纳米颗粒的制备方法

纳米颗粒的制备方法

一、纳米粒子的制备方法分类：

1、按照物质的原始状态，可分为固相法、液相法和气相法。

2、按照研究纳米粒子的学科分类，可分为物理方法、化学方法和物理化学方法。

3、按照制备的技术分类，可分为机械粉碎法、气体蒸发法、溶液法、等离子体合成法、激光合成法、溶胶凝胶法等。本文着重针对纳米粒子生成机理与制备过程，粗略地分为物理方法、化学方法。

二、纳米颗粒的物理制备方法：

（一）蒸发法制备纳米颗粒：

1、定义：直接利用气体或利用各种手段将物质变成气体，使之在气体状态下发生物理或化学变化，在冷却过程中凝聚长大形成纳米粒子。

2、气相蒸发法原理：在高真空室中冲入低压的纯净惰性气体或反应气体，预蒸发的物质置于坩埚，通过加热装置逐渐加热蒸发，产生原物质烟雾。由于惰性气体的对流，烟雾向上移动（与反应气体发生化学反应）并接近充液氮的冷却棒（77K）。在蒸发过程中原物质原子与惰性气体碰撞损失能量冷却，造成局域的过饱和，形成均匀的成核过程，然后形成原子簇，长大成纳米粒子。收集。

3、按照原料加热蒸发技术手段的不同，可将蒸发法分为：

1）电阻加热；

2）等离子喷射加热；

3）高频感应加热；

4）电子束加热；

5）激光加热；

6）电弧加热；

7）微波加热。

（二）流动油面上的真空蒸发沉积法（VEROS）：

1、将物质在真空中连续地蒸发到流动着的油面上，然后把含有纳米粒子的油回收到贮存器内，再经过真空蒸馏、浓缩，制备纳米粒子。

2、优点：可以得到平均粒径小于10nm的各类金属粒子，粒子分布窄。

3、缺点：粒子太细，难以从油中分离。

（三）化学气相冷凝法（CVC）：

1、原理：将反应室抽真空，冲入少量的惰性气体，形成数百帕的真空度，（通入反应气体），在加热的反应器内得到目标产物或其前驱体，然后在对流的作用下，到达后部的骤冷转筒器（加入液氮作为冷却介质），转筒后面有一刮刀不断的移去沉积的纳米颗粒，可以提供一个干净的金属表面来进行连续的收集操作。

2、特点：粒径小、分布窄、避免团聚。

三、纳米颗粒的化学合成方法：

1、定义：通过适当的化学反应，包括液相、气相和固相反应，从分子、原子出发制备纳米颗粒物质。

2、化学法包括气相法、液相法和固相法。

（一）沉淀法制备纳米粒子：

沉淀法是指包含一种或多种离子的可溶性盐溶液，当加入沉淀剂(如OH--，CO32-等)后，或在一定温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中析出，并将溶剂和溶液中原有的阴离子除去，经干燥或煅烧即得到所需的化合物粉料。

分类：共沉淀法、均相沉淀法、水解沉淀法等。

（二）水热法制备纳米粒子：

水热反应是高温高压下在水(水溶液)或水蒸气等流体中进行有关化学反应的总称。

水热法是在特制的密闭反应容器（高压釜）内，采用水作为反应介质，通过对反应器进行加热，创造一个高温（100-1000℃）、高压（1-100MPa）反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并重结晶。

（三）溶剂热法制备纳米粒子：

中国科技大学钱逸泰教授等使用苯热法来代替水热法，制备了纳米材料。

其基本原理与水热合成类似，只是以有机溶剂代替水作为媒介，在密封体系中实现化学反应。常用溶剂：乙二胺、甲醇、乙醇、二乙胺、三乙胺、吡啶、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、甲酸、氨水、苯酚等等。

（四）溶胶—凝胶法 (胶体化学法)：

基本原理：将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶，然后使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分，

最后得到无机材料。

溶胶—凝胶法包括以下几个过程：

1）溶胶的制备

2）溶胶—凝胶转化

3）凝胶干燥

（五）模板法合成纳米粒子：

基本原理：在一个纳米尺度的笼子（纳米尺寸反应器），让原子的成核和生长在该“纳米反应器”中进行。在反应充分进行后，“纳米反应器”的大小和形状就决定了作为产物的纳米粒子的尺寸和形状。 根据其模板自身的特点和局限性的不同可以分为“硬模板”法和“软模板”法。

（1）硬模板法：指一些相对刚性结构的模板，如多孔氧化铝膜、多孔硅、介孔沸石、分子筛、纳米管、金属模板、以及经过处理的多孔高分子膜等。

（2）软模板法：包括两亲分子（表面活性剂）形成的各种有序聚合物，如液晶、胶团、反胶团、微乳液、囊泡、自组装膜等。

（3）区别：前者提供静态通道，物质从开口进入孔道内部。