)機(jī)化合物可溶于多元醇 ， 由于多元醇具有較高的沸點(diǎn) ， 可大于 100℃ ， 因此可用 高溫強(qiáng)制水解 反應(yīng)制備納米顆粒 。 ?④ 沉淀轉(zhuǎn)化法 本法依據(jù)化合物之間溶解度的不同 ， 通過(guò)改變沉淀轉(zhuǎn)化劑的濃度 、轉(zhuǎn)化溫度以及表面活性劑來(lái)控制顆粒生長(zhǎng)和防止顆粒團(tuán)聚 。 55 （ 2） 化學(xué)還原法 ?① 水溶液還原法 采用水合肼 、 葡萄糖 、 硼氫化鈉 (鉀 )等還原劑 ， 在水溶液中制備超細(xì)金屬粉末或非晶合金粉末 ， 并利用高分子保護(hù)劑 PVP (聚乙烯基吡咯烷酮)阻止顆粒團(tuán)聚及減小晶粒尺寸 。 其優(yōu)點(diǎn)是獲得的粒子分散性好 ， 顆粒形狀基本呈球形 ， 過(guò)程可控制 。 ?② 多元醇還原法 該工藝主要利用金屬鹽可溶于或懸浮于乙二醇 (EG)、 一縮二乙二醇(DEG)等醇中 ， 當(dāng)加熱到醇的沸點(diǎn)時(shí) ， 與多元醇發(fā)生還原反應(yīng) ， 生成金屬沉淀物 ， 通過(guò)控制反應(yīng)溫度或引入外界成核劑 ， 可得到納米級(jí)粒子 。 ?③ 氣相還原法 本法也是制備微粉的常用方法 。 例如 ， 用 15%H285%Ar還原金屬?gòu)?fù)合氧化物制備出粒徑小于 35nm的 CuRh， 。 ?④ 碳熱還原法 碳熱還原法的基本原理是以炭黑 、 SiO2為原料 ， 在高溫爐內(nèi)氮?dú)獗Ｗo(hù)下 ， 進(jìn)行碳熱還原反應(yīng)獲得微粉 ， 通過(guò)控制工藝條件可獲得不同產(chǎn)物 。目前研究較多的是 Si3N SiC粉體及 SiCSi3N4復(fù)合粉體的制備 。 56 （ 3） 溶膠－凝膠法 在常溫或近似常溫下把金屬醇鹽溶液加水分解，同時(shí)發(fā)生縮聚反應(yīng)制成溶膠，再進(jìn)一步反應(yīng)形成凝膠并進(jìn)而固化，然后 經(jīng)低溫?zé)崽幚?而得到無(wú)機(jī)材料的方法。由于加熱的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氧化物的 熔 化溫度，所以被稱為低溫合成法。也由于利用了加水分解、縮聚等化學(xué)反應(yīng)，所以又可叫做玻璃的化學(xué)合成法。 57 （ 4） 水熱法 水熱法是在高壓釜里的高溫、高壓反應(yīng)環(huán)境中，采用水作為反應(yīng)介質(zhì)，使得通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解，反應(yīng)還可進(jìn)行重結(jié)晶。水熱技術(shù)具有兩個(gè)特點(diǎn)，一是其相對(duì)低的溫度，二是在封閉容器中進(jìn)行，避免了組分揮發(fā)。水熱條件下粉體的制備有： ?水熱結(jié)晶法 比如 Al(OH)3 Al203H2O ?水熱合成法 比如 FeTiO3+K0H ?水熱分解法 比如 ZrSiO4+NaOH ZrO2+Na2SiO3 ?水熱脫水法 ?水熱氧化法 典型反應(yīng)式： mM十 nH2O MmOn+H2 其中 M可為鉻、鐵及