金屬納米粉體材料常見的幾種制備方法

       納米粉體也叫納米顆粒，一般指尺寸在1-100nm之間的**粒子，有人稱它是超微粒子。它的尺度大于原子簇而又小于一般的微粒。按照它的尺寸計算，假設(shè)每個原子尺寸為1埃，那么它所含原子數(shù)在1000個-10億個之間。它小于一般生物細(xì)胞，和病毒的尺寸相當(dāng)。

納米顆粒的形態(tài)有球形、板狀、棒狀、角狀、海綿狀等，制成納米顆粒的成分可以是金屬，可以是氧化物，還可以是其他各種化合物。

1.化學(xué)方法

目前廣泛應(yīng)用的化學(xué)方法制備納米粉體材料包括化學(xué)還原法、光化學(xué)法、溶膠-凝膠法、輻射還原法、沉淀法等。

1.1化學(xué)還原法

目前是實驗室和工業(yè)上較為常用的制備方法。選擇利用合適的可溶性金屬鹽前驅(qū)體與適當(dāng)?shù)倪�原劑如NaBH4、檸檬酸鈉等在液相中進行反應(yīng)，還原，成核生長為金屬單質(zhì)。

1.2光化學(xué)法

鹵化銀的光化學(xué)分解可以被認(rèn)為是一個簡單的光化學(xué)制備單質(zhì)銀的過程，人們也將它應(yīng)用到貴金屬納米材料的合成當(dāng)中，類似的方法也被廣泛應(yīng)用于金屬納米粉體材料的綠色合成和結(jié)構(gòu)構(gòu)件中。

1.3溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是用金屬化合物的可溶性鹽溶液，在某種溶劑中形成均質(zhì)溶液, 溶質(zhì)發(fā)生水解反應(yīng)并生成納米級的粒子從而形成膠體，經(jīng)蒸發(fā)干燥轉(zhuǎn)變?yōu)槟�膠, 再經(jīng)干燥、燒結(jié)等后處理得到所需的納米金屬粉體。

1.4輻射還原法

輻射還原法中較常見的為γ-射線輻射還原法。由于γ-射線輻射法在制備納米金屬材料中具有不引入雜質(zhì)元素等特點，在綠色環(huán)保制備方面具有一定的優(yōu)勢。通過使用不同的表面活性劑能改變納米金屬材料形貌和結(jié)構(gòu)，為工業(yè)應(yīng)用發(fā)展中提供更多選擇性。

1.5沉淀法

沉淀法主要包括直接沉淀法、共沉淀法和均勻沉淀法。其原理主要根據(jù)難容化合物的溶度積不同，通過改變溫度、表面活性劑種類、轉(zhuǎn)化劑濃度等方面來對納米粉體的制備進行控制。

用化學(xué)方法制備得到的金屬納米粉體可以根據(jù)不同品種和形貌要求選擇不同方法，具有選擇性強，產(chǎn)物純度高等優(yōu)點。

2.物理方法

物理法制備納米金屬粉體材料主要有磁控濺射法、蒸發(fā)冷凝法、離子注入法和高能機械球磨法[2]。其中高能球磨法是近年來快速發(fā)展起來的一種制備納米粉體材料的方法，該方法在制備合金納米粉末方面有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

2.1磁控濺射法

磁控濺射法是指在電場的作用下, 電子在飛向基片過程中與氬原子發(fā)生碰撞，形成氬離子和新的電子，氬離子在電場作用下以高能量加速飛向陰極，轟擊靶表面, 使得靶材料發(fā)生濺射，促使靶材料表層的一些粒子依靠動能飛出材料表面，在基片形成一層納米薄膜體。

2.2蒸發(fā)冷凝法

在高真空蒸發(fā)室內(nèi)通入低壓惰性氣體，使金屬材料生成蒸汽，霧化為原子霧與惰性原子發(fā)生碰撞而失去能量，從而凝聚形成納米尺寸的團簇并在液氮冷阱上聚集起來，較后得到納米粉體。

2.3離子注入法

即把要注入的分子、原子離子化,進而以數(shù)千電子伏特乃至數(shù)兆電子伏特的加速能,將離子注入基體中,經(jīng)熱處理而得金屬納米粒子。

2.4高能機械球磨法

高能機械球磨法主要依靠高速率的振動、旋轉(zhuǎn)讓球磨機里面的硬球和原材料產(chǎn)生不斷碰撞，讓合金、金屬得以粉碎并產(chǎn)生納米粉體材料。