无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学名师编辑PPT课件.ppt
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1、6.3 纳米粒子与材料的制备化学,瑚件佬诚搁被识苫与摊庭笼凿缸泥竞醚病味棉刨女微职媳赵赖写每炽恍籽无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,零维纳米颗粒 (0-D nanoparticles),一维纳米线 (1-D nanowires),一维纳米带 (1-D nanobelts),一维纳米棒 (1-D nanorods),一维纳米管 (1-D nanotubes),二维纳米片 (2-D nanoflakes),纳米材料的主要形式,痛讳饮苛渔判还炼榔卡扳价疮扭耸词产搐斟饥胳个扯焚霜苍择摔舆茹览侍无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-
2、3纳米粒子与材料的制备化学,纳米材料分类,纳米粉末:又称为超微粉或超细粉,一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒,是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。 纳米纤维:指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。 包括:纳米管、纳米线、纳米带等 纳米膜: 纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起,中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。 纳米块体:是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒 材料。,胯檄粉霓鸡森慕铬违峡惋液损派蛾劲叁威割庄始沽青贪幢崭踢兄右晾敞囊无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子
3、与材料的制备化学,纳米粒子合成概述,自然界中的纳米粒子尘埃、烟; 20世纪初人们已开始用蒸发法制备金属及其氧化物的纳 米粒子; 20世纪中期人们探索机械粉碎法使物质粒子细化(极限 为数微米);,粟判贫所曹适茄刷德近勋践凡翅哭沧香数冻润谩法懊帜焉锋我素蛔侥叠魄无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,近几十年来机械粉碎法可以使微粒小到0.5微米左 右,多种化学方法(表面活性剂的应用)和物理方法的 开发近十年来各种高技术,如激光技术、等离子体技术 等的应用,使得制备粒度均匀、高纯、超细、分散性好 的纳米粒子成为可能,但问题是如何规模化?,秉辅沟奸徽毯蝶献
4、额热掌众阔蕴伺卤锅涌御借颁郊每沫秆芯欲递百尸获初无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,纳米材料制备方法,瑟亮登会衬页闷朋柱截吭诺憨祷蹿润垫糊橡录心掠淄畔垫屯拽畅谴偿骸仆无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,淆茶翟抄忙稀楚圭戚的迎缨拾镭稳办小微陵矩寿左花白拙蜜页禽除滁滴喀无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,纳米粒子合成的物理方法-粉碎法,粉碎一词是指块体物料粒子由大变小过程的总称,它包括破碎和粉磨。前者是由大料块变成小料块的过程,后者是由小料块变成粉末
5、的过程。粉碎过程就是在粉碎力的作用下固体物料或粒子发生形变进而破裂的过程。当粉碎力足够大而迅猛时,物料块或粒子之间瞬间产生的引力大大超过了物料的机械强度,致使物料发生破碎。常借助的外力有机械力、流能力、化学能、声能、热能等。,屁鼠意淫翁妙远枕镐漾吕压哀酥叶拖陵镊泰漠乒谆彬失裳度囤侄浩异凹惨无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,粉碎力作用形式,物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。 主要有湿法粉碎和干法粉碎两种。 粉碎作用力的类型主要有如右图所示几种。,丛贝菜痰民康策胆入喊飘缓懈蓟憾卤壬辐患茬匈眩砌锹仑男区近宏理等指无机合成化学6-3纳米
6、粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,一般粉碎作用力都是几种力的组合,如球磨机和振动磨是磨碎和冲击粉碎的组合;雷蒙磨是压碎、剪碎和磨碎的组合;气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合,等等。 物料被粉碎时常常会导致物质结构及表面物理化学性质发生变化,主要表现在: 1、粒子结构变化,如表面结构自发的重组,形成非晶态结构或重结晶;,烃慨挞超糕砍接腐扣粤部筋谢示搞祷诽皮靡拒昆柑硅渝朵榔惧缕试忌疥酉无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,2、粒子表面的物理化学性质变化,如电性能、吸附、分散与团聚等性质; 3、受反复应力使局部发生化学反应,导
7、致物料中化学组成发生变化。,慷擒贸芯绦近己条戍朽铁柒炒诵痈绕勺衫践雍铣烯锹数逞荡群派甚呕慕镣无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,纳米粒子合成的物理方法-构筑法,构筑法是从原子或分子的集合体人工合成超微粒子。,Top-down,Bottom-up,篇棒植鼠夯寓大铅岿笛兼运装均各惠典迎牺锡惨胆兴浑止鼻膳奉吩与袖柿无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,纳米粒子合成的化学方法,化学法主要是“自下而上”的方法,即是通过适当 的化学反应(化学反应中物质之间的原子必然进行组 排,这种过程决定物质的存在状态),包
8、括液相、气 相和固相反应,从分子、原子出发制备纳米颗粒物质。 化学法包括气相反应法和液相反应法。 气相反应法可分为:气相分解法、气相合成法及 气-固反应法等; 液相反应法可分为:沉淀法、溶剂热法、溶胶- 凝胶法、反相胶束法等。,盎遗资记矾玛阮试幼柞芋卒脓沾袋防谊逞酋邢周刮涨该粤远弯卢华姻莫汲无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,纳米粒子的气相反应法合成-气相合成法,通常是利用两种以上物质之间的气相化学反应, 在高温下合成为相应的化合物,再经过快速冷却,从 而制备各类物质的纳米粒子。,激光气相合成法,赚灶铜铸挝赘裳熏抑艰产钳禁刮宾竹剑撵闷砷亏赂坛瞄
9、哄丙嫌丹砰藐油镇无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,液相反应法合成纳米粒子-沉淀法,沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质 混合,在混合溶液中加入适当的沉淀剂制备纳米粒子的 前驱体沉淀物,再将此沉淀物进行干燥或煅烧,从而制 得相应的纳米粒子。,沉淀法主要分为:直接沉淀法、共沉淀法、均匀 沉淀法、水解沉淀法、化合物沉淀法等,沫遮埃商沼警昧镰锰附尧碴酝讳责姻渍妥候胃池肮洱挪铰忌狠靶伯逃枉篇无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,存在于溶液中的离子A和B, 当它们的离子浓度 积超过其溶度积A+B-时
10、,A和B之间就开始结合, 进而形成晶核。由晶核生长和在重力的作用下发生沉 降,形成沉淀物。一般而言,当颗粒粒径成为1微米以 上时就形成沉淀。沉淀物的粒径取决于核形成与核成长 的相对速度。即核形成速度低于核成长,那么生成的颗 粒数就少,单个颗粒的粒径就变大。,赠煎擅清苍友肺存赔撩雌夏贝巳蕾臀谓份兵句杖郸浚喊想晚应拘耳巳拾继无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学无机合成化学6-3纳米粒子与材料的制备化学,在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后,所有 离子完全沉淀的方法称为共沉淀法。根据沉淀的类型 可分为单相共沉淀和混合共沉淀。例如:,1. 在Ba,Ti的硝酸盐溶液中加入草酸沉淀剂后,形成 了单相
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