类肽的微波合成
Application Note BIO-0012
Microwave Synthesis of Peptoids
INTRODUCTION
Peptoids are polymers of various (N-alkyl) glycines.1 While they are similar in structure to peptides (Figure 1), peptoids lack a peptide bond making them resistant to proteolytic activity in vivo 1,2. This stability makes peptoids an attractive peptidomimetic target for drug discovery and development.
Peptoids are generally synthesized through a “sub -monomer” process consisting of two steps; an acylation step using bromoacetic acid and N,N’-diisopropylcarbodiimide (DIC) followed by reaction with a primary amine via nucleophilic displacement of the bromide (Figure 2).1
Because many structurally diverse monosubstituted amines are commercially available, peptoids with a wide variety of side chains can be readily synthesized.2,3 However, conventional synthesis of peptoids can take up to three hours per residue.1 Microwave irradiation has been shown to significantly reduce this time, making production of peptoid libraries much more viable.1,2,3
To explore the microwave enhanced synthesis of peptoids, a 9-mer peptoid (Figure 3) was synthesized on the Liberty automated microwave peptide synthesizer under both conventional and microwave conditions.
MATERIALS AND METHODS Reagents
Bromoacetic acid, 3-methoxypropylamine, and N,N-diisopropylcarbodiimide (DIC), piperidine, and trifluoroacetic acid (TFA), were obtained from Sigma Aldrich (St. Louis, MD). Fmoc-Rink Amide MBHA LL resin was obtained from EMD Chemicals (Gibbstown, NJ). Dichloromethane (DCM), N ,N -dimethyl-formamide (DMF), anhydrous diethyl ether, acetic acid, HPLC grade water and acetonitrile were obtained from VWR (West Chester, PA).
Peptoid Synthesis:
The peptoid was prepared using the CEM Liberty automated microwave peptide synthesizer on 0.139 g of Fmoc-Rink Amide MBHA LL resin (0.36 meq/g substitution). Deprotection of the resin (20% piperidine) was performed in two stages with an initial deprotection of 30 s followed by 3 min at 75 °C (5 min followed by 10 min at 25 °C for conventional synthesis). Acylation was
Figure 3. 9-mer peptoid.
Figure 2. General synthesis of peptoids.
Figure 1. Comparison of peptide and peptoid structure.
Application Note BIO-0012
performed with 5 fold excess Bromoacetic acid with 1:1.2 bromoacetic acid:DIC for 5 min at 75 °C (30 min at 25 °C for conventional). Nucelophilic displacement with 2-methoxypropylamine (5 eq) was performed for 5 min at 75 °C (30 min at 25 °C for conventional).
Cleavage was performed using 95% TFA/5% H 2O for 120 min at room temperature. Following cleavage the peptoid was precipitated and washed in diethyl ether, then lyophilized in 10% acetic acid prior to analysis.
Peptoid Analysis
The peptoid was analyzed on a Waters Atlantis C 18 column (2.1 ×150 mm) at 214 nm with a gradient of 5 – 70% MeCN with 0.1% TFA, 0 – 20 min, with the column heated to 40 °C. Mass analysis was performed using an LCQ Advantage ion trap mass spectrometer with electrospray ionization (Thermo Electron).
RESULTS
Conventional synthesis of
the peptoid was accomplished
in 14.75 hours, and yielded 2% crude purity (Figure 4). Synthesis of the peptoid was accomplished in 6.5 hours, and yielded 94% crude purity (Figure 5).
CONCLUSION
Synthesis of peptoids using the Liberty microwave peptide synthesizer allows for fast synthesis times and higher purity than conventional conditions.
REFERENCES
1. Olivos, H. J., Alluri, P. G., Reddy, M. M.,
Salony, D., Kodadek, T. Org. Lett. 2002, 4 (23), 4057-4059.
2. Unciti-Broceta, A., Diezmann, F., Ou-Yang,
C. Y., Fara, M. A., Bradley, M. Bioorg. Med. Chem. 2009, 17(3), 959-66.
3. Gorske, B. C., Jewell, S. A., Guerard, E. J., Blackwell, H. E. Org. Lett. 2005, 7(8), 1521-152
4.
Figure 4. Conventional Peptoid Synthesis.
Figure 5. Microwave Peptoid Synthesis.
纳米材料的制备方法
1化学气相沉积法 1.1化学气相沉积法的原理 化学气相沉积法(Chemical Vapour Deposition (CVD) )是通过气相或者在基板表面上的化学反应，在基板上形成薄膜。化学气相沉积方法实际上是化学反应方法，因此。用CVD方法可以制备各种物质的薄膜材料。通过反应气体的组合可以制备各种组成的薄膜，也可以制备具有完全新的结构和组成的薄膜材料，而且即使是高熔点物质也可以在很低的温度下制备。 用化学气相沉积法可以制备各种薄膜材料、包括单元素物、化合物、氧化物、氮化物、碳化物等。采用各种反应形式，选择适当的制备条件——基板温度、气体组成、浓度和压强、可以得到具有各种性质的薄膜构料。化学气相沉积的化学反应形式．主要有热分解反应、氢还原反应、金属还原反应、基板还原反应、化学输运反应、氧化反应、加水分解反应、等离子体和激光激发反应等。 化学气相沉积法制备纳米碳材料的原理是碳氢化合物在较低温度下与金属纳米颗粒接触时通过其催化作用而直接生成。化学气相沉积法制备碳纳米管的工艺是基于气相生长碳纤维的制备工艺。在研究气相生长碳纤维早期工作中就己经发现有直径很细的空心管状碳纤维，但遗憾的是没有对其进行更详细的研究[4]。直到Iijima在高分辨透射电子显微镜发现产物中有纳米级碳管存在，才开始真正的以碳纳米管的名义进行广泛而深入的研究。 化学气相沉积法制备碳纳米管的原料气，国际上主要采用乙炔，但也采用许多别的碳源气体，如甲烷、一氧化碳、乙烯、丙烯、丁烯、甲醇、乙醇、二甲苯等。在过渡金属催化剂铁钴镍催化生成的碳纳米管时，使用含铁催化剂，多数得到多壁碳纳米管；使用含钴催化剂，大多数的实验得到多壁碳纳米管；过渡金属的混合物比单一金属合成碳纳米管更有效。铁镍合金多合成多壁碳纳米管，铁钴合金相比较更容易制得单壁碳纳米管。此外，两种金属的混合物作为催化剂可以大大促进碳纳米管的生长。许多文献证实铁、钴、镍任意两种的混合物或者其他金属与铁、钴、镍任何一种的混合物均对碳纳米管的生长具有显著的提高作用，不仅可以提高催化剂的性能，而且可以提高产物的质量或者降低反应温度。催化裂解二甲苯时，将适量金属铽与铁混合，可以提高多壁碳纳米管的纯度和规则度。因而，包括像烃及一氧化碳等可在催化剂上裂解或歧化生成碳的物料均有形成碳纳米管的可能。Lee Y T 等[5]讨论了以铁分散的二氧化硅为基体，乙炔为碳源所制备的垂直生长的碳纳米管阵列的生长机理，并提出了碳纳米管的生长模型。Mukhopdayya K等[6]提出了一种简单而新颖的低温制备碳纳米管阵列的方法。该法以沸石为基体，以钴和钒为催化剂，仍是以乙炔气体为碳源。Pna Z W等[7]以乙炔为碳源，铁畦纳米复合物为基体高效生长出开口的多壁碳纳米管阵列。 1.2评价 化学气相沉积法该法制备的纳米微粒颗粒均匀，纯度高，粒度小，分散性好，化学反应活性高，工艺可控和连续，可对整个基体进行沉积等优点。此外，化学气相沉积法因其制备工艺简单，设备投入少，操作方便，适于大规模生产而显示出它的工业应用前景。因此，化学气相沉积法成为实现可控合成技术的一种有效途径。化学气相沉积法缺点是衬底温度高。随着其它相关技术的发展，由此衍生出来的许多新技术，如金属有机化学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相沉积等技术。化学气相沉积法是纳米薄膜材料制备中使用最多的一种工艺，广泛应用于各种结构材料和功能材料的制备。用化学气相沉积法可以制备几乎所有的金属，氧化物、氮化物、碳化合物、复合氧化物等膜材料。总之，随着纳米材料制备技术的不断完善，化学气相沉积法将会得到更广泛的应用。
微波辅助合成TiO2 及其光催化性能的研究(完整版)
微波辅助合成TiO2及其光催化性能的研究 摘要：以TiCl 4为原料，采用微波辅助合成法制备了纳米TiO 2 光催化剂。利用SEM、XRD、TEM、TG-DTA 等技术。对产物进行了表征，并以制备的TiO 2 为催化剂，通过酸性品红水溶液的光催化降解实验考察了该催化剂的光催化反应性能。 关键词：微波辅助合成;催化性能;TiO 2 ;光催化 前言： 二氧化钛具有特殊的物理化学特性及电子能带结构，光催化活性高，作为光催化材料广泛地应用于环境保护和污染治理的研究应用领域[1]。TiO2的制备方法影响着二氧化钛催化剂的形态结构，从而也大大影响了其光催化性能，因而为了获得具有高活性的光催化剂，TiO2的制备技术也被广泛而深入地进行了研究[2~4]。制备纳米TiO2有很多方法，常用的有胶-凝胶法[2]、电化学(elect rochemist ry)法[3]、CVD(Chemical Vapor Deposition)法[4]、溅射法和真空蒸镀法等。微波能作为一种新型的加热方式，主要优点在于对反应体系快速升温、加快反应速率、缩短反应时间、提高反应选择性等，因而广泛地应用于材料加工与合成等诸多方面。本研究利用微波辅助合成的新方法，制备纳米TiO2光催化剂，研究催化剂的结构特点及光催化特性，旨在寻求微波法在TiO2纳米光催化剂制备领域的实际应用。 正文： 1 纳米TiO 2 光催化机理 半导体粒子具有能带结构,一般由添满电子的低能价带和高能导带构成,价带和导带之间存在禁带。当用能量等于或大于禁带宽度的光照射半导体时,价带上的电子(e-)被激发跃迁到导带,在价带上产生空穴(h+),并在电场作用下分离并迁移到粒子表面。光生空穴因具有极强的得电子能力,而具有很强的氧化能力,将其表面吸附的OH-和H2O分子氧化成·OH自由基,而·OH几乎无选择地将有机物氧化,并最终降解为CO2和H2O。也有部分有机物与h+直接反应,而迁移到表面的e-则具有很强的还原能力。光催化机理可用下式表示: 在整个光催化反应中,·OH起着决定作用。半导体内产生的电子-空穴对存在分离/被俘获与复合的竞争,电子与空穴复合的几率越小,光催化活性越高。半导体粒子尺寸越小时,电子与空穴迁移到表面的时间越小,复合的几率越小;同时粒子尺寸越小,比表面积越大,
微波辅助法合成金属有机骨架
微波辅助法合成金属有机骨架 微波加热在有机化学中，使用了几十年，直到最近才应用于制备多维的配位聚合物，通常称为金属–有机框架（MOF）。微波加热使反应所需时间短，快速的结晶成核力学和生长，和高产量的理想产品，产品能够很容易地被分离出来，且而几乎没有副产物。这些具有较好性质的材料从过去经济可行时期被系统研究出来的角度来看，金属有机骨架的研究是极为重要的。强调的是纳米晶体可以直接应用功能化设备上。 1 引言 超级分子化学的分支被称作“晶体工程”，它主要研究的是大分子网状物的构成，它的可预测的拓扑学和性质是有其独特的祖坟的化学性质控制的。Desiraju 和Etter的关于通过氢键有机晶体组装的研究认为是晶体工程的开端。Hoskins 和Tobson描述了基于共价键的金刚石型骨架的设计，拓展了配位键的概念，现在是人们所熟知的金属有机骨架、配位聚合物或者配位骨架。共价键影响产物的性质，尤其是高度孔状结构的设计，这个孔状结构要求达到主体的交换和气体储存的要求，并且拥有催化性质、电学性质、磁性以及荧光性质。 有机配体和金属离子作为“主要的结构单元”，和作为“第二结构单元”的多齿配体，形成聚合物。这两个术语都引自沸石化学。遗憾的是，和沸石不同的是，金属阳离子和有机配体可能的结合方式是无穷大的，因此，我们仍然不能预测任何特殊的结构形成何种结构。 金属有机骨架的合成方法的发展分为三个阶段。第一阶段，在过去的几个世纪，人们用蒸发溶剂的方法在非常小的容器里制备较大单晶，制备时间从几周到几个月不等。第二阶段，借鉴传统的沸石合成方法——溶剂热法开始被应用，实验所需时间缩短到几天。虽然微晶通常能够在这些条件下得到，但是这个方法被改进后可以获得单晶。目前面临的工作是进一步缩短反应时间，大大增加产率和功能化材料。目前研究的主要目的是，能够形成产业化。微波法将很快取代传统的溶剂热合成法，溶剂热合成法利用的是传统加热方法，而且已经有关于微波法制备金属有机骨架的文章发表。这篇文章简要地阐述了微波加热的研究，阐述了它的优点及局限。 2 背景 2.1 传统的溶剂热合成法 金属有机骨架的合成是主要结构单元通过自我识别的自组装过程。大量的结构已经用溶剂热合成法合成制得，但是所需反应时间长（几天到几周），所需设备庞大，能量消耗高。为了克服这些困难，新的方法形成了，比如说电化学方法、溶剂热合成法，甚至更多的有前景的方法，包括微波辅助合成法。 2.2 微波辅助合成法 微波加热是P. L. Spencer于1946年在Raytheon Corporation偶然发现的。当他正在进行关于雷达微波的应用时，电磁波在1m到1mm之间（300Hz~300GHz），他口袋里的巧克力棒融化了。频繁使用的家用的微波放射是2.45GHz(12.24cm)，最大瓦数是800W。 微波是通过磁电管形成的，磁电管包含振荡器，振荡器是用来将高电压的直流电转换为高频率的放射。用一个典型的实验设备中，波导将磁电管形成的能量转换到进样池（图1-顶部）。许多分子，最显著的是水，其具有绝缘性，使它们循环并和微波的交流电连接在一起。当分子之间相互碰撞的时候，分子运动形成的高温就被分散了。样品池是一个法拉第笼子，它能够阻止微波进入环境中。微波加热主要的优点是他的能量效率，因为能量只在反应
微波辅助合成及绿色化学
微波辅助化学合成和绿色化学 引言 绿色化学又称环境无害化学，它涉及到化学合成、催化、生物化学、分析化学等不同领域, 其核心是利用化学原理从根本上消除化学工业对环境的污染，少产废物，甚至不产废物，达到“零排放”的特点。为了使化学合成过程与环境达成友好的协调，人们通常期望采用清洁的实验技术、清洁的反应物、清洁的反应溶媒以及尽可能温和的实验条件进行高选择性的、高收率的化学合成。清洁的实验技术有电解化学合成、微波化学合成、光化学合成和催化合成等等；清洁的反应溶媒有超临界水、超临界CO2、离子性液体，或者不需反应溶媒的固相合成反应；清洁的反应物有有机锡的化合物等。 微波技术用于化学合成最早可追溯到1986年，当时加拿大的R.Gedye 等实验中发现： 和传统的加热方式如电加热、油浴加热相比，微波辅助化学合成的反应速度大大的得以提高。 此外，由于微波反应还具有重现性高、环保、选择性高等诸多特点，迅速引起了人们的广泛关注。自90年代后半期以来，有关微波合成的报导逐年呈上升趋势，至今 已有1000多篇相关报导。事实上，现在有机合成类代表 性杂志如Tetrahedron Letters,Synlett 等基本上每期上都刊登有微波合成的文章。此外，现已有关于微波化学的书籍出版、微波化学的学术论坛也方兴未艾。在美国，微波辅助化学合成已走进课堂，并得到了老师和学生们的高度认可。 微波加热原理和特徵 微波是频率位于300GHz 和300MHz ，波长介于1mm 和1m 之间的电磁波，家用微波炉的频率为2.45GHz ，波长为12.2cm 。在比该波长更短的可见光、紫外光的幅射下，分子由於受到激发，很容易发生光化学反应，但微波的能量相对较小，不会引起分子的光化学反应。和传统的加热方式相比，微波加热的速度快的多，大多数研究表明：采用微波加热的化学反应所用时间通常为采用传统加热方式所用时间的千分之一甚至更少。目前，对微波加热机理的探讨很多，大多数都是从传统的电磁波物理学理论出发对其加以解释的，可简单地描述如下：分子在微波的辐射下(电场的作用下) ，转向偶极矩发生变化，由於摩擦产生热量。 微波和物质的相互作用 可以看出：在微波加热的情况下，热量来自分子本身，这和传统的加热方式--热量来自热源并经过物质的热传导有明显的区别。因此，微波更适合于对极性物质的加热。下表中给出了一些溶媒(10ml)在微波辐射下的升温速度, 可以看出：极性溶媒的升温速度比非极性溶媒的升温速度快的多。故在采用微波加热进行化学合成的过程中，溶媒的选择显得非常重要。 溶媒 温度(。 C) 沸点(。 C) 电荷诱导率 30秒 60秒 H2O 62 104 100 80.10 198419861988199019921994199619982000 200 400 600 800 1000 t o t a l p a p e r year
纳米材料的制备及合成
纳米材料的合成与制备 (1) 摘要 (1) 关键词 (1) The synthesis and preparation of nanomaterials (1) Abstract (1) Keywords (1) 引言 (1) 1纳米材料的化学制备 (2) 1.1纳米粉体的湿化学法制备 (2) 1.2纳米粉体的化学气相法制备 (2) 1.2.1气体冷凝法 (3) 1.2.2溅射法 (3) 1.2.3真空蒸镀法 (4) 1.2.4等离子体方法 (4) 1.2.5激光诱导化学气相沉积法(LICVD) (4) 1.2.6爆炸丝方法 (5) 1.2.7燃烧合成法 (5) 1.3纳米薄膜的化学法制备 (5) 1.4纳米单相及复相材料的制备 (6) 2纳米材料的物理法制备 (7) 2.1纳米粉体(固体)的惰性气体冷凝法制备 (7) 2.2纳米粉体的高能机械球磨法制备 (7)
2.3纳米晶体非晶晶化方法制备 (8) 2.4深度塑性变形法制备纳米晶体 (9) 2.5纳米薄膜的低能团簇束沉积方法(LEBCD)制备 (9) 2.6纳米薄膜物理气相沉积技术 (9) 3纳米材料的应用展望 (10) 4 总结 (11) 参考文献 (12)
纳米材料的合成与制备 摘要本文综述了近年来在纳米材料合成与制备领域的一些最新研究进展，包括纳米粉体、块体及薄膜材料的物理与化学方法制备。从纳米材料合成和制备的角度出发,较系统的阐述了纳米材料合成与制备的最新研究进展,包括气相法,液相法及固相法合成与制备纳米材料;并介绍了纳米材料在高科技领域中的应用展望。 关键词纳米材料，合成，制备 The synthesis and preparation of nanomaterials Abstract This paper summarized the recent years in the field of nanometer material synthesis and preparation of some of the latest research progress, including nano powder, bulk and thin film materials preparation physical and chemical methods. From the perspective of nano material synthesis and preparation, systematically expounds the synthesis and the latest progress in the preparation of nanometer materials, including gas phase, liquid phase method and solid phase synthesis and preparation of nano materials; And introduces the application of nanomaterials in the field of high-tech prospects. Keywords nano materials, synthesis, preparation 引言 纳米材料是晶粒尺寸小于100nm的单晶体或多晶体,由于晶粒细小,使其晶界上的原子数多于晶粒内部的,即产生高浓度晶界,因而使纳米材料有许多不同于一般粗晶材料的性能,如强度硬度增大、低密度、低弹性模量、高电阻低热导率等。
微波合成应用知识
微波合成应用知识 微波在合成化学上的应用代表着这个领域的一个重要突破。它大幅度的改变了化学合成反应的执行和在科学界中人们对它的看法。以下就微波反应的原理，和微波合成在具体实验中的注意事项进行阐述。 1．微波反应原理： 在微波合成中，微波与反应混合物中的分子或离子直接偶合，通过偶极旋转或离子传导这两种方式将能量从微波传导到被加热物质，使得反应体系中能量快速增加。一方面可以使能量更有效的作用于各种反应，使得反应速度更快，反应产率更高，反应更清洁。另一方面微波直接将能量传递给反应物（转化为分子能），所以微波能够驱动某些在传统加热方式下不能发生的反应，为化学转换带来了全新的可能性。 2．什么是单模，多模微波 单模微波：简单的说是只用一种数学模型就可以表示的微波。多模微波：简单的说是需要用多种数学模型才能够表示的微波。单模微波作为一种单一作用到反应物上的能量，可以使我们的反应更加精确，反应容易控制，有很好的反应重现性。多模微波虽然不如单模微波可以精确的定量控制，但他具有较大微波反应腔体的特性也是非常重要的。 3．什么是环型聚焦微波 CEM在DISCOVER系列的微波合成仪器中，采用了基于AFC（AUTO FOCUS COUPLING）环形聚焦自动耦合单模微波技术，一方面确保了单模微波反应得重现性特点，另一方面聚焦微波的设计使微波场能量密度达到900w/l比驻波微波场能力密度大3-4倍，比通常多模微波能量密度大了30多倍。大能量的微波场能量提高了很多反应可能性。 在这里值得注意的是，我们在查以前参考文献的时候，一定要看清楚文献中使用的微波合成仪的类型。然后使用适合的微波功率进行合成。如果文献中没有提到仪器，那么我们在实验的时候就必须从较小的功率还是摸索。（比如以20W的功率开始摸索） 4．微波对于不同物质的作用 不同物质具有不同的微波特性，通常来说：金属反射微波；石英、特氟隆等是吸收微波的能力非常弱，这些物质能被微波穿透；在通常的反应物中，除非极性溶剂吸收微波的能力很弱以外，其余的溶剂、底物、催化剂等都具有不同吸收微波的能力。
纳米材料制备方法综述
纳米材料制备方法综述 摘要：纳米材料由于其特殊性质，近年来受到人们极大的关注。随着纳米科技的发展，纳米材料的制备方法已日趋成熟。纳米材料的制备方法按物态一般可归纳为气相法、液相法、固相法。目前，各国科学家在纳米材料的研究方面已取得了显著的成果。纳米材料将推动21世纪的信息技术、医学、环境、自动化技术及能源科学的发展, 对生产力的发展产生深远的影响。 关键字：纳米材料，制备，固相法，液相法，气相法 近年来，纳米材料作为一种新型的材料得到了人们的广泛关注。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料，具有表面与界面效应，量子尺寸效应，小尺寸效应和宏观量子隧道效应，因而纳米具有很多奇特的性能，广泛应用于各个领域。为此，本文综述了纳米材料制备的各种方法并说明其优缺点。 目前纳米材料制备采用的方法按物态可分为：气相法、液相法和固相法。 一、气相法 气相法是将高温的蒸汽在冷阱中冷凝或在衬底上沉积和生长低维纳米材料的方法。气相法主要包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD），在某些情况下使用其他热源获得气源，如电阻加热法，高频感应电流加热法，混合等离子加热法，通电加热蒸发法。 1、物理气相沉积（PVD） 在PVD过程中没有化学反应产生，其主要过程是固体材料的蒸发和蒸发蒸气的冷凝或沉积。采用PVD可制备出高质量的纳米材料粉体。PVD可分为制备出高质量的纳米粉体。PVD可分为蒸气-冷凝法和溅射法。 1.1蒸气-冷凝法 此种制备方法是在低压的Ar、He等惰性气体中加热物质（如金属等），使其蒸发汽化, 然后在气体介质中冷凝后形成5-100 nm的纳米微粒。通过在纯净的惰性气体中的蒸发和冷凝过程获得较干净的纳米粉体。此方法制备的颗粒表面清洁，颗粒度整齐，生长条件易于控制，但是粒径分布范围狭窄。 1.2溅射法 用两块金属板分别作为阳极和阴极，阴极为蒸发用的材料，在两电极间充入Ar气(40～250Pa)，两电极间施加的电压范围为0.3～1.5kv。由于两极间的辉光放电使Ar离子形成，在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面，使靶材原产从其表面蒸发出来形成超微粒子．并在附着面上沉积下来。用溅射法制备纳米微粒有许多优点:可制备多种纳米金属，包括高熔
半导体纳米材料的制备方法
摘要：讨论了当前国内外主要的几种半导体纳米材料的制备工艺技术,包括物理法和化学法两大类下的几种，机械球磨法、磁控溅射法、静电纺丝法、溶胶凝胶法、微乳液法、模板法等,并分析了以上几种纳米材料制备技术的优缺点关键词:半导体纳米粒子性质；半导体纳米材料；溶胶一凝胶法;机械球磨法；磁控溅射法；静电纺丝法；微乳液法；模板法；金属有机物化学气相淀积引言 半导体材料（semiconductormaterial）是一类具有半导体性能（导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内）。相对于导体材料而言,半导体中的电子动能较低,有较长的德布罗意波长,对空间限域比较敏感。半导体材料空间中某一方向的尺寸限制与电子的德布罗意波长可比拟时,电子的运动被量子化地限制在离散的本征态,从而失去一个空间自由度或者说减少了一维,通常适用体材料的电子的粒子行为在此材料中不再适用。这种自然界不存在,通过能带工程人工制造的新型功能材料叫做半导体纳米材料。现已知道,半导体纳米粒子结构上的特点(原子畴尺寸小于100nm,大比例原子处于晶界环境,各畴之间存在相互作用等)是导致半导体纳米材料具有特殊性质的根本原因。半导体纳米材料独特的质使其将在未来的各种功能器件中发挥重要作用,半导体纳米材料的制备是目前研究的热点之一。本文讨论了半导体纳米材料的性质,综述了几种化学法制备半导体纳米材料的原理和特点。
2.半导体纳米粒子的基本性质 2.1表面效应 球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子所占的百分数将会显著地增加。对直径大于0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计，当尺寸小于0.1微米时，其表面原子百分数激剧增长，甚至1克超微颗粒表面积的总和可高达100平方米，这时的表面效应将不容忽略。 随着纳米材料粒径的减小，表面原子数迅速增加。例如当粒径为10nm 时，表面原子数为完整晶粒原子总数的20%；而粒径为1nm时，其表面原子百分数增大到99%；此时组成该纳米晶粒的所有约30个原子几乎全部分布在表面。由于表面原子周围缺少相邻的原子：有许多悬空键，具有不饱和性，易与其他原子相结合而稳定下来，故表现出很高的化学活性。随着粒径的减小，纳米材料的表面积、表面能及表面结合能都迅速增大。 超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的，若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒（直径为2*10-3微米）进行电视摄像，实时观察发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状（如立方八面体，十面体，二十面体多李晶等），它既不同于一般固体，又不同于液体，是一种准固体。在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了“沸腾”状态，尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。 因此想要获得发光效率高的纳米材料，采用适当的方法合成表面完好的半导体材料很重要。 2.2量子尺寸效应 量子尺寸效应--是指当粒子尺寸下降到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时，导致了纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同。当半导体材料从体相减小到某一临界尺寸(如与电子的德布罗意波长、电子的非弹性散射平均自由程和体相激子的玻尔半径相等)以后,其中的电子、空穴和激子等载流子的运动将受到强量子封
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法 一、前言 纳米材料和纳米科技被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。早在二十世纪60年代，英国化学家Thomas就使用“胶体”来描述悬浮液中直径为1nm-100nm的颗粒物。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当粒子尺寸小至纳米级时，其本身将具有表面与界面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，这些效应使得纳米材料具有很多奇特的性能。自1991年Iijima首次制备了碳纳米管以来，一维纳米材料由于具有许多独特的性质和广阔的应用前景而引起了人们的广泛关注。纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而受到人们越来越多的重视。 应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。 由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。 纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似线性的关系，所以也可以用作新型的磁传感材料。高分子复合纳米材料对可见光具有良好的透射率，对可见光的吸收系数比传统粗晶材料低得多，而且对红外波段的吸收系数至少比传统粗晶材料低3个数量级，磁性比FeBO3和FeF3透明体至少高1个数量级，从而在光磁系统、光磁材料中有着广泛的应用。 二、纳米材料的制备方法 （一）、机械法 机械法有机械球磨法、机械粉碎法以及超重力技术。机械球磨法无需从外部
微波合成仪操作规程
微波合成仪 Parr反应釜主要用于物料的水热反应、水热转化及各种材料的水热合成与制备。本设备釜体为纯钛材质，最高承受温度300℃，最高承受压力12.5MPa，不适用于强酸强碱等强腐蚀性体系的水热反应。 一、操作流程 （1）实验前，检查并确保热电偶、压力传感器、冷却水电磁阀等部分连接正确，釜头各阀门处于关闭状态，釜头密封垫圈完好。 （2）加入反应物料，物料体积不得超过反应釜容积的2/3(即1.2L)，在高温高压状态下应尽量减少反应物料体积以确保安全。 （3）装上釜体，使釜体与釜盖吻合，拧紧固定螺丝。紧固螺丝时，应均匀、对称、逐步的拧紧密封螺栓，使其达到一致的应力状态，过松和过紧都是不允许的。同时应定期向螺栓螺纹处涂少量高温防咬油以保证螺栓的正常使用，延长其工作寿命。 （4）实验开始时，先打开磁力搅拌器及压力传感器冷却水（如有冷却水电磁阀也应同时打开其水源），并注意观察保证冷却水接口及冷却水套无泄漏。 （5）依次打开电源控制总开关、搅拌马达电源开关，缓慢调节转速旋钮至适当搅拌速度。然后设定好反应温度，按加热键并选择Ⅰ、Ⅱ档进行加热（Ⅰ为半功率，Ⅱ为全功率）。 （6）实验过程中如需采样，应缓慢旋开液体采样阀进行采样以免发生危险，实验结束后应通过进气阀进气来吹扫采样探底管以保证探底管清洁（通常不建议实验过程中采样）。 （7）实验结束后，关闭加热键，根据实验需要磁力搅拌器可继续搅拌以促进冷却。如果通冷却水来加快釜体冷却，则需注意冷却水出水铜管温度很高，身体及仪器其他管线要远离铜管以免烫伤或发生其他危险。 （8）等待反应釜温度降至常温后，关闭磁力搅拌器、冷却水、显示屏、控制器总电源。然后取下釜体，取出物料，并清洗反应釜。 二、注意事项 （1）本仪器为高温高压贵重仪器，只允许专业人员进行操作，实验过程中严禁非专业人员靠近、触摸反应釜，以免烫伤或发生其他危险。 （2）禁止在带电、带压情况下对反应釜进行维护、拆卸等工作。 （3）原则上仪器开启过程中，操作人员不得离开，注意观察反应釜温度、压力的变化，超过反应釜最高承受温度和压力时应立即关闭仪器电源，打开冷却水。 模板
纳米材料制备方法
纳米微粒制备方法研究进展 刘伟 （湘潭大学材料科学与工程学院，13材料二班，2013701025） 摘要:纳米微粒一般是指粒径在1nm到100nm之间,处在原子簇和宏观物体交接区域内的粒子,或聚集数从十到几百范围的物质。纳米材料具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特点，因而有许多与传统的晶体和非晶体不同的独特性质，也与组成它们的分子或原子差异很大，在材料学、物理学、化学、催化、环境保护、生物医学等领域具有十分广阔的应用前景。本文综述目前纳米微粒的主要的制备方法, 比较和评述了每种方法的特点,以期这一新材料能得以更为深入地研究和更广泛地应用。 关键词:纳米微粒；制备；方法 1.引言 纳米微粒的制备方法从物料的状态来分，可归纳为固相法、液相法、气相法3大类；从物料是否发生化学反应而分为物理法、化学法及近年迅速发展的模板合成法、仿生法等；随着科技的不断发展及对不同物理、化学特性超微粒子的需求，又派生出许多新的技术，下面就着重介绍固相法、液相法和气相法。 2.固相法 固相法是一种传统的粉化工艺，具有成本低、产量高、制备工艺简单的优点。固相法分为固相机械粉碎法和固相反应法。固相机械粉碎法借用诸如搅拌磨、球磨机、气流磨、塔式粉碎机等多种粉碎机，利用介质和物料之间的相互研磨和冲击的原理，使物料粉碎，常用来制备微米级粒径的粉体颗粒。此法存在能耗大、颗粒粒径分布不均匀、易混入杂质、颗粒外貌不规则等缺点，因而较少用以制备纳米微粒。固相反应法是将固体反应物研细后直接混合，在研磨等机械作用下发生化学反应，然后通过后处理得到需要的纳米微粒。该方法一般要加入适量表面活性剂，所以有时也称湿固相反应。该方法具有工艺简单、产率高、颗粒粒子稳定化好、易操作等优点，尤其是可减少或避免液相中易团聚的现象。[4] 3.液相法 液相法是目前实验室和工业生产中较为广泛采用的方法。通常是让溶液中的不同分子或离子进行反应，产生固体产物。产物可以是单组分的沉淀，也可以是多组分的共沉淀。其涉及的反应也是多种多样的，常见的有:复分散反应、水解反应、还原反应、络合反应、聚合反应等。适当控制反应物的浓度、反应温度和搅拌速度，就能使固体产物的颗粒尺寸达到纳米级。液相法具有设备简单、原料易得、产物纯度高、化学组成可准确控制等优点。下面主要介绍其中的沉淀法和微乳液法。 3.1 沉淀法 沉淀法是液相法制备金属氧化物纳米微粒最早采用的方法。沉淀法基本过程是：可溶性化合物经沉淀或水解作用形成不溶性氢氧化物、水合氧化物或盐类而析出，经过滤、洗涤、煅烧得到纳米微粒粉末。沉淀法又分为均相沉淀法和共沉淀法。沉淀法工艺简单、成本低、反应时间短、反应温度低，易于实现工业化生产。但是，沉淀物通常为胶状物，水洗、过滤较困难；所制备的纳米微粒易发生团聚，难于制备粒径小的纳米微粒。沉淀剂容易作为杂质混入产物之中。此外，还由于大量金属不容易发生沉淀反应，因而这种方法适用面较窄。[3]
纳米材料的制备及应用.
本科毕业论文(设计) 题目：纳米材料的制备及应用 学院：物理与电子科学学院 班级： XX级XX班 姓名： XXX 指导教师： XXX 职称： 完成日期： 20XX 年 X 月 XX 日
纳米材料的制备及应用 摘要:近几年来，由于纳米材料有众多特殊性质，人们越来越关注纳米材料。科技的迅猛发展使纳米材料的制备变得更加成熟。本论文讲述纳米材料的制备，以及纳米技术在将来的应用。 关键词：纳米材料物理方法化学方法应用前景
目录 引言 (1) 1.纳米材料的物理制备方法 (1) 1.1物理粉碎法 (1) 1.2球磨法 (2) 1.3.蒸发—冷凝法 (2) 1.3.1.激光加热蒸发法 (2) 1.3.2.真空蒸发—冷凝法 (4) 1.3.3.电子束照射法 (4) 1.3.4.等离子体法 (5) 1.3.5.高频感应加热法 (5) 1.4.溅射法 (6) 2.纳米材料的化学制备方法 (7) 2.1化学沉淀法 (8) 2.2化学气相沉积法 (8) 2.3化学气相冷凝法 (10) 2.4溶胶--凝胶法 (10) 2.5水热法 (11) 3.纳米材料的其他制备方法 (12) 3.1分子束外延法 (12) 3.2静电纺丝法 (13) 4.纳米材料的应用前景 (14) 5.总结 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16)
引言 纳米材料是指任一维空间尺度处于1—100nm之间的材料。它有着不同寻常的性质，如小尺寸效应可引起物理性质的突变，从而具有独特的性能；量子尺寸效应和表面与界面效应使其具有了一般大颗粒物不具备的性质，如对红外线、紫外线有很强的反射作用，应用到纺织品中有抗紫外线，隔热保温作用。纳米材料的这些特性使其在化工、物理、生物、医学方面都有非常重要的价值]1[。多年以来，通过科学家们的潜心研究，使纳米材料在其制备及其应用中得到了很大的发展。纳米材料将逐渐进入人们的日常生活，并将成为未来新工业革命的必备材料。 1.纳米材料的物理制备方法 1.1物理粉碎法 物理粉碎法就是用机械粉碎和电火花爆炸等方法得到纳米微粒]2[。此方法操作简单，成本较低，但得到的纳米微粒纯度不高，分布也不均匀。 图1. 机械粉碎法仪器图
纳米材料的合成及其应用
纳米材料的合成及其应用 摘要：本文介绍了几种纳米材料的合成制备的方法，主要是固相法、液相法和气相法，并且简单的介绍了其应用领域。 关键词：纳米材料、固相法、液相法、气相法 引言： 纳米级结构材料简称为纳米材料，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性。纳米材料出现的重要科学意义在于它引领人们认识自然的新层次,是知识创新的亮点。在纳米领域发现新现象,提出新概念,认识新规律,建立新理论,为构建纳米材料科学体系新框架奠定基础[1]。材料的结构决定材料的性质。 纳米材料产生的特殊效应,具有常规材料所不具备的性能,使得它在各个方面的潜在应用极为广泛，并且非常普遍[2～4]。 一、纳米材料的制备方法 1. 固相法 传统的固相合成法反应温度较高,能耗太,而且难以得到高纯度、各组分完全均匀、物相单一的产物,因而不宜用来制各纳米氧化物。 传统的固相法是将金属盐和金属氢氧化物按一定的比例充分混合,发生复分解反应生成前驱物,多次洗涤后充分研磨进行煅烧,然后再研磨得到纳米粒子。此法设备和工艺简单,反应条件容易控制,产率高,成本低,环境污染少,但产品粒度分布不均,易团聚。刘长久等[5]采用固相反应法制备了粒径为30nm的NiO纳米粉体,并对其电化学性能进行了研究。Feng Li等[6]在环境温度下用固相反应成功地合成了纳米氧化物SiO2、 CeO2、SnO2,并初步探讨了环境温度下纳米材料的形成机理。贾殿赠等[7]对此法进行了改进,在固相配位化学反应的基础上,将室温固相配位化学反应引入金属氧化物纳米粒子的合成中,提出一种室温固相化学反应合成纳米材料的新方法,即用室温固相化学反应首先制得前驱物,进而前驱物经热分解得纳米金属氧化物。此法不仅是无溶剂反应,而且许多反应可在室温或低温条件下发生。因此从原料的使用、合成条件及合成工艺等方面考虑,固相配位化学反应法在合成新颖纳米材料方面具有其潜在的优点。目前采用此新方法已制得纳米CuO[8]、ZnO、NiO等。
自然辩证法与微波合成技术的发展
自然辩证法与微波合成技术的发展 理学院化学工程李郭成632085216132 摘要：本文以自然辩证的观点探讨了微波合成技术的发展历程,运用自然辩证法的基本理论、基本方法,系统分析了微波合成技术的发展历史、现状和未来，并对其的发展趋势和未来模式做了探索性研究和预测,同时以哲学的观点阐述其发展的因果关系,揭示其事物发展的共性问题。 关键词：自然辩证法、微波合成、微波反应器 1 前言 自然辩证法就是用唯物辩证法的观点和方法研究自然界发展的最一般的规律，研究人类认识自然界的最一般的规律和方法，研究自然科学发展的最一般的科学。辩证法对自然科学来说，是一种重要的思维形式，因此，我们在学习自然科学时，要善于发掘自然科学中富含的自然辩证法。微波合成技术是一项新型有机合成技术，在近几年的时间内技术日趋成熟，其内容充满了丰富的辩证法，我们也要用自然辩证法来不断推动微波合成技术的发展与完善。 2 推进自然科学的进步———当代自然辩证法 自然辩证法是马克思主义对于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识自然改造自然的一般方法的科学,是辩证唯物主义的自然观、科学技术观、科学技术方法论。它主要研究自然界发展的总规律,人与自然相互作用的规律,科学技术发展的一般规律,科学技术研究的方法，其研究目的就是为了合理地处理人与自然的矛盾[1]。它集中研究自然界和科学技术的辩证法,是唯物主义在自然界和科学技术领域中的应用,它的原理和方法主要适用于自然领域和科学技术领域。学习和运用自然辩证法将有助于我们搞清科学和哲学的关系,从而更加清楚地认识科学的本质和发展规律,更加全面的观察思考问题,只有加深了认识,我们才能更好地发挥主观能动性,迎接新的科学技术的挑战。 在这里，我们主要谈的是在比较系统的学习了《自然辩证法》的课程后，结合我们自己的学科知识，对自然辩证法在学科学习中的理论意义和实践操作中的指导作用作了简要的说明。而作为化学工程相关专业，微波有机合成技术是非常重要的知识，对于我国的化学学科和经济发展起着很重要的作用。 3 微波合成技术的发展
微波合成乙酰水杨酸
微波合成乙酰水杨酸 一、实验目的 1.了解并掌握微波合成新技术 2.熟悉重结晶、熔点测定等操作 二、实验原理 三、实验仪器及试剂 仪器：普通微波炉；100mL锥形瓶；抽滤装置；表面皿；数字熔点仪 试剂：水杨酸（AR） 2.0g；乙酸酐（AR） 4.0g；碳酸氢钠（AR）0.1g；盐酸溶液(pH=3～4) 20 mL；95％乙醇5 mL；1%三氯化铁溶液 四、实验内容 在100ml 干燥的锥形瓶中加入 2.0g 水杨酸和 4.0g 乙酸酐，加入适量碳酸氢钠（0.1g）作催化剂，稍加摇动，将一表面皿盖住锥型瓶口。然后放在微波炉中辐射一定时间（微波输出功率为425w，辐射时间为60s），反应结束后，稍冷，加入20ml pH=3～4 的盐酸水溶液，将混合物继续在冷水中冷却使之结晶完全，抽滤，用少量蒸馏水洗涤，干燥，得乙酰水杨酸粗产物。粗产物用乙醇—水混合溶剂（1体积95%的乙醇+2 体积的水）约16ml 重结晶，干燥，得白色乙酰水杨酸晶体,称重，测熔点。由于反应物水杨酸可与三氯化铁溶液反应生成蓝色配合物。故用1%三氯化铁溶液检验重结晶产品，无蓝紫色出现，表明产物中不含水杨酸，纯度较高。 纯乙酰水杨酸的熔点为135～136℃。 乙酰水杨酸的常规合成方法是用浓硫酸或浓磷酸作催化剂以加速反应进行，该法速率慢，产率仅70%—80%，且易发生副反应，对生产设备有较强的腐蚀性。微波辐射法的速率是常规法的20 倍。微波辐射提高化学反应速率的主要原因是微波
作用于反应物后，加剧了分子运动速率，提高分子的平均动能,降低了反应的活化能，因而大大增加了反应物分子的碰撞频率，使反应迅速完成。 本实验约需3～4h 五、注意事项 使用微波炉前要认真阅读使用说明，正确操作，以防微波泄漏。 六、思考题 有哪些因素会影响到产率？
碳纳米点合成(微波法)
碳纳米点合成（微波法） 【实验目的】 1、了解碳纳米点的基本性质（发光性质等）及应用前景 2、掌握微波法制备碳纳米点的操作过程 【实验仪器】 微波炉（提供微波加热），手提式紫外分析仪，去离子超纯水机，电子天平 【实验原理】 近年来，由碳元素构成的各种纳米材料诸如富勒烯、石墨烯、碳纳米管和碳纳米点等不断被发现，碳纳米材料以其优良的性质成为21世纪科技创新的前沿领域。尤其作为一种新型的碳纳米材料，碳纳米点因具有良好的水溶性、稳定性、低毒性、耐光漂白以及很好的生物相容性，正引起人们极大的关注，有望替代有机染料和多含重金属元素的半导体量子点在生物成像与传感、光催化及光电器件等领域的应用。 作为新型碳纳米材料，碳纳米点以其优异的物理和化学性质吸引了国内外学者的广泛关注和研究。为制备出荧光性能优良的碳纳米点，世界各国研究人员已经建立了多种制备碳纳米点的新方法。其中，微波技术已经成为一种重要的合成碳纳米点的化学手段。例如，2009年，Zhu等人报道了一种简单、经济的制备荧光碳纳米点的微波辅助热解法，具体过程为：将一定量的聚乙二醇（PEG-200）和糖类物质（葡萄糖和果糖等）溶解在蒸馏水中形成透明溶液，然后将该溶液在微波炉中加热，随着反应的进行，溶液颜色由无色逐渐变为黄色，最后为黑色，即得到了荧光碳纳米点。通过改变微波处理时间，可以很好地控制碳纳米点的尺寸及发光特性。微波处理时间越久，碳纳米点尺寸越大，发光向长波长移动。 【实验内容】 1、将1 g柠檬酸和1 g（2 g）尿素溶于20 mL去离子水中形成透明溶液； 2、将混合溶液放入750 W的微波炉中微波加热15 min左右，在此过程中反应液从无色溶液逐渐变为淡棕色溶液最后变为深褐色粘稠状固体，表明形成了碳纳米点； 3、取少量反应产物溶于去离子水中，置于紫外分析仪下，分析两种碳纳米点样品的发光特性。 【注意事项】 1、药品称量需认真，以免所制备的两种碳纳米点的发光性质差别不明显； 2、微波加热的时间要掌握好，加热时间太短或太长都会影响碳纳米点质量和发光性质。 【思考题】 正常情况下，柠檬酸和尿素质量比为1:1制备的碳纳米点发光为蓝色，1:2为绿色，但是为何有时所制备的两种碳纳米点发光颜色差别不明显？试分析可能原因。
纳米材料的制备技术及其特点
纳米材料的制备技术及其特点 一纳米材料的性能 广义地说,纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性[ 1 ] ,使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切[ 2 ] [ 3 ] 。当晶粒尺寸减小时, 晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。研究证实,当材料晶粒尺寸小到纳米级时,表现出许多与一般材料截然不同的性能,如高硬度、高强度和陶瓷超塑性以及特殊的比热、扩散、光学、电学、磁学、力学、烧结等性能。而这些特性主要是由其表面效应、体积效应、久保效应等引起的。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。 二纳米材料的制备方法 纳米材料从制备手段来分,一般可归纳为物理方法和化学方法。 1 物理制备方法 物理制备纳米材料的方法有: 粉碎法、高能球磨法[4]、惰性气体蒸发法、溅射法、等离子体法等。 粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。高能球磨法可以将相图上几乎不互溶的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。 惰性气体凝聚- 蒸发法是在一充满惰性气体的超高真空室中,将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体原子碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。由于颗粒的形成是在很高的温度下完成的,因此可以得到的颗粒很细(可以小于10nm) ,而且颗粒的团、凝聚等形态特征可以得到良好的控制。 溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子交换能量或动量,使得靶材表面的原子或分子从靶材表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。 等离子体法的基本原理是利用在惰性气氛或反应性气氛中通过直流放电使气体电离产生高温等离子体,从而使原料溶化和蒸发,蒸汽达到周围的气体就会被冷凝或发生化学反应形成超微粒。 2 化学制备方法 化学法是指通过适当的化学反应, 从分子、原子、离子出发制备纳米物质,它包括化学气相沉积法[5][6]、化学气相冷凝法、溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、冷冻干燥法等。化学气相沉积(CVD)是迄今为止气相法制备纳米材料应用最为广泛的方法,该方法是在一个加热的衬底上,通过一种或几种气态元素或化合物产生的化学元素反应形成纳米材料的过程,该方法主要可分成热分解反应沉积和化学反应沉积。该法具有均匀性好,可对整个基体进行沉积等优点。其缺点是衬底温度高。随着其它相关技术的发展,由此衍生出来的许多新技术,如金属有机化学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积门、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相沉积等技术。