常用的纳米材料制备方法有哪几种?

由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高和表面原子所占比例大等特点,使其在一些物理和化学性质方面都显示出优异的性能。纳米材料的制备方法有哪些?我们搜集了六种常用的基本方法进行总结。

速读提纲

  • 物理气相沉积(PVD)
  • 化学气相沉积法(CVD)
  • 溶胶凝胶法(So -Gel)
  • 分子束外延法(MBE)
  • 水热法及溶剂热法
  • 电化学沉积法

1、物理气相沉积(PVD)

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition)是指在真空条件下,采用低电压、大电流的电弧放电技术,利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离,然后利用电场的加速作用使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。

用 PVD 镀膜技术镀出的膜层,具有高硬度、高耐磨性(低摩擦系数)、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点,膜层的寿命更长;同时膜层能够大幅度提高工件的外观装饰性能。

2、化学气相沉积法(CVD)

化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition)是在一个加热的衬底上,是通过一种或几种气态元素或化合物产生的化学元素反应形成纳米材料。

化学气相沉积法制备的纳米微粒具有颗粒均匀、纯度高、粒度、分散性好、化学反应活性高、工艺可控连续以及可对整个基体进行沉积等优点;缺点是衬底温度容易过高。

3、溶胶凝胶法(So -Gel)

 

溶胶凝胶法是用易水解的金属化合物(无机盐或金属有机化合物)在某种溶剂中形成均质溶液,溶质发生水解反应生成纳米级的粒子并形成溶胶,溶胶经蒸发干燥转变为凝胶,再经干燥、烧结等后处理得到所需的材料。

溶胶凝胶法在低温下制备纯度高、粒径分布均匀、化学活性高的单多组份混合物,可制备传统方法不能或难以制备的产物。

4、分子束外延法(MBE)

分子束外延法(Molecular Beam Epitaxy)是种在晶体基片上生长高质量晶体薄膜的新技术。

在超高真空条件下,由装有各种所需组分的炉子加热而产生的蒸气,经小孔准直后形成的分子束或原子束,直接喷射到适当温度的单晶基片上,同时控制分子束对衬底扫描,就可使分子或原子按晶体排列层层地生长在基片上形成薄膜。

5、水热法及溶剂热法

水热法是指在特制的密闭的反应容器中,采用水溶液作为反应体系,通过对反应体系加热而产生高压,从而进行无机材料的合成与制备,再经分离和后处理得到纳米微粒。水热法通过高压釜中适合水热条件下的化学反应,从而实现从原子、分子级的微粒构筑和晶体生长。

溶剂热法是使用有机溶剂代替水作为溶剂,在特制的密闭的反应容器中,通过对反应体系加热而产生高压,从而进行无机材料的合成与制备。溶剂热法是对水热法的扩展,是针对不能使用水作为溶剂而展开的实验。

6、电化学沉积法

电化学沉积是在电场的作用下,通过氧化还原反应将电解质溶液中的被镀金属离子沉积到电极板上,得到所需的镀层沉积过程。电化学沉积法适用于各种形状和具有复杂结构的基体材料,通过控制实验工艺包括pH 值、温度、电流、组成、电位、浓度等,来精确调控电沉积的镀层厚度、结构和化学组成等条件。

总结

随着科学技术的发展,纳米材料的制备方法在不断的改进中, 纳米材料也有了更加广阔的应用前景。