纳米材料的制备与应用.ppt

纳米材料的制备与应用
华乾 101190038
钱旭 101190070
顾帅 101190030
黄建建 101190039
——南京大学材料科学与工程系
目录
CONTENTS
纳米材料简介
制备方法介绍
典型应用
总结概括
纳米材料简介
纳米材料又称为超微颗粒纳米,由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒或纳米颗粒,是纳米材料基元,一般是指尺寸在1~100nm 间的粒子,是处在原子簇和宏观物体交界的过度区域。
INTRODUCTION
从通常的关于微观和宏观的观点看,这样的系统既非典型的微观系统也非典型的宏观系统,是一种典型的介观系统。它具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒(纳米级)后,它将显示出许多奇异的特性,即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比,将会有显著的不同。
纳米微粒的制备方法分类:
根据是否发生化学反应,纳米微粒的制备方法通常分为两大类:物理方法和化学方法。
根据制备状态的不同,制备纳米微粒的方法可以分为气相法、液相法和固相法等;
按反应物状态分为干法和湿法。
大部分方法具有粒径均匀,粒度可控,操作简单等优点;有的也存在可生产材料范围较窄,反应条件较苛刻,如高温高压、真空等缺点。
纳米材料的制备
PREPARATION
纳
米
粒
子
制
备
方
法
物理法
化学法
粉碎法
构筑法
沉淀法
水热法
溶胶-凝胶法
冷冻干燥法
喷雾法
干式粉碎
湿式粉碎
气体冷凝法
溅射法
氢电弧等离子体法
共沉淀法
均相沉淀法
水解沉淀法
纳
米
粒
子
制备
方法分类
气相反应法
液相反应法
气相分解法
气相合成法
气-固反应法
其它方法
纳米材料制备方法:物理方法篇
氢电弧等离子体法
1
丝电爆炸技术
2
激光——感应复合技术
3
蒸发冷凝法
4
激光——感应复合技术
3
高能球磨法
5
氢电弧等离子体法
氢电弧等离子体法制备原理:含有氢气的等离子体与金属间产生电弧,使金属熔融,电离的N2、Ar等气体和H2溶入熔融金属,然后释放出来,在气体中形成了金属的超微粒子,用离心收集器或过滤式收集器使微粒与气体分离从而获得纳米微粒。
所谓等离子体就是出于导电状态的被激发电离气体,电离气体中每一带点粒子的运动都会影响到其周围带点粒子,同时也受到其他带点粒子的约束
氢电弧等离子体法
特点:
:等离子体的温度可高达3x104K,比普通加热过程和冶金、化工反应过程的温度高得多,还具有高的导热性,很高的温度梯度。
: 在高温等离子体条件下,大部分分子已变成原子、离子态或激发态,这些高活性基团,为完成化学合成反应创造了有利条件。
:在等离子体边缘,其冷却速度可达106~107K/s,由于冷却速度高,抑制了颗粒生长,有利于纳米粒子的形成。
:等离子体适应于各种反应气体,可在惰性气体、氧化性气体、氮化气氛、含碳气体及其他气氛下操作,因此可制备出各种纳米材料。
该方法已经制备出30多种纳米金属、合金和化合物等,例如纳米铁、钴、镍、铜、锌、铝、银、CuZn、PdNi、ThFe、氧化铝、氧化钇等
氢电弧等离子体法制备纳米材料的装置原理
试验前,把金属材料放入水冷石墨坩埚内,将工作室净化,密封,
然后按一定的比例充入氩气和氢气,制备过程始终通循环冷却水。
在阴极和阳极间引燃电弧,在高温电弧的作用下,金属迅速熔化并蒸发,并由大风量气体换热循环风机吹出的气体带至收粉室,最后沉积在收粉室内壁和鼠笼的滤布上。
蒸发一段时间后,熄灭电弧,冷却后充入氩气至常压,钝化一定时间后收集收粉室和滤布上的粉末,即得到金属纳米粉体。
工艺流程
PROCESS
电弧放电设备
电弧等离子体纳米粉制备设备
制备设备