【文章內(nèi)容簡介】 布窄 。 ⑧ 化學蒸發(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充滿惰性氣體 （ 50bar） 的反應(yīng)室中 ，絲的兩端卡頭為兩個電極 ， 它們與一個大電容相聯(lián)結(jié)形成回路 ， 加 15kV的高壓 、 金屬絲 500－ 800kA下進行加熱 ， 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程中進一步加熱變成蒸汽 ， 在惰性氣體中碰撞形成納米粒子沉降在容器的底部 ， 金屬絲可以通過一個供絲系統(tǒng)自動進入兩卡頭之間 ， 從而使上述過程重復(fù)進行 。 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 ， 在氣體中形成了金屬的超微粒子 ， 用離心收集器或過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間的粒子所占百分數(shù)達約為 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，使原子平行沉積以實現(xiàn)納米材料的有目的的構(gòu)造。激光作用于原子束通過兩個途徑，即瞬時力和偶合力。在接近共振的條件下，原子束在沉積過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行等溫熱處理，使其產(chǎn)生納米尺寸的合金晶粒。納米晶粒的長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)材料的塑性對晶粒的粒徑十分敏感、只有晶粒直徑很小時，塑性較好，否則材料變得很脆。因此，對于某些 成核激活能 很小，晶粒長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 ﹕ 工藝較簡單 , 化學成分準確。 液態(tài)金屬 非晶條帶 熱處理 50 （ 5）機械球磨法 ? 機械球磨法以 粉碎與研磨 為主體來實現(xiàn)粉末的納米化，可以制備納米純元素和合金。 1970年，美國 INCO公司的 Benjamin為制備 Ni基氧化物粒子彌散強化合金而研制成機械合金化法。該法工藝簡單，制備效率高，能制備出常規(guī)方法難以獲得的高熔點金屬合金納米材料。近年來，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。它形成的納米微晶在襯底中深度分布和顆粒大小可通過改變注入離子的能量和劑量，以及退火溫度來控制。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“可見”的原子、分子世界 ,已成為一個可排布原子的工具。 1990年人們首次用 STM進行了原子、分子水平的操作。 STM由 STM頭部 ， 電子學處理部分 ，減震系統(tǒng)以及計算機系統(tǒng)（含軟件）組成。 53 圖 具有化學鍵分辨率的 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個地排列成漢字，漢字的大小只有幾個納米。 Hou . et al Nature 2022 409 304 ?iron atom on copper 54 4 化學制備方法 （ 1） 化學沉淀法 其特點是簡單易行 ， 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 許多無機化合物可溶于多元醇 ， 由于多元醇具有較高的沸點 ， 可大于 100℃ ， 因此可用 高溫強制水解 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 ， 通過改變沉淀轉(zhuǎn)化劑的濃度 、轉(zhuǎn)化溫度以及表面活性劑來控制顆粒生長和防止顆粒團聚 。 55 （ 2） 化學還原法 ?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金屬粉末或非晶合金粉末 ， 并利用高分子保護劑 PVP (聚乙烯基吡咯烷酮)阻止顆粒團聚及減小晶粒尺寸 。 其優(yōu)點是獲得的粒子分散性好 ， 顆粒形狀基本呈球形 ， 過程可控制 。 ?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 ， 當加熱到醇的沸點時 ， 與多元醇發(fā)生還原反應(yīng) ， 生成金屬沉淀物 ， 通過控制反應(yīng)溫度或引入外界成核劑 ， 可得到納米級粒子 。 ?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還原金屬復(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)氮氣保護下 ， 進行碳熱還原反應(yīng)獲得微粉 ， 通過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，同時發(fā)生縮聚反應(yīng)制成溶膠，再進一步反應(yīng)形成凝膠并進而固化，然后 經(jīng)低溫熱處理 而得到無機材料的方法。由于加熱的溫度遠遠低于氧化物的 熔 化溫度，所以被稱為低溫合成法。也由于利用了加水分解、縮聚等化學反應(yīng)，所以又可叫做玻璃的化學合成法。 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)還可進行重結(jié)晶。水熱技術(shù)具有兩個特點，一是其相對低的溫度，二是在封閉容器中進行，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