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纳米材料的制备方法

纳米材料的制备方法

1 纳米材料

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的晶体,非晶体、准晶体以及界面层结构的材料,这大约相当于10-100个原子紧密排列在一起的尺度[1]。

纳米材料大致可分为纳米粉末(零维),纳米纤维(一维),纳米膜(二维),纳米块体(三维),纳米复合材料,纳米结构等六类。[2]

纳米材料的物理化学性质不同于微观原子、分子,也不同于宏观物体,纳米介于宏观世界与微观世界之间。纳米材料的特殊结构使得它具有特殊的力学、磁学、光学等特殊的性能。这些有益的性能让纳米材料的研究空前火热。现在,纳米材料已经广泛应用于工业和民用领域。比如纳米疏水涂料可以用来制成衣服、汽车玻璃膜等,这样衣服不会湿,汽车玻璃也不会在下雨天模糊了;再如纳米吸波材料,可以作为隐身战机的涂层,配合特殊的气动布局能使战机的雷达反射面积减小到几平方厘米。

2纳米材料的制备方法

2.1 溶胶凝胶法

溶胶-凝胶法是以无机物或金属醇盐做前驱体,在液相将这些原料均匀混合,并进行水解、缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经陈化,胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂,形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。可在低温下制备纯度高、粒度尺寸均匀的纳米材料。

在制备过程中无需机械混合,不易掺入杂质,产品纯度高。由于在溶胶-凝胶过程中,溶胶由溶液制得,化合物在分子级水平混合,因此胶粒内及胶粒间的化学成分完全一致,化学均匀性好;颗粒细,胶粒尺寸小于0.1μm;工艺、设备简单。

余家国等[3]用该法制备了锐钛矿型TiO2纳米粉体,甲基橙水溶液的光催化降解实验表明,TiO2纳米粉体的光催化活性明显高于普通TiO2粉体。

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