《纳米材料基础与应用》课程教学课件（PPT讲稿）第三章 纳米微粒的制备与表面修饰

纳米材料基础与应用 第3章纳米微粒的制备与表面修饰

纳米材料基础与应用 第3章 纳米微粒的制备与表面修饰

本章知识点 知识要点 掌握程度 相关知识 纳米微粒制备 掌握不同分类的依据与主要类型， 材料制备的分类依据与标准 方法分类 了解纳米微粒制备的主要类型 掌握机械法、固相反应的原理与过 机械粉碎工艺与设备，球磨的原理与 典型固相制备 程，了解高能球磨的应用，了解其他 特点，有机金属盐的固相反应，化学溶 方法 固相法的原理 出法、火花放电法 掌握低压气体中蒸发法、低真空溅 射法、流动液面上真空蒸镀法、爆炸 典型气相制备 丝法、化学气相沉积法的原理与工艺， 真空获得与控制，蒸发、溅射、化学 方法 理解气相法中纳米微粒的生成、生长 气相沉积设备与工艺控制，电子束、激 过程与粒径控制原理，了解各种加热 光、电孤、等离子体加热原理与设备 方式的特点 掌握沉淀法、金属醇盐水解法、溶 液相形核与生长的原理，有机金属盐 典型液相制备 胶-凝胶法、雾化溶剂挥发法、微乳液 法、水热/溶剂热法的原理与工艺，掌 的制备，金属醇盐的水解，微乳液的特 方法 握常见纳米微粒的制备，理解各种液 性，表面活性剂的结构特点与作用，溶 胶一凝胶工艺与应用 相法的适用范围与优缺点 掌握纳米微粒的表面物理修饰与化 粉体的团聚与分散原理，表面吸附原 纳米微粒表面 学修饰的主要方法，理解纳米微粒的 理与应用，表面接枝方法，偶联剂的结 修饰方法 表面结构、表面改性的目的与作用 构与作用 米举☑

纳米材料基础与应用 2 本章知识点

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纳米材料基础与应用 3 纳米材料制备实例： +胶质+水

3-1纳米微粒制备方法分类 1.按反应所处的介质环境分类 2.按是否发生化学反应分类 3.按原材料的尺寸分类 应

纳米材料基础与应用 4 3-1 纳米微粒制备方法分类 1. 按反应所处的介质环境分类 2. 按是否发生化学反应分类 3. 按原材料的尺寸分类

1.按反应所处的介质环境分类 固相法：固相法是指制备纳米微粒的原材料、中间产物以及最 终产物都是固态的。 优点：工艺简单、适合大规模生成 缺点：能耗大、效率低、粉体不够细、纯度差 气相法：气相法是指制备纳米微粒的原料为气态物质，或者在 制备过程中存在气态的中间产物。 优点：形貌和粒径大小的纳米微粒，产率高，纯度高 单晶、多晶，也可以是非晶 缺点：设备依赖度较高，成本稍高 液相法：液相法是指在溶液中制备纳米微粒，是目前实验室和 工业上经常采用的制备纳米粉体材料的方法 优点：制备的纳米微粒的化学组成、形状、大小较易控制， 易于均匀添加微量有效成分 米基甜小应 5

纳米材料基础与应用 5 1. 按反应所处的介质环境分类 固相法：固相法是指制备纳米微粒的原材料、中间产物以及最 终产物都是固态的。 优点：工艺简单、适合大规模生成 缺点：能耗大、效率低、粉体不够细、纯度差 气相法: 气相法是指制备纳米微粒的原料为气态物质，或者在 制备过程中存在气态的中间产物。 优点： 形貌和粒径大小的纳米微粒，产率高，纯度高 单晶、多晶，也可以是非晶 缺点：设备依赖度较高，成本稍高 液相法：液相法是指在溶液中制备纳米微粒，是目前实验室和 工业上经常采用的制备纳米粉体 材料的方法 优点：制备的纳米微粒的化学组成、形状、大小较易控制， 易于均匀添加微量有效成分

2.按是否发生化学反应分类 物理法：物理法是指在制备纳米微粒的过程中没有发生化学反应， 仅仅是原料的形貌或组织形式发生了变化。 化学法：化学法通过发生化学反应来制备纳米微粒，是一类重要的 制备纳米微粒的方法。 小应用

纳米材料基础与应用 6 2. 按是否发生化学反应分类 物理法：物理法是指在制备纳米微粒的过程中没有发生化学反应， 仅仅是原料的形貌或组织形 式发生了变化。 化学法：化学法通过发生化学反应来制备纳米微粒，是一类重要的 制备纳米微粒的方法

3.按原材料的尺寸分类 自上而下法：top down 原料颗粒被细化、尺寸不断降低的过程。在纳米微粒制备过程中， 自上而下法通常不发生化学反应，而主要是物理过程 自下而上：bottom up 从原子、分子出发，通过原子、分子间相互作用力而自发地生长、 颗粒变大的过程。 米举基甜应霜

纳米材料基础与应用 7 3. 按原材料的尺寸分类 自上而下法：top down 原料颗粒被细化、尺寸不断降低的过程。在纳米微粒制备过程中， 自 上而下法通常不发生化学反应，而主要是物理过程 自下而上：bottom up 从原子、分子出发，通过原子、分子间相互作用力而自发地生长、 颗 粒变大的过程

尽管纳米微粒制备方法按照不同的分类标 准可以分成很多种，人们比较普遍接受、 容易理解的方法仍是按照反应所处的介质 环境来分类，即固相法、气相法和液相法。 本章以下小节将按照这个分类标准具体介 绍各种制备纳米微粒的方法。 小应用

纳米材料基础与应用 8 尽管纳米微粒制备方法按照不同的分类标 准可以分成很多种，人们比较普遍接受、 容易理解的方法仍是按照反应所处的介质 环境来分类，即固相法、气相法和液相法。 本章以下小节将按照这个分类标准具体介 绍各种制备纳米微粒的方法

3-2典型固相制备方法 3.2.1机械法 3.2.2固相反应法 3.2.3其他固相法 应 9

纳米材料基础与应用 9 3-2 典型固相制备方法 3.2.1 机械法 3.2.2 固相反应法 3.2.3 其他固相法

3.2.1机械法 1.传统粉碎法 “粉碎”一词是指块体物料粒子由大变小过程的总称。粉碎过程就是在 粉碎力的作用下固体物料或粒子发生形变进而破裂的过程。 破碎：大块固体变成小块固体的过程 粉磨：由小块固体变成细微粉体的过程 粉碎过程就是在粉碎力的作用下固体块体或粒子发生形变进而破裂的过程。 当粉碎力足够大，且粉碎力的作用又很迅猛时，固体块体或粒子之间产生 的瞬间应力会大大超过固体本身能够承受的机械强度，使得固体块体或粒 子发生破碎。 应 10

纳米材料基础与应用 10 3.2.1 机械法 1． 传统粉碎法 “粉碎”一词是指块体物料粒子由大变小过程的总称。粉碎过程就是在 粉碎力的作用下固体物料或粒子发生形变进而破裂的过程。 粉碎过程就是在粉碎力的作用下固体块体或粒子发生形变进而破裂的过程。 当粉碎力足够大，且粉碎力的作用又很迅猛时，固体块体或粒子之间产生 的瞬间应力会大大超过固体本身能够承受的机械强度，使得固体块体或粒 子发生破碎。 破碎：大块固体变成小块固体的过程 粉磨 ：由小块固体变成细微粉体的过 程