納米顆粒制備方法

納米顆粒的化學制備方法納米顆粒的各種化學制備方法及例舉本文通過查閱圖書館中文數(shù)據(jù)庫(CNKI)和外文數(shù)據(jù)庫(Elsevier)相關資料，對納米粒子的化學制備方法，如：沉淀法、溶膠-凝膠法、溶液蒸發(fā)法、化學氣相沉積法和模板合成法等分別進行了舉例說明，并對其各種化學制備方法的基本原理、化學反應及制備過程進行了簡要的描述。沉淀法1、共沉淀法Fe3O4磁性納米粒子的共沉淀法制備研究陳亭汝 青島大學化學化工與環(huán)境學院孫瑾 煙臺南山學院以液相共沉淀法制備納米磁性Fe3O4粒子的工藝，研究了反應攪拌速度、n(Fe3+)/n(Fe2+)的比例、pH值和熟化溫度對制備納米Fe3O4粒子的影響，并利用透射電鏡表征觀察Fe3O4納米粒子的形貌。研究結(jié)果表明，在攪拌速度較快的情況下制備納米級Fe3O4顆粒的最佳合成工藝條件為:n(Fe3+)/n(Fe2+)為1.8:1(摩爾比)，熟化溫度70°C，熟化時間30min以氨水作沉淀劑最佳pH值是9左右，可制得純度較高，粒徑小于10nmFe3O4磁性粒子。制備原理攪拌速度的影響納米顆粒可以自動的進行團聚降低本身的能量，適當?shù)臄嚢杷俣瓤梢云茐膱F聚體中小微粒之間的庫侖力和范德華力，有利于納米微粒在混合溶液中保持穩(wěn)定和分散均勻。由于攪拌速度的加快有利于反應物之間的充分接觸，能避免攪拌不均而產(chǎn)生的局部濃度過高，使晶核生成和長大都均勻地進行，從而粒徑小且分布均勻。因此較高的攪拌速度有利于合成較小粒徑的納米粒子。試劑及反應方程式試劑：FeCl6H0,FeCl4H0,NHH0,NaOH,檸檬酸、尿素均為分析純。3* 2, 2* 2, 3*2,,反應方程式采用液相共沉淀法制備納米Fe3O4的反應原理如下：Fe2++2Fe3++ +4H2O制備工藝過程如下圖圖1納米Fe3O4制備工藝流程圖2、均勻沉淀法均勻沉淀法合成納米氧化鐵

歐延，邱曉濱，許宗祥，林敬東，廖代偉

廈門大學物理化學研究所，化學系，固體表面物理化學國家重點實驗室以尿素為均勻沉淀劑、氯化鐵為原料，采用均勻沉淀法在不同的條件下合成具有實用價值的a型納米氧化鐵.用XRD和TEM測定產(chǎn)品的形貌并確定產(chǎn)品的納米尺度.實驗表明，所合成的Fe2O3為a型，粒徑在20~40nm范圍，且分散性好.制備原理采用均勻沉淀法，利用尿素高溫發(fā)生水解反應(1)(如下)，緩慢生成構(gòu)晶離子，隨著反應的緩慢進行，溶液的pH值逐漸上升.Fe3+和OHK應，并在溶液的不同區(qū)域中均勻地形成鐵黃粒子，尿素的分解速率直接影響了形成鐵黃粒子的粒度，而尿素的分解速率又由反應溫度所決定.溫度很低時，離子具有的能量較低，晶粒生成速度很小，雖然有利于形成穩(wěn)定的晶粒，但反應速度太慢，使得粒徑大且分布不均勻.反應溫度升高則反應速度加快，晶粒形成的速度也加快，但溫度過高，一方面溶液的過飽和度下降，同時不利于形成穩(wěn)定的晶粒，晶粒生成速度反而下降.反應方程式尿素分解反應：CO(NH2)2+3H2O=C02t+2NH3-H2O(1)沉淀反應：F疽十+3Mlrll2O=FeOOllJ+ll2O+3NH/ (2)熱處理：2Frf)011=F3O3+ll2O (3)合成過程溶解一攪拌水浴加熱反應*置陳化貌化/ 產(chǎn)的-鍛燒一干燥一高心分或洗湍溶液蒸發(fā)法冷凍干燥法冷凍干燥法制備氧化銅納米粉體的實驗研究劉軍東北大學機械工程與自動化學院徐成海沈陽大學師范學院利用冷凍干燥法，以無機化合物硫酸銅和氫氧化鈉為原料，選取銅氨絡合物為前驅(qū)體，制備出了粒徑為20~50nm的氧化銅粉和帶有均勻~10nm孔隙的多孔顆粒材料，并進行了TEM和SEM檢測。（1） 制備原理以銅氨絡合物為前驅(qū)體，采用冷凍干燥法，制備出了顆粒均勻、形狀規(guī)則、粒徑小且分布范圍狹窄、無團聚的納米氧化銅粉體和帶有納米級均勻孔隙的氧化銅多孔顆粒材料。（2） 反應方程式W+20H~=Cu（OH）“Cu（0H）2+4NH3=[Cu（NH,）r+20H~[CMNHJ」距+20IF=Cu(OH)zi+4NH3tCu(OH)2=CuO+H?0（3）制備過程①前驅(qū)體的制備配制一定量、一定濃度的硫酸銅和氫氧化鈉溶液，磁力攪拌的同時將這兩種溶液于500m1燒瓶中混合，并繼續(xù)攪拌30min。將所生成的藍色沉淀用去離子水洗滌多次，用0.5M氯化鋇溶液檢測洗滌用水，直到?jīng)]有硫酸根離子。磁力攪拌下，向洗滌后的沉淀中加入濃蔓水至沉淀溶解，得深藍色銅氨絡合物前驅(qū)體溶液，將所制備的絡合物溶液用去離子水和稀蔓水稀釋成一定濃度的透明溶液待用。這個過程發(fā)生的化學反應式如（2）（上）.②前驅(qū)體凍干和熱分解對前驅(qū)體的凍結(jié)采用了兩種方式，一是將稀釋后的絡合物溶液盛放在直徑約ISOmm玻璃培養(yǎng)皿中，使溶液深度約為30mm，送入冷凍干燥機中的擱板上直接冷凍;二是用氣體壓縮機帶動噴霧器將稀釋后的溶液噴霧到液氮中急速冷凍，噴到液氮中的溶液被急速冷凍成粒徑約在0.5-左右的固體球型小冰珠，將凍結(jié)后的固體小冰珠用不銹鋼盤盛放置于真空冷凍干燥機內(nèi)的擱板上。在壓強約為30Pa的條件下對上述凍結(jié)物進行凍干，凍干過程工藝。如圖1所示。干燥過程中由真空泵抽出的尾氣用稀硫酸溶液吸收。干燥結(jié)束后，得到的藍色粉體在馬弗爐中鍛燒，得黑色粉體。這個過程發(fā)生的化學反應式如（2）中（下）.噴霧干燥法噴霧干燥法制備聚氨醋/碳納米管復合材料的結(jié)構(gòu)與性能江楓丹吳寧婁明村王建彬張立群北京化工大學北京市新型高分子材料制備與加工重點試驗室北京化工大學教育部納米材料重點試驗室通過噴霧干燥法制備了聚氨酷/碳納米管復合材料。掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察結(jié)果表明，碳納米管在聚氨酷基體中分散較好。X一射線衍射測試表明，碳納米管對復合材料的微相結(jié)構(gòu)影響較小。（1）制備原理由于碳納米管的比表面積大，極易聚集和團聚，碳納米管在復合材料中的有效利用主要取決于碳納米管在聚合物中的分散狀況以及結(jié)構(gòu)保持情況。碳納米管/聚合物復合材料的制備方法主要有熔融共混法、溶液共混法以及原位聚合法。通過熔融共混法制備碳納米管/聚氨酯復合材料時，復合材料在高溫、高剪切力的作用下，碳納米管容易被打斷，長徑比減小，分散雖然均勻，但是在小體積分數(shù)下很難形成填料網(wǎng)絡，大大影響了碳納米管/聚氨酷復合材料的導電性能。從導電原理出發(fā)，要求用于導電的碳納米管在基體中充分分散，并保持其長徑比才能使復合材料在低填充量時形成導電通路。因此將碳納米管和十二烷基磺酸鈉

在水中充分分散，并與聚氨酷乳液混合超聲分散，以提高碳納米管在聚氨酷中的分散效果，并保證其長徑比，最后利用噴霧干燥儀快速干燥，制備聚氨酷/碳納米管粉末復合材料，以期碳納米管在聚氨酷基體中形成更好的導電網(wǎng)絡，使得導電逾滲值減小。試劑水性聚氨酷(PU)，固含量30%，粒徑97nm，北京金匯利應用化工制品有限公司產(chǎn)品;多壁碳納米管(MWNT)，清華大學產(chǎn)品;十二烷基磺酸鈉，分析純，國藥集團化學試劑有限公司。制備過程聚氨酷100份(聚氨酷乳液質(zhì)量x固含量)，碳納米管變量，去離子水若干。首先將碳納米管、十二烷基磺酸鈉與聚氨酷乳液超聲處理3h并充分攪拌混合均勻，制得固含量約為10%的懸浮液。隨后采用噴霧干燥法快速干燥制得聚氨酷/碳納米管粉末復合材料，即將懸浮液通過計量泵輸入噴霧干燥儀中噴霧干燥，噴霧干燥儀為瑞士BUCHI公司B一290噴霧干燥儀。本實驗中噴霧干燥儀設定空氣進口溫度為19^，通針頻率為4，進料率為20%。將粉末復合材料在平板硫化機(XQLB一350X350，上海橡膠機械制造廠)上180°C下先預熱3min，然后緩慢加壓，待壓力達到15MPa時，熱壓l0min。將塑化成型品放入冷壓機(XQLB-350X350，上海橡膠機械制造廠)中進行冷壓，待其冷卻至室溫后，得到聚氨酷/碳納米管復合材料樣品。三、溶膠-凝膠法溶膠凝膠法和浸漬法制備的Cu/SiO2催化劑的表征與性能

孫琪，楊佳，任亮遼寧師范大學化學化工學院以CuCl2為銅源，采用溶膠凝膠法和浸漬法制備了SG-Cu/SiO2和IM-Cu/SiO2催化劑，用XRD、BET、IR、TPR等手段對催化劑進行了表征，考察了2種催化劑對NO+CO反應的催化性能.結(jié)果表明，不同方法制備的催化劑在孔容、比表面積和表面OH的分布上有很大差異,金屬粒子在催化劑中的分散程度和存在狀態(tài)也有所不同在NO+CO反應中,SG-Cu/SiO2的催化性能高于IM-Cu/SiO2,在SG-Cu/SiO2催化劑中形成的難還原的銅物種對NO+CO的催化性能較好。制備原理不同的制備方法使催化劑表面Cu物種的狀態(tài)不同.溶膠凝膠法使部分Cu高度分散在SiO2中，另有部分Cu在表面與硅膠網(wǎng)絡發(fā)生作用形成了難還原的物種(Si-O-Cu);而浸漬法主要使Cu物種在SiO2表面形成CuO顆粒.對于NO+CO反應，溶膠凝膠法制備的SG-Cu/SiO2催化劑催化活性明顯高于浸漬法制備的IM-Cu/SiO2催化劑。催化劑的紅外光譜圖圖2&Q、SGCu/和財CWSiCh圖2&Q、SGCu/和財CWSiCh催化劑的紅外譜圖圖32種催化劑的TPR曲線MIMA圖4催化劑對NO轉(zhuǎn)化的反應性能⑶.制備過程溶膠凝膠法11mLTEOS溶入18.5mL無水乙醇，攪拌均勻，將極少量的氨水、5mL水、等量乙醇混合,倒入TEOS與無水乙醇的混合物中，攪拌均勻，最后將含有2%Cu計算量的CuCl2溶液50mL緩慢滴入混合液中，再用氨水調(diào)pH為7.5，強力攪拌1h，室溫老化12h,在50°C水浴干燥20h,110°C烘箱干燥15h,400°C焙燒4h，記為SG-Cu/SiO2,研磨過篩40?60目。浸漬法在相同的合成條件下，用H2O替代CuCl2溶液，用溶膠凝膠法制備SiO2,研磨,過篩到40?60目，以CuCl2為銅源，采用浸漬法擔載上2%Cu,50C水浴蒸干,110C干燥過夜,400C焙燒4h，記為IM-Cu/SiO2，研磨，過篩到40?60目。四、 模板合成法模板法合成的納米材料朱亞波徐州師范大學物理系王萬錄重慶大學應用物理系制備原理模板合成法是用孔徑為納米級到微米級的多孔材料作為模板，結(jié)合電化學沉積、化學沉積、現(xiàn)場聚合、溶膠-凝膠法和化學氣相沉積等技術，使物質(zhì)原子或離子沉積在模板的孔壁上形成所需的納米結(jié)構(gòu)體或納米管.用該方法所制作的納米材料具有與模板孔腔相似的結(jié)構(gòu)特征，并且若模板孔徑的均勻性較好，所合成的納米材料的均勻性就好，這是該制作技術的一個優(yōu)勢.用模板合成法能合成多種材料，如導電聚合物材料、金屬、半導體、碳和其它材料的納米管和納米纖維等.下面具體介紹用模板法合成的各類納米材料的進展及其特性。制備過程電化學沉積用模板法能合成聚毗咯、聚3-甲基噻吩和聚苯胺等導電聚合體.適當控制合成時間，還可以合成聚合物納米管.用SEM和TEM＜察聚毗咯納米管，發(fā)現(xiàn)其管長可達10pm(相當于模板厚度)，直徑比標稱孔徑要大些.另外，Nishizawa等研制了外包LiMn2O4的聚毗咯納米管，其外徑與模板孔徑(200nm)一致，管壁厚約50nm.用現(xiàn)場催化模板聚合法可合成外包PPA(聚苯乙炔)的碳納米管.實驗顯示，這種納米管有很強的光穩(wěn)定性，可能在電子和光技術領域有較高的應用價值.五、 化學氣相沉積法化學氣相沉積法合成ZnS納米球鄧玉榮，丁曉夏，甘仲惟，高建明，程藥，賈志杰，黃新堂華中師范大學物理系以碳納米管層作為空間限制反應的模板，采用化學氣相沉積法生長ZnS納米球.透射電子顯微鏡(TEM)和X射線衍射(XRD)實驗結(jié)果顯示出其生成物為P-ZnS納米球，直徑為70nm左右，具有顆粒均勻、純度高、產(chǎn)率大、成本低、適于批量化生產(chǎn)等特點制備原理所用的碳納米管是用有機物催化裂解法制備的，以金屬或金屬氧化物作催化劑、乙烯為碳源、氫氣為載體在高溫下生成.所得的碳納米管直徑分布均勻，約為20~30nm，長度在微米量級.反應方程式ZnS納米球的反應方程式如下：

Z110+H2S-Z11S+h2o.制備過程反應的裝置如圖1,將一定物質(zhì)量的普通ZnO粉末放入陶瓷舟內(nèi)，然后在ZnO粉末上面覆上一層碳納米管，舟放入高溫爐內(nèi)，在氫氣氣氛保護下升溫到900r，然后關掉氫氣，通入H^氣體，在900°C下反應2h.再在氫氣氣氛保護下冷卻至室溫.舟里面的生成物為黃白色物質(zhì)，即為所得的ZnS納米球樣品.FurnaceZnOFurnaceZnO圖1實驗裝置示意圖六、水熱法(外文)Hydrothermalcoordinationbybi-leveloptimizationandcompositeconstrainthandlingmethod(Elsevier)MojtabaHajinassiry,NimaAmjady,HosseinSharifzadehElectricalEngineeringDepartment,SemnanUniversity,Semnan,IranThispaperpresentsanewadaptivebi-leveloptimizationapproachtosolveshort-termhydrothermalcoordination(STHTC)problemwithACnetworkconstraints.Theproposedbi-levelapproachiscomposedofanintegercodedgeneticalgorithm(ICGA)tosolveunitcommitment(UC)intheupperlevelandanewmodifiedchaoticsimulatedannealing(MCSA)techniquetodetermineeconomicdispatch(ED)foreachtimeintervalinthelowerlevel.Moreover,anewcompositeconstrainthandlingmethodisalsopresented,whichenhancestheefficiencyoftheproposedapproachtosolveSTHTCproblemwithACconstraints.Theproposedmethodologyistestedonthe9-busandIEEE118-bustestsystems.Theobtainedresultsconfirmthevalidityofthedevelopedapproach.2014ElsevierLtd.Allrightsreserved.(1)、TheprincipleofpreparationTheoperationplanningofhydrothermalpowersystemsisusuallydecomposedtolong-term,mid-term,andshort-termframeworks(sometimesnamedcoordinationstepsdependingonthereservoirs’storagecapacity.Theobjectivteroftheshorthydrothermalcoordination(STHTC)schedulingproblemisdeterminationofthecommitmentstatusandgenerationoutputofthermalandhydrounitstominimizethetotaloperatingcostoveradayperiod.Inadditiontoreliabilityandsecurityrequirements,hydraulicandthermalconstraintsmayincludeloadbalanceconstraint,generationlimits,waterdischargelimits,startingandendingstoragevolumeofwaterconstraintsandspillagedischargeratelimits.Usually,STHTCisalargescalemixedintegernonlinearoptimizationproblem.IncorporatingACnetworkmodeling(e.g.nonlinearACpowerflowconstraints)intothisoptimizationproblemleadstoamorepracticalandmorecomplexSTHTCformulation.(2)、FormulationofSTHTCwithACconstraints=EE[F「】(P；)U；+(此(1—Un+(u：1.(1—U?)SHn)]戰(zhàn)丁neSNFn(J=叫+ m(P汁 neSN,reT(3)、ThepreparationprocessAnewbi-leveloptimizationapproachcomposedofanefficientICGAandanewMCSAisproposedtosolveSTHTCproblemwithACnetworkmodeling.TheemployedICGAintheupperleveldeterminesthecommitmentstatusofhydroandthermalunits.TheproposedMCSAinthelowerleveloptimizesgeneratio