上海应用技术学院研究生课程（论文类）试卷2012/2013学年第2学期课程名称：纳米化学与纳米技术论文题目：评述单分散稳定的纳米颗粒制备技术学生姓名：沈钦伟专业：应用化学学号：126406324学院：化学与环境工程学院课程（论文）成绩：课程（论文）评分依据（必填）：任课教师签字：日期：年月日课程（论文）题目：评述单分散稳定的纳米颗粒制备技术摘要纳米微粒因其极小的尺寸而呈现出显著不同于体相材料的特殊性质,在光、电、催化、机械、磁等领域具有广阔的应用前景。纳米微粒的性质强烈地依赖其尺寸、形态和结构。纳米微粒的尺寸一直是表征纳米微粒的最重要的物理量之一。对纳米微粒尺寸及其分布的有效控制一直是普遍关注的热点。获得单分散的纳米微粒,便于研究纳米微粒的性质。人们期待通过对纳米微粒表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等独特性质的更为本质的研究,更好地弄清其结构、性能和应用之间的关系。因而,获得单分散纳米微粒,是开展基础研究和应用研究的前提。许多研究小组通过严格控制条件的直接制备或通过对多分散纳米微粒体系分级分离,在获得单分散组分纳米微粒方面进行了成功的尝试。1.单分散纳米微粒的直接制备过去,一直把超微粒子的制备方法分为物理方法和化学方法。液相法和气相法中的大部分制备方法被归为化学方法,机械粉碎法被划为物理方法。但是有些气相法的制备过程并没有化学反应发生,而有些固相法则涉及到固-固相之间的反应。因而,关于纳米微粒的直接制备方法本文不沿用这种传统的分类方法。依据其物料状态,主要将其分为固相法、液相法和气相法。在纳米微粒的制备方法已日趋成熟的今天,将微粒的尺寸控制在100nm以下已不再是难题。如何在传统的制备方法基础上严格控制制备条件或进一步改进传统方法,或是发展全新的制备方法来制备单分散纳米微粒,将是人们更为关注的热点。制备分散性好、粒度可控的纳米微粒,一直是各种方法追求的目标。在众多方法中,下列方法有望获得单分散纳米微粒。1.1固相法固相法是一种传统的粉化工艺,具有成本低、产量高、制备工艺简单的优点。固相法分为固相机械粉碎法和固相反应法。固相机械粉碎法借用诸如搅拌磨、球磨机、气流磨、塔式粉碎机等多种粉碎机,利用介质和物料之间的相互研磨和冲击的原理,使物料粉碎,常用来制备微米级粒径的粉体颗粒。此法存在能耗大、颗粒粒径分布不均匀、易混入杂质、颗粒外貌不规则等缺点,因而较少用以制备纳米微粒。但是最近,Li等在室温下采用固相反应法成功地合成了分散性较好、颗粒均匀的SiO2、CeO2、SnO2等纳米微粒(透射电镜TEM证实),并首次对这种在室温下通过固相反应形成纳米微粒的机理进行研究,重新引起了学术界和产业界对固相法的兴趣。1.2液相法液相法是目前实验室和工业生产中较为广泛采用的方法。通常是让溶液中的不同分子或离子进行反应,产生固体产物。产物可以是单组分的沉淀,也可以是多组分的共沉淀。其涉及的反应也是多种多样的,常见的有:复分散反应、水解反应、还原反应、络合反应、聚合反应等。适当控制反应物的浓度、反应温度和搅拌速度,就能使固体产物的颗粒尺寸达到纳米级。液相法具有设备简单、原料易得、产物纯度高、化学组成可准确控制等优点。1.2.1沉淀法沉淀法是液相法制备金属氧化物纳米微粒最早采用的方法。沉淀法基本过程是:可溶性化合物经沉淀或水解作用形成不溶性氢氧化物、水合氧化物或盐类而析出,经过滤、洗涤、煅烧得到纳米微粒粉末。沉淀法又分为均相沉淀法和共沉淀法。沉淀法工艺简单、成本低、反应时间短、反应温度低,易于实现工业化生产。但是,沉淀物通常为胶状物,水洗、过滤较困难;所制备的纳米微粒易发生团聚,难于制备粒径小的纳米微粒。沉淀剂容易作为杂质混入产物之中。此外,还由于大量金属不容易发生沉淀反应,因而这种方法适用面较窄。张绍岩等采用均相共沉淀法制备了ZnO纳米微粒,TEM表明ZnO纳米微粒粒径均一,平均粒径为20nm。他们还对反应温度、反应浓度、物料配比、反应时间等各种因素对产率和产品粒度的影响进行了系统的研究,得出了最佳的操作条件。1.2.2水热法水热法近年来也被尝试用来制备分布较窄的纳米微粒。其化学反应在高温高压的水溶液或蒸气等流体中完成。该法又可分为水热氧化、水热沉淀、水热合成、水热还原、水热分解、水热结晶等几种类型。岳涛等在水热条件下制备了MgSO4-5Mg(OH)2-3H2O晶粒。TEM表明制备的纳米微粒为球形,分散均匀、大小均一,粒径分布在10-20nm,与X射线衍射(XRD)数据得出的结果(粒径16nm)相吻合。水热法制备的样品纯度高,分散性好,晶体结构完整且尺寸可控;但是需要高压装置,操作不方便。1.2.3溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是20世纪60年代发展起来的一种制备玻璃、陶瓷等无