溶胶-凝胶法是近些年来发展的制备纳米材料的一种特殊工艺,反应条件比较温和,通过 将金属(或无机)化合物溶于有机溶剂,然后反应物分解、进而聚集开始成为溶胶,进而陈 化形成凝胶,然后再采用热处理工艺(干燥、煅烧)以形成所需的纳米材料。溶胶-凝胶法工 艺简单,可以控制产物组分、粒径,产物分散性好、分布窄、纯度高,具有良好的烧结性, 此法存在的缺点:(1)原料成本较高;(2)所用的有机溶剂一般都带有毒性;(3)合成周期 也较长,一些不易水解的碱金属氧化物无法采用该法制备。我们可以对溶胶-凝胶法进行改进, 如溶胶-凝胶-超临界流体干燥法,它能一步完成醇凝胶在乙醇超临界状态下(262℃,815MPa) 的干燥结晶,煅烧之后即可得到纳米金属氧化物,该法制备出的纳米粒子具有粒径小,粒度 均一,纯度高,反应过程较易控制等优点。近些年来,溶胶-凝胶法不断发展,如溶胶-凝胶 自燃烧合成法、以金属无机盐为前驱体的溶胶-凝胶法,在纳米催化剂(如纳米金属氧化物) 制备方面得到了广泛的应用。
1。2。2 化学气相沉积法
化学气相沉积法是指将一种或多种气体原料在加热、激光、等离子体等作用下使其发生 化学反应,进而形成所需的超细颗粒粉体的一种方法,简称 CVD。该法使用的原料一般都是 比较容易制备、蒸汽压较高、且反应活性较大的挥发性金属化合物或金属蒸汽,尤以金属氯 化物、金属醇盐等居多。利用挥发性金属氧化物在气相条件下进行化学反应,在合适的条件 下快速凝聚,从而制备出我们需要的纳米材料。化学气相沉积法制得的纳米粒子具有的优点 很多,如颗粒粒度小、粒子分布均匀,工艺过程可控,制备的样品纯度高、反应活性强。常 用于制备各类金属、金属氧化物和非金属化合物纳米粒子,如金属、硼化物、氮化物、碳化 物等。崔平等[11]采用化学沉积法制备出 Cu/CNTs 的复合粒子,对 AP 显示出较好的催化效果。
1。2。3 水热法文献综述
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水热法是指以水作为反应溶剂,将反应物和水一起置于密闭的反应釜中,加热到高温, 从而制备出所需的纳米颗粒。水在水热法中具有十分重要的作用,总结为以下两点:(1)水 在反应中可以视为溶剂;(2)可以作为介质传递压力。水热法所独有的高温高压环境能提高 反应速率,使得那些在一般情况下反应速率很慢的反应能够在水热条件下进行,实现那一类 反应的潜在价值;并且可以控制反应条件,营造所需的氧化或还原环境,从而成功制得微纳 米材料,并且对性能进行改进。利用该方法制备微纳米材料的优点如下:(1)纳米材料在水 热条件下生长结晶,因此我们可以通过控制反应条件来控制纳米粒子的形貌大小和粒子尺寸;
(2)水热法本身提供了高温高压的条件,所以纳米粒子无需高温后处理,减少了高温过程中 的团聚;(3)反应中我们可以通过控制反应的工艺参数,如温度、时间等来控制晶粒的成长;
(4)制备工艺简单。Yuan Yuan 等[12]通过简单的水热法制备了 Fe2O3/石墨烯复合纳米粉体, 结果表明,负载后的 Fe2O3 在石墨烯表面生长良好,且催化性能显著提高。
1。2。4 共沉淀法
沉淀法是通过在含有反应物的溶液体系中,缓慢加入合适的沉淀剂,使所需的离子沉淀 生成氢氧化物;然后将沉淀物进行离心过滤、洗涤、烘干,然后煅烧得到相应的纳米材料, 操作工艺比较简单,常见于制备金属氧化物纳米粒子。该法经直接沉淀法发展,得到多种方 法,典型的就有共沉淀法[13]。