纳米材料合成(液相).ppt

液相合成法?液相法是目前实验室和工业上应用最广泛的合成超微粉体材料的方法. ?与气相法比较有如下优点:①在反应过程中利用多种精制手段;②通过得到的超细沉淀物, 可很容易制取高反应活性的纳米粉体. ?主要特征:①可精确控制化学组成;②容易添加微量有效成分,制成多种成分均一的纳米粉体;③纳米粉体材料表面活性高;④容易控制颗粒的尺寸和形状;⑤工业化生产成本低. 1 液相法制备纳米微粒? 沉淀法?(1)共沉淀法?(Ⅰ)单相共沉淀?(Ⅱ)混合物共沉淀? ZrOCl 2 + 2NH 4 OH +H 2 O ? Zr(OH) 4? + 2NH 4 Cl ? YCl 3 + 3NH 4 OH ? Y(OH) 3? + 3NH 4 Cl 2共沉淀的顺序?各种不同金属离子水溶液发生沉淀的 pH 值不同. ?发生共沉淀的金属离子必须有共同的沉淀条件. 3共沉淀法的影响因素①沉淀物类型: 简单化合物、固态溶液、混合化合物; ②化学配比、浓度、沉淀物的物理性质、 pH 值、温度、溶剂和溶液浓度、混合方法和搅拌速率、吸附和浸润等; ③化合物间的转化:分解反应和分解速率、颗粒大小、形貌和团聚状态、焙烧后粉体的活性、残余离子的影响等。 4 液相法制备纳米微粒?(2)均相沉淀法?(NH 2) 2 CO+3H 2O? 2NH 4 OH+CO 2??(3)金属醇盐水解法?(ⅰ)采用有机试剂作金属醇盐的溶剂, 由于有机试剂纯度高,因此氧化物粉体纯度高。?(ⅱ)可制备化学计量的复合金属氧化物粉末。 5金属醇盐制备法?(ⅰ)金属与醇反应:能直接反应? M+nROH ? M(OH) n +n/2H 2 ?(ⅱ)金属卤化物与醇反应?(a)直接反应(B,Si,P)--- 置换反应? MCl 3 +3C 2H 5 OH ? M(OC 2H 5) 3 +3HCl ?氯离子与烃基氧( RO )完全置换生成醇化物。 6金属醇盐制备法?( b) 碱性基加入法:平衡右移? B+ROH ?(BH) + +(OR) -, ?(OR) - + MCl ? MOR +Cl -, ?(BH) + + Cl -? (BH) + Cl - ? TiCl 4 + 3C 2H 5 OH ? TiCl 2 (OC 2H 5) 2 + 2HCl, TiCl 4 + 4C 2H 5 OH + 4NH 3? Ti(OC 2H 5) 4 + 2NH 4 Cl, 7纳米复合金属氧化物制备?由两种以上金属醇盐制备?(a) 复合醇盐法碱性醇盐和酸性醇盐中和形成复合醇盐. MOR+M ’(OR) n? M[M ’(OR) n+1 ] ?(b) 金属醇盐混合溶液没有化学结合,形成混合液. 快速水解形成产物. 8 BaTiO 3粉末制备流程?有人报道利用左图所示的工艺流程制得了粒径为 10 ? 15nm, 纯度大于 % 的 BaTiO 3纳米微粒。 9影响因素?醇盐的种类对微粒的形状和结构基本无影响. ? -1mol/L, 粒径 10-15 nm 10