首页 理论教育 金属纳米材料常规制备方法

金属纳米材料常规制备方法

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:1)气相法气相法是在适宜气氛中通过简单的热蒸发、溅射及化学气相沉积等技术来制备金属及合金纳米材料,具体分为以下三大类:气相蒸发法。2)液相法液相法常伴有化学反应,因此也称之为湿化学法,是金属及合金纳米材料制备常采用的方法。利用类脉冲电镀沉积技术制备金属纳米材料;目前采用此法已制备的纳米材料有铜、银、金、铂、镍等。

金属纳米材料常规制备方法

1)气相法

气相法是在适宜气氛中通过简单的热蒸发、溅射及化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)等技术来制备金属及合金纳米材料,具体分为以下三大类:

(1)气相蒸发法(蒸发冷凝法)。

在真空或惰性气氛中使金属源蒸发,达到过饱和状态,然后利用其与气体介质的碰撞而冷却凝结,制备金属纳米材料。目前,气体蒸发主要可分为电阻加热、等离子喷射加热、高频感应加热、电子束加热、激光束加热和电弧感应加热法。这些方法所采用的惰性气氛主要为氩气(Ar)或氦气(He);制备的金属纳米材料主要包括:铝、镁、锌、铅、铬、铁、钴、镍、钙、银、铜、钼、钯、钽、钛和钒等。而合金纳米材料的制备难度较大,纳米合金的成分和结构取决于合金组元熔点高低、饱和蒸汽压大小、组元的物化性质、温度梯度等;当各组元蒸汽压、熔点相近时,可直接蒸发母合金,如磁性合金纳米材料;组元性质差别较大时易产生分馏,需要高熔点包覆小熔点材料蒸发,或者通过两个独立的蒸发源同时蒸发。

(2)溅射法。

溅射法主要包括辉光溅射和离子束溅射两种方法;其主要的工作原理是用两块金属或合金分别作为阳极和阴极,阴极为蒸发材料,两电极间充入氩气,然后施加一定的电压;通过两电极间的辉光放电形成氩离子,电场力使氩离子轰击阴极靶材,交换能量或动量,使靶材表面的原子或分子从其表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料;目前已制备出的金属纳米材料有:钨、钼、银、铬等。

(3)化学气相沉积。

用金属或易挥发的金属化合物的蒸气通过化学反应合成所需的纳米材料,既可以是单一化合物的热分解,也可以是两种以上化合物之间的化学反应。化学气相沉积法可分为气相还原、气相热解等方法;其采用的原料通常易制备、蒸发压高、反应性好的金属氯化物、金属有机化合物或羰基化合物等。

2)液相法

液相法常伴有化学反应,因此也称之为湿化学法,是金属及合金纳米材料制备常采用的方法。其主要特征是将各种反应物溶于溶剂中,其可精确控制各组分的含量,实现原子、分子水平的精确控制。(www.xing528.com)

(1)化学还原法。

在单一或多种金属熔盐中加入不同种类的还原剂便可制备不同种类的金属或合金纳米材料。

(2)辐射还原法。

辐射还原法的基本原理是通过电离辐射使水发生电离和激发,生成还原性的氢自由基、水和电子、氧化性的OH自由基;水和电子的标准氧化还原电位为-2.77 V,具有很强的还原能力,可还原除碱金属碱土金属以外的所有金属离子,因此当加入甲醇异丙醇等自由基清除剂后,发生夺氢反应,而清除氧化性自由基OH,生成的有机自由基也具有还原性,这些还原性粒子可逐步把金属离子还原成金属原子或低价的金属离子;生成的金属原子聚集成核并长大,最终成为金属或合金纳米材料。

(3)电解法。

主要包括水溶液和熔融盐电解法。利用类脉冲电镀沉积技术制备金属纳米材料;目前采用此法已制备的纳米材料有铜、银、金、铂、镍等。

3)固相法

固相法主要指的是高能球磨法(也称之为机械合金化),其基本原理是利用球磨机的转动或振动使硬球对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌(使材料之间发生界面反应),把金属或合金粉末粉碎为纳米级微粒;将两种或两种以上的金属粉末同时进行高能球磨,粉末经压延、压合、再次碾碎、再次压合的反复过程(冷焊—粉碎—冷焊的反复进行),最后获得组织和成分均匀的合金纳米材料。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈