纳米材料制备

关于纳米材料制备的思维导图，介绍了零维纳米材料、一维纳米材料、二维纳米材料，快来看看吧！

纳米材料制备

• 零维纳米材料
  • 制备技术
    • 化学法：采用化学合成的方法
    • 物理法：采用高能消耗的方式，强制细化制备纳米材料
    • 综合法：同时结合物理法和化学法的优点制备纳米材料
  • 制备的体系状态
    • 气相法：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变化或化学反应最后在冷却过程中凝结长大形成纳米微粒的方法。
    • 液相法：在均相溶液中，通过各种方式使溶质和溶剂分离，溶质形成形状、大小一定的颗粒，得到所需粉末的前驱体，加热分解后得到纳米颗粒的方法。
    • 固相法：固相原料通过降低尺寸或重新组合制备纳米粉体的方法。
  • 物理法
    • 惰性气体沉淀法 也称蒸发冷凝法，此种制备方法是在低压的Ar、He等惰性气体中加热（电阻、激光等外源）金属，使其蒸发后形成超微粒(1~1000nm)或纳米微粒。
    • 氢电弧等离子体法等离子体：由大量自由电子和离子及少量未电离的气体分子和原子组成，且在整体上表现为近似于电中性的电离气体，为物质的第四态。
    • 机械粉碎法 采用新型的高效超级粉碎设备将脆性固体逐级研磨、分级，直至获得纳米粉体，适用于无机矿物和脆性金属或合金的纳米粉体生产，包括破碎和粉碎过程。
    • 非晶晶化法 将液态金属制备非晶条带,再将非晶条带经过热处理（晶化动力学）使其晶化获得纳米晶条带的方法。
  • 化学法
    • 化学沉淀法（工业大规模生产中应用最多的一种） 反应体系为一种或多种阳离子的可溶性盐溶液；通过沉淀反应形成不溶性的前驱体沉淀物（氢氧化物、氧化物或无机盐类）；沉淀物经过洗涤、干燥或煅烧，直接或经热分解得到所需的纳米微粒。
      • 直接沉淀法
      • 共沉淀法
      • 均匀沉淀法
      • 水解沉淀法
    • 无机盐水解法： 通过控制无机盐的水解条件，可以合成单分散性的球、立方体等形状的纳米粒子。
    • 水热法（含溶剂热法）在反应釜里的高温、高压环境中，采用水作为反应介质，使得通常难溶或不溶的物质溶解并发生反应来制备纳米粉末。
    • 溶胶-凝胶法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。
    • 微乳法 微乳液法制备纳米催化剂 主要是利用反胶团的水池，这相当于一个微型器。 这里的生成物受到原结构尺寸的控制，进而得到纳米尺寸的物质。
• 一维纳米材料
  • 种类
    • 纳米棒：细棒状结构，一般长径比<10;
    • 纳米线：一般长径比>10；
    • 纳米管：细长形状且具有空心管状结构
    • 纳米带：长宽比>10，一般宽厚比>3；
  • 液相自发组装
  • 制备技术
    • 气-固（VS）法 固体表面气相沉积的物理过程气-固生长机理又称为位错机理，是通过气-固反应成核并长成一维纳米材料的过程。
    • 气-液-固（VLS）法 20世纪60年代提出了晶须生长的VLS机理，并成功地应用于β-SiC晶须的合成。20世纪90年代，研究者借鉴这种晶须生长的VLS法来制备其他一维纳米材料。
    • 溶液- 液相- 固相( SLS) 法
    • “毒化”晶面控制生长（包覆法）
  • 自发生长
    • 液相法，液相法
  • 模板法
    • 硬模板：具有相对刚性介孔结构的模板。如阳极氧化铝模板、高分子模板、分子筛、胶态晶体、碳纳米管和限域沉积位的量子阱等。
      • 多孔阳极氧化铝膜(AAO
      • 碳纳米管模板
      • 聚合物膜模板
    • 软模板无固定的组织结构而在一定空间范围内具有限域能力的分子体系。如表面活性剂分子形成的胶束模板、单分子层模板、液晶模板、囊泡、LB膜以及生物大分子等。
      • 无固定的组织结构而在一定空间范围内具有限域能力的分子体系。
    • 利用各种具有一维形貌的模板来引导一维纳米结构的形成。通过物理或化学的方将相关材料沉积到模板的孔中或表面，而后移去模板，得到具有模板规范形貌与尺寸的一维纳米材料。模
    • 硬膜板法特点：较高的稳定性,强的限域作用;后处理过程复杂；反应物与模板的相容性影响纳米结构的形貌 硬模板结构比较单一， 形貌变化较少
• 二维纳米材料
  • 物理气相沉积 (PVD)
    • 真空蒸发镀膜：真空室内加热固体材料，材料被蒸发汽化或升华后，凝结沉积到一定温度的衬底材料表面。蒸发或升华 输运到衬底 吸附、成核与生长
    • 溅射沉积镀膜：指载能粒子(如正离子)轰击靶材，使靶材表面原子或原子团逸出的现象。从靶材表面被溅射出来的原子以一定的动能射向衬底，在衬底上形成薄膜。
    • 离子镀膜：蒸发物质的分子被电子碰撞电离后以离子沉积在固体表面；是真空蒸镀与阴极 溅射技术的结合。
  • 化学气相沉积 (CVD)
  • 纳米材料的表面修饰
    • 物理修饰
      • 吸附法
      • 表面沉积法
    • 化学修饰
      • 主要为偶联剂法