燃烧法制备氧化物纳米材料的研究进展.pdf

材料导报2003年7月第17卷第7期燃烧法制备氧化物纳米材料的研究进展程永亮宋武林谢长生(华中科技大学材料学院模具技术国家重点实验室武汉430074)bustionMethodCHENGYongliangSONGWulinXIEChangsheng(StKeyLbyfPliFmigSimlindDiandMldThnolgyDepmdMatilScidEgiigHhgUiiyfSidTehlgyWh430074chi)AbtactCmbiyhi1lmhdfppigxidnanoparilAnumbefpparigmhdhbldpidilpdihgmbidmbtiflmeh而calpdi(CFCVC)Smwgwhhlgihlwmpmbi”himiigmbidlillylldflme”hihhipimindhmigThmbiifmbimhddhhlgi1ldiveigaiIhiwkdihmbimhdiwdidilKywdmbiyhiidpilgmbiO前言纳米氧化物材料是由极细晶粒组成特征维度尺寸在纳米数量级(l~100nm)的固体材料当粒子尺寸进入纳米级时其具有量子尺寸效应小尺寸效应表面效应和宏观量子隧道效应因而展那出许多特有的性质在新材料领域和工业生产中有着广泛的用途其中应用较广的有纳米TIOZOSO等纳米TIO粉体是一种新型的无机材料可以作为传感器材料催化剂载体光催化剂太阳能电池原料及作为添加剂防紫外线[lj纳米ZO与普通ZO相比也显示出诸多特殊性能和用途川纳米SO制备的传感器具有与气体反应快灵敏度高使用温度下监测范围广及选择性好等特点闭目前许多制备纳米粉体的方法都可用于制备纳米氧化物其中的溶胶凝胶法共沉淀法激光感应复合加热法电弧等离子体法等由于工艺简单成本低均已实现产业化生产而燃烧法是近年来才发展起来的新方法本文主要介绍其种类及最新研究进展〕低温燃烧法低温燃烧合成(LwmpmbiyhiLCs)闭是以有机物为反应物的燃烧合成有机盐凝胶或有机盐与金属硝酸盐的凝胶在加热时发生强烈的氧化还原反应燃烧产生大量气体可自我维持并合成出氧化物粉末又称溶胶凝胶燃烧合成凝胶燃烧等这种燃烧反应的特点是点火温度低(150~Z00C)燃烧火焰温度低(1000一1400C)产生大量气体可获得高比表面积的粉体已用于单一氧化物和复杂氧化物粉末的制备因此同燃烧温度通常高于Zo000C的自蔓延高温合成相比可称为低温燃烧合成图吴孟强等川通过用金属硝酸盐(氧化剂)和柠橄酸(燃料)的凝胶燃烧方法合成了纳米晶SO粉体凝胶的着火温度为z50C采用XRDTEMBET及FTIR对粉体进行了表征所得粉体的平均粒径为3Om考察了着火温度燃料用量和热处理温度对所获得的粉体特性的影响酒金婷等川在PVA水溶液中加入分析纯Co(NO)调节两者比例并加以搅拌使金属离子均匀地分布于聚合物的网状结构中继续搅拌并加热到100~130℃液体变为半透明的深红色粘性凝胶继续加热有机物产生剧烈燃烧反应在4000C缎烧2h最终制得平均粒径为33nm的CO纳米粒子黎大兵等图利用硝酸盐与柠檬酸混合形成凝胶并在较低温度(200一30D℃)点火并嫌烧合成了粒径为20~3om的(CO)卜(Gdo)(Sm0)系列粉体王志强等闭以硝酸铝和尿素为原料采用徽波引嫌及添加糊精在900C通氧条件下嫩烧合成了纳米A10并研究了其烧结特性低温燃烧法合成纳米粉体具有工艺简单产品纯度高粒度小形态可控及活性高等优点同时节省时间和能源并可提高武汉市重大科技攻关计划项目基金资助(编号N200110070885)华中科技大学研究生项目基金宋武林联系人******@pbliwhhb电话02787543840燃烧法制备羲化物纳米材料的研究进展/程永亮等产物的反应能力因此有很强的商业竞争力工业化应用上处于研究开发阶段其瓶颈是价格太高分解出的气体对环境有污染2气相燃烧法气相燃烧法(bustion)是发展较早的一种方法其原理是采用一种燃气(cO或CH或H等)和一种原料气(Sicl或Ticl等)在惰性气体的保护下通入到高温富氧环境下进行燃烧最后把燃烧产物冷却后得到纳米粉体反应体系的通式为属锢和锡按90%的IO和20%的SO配料并熔炼成IS合金熔体然后将熔体过热到750oC时用预热的高压氧气对其进行高效雾化液雾随即发生强烈的氧化燃烧反应发出耀眼的亮黄色强光经急冷后生成了黄色的ITO纳米级复合粉其粉体粒径小于30m粒形为球形或类球形MX"‘g,+(号,0‘g,一MO(,+(晋,X(g,或MX(g,+(号,HO(g,一MOn(,+HX(g,由于水解反应速率较氧化分解速率低后者可制得粒径更小的超微粉体姜海波等[ll用此原理合成了纯金红石相及其与锐钦相混合的纳米Ti0颗粒添加晶型调节剂AIC1可以减小产物粒度提高金红石相的含量而Pii等在合成Tio时添加Si