气相法制备纳米微粒的技术及应用

1）普通气相法

普通气相法用普通热源在真空或者低压惰性气体中加热坩埚内的金属使其蒸发后形成纳米微粒。1984年，德国科学家Gleiter等首次用惰性气体凝聚法成功地制得30 nm的镍粉。此后，该法得到了不断的改进。采用电或石墨加热器，在充有几百帕的压力下可制备10 nm左右的镍、铝、镁等金属纳米粉。采用能旋转的圆盘收集粉体，通过真空蒸馏浓缩产物，可得到粒径在3～8 nm之间的镍、银、铜等金属粉体。Hayashi等用该法使饱和金属蒸气在惰性气体中冷凝得到纳米镍粉。

2）等离子体法

等离子体温度高，反应速度快，可获得均匀小颗粒的纳米粉体，易于实现批量生产，几乎可制备任何纳米材料。左东华等采用氢电弧等离子体法制备出纳米镍粉，平均粒径几十纳米，粒子多为球形和多面体形，用作催化剂在加氢反应中显示出良好的催化活性和选择性。孙维民等以高熔点金属钨和制备纳米粉体用的金属镍的合金为原料，用直流电弧等离子体法连续制备高纯度的纳米镍粉。此外，吉林大学与长春市某研究所合作研制生产出镍、钛、钴等金属纳米粉末，并成功地应用于冶炼碳化钨硬质合金。

3）溅射法(www.xing528.com)

溅射法是在惰性气氛或活性气氛下在阳极和阴极蒸发材料间加上几百伏的直流电压，使之产生辉光放电，放电中的离子撞击到阴极的蒸发材料靶上，靶材的原子就会由靶材表面蒸发出来，蒸发原子被惰性气体冷却而凝结或与活性气体反应而形成纳米微粒。粒子的大小及尺寸分布主要取决于两极间的电压、电流和气体压力。该法投资少，技术成熟，可制备出镍、铁、铜等多种金属与合金的纳米粉体。Teng等采用溅射法在高压He气中制备出小于10 nm的镍颗粒。氦气流速为主要影响因素，当其为20 m/s和56 m/s时，可得粒径分别为13 nm和7 nm的镍微粒。

4）电爆炸丝法

电爆炸丝法是制备金属和合金粉末的一种较新方法，用这种方法制备纳米粉体是在一定的气体介质环境下，通过对金属或合金原料丝沿轴线方向施加直流高电压，在原料丝内部形成很高的电流密度（107 A/cm2），使之爆炸获得纳米粉体。采用此方法，可制备所有能拉成丝的金属及金属合金粉体，如镍、钴、钨等多种纳米粉体，其粒度为10～100 nm，纯度高于99%。Tepper在氩气中对金属丝施加高能电脉冲产生爆炸，获得了活性高、颗粒内部有晶格缺陷、可自燃的球形纳米镍粉。每批次可生产数千克。目前，美国、日本、德国、俄罗斯等国家已开始大规模应用。