纳米材料的化学合成方法

任何纳米材料合成方法的目标都是创造一种材料，这种材料由于其长度范围在 1-100纳米之间而获得性能。因此，合成方法应该在这个范围内表现出尺寸控制， 这样才能获得新的性质。纳米材料的合成和纳米结构的制备有两种方法。自上而下的方法是指对块状材料进行切片或连续切割，以获得纳米颗粒。自下而上的方法是指物质自下而上的积累，即一个原子或分子的逐渐积累。这两种方法在纳米技术中发挥着重要的作用。

图 1 ：基于溶胶-凝胶和聚合物的化学策略设计纳米材料的示意图

化学合成法类型

溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是从液相制备胶体纳米颗粒的成熟工业工艺。是近年来发展起来的一种先进的纳米材料合成和涂层制备方法。在此过程中，溶胶（或溶液）逐渐形成由液相和固相组成的凝胶状网络。典型的前驱体是金属烷氧化物和金属氯化物， 它们经过水解和缩聚反应形成胶体。固相的基本结构或形态从离散的胶体颗粒到连续的链状聚合物网络不等。溶胶-凝胶法制备氧化物纳米颗粒和复合纳米粉体具有良好的应用前景。其主要优点是加工温度低、通用性高、流变性灵活、易于成型和包埋。

气溶胶法

气溶胶是空气或其他气体中细小固体颗粒或液滴的悬浮物。气溶胶可以是天然的， 也可以是人造的。天然气溶胶的例子有雾、灰尘、森林渗出物和间歇泉蒸汽。使 用化学方法产生的气溶胶是人工气溶胶的一种。气溶胶法使用类似的原理，使气相中的固体或液体形成粒径从分子大小到100微米不等的产品。这是工业生产纳米颗粒的常用方法。

原子/分子缩合法

这种方法主要用于含金属纳米粒子的合成。将块状材料在真空中加热，产生汽化和雾化的材料流，这些材料流被导向含有惰性或反应性气体的气室。由于金属原子与气体分子的碰撞，金属原子的快速冷却导致了纳米粒子的聚集和形成。如果使用氧气等反应性气体，就会产生金属氧化物纳米颗粒。

水热合成法

水热合成法是一种通过在封闭系统中使材料在100℃、1个大气压以上的水溶液中流动，从而产生不同化合物和材料的方法。该方法是基于改善水和水溶液在高温高压下的溶解度，使在正常条件下几乎不溶的物质，如某些氧化物、硅酸盐、硫化物等，可以溶解在水溶液中，从而合成纳米材料。

喷雾干燥法

喷雾干燥法是一种将液滴注入载体气体（通常是空气），加热到100-300℃，然后分离固体颗粒的方法，从溶液和悬浮液中去除溶剂。这种方法与气溶胶热解的主要区别在于，它携带的气体温度较低，通常不会引起溶液中盐的完全热分解，并且使用喷嘴完成气溶胶的生成，从而制造出规模更大、性能更好的纳米材料。喷雾干燥是食品和制药行业生产干品和药品的主要方法之一。

低温化学合成法

低温化学合成法是一种基于低温化学过程合成材料和纳米材料的方法。这种方法中最常见的是利用水溶液的低温化学合成技术。在这种情况下，将含有合成材料阳离子初始溶液组分的溶液、悬浮液或化学共沉淀物按化学计量比快速冷冻并在真空中冻干，然后进行热分解，合成晶粒尺寸（40-300 nm）的氧化物粉末。

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参考文献

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