《功能材料制備與成形》課件納米材料的制備

1、第三章 納米微粒的制備納米顆粒制備一般分為兩種： 物理方法化學(xué)方法氣體冷凝法熔融金屬冷凝法流動(dòng)液面上真空蒸鍍法通電加熱蒸發(fā)法混合等離子法爆炸絲法化學(xué)氣相凝聚法（CVC）燃燒火焰化學(xué)氣相凝聚法溶膠凝膠法激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積（LICVD）第三章 納米微粒的制備激光法（YAG）： 溶膠凝膠法（膠體化學(xué)法） 溶膠凝膠法是60年代發(fā)展起來(lái)的一種制備玻璃、陶瓷等無(wú)機(jī)材料的新工藝，近年來(lái)許多人運(yùn)用此法制備納米顆粒?；驹恚簩⒔饘俅见}或無(wú)機(jī)鹽經(jīng)過(guò)水解直接形成溶膠或經(jīng)解凝形成溶膠，然后使溶質(zhì)聚合凝膠化，再將凝膠干燥、焙燒去除有機(jī)成分，最后得到無(wú)機(jī)材料。溶膠凝膠的制備流程：凝膠干燥溶膠的制備溶膠凝膠轉(zhuǎn)化 先將部

2、分或全部組分用適當(dāng)沉淀劑先沉淀出來(lái)，經(jīng)解凝，使原來(lái)團(tuán)聚的沉淀顆粒分散成原始顆粒。因這種原始顆粒的大小一般在膠體中膠核的大小范圍，因而可制得溶膠。 溶膠中含有大量的水，凝膠化過(guò)程中使體系失去流動(dòng)性，形成一個(gè)開(kāi)放的骨架結(jié)構(gòu)。其有兩種途徑：一是化學(xué)法，通過(guò)控制溶膠中的電解質(zhì)濃度；二是物理法，迫使膠粒相互靠近，克服斥力，實(shí)現(xiàn)膠凝化。 一定條件下（如加熱）使溶劑蒸發(fā)，得到粉料。干燥過(guò)程中凝膠結(jié)構(gòu)變化很大。溶膠凝膠相關(guān)資料1. Lackey W. J. Nucl. Tech. , 49, 321(1980)2. Woodhead J.L. Science of Ceramics, 4 105(1968);

3、 12, 179(1983)3. Chatterjee A, Chakravorty D, J. of Mater. Sci. 27., 4115(1992)4. Kiss K, Magder J. Vukasovich M. S. et al., J. Am. Ceram. Soc., 49, 291(1996) 5. 錢逸泰、朱英杰、張曼維等，微米納米科學(xué)與技術(shù)，1(1), 27(1995)練習(xí)： 查15篇納米ZrO2粉末制備方法的文獻(xiàn)，介紹利用溶膠凝膠法制備納米ZrO2的具體方法。塊體納米材料的制備一、粉末燒結(jié)法：將納米粉末壓制成型，然后進(jìn)行燒結(jié)而稱為塊體納米晶材料二、非晶晶化法：先通過(guò)

4、其它方法得到塊體非晶，然后利用退火處理使其發(fā)生結(jié)晶，而得到塊體納米晶材料。三、快速凝固法：通過(guò)快速冷卻的方法使，金屬液體直接凝固成為納米晶材料。塊體納米材料的制備二、非晶晶化法：先通過(guò)其它方法得到塊體非晶，然后利用退火處理使其發(fā)生結(jié)晶，而得到塊體納米晶材料。(a)(b)塊體非晶合金(Fe40Ni40P14B6)96Ga4在690K退火60min的(a)TEM明場(chǎng)像和(b)選區(qū)衍射像塊體納米材料的制備三、快速凝固法：通過(guò)快速冷卻的方法使，金屬液體直接凝固成為納米晶材料。(a)(b)第三章 納米顆粒尺寸的測(cè)量方法 一、透射電鏡法 用透射電鏡觀察納米顆粒或粒徑的平均直徑或分布。第三章 納米顆粒尺寸的

5、測(cè)量方法 一、透射電鏡法 用透射電鏡觀察納米顆粒或粒徑的平均直徑或分布。第三章 納米顆粒尺寸的測(cè)量方法 一、透射電鏡法 用透射電鏡觀察納米顆?；蛄降钠骄睆交蚍植?。二、X射線衍射線線寬法（Sherrer公式法） 這種方法只適合與晶態(tài)的納米顆粒，且試驗(yàn)表明顆粒度小于等于50nm時(shí)，測(cè)量值與實(shí)際值相近，否則，測(cè)量值往往小于實(shí)際值。 晶粒尺寸很小時(shí)，由于晶粒的細(xì)小可引起衍射的寬化，衍射線半高強(qiáng)度處的線寬度 B 與晶粒尺寸d 的關(guān)系為： d = 0.89l / Bcosq式中，B為單純因晶粒度細(xì)化引起的寬化度，單位為弧度，即實(shí)測(cè)寬度BM與儀器寬化BS之差： B BM - BS BS可通過(guò)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物（粒徑10-4 cm）的半峰值強(qiáng)度處的寬度得到。Bs的測(cè)量峰位與BM的測(cè)量峰位盡可能靠近。最好是選取與被測(cè)納米粉相同的粗晶樣品測(cè)得Bs 值。二、X射線衍射線線寬法（Sherrer公式法） 在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，還應(yīng)注意下列事項(xiàng)：1、應(yīng)選取多條低角度（2q 50）的X射線衍射峰進(jìn)行計(jì)算;2、當(dāng)納米粉尺寸很小時(shí)，例如為幾nm時(shí)，由于顆粒表面張力的增大，顆粒受到大的壓力，結(jié)果顆粒內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生第二類畸變，它會(huì)導(dǎo)致X射線寬化。因此，為料精確測(cè)定晶粒度時(shí)，應(yīng)從測(cè)量的半高寬BM中扣除第二類應(yīng)變引