纳米材料的制备 第一组.ppt

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1、纳米材料的制备班班级：化工院级：化工院2008级级2班班制制作作组：邓莨洪、丁志强、高燕、何组：邓莨洪、丁志强、高燕、何彬彬何丹、寇将、李娟、李莎何丹、寇将、李娟、李莎指导老师：唐指导老师：唐杰杰UNITED 集体是力量的源泉，众人是智慧的摇篮 一、纳米科技的发展一、纳米科技的发展二、纳米材料二、纳米材料(重点重点)三、纳米材料的主要特性及其用途（三、纳米材料的主要特性及其用途（重点重点）四、纳米材料的制备方法（四、纳米材料的制备方法（重点重点）五、氢氧化镁一维纳米材料的制备（五、氢氧化镁一维纳米材料的制备（重点、难点重点、难点）六、氢氧化镁纳米材料的展望六、氢氧化镁纳米材料的展望一、纳米科技

2、的发展1、在工业革命以前，大部分人类生产、科研不需要用到毫米，这个时候人们对世界的认知还很粗浅。2、以蒸汽机等机械发明蒸汽机等机械发明为主要标志的第一次工业革命，将人类认知推向毫米层次毫米层次。3、1959年，诺贝尔奖获得者、被认为继爱因斯坦之后最为厉害的理论物理学家理查得理查得费费因曼因曼教授在加州理工大学发表了题为在底部在底部还有很大空间还有很大空间的演讲。这是关于纳米技术最早的梦想，在当时并没有引起人们足够的注意。4、20世纪70年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。5、德国人跨出第一步，美国人拉开序幕。1982

3、年，德国科学家发明了研究纳米的重要工具扫描隧道显微镜，人类从此可以直观地观察到单个原子了，从而揭示了一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极的促进作用。1990年，美国加州IBM实验室，将35个氙原子排布成“IBM”3个字母。总面积只有几个平方纳米，人类第一次实现了操纵单个原子，纳米科技的序幕拉开了。6、1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。7、1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10倍，成为纳米技术研究的热点。8、直到1999年，纳米技术逐步走向市场，全年纳米产品的营业额逐渐增大，仅仅是1

4、999年就达到500亿美元 二、纳米材料二、纳米材料从狭义上讲，所谓纳米材料，就是有关从狭义上讲，所谓纳米材料，就是有关原原子团簇、纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜、子团簇、纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体材料纳米碳管和纳米固体材料的总称。的总称。从广义上讲，所谓纳米材料，从广义上讲，所谓纳米材料，就是就是晶体或晶界晶体或晶界等显微构造能够等显微构造能够达到达到纳米尺寸水平纳米尺寸水平的材料。的材料。纳米材料的分类纳米材料的分类纳米材料的结构纳米材料的结构纳米材料的分类纳米材料的分类广义上：纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体 等四大类狭义上：、按化学组成可分为：纳米金属、纳米晶体、纳

5、米陶瓷、纳米玻璃、纳米高分子和纳米复合材料、按材料物性可分为：纳米半导体、纳米磁性材料、纳米非线性光学材料、纳米铁电体、纳米超导材料、纳米热电材料等。、按应用可分为：纳米电子材料、纳米光电子材料、纳米生物医用材料、纳米敏感材料、纳米储能材料等。、按维数可分为：零维的纳米粒子 和原子团簇、一维的纳米线，纳米 棒和纳米管、二维的纳米薄膜，纳 米涂层和超晶格等、按结构状态可分为：纳米晶体、纳米非晶体、纳米准晶材料。纳米粉末纳米粉末纳米粉末：纳米粉末：又称为超微粉或超细粉，一般指粒度又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在在100纳米以下纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、的粉末或颗粒，是一种介于原子、分

6、子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度磁记录材料；吸波隐身材料；料。可用于：高密度磁记录材料；吸波隐身材料；磁流体材料；防辐射材料；单晶硅和精密光学器磁流体材料；防辐射材料；单晶硅和精密光学器件抛光材料；微芯片导热基片与布线材料；微电件抛光材料；微芯片导热基片与布线材料；微电子封装材料；光电子材料；先进的电池电极材料；子封装材料；光电子材料；先进的电池电极材料；太阳能电池材料；高效催化剂；高效助燃剂；敏太阳能电池材料；高效催化剂；高效助燃剂；敏感元件；高韧性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于感元件；高韧性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发

7、动机等）；人体修复材料；陶瓷发动机等）；人体修复材料；抗癌制剂等抗癌制剂等。纳米纤维纳米纤维：指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤（未来量子计算机与光子计算机的重要元件）材料；新型激光或发光二极管材料等。纳米膜纳米膜纳米膜：纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。纳米块体纳米块体：是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等 纳

8、米材料的结构纳米材料的结构纳米材料的结构包括三个层次：纳米微粒、纳米固体、纳米组装体系。其显微结构中的物相具有纳米级尺度。各种纳米材料的结构各种纳米材料的结构纳米材料的主要形式纳米材料的主要形式纳米粒子纳米粒子纳米线纳米线纳米带纳米带纳米膜纳米膜纳米管纳米管纳米固体材料纳米固体材料三、纳米材料主要特性及其用途三、纳米材料主要特性及其用途、特性 1)、光学特性 2)、光电催化特性 4)、吸收特性 3)、奇特的选择性 5)、光电转换特性1)、光学特性纳米材料的光学特性是由其对太阳光的反射性能或吸收性能所决定的。纳米微粒由于其尺寸小到几个纳米或十几个纳米而表现出奇异的小尺寸效应和表面界面效应。例如：

9、纳米金属粉末对电磁波有特殊的吸收作用，可作为军用高性能毫米波隐形材料、红外线隐形材料和结构式隐形材料，以及手机辐射屏蔽材料。2)、光电催化特性、光电催化特性Ueda等人丛太阳能触发，对纳米材料半导等人丛太阳能触发，对纳米材料半导体的微多相光电催化反应进行了研究。这体的微多相光电催化反应进行了研究。这些反应主要集中在光解些反应主要集中在光解H2O、CO2、N2固固定化、光催化降解污染物以及光催化有机定化、光催化降解污染物以及光催化有机合成等方面。合成等方面。3)、奇特的选择性 纳米材料因为其粒径不同，而使材料本 身的选择性也不同。Anpo等人通过研究 表明：铂化的TiO2光催化丙炔与水蒸气 的反

10、应中，TiO2纳米材料的选择性随粒 径的减小而降低。4)、吸收特性 纳米半导体粒子的强吸收特性使得 光生载流子优先与吸附的物质进行 反应而不管溶液中七田真物质的氧 化还原电位的顺序。在纳米半导体悬浮体系，由于 其强吸收特性，使得单位质量的粒 子数目增多，比起其他吸附剂，吸 收效率提高了很多倍，并且不容易达 到光吸收饱和程度。5)、光电转换特性这种特性，使得纳米材料在光电转换中得到了充分的运用。1991年，Gratzel等人研究了经过三双吡啶钌敏化得纳米TiO2PEC电池的卓越性，在模拟太阳光源照射下，其光电转换效率可以达到12%，光电流密度大于12 mA/cm2纳米材料的主要用途纳米材料的主要

11、用途医药：利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品、用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织、使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。生活：用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用，可用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。工业：生产存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片。计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电脑”。采用纳米材料技术对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高机械设备的耐磨性、硬度和使用寿命。在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米

12、ZnO、纳米SiO2复配粉体材料，可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装，可用于制造抗菌内衣、用品，可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维。环境：环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染。其他方面也有很多应用的例子四、纳米材料的制备方法根据不同的分类标准，制备方法又可以有多种分类方法。根据反应环境可分为液相法、气相法和固相法；根据反应性质可分为物理制备法、化学制备法和化学物理制备法。不同的制备方法可导致纳米粒子的性能以及粒径各不相同。物理方法物理制备法、化学制备法和化学物理制备法液相法、气相法和固相

13、法物理方法物理方法所谓物理方法，主要是指采用光、电技术使材料在真空或惰性气氛中蒸发，然后使原子或分子形成纳米颗粒，以及球磨、喷雾等，并且以力学过程为主的制备技术。1、真空冷凝法、真空冷凝法用用真空蒸发、加热、高频感应真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气等方法使原料气化或形成等粒子体，然后骤冷。其特点纯度高、结化或形成等粒子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。2、物理粉碎法、物理粉碎法通过通过机械粉碎、电火花爆炸机械粉碎、电火花爆炸等方法得到等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但

14、产品纯度低，颗粒分布不均匀。品纯度低，颗粒分布不均匀。3、机械球磨法、机械球磨法采用采用球磨方法球磨方法，控制适当的条件得到纯，控制适当的条件得到纯元素、合金或复合材料的纳米粒子。其特点元素、合金或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒颗粒分布不均匀分布不均匀。典型物理方法举例实验原理实验原理 电阻加热法制备纳米粉体是在真空状态及惰性气体氩气和氢气中，利用电阻发热体将金属、合金或陶瓷蒸发气化，然后与惰性气体碰撞、冷却、凝结而形成纳米微粒。蒸发蒸发-冷凝法的典型装置冷凝法的典型装置惰性气体蒸发法制备纳米铜粉惰性气体蒸发法制备纳米铜粉原理：用

15、两块金属原理：用两块金属板分别作为阳极和板分别作为阳极和阴极，阴极为蒸发阴极，阴极为蒸发用的材料，在两电用的材料，在两电极间充入极间充入ArAr气气(40(40250Pa)250Pa)。由于两极。由于两极间的辉光放电使间的辉光放电使Ar Ar 形成，在电场的形成，在电场的作用下作用下Ar+Ar+冲击阴极冲击阴极靶材表面，使靶材靶材表面，使靶材原子从其表面蒸发原子从其表面蒸发出来形成超微子，出来形成超微子，并在附着面上沉积并在附着面上沉积下来。下来。构筑法构筑法构筑法是由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子构筑法是由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子块体材料块体材料原子分子化原子分子化

16、纳米粒子纳米粒子如何使块体材料如何使块体材料通过物理的方法通过物理的方法原子分子化？原子分子化？如何使许多原子如何使许多原子或分子凝聚生成或分子凝聚生成纳米粒子？纳米粒子？蒸发、离子溅射、溶剂分散蒸发、离子溅射、溶剂分散 惰性气体中或不活泼气体中凝聚惰性气体中或不活泼气体中凝聚 流动的油面上凝聚流动的油面上凝聚 冷冻干燥法冷冻干燥法电电阻阻加加热热、等等离离子子体体加加热热、激激光光加加热热、电电子子束束加加热热、电电弧弧放放电电加加热热、高频感应加热、太阳炉加热高频感应加热、太阳炉加热化学方法化学方法 通过一定的化学反应，来制备具有一定粒度和孔径的纳米材料的一类方法的总称。主要有：（1）化学

17、沉淀法（2）化学还原法（3）溶胶凝胶法（4）水热法（5）溶剂热合成法（1）化学沉淀法其特点是简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备氧化物纳米材料。共沉淀法在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，使金属离子完全沉淀的方法称为共沉淀法。均匀沉淀法在溶液中加入某种能缓慢生成沉淀剂的物质，使溶液中的沉淀均匀出现，称为均匀沉淀法。多元醇沉淀法许多无机化合物可溶于多元醇，由于多元醇具有较高的沸点，可大于100，因此可用高温强制水解反应制备纳米颗粒。沉淀转化法本法依据化合物之间溶解度的不同，通过改变沉淀转化剂的浓度、转化温度以及表面活性剂来控制颗粒生长和防止颗粒团聚。（2）化学还原法水溶液还原法水溶液还原法

18、采用水合肼、葡萄糖、硼氢化钠采用水合肼、葡萄糖、硼氢化钠(钾钾)等还原剂，在等还原剂，在水溶液制备超细金属粉末或非晶合金粉末，并利用高水溶液制备超细金属粉末或非晶合金粉末，并利用高分子保护分子保护PVP(PVP(聚乙烯基吡咯烷酮聚乙烯基吡咯烷酮)阻止颗粒团聚及减小阻止颗粒团聚及减小晶粒尺寸。其优点是获得的粒子分散性好，颗粒形状晶粒尺寸。其优点是获得的粒子分散性好，颗粒形状基本呈球形，过程可控制。基本呈球形，过程可控制。多元醇还原法多元醇还原法 该工艺主要利用金属盐可溶于或悬浮于乙二醇该工艺主要利用金属盐可溶于或悬浮于乙二醇(EG)(EG)、一缩、一缩二乙二醇二乙二醇(DEG)(DEG)等醇中，

19、当加热到醇的沸点时，与多元醇发等醇中，当加热到醇的沸点时，与多元醇发生还原反应，生成金属沉淀物，通过控制反应温度或引入外生还原反应，生成金属沉淀物，通过控制反应温度或引入外界成核剂，可得到纳米级粒子。界成核剂，可得到纳米级粒子。气相还原法 本法也是制备微粉的常用方法。例如，用15%H2-85%Ar还原金属复合氧化物制备出粒径小于35nm的CuRh，g-Ni0.33Fe0.66等。碳热还原法 碳热还原法的基本原理是以炭黑、SiO2为原料，在高温炉内氮气保护下，进行碳热还原反应获得微粉，通过控制工艺条件可获得不同产物。目前研究较多的是Si3N4、SiC粉体及SiC-Si3N4复合粉体的制备。（3）

20、溶胶凝胶法 在常温或近似常温下把金属醇盐溶液加水分解，同时发生缩聚反应制成溶胶，再进一步反应形成凝胶并进而固化，然后经低温热处理而得到无机材料的方法。由于加热的温度远远低于氧化物的熔化温度，所以被称为低温合成法。也由于利用了加水分解、缩聚等化学反应，所以又可叫做玻璃的化学合成法。（4）水热法水热法是在高压釜里的高温、高压反应环境中，采用水作为反应介质，使得通常难溶或不溶的物质溶解，反应还可进行重结晶。水热技术具有两个特点，一是其相对低的温度，二是在封闭容器中进行，避免了组分挥发。水热条件下粉体的制备有：水热结晶法 比如 Al(OH)3 Al203H2O水热合成法 比如 FeTiO3+K0H K

21、2OnTiO2水热分解法 比如 ZrSiO4+NaOH ZrO2+Na2SiO3水热脱水法水热氧化法 典型反应式：mM十nH2O MmOn+H2 其中M可为铬、铁及合金等水热还原法 比如 MexOy+yH2 xMe+yH2O 其中Me可为铜、银等水热沉淀法 例如 KF+MnCl2 KMnF2（5）溶剂热合成法 用有机溶剂（如：苯、醚）代替水 作介质，采用类似水热合成的原理 制备纳米微粉。这种非水溶剂代替 水溶剂的方法不仅扩大了水热技术 的应用范围，而且能够实现通常条 件下无法实现的反应，包括制备具 有亚稳态结构的材料。化学方法典型举例（1）溶剂热法制备的特殊形貌纳米材料SEM image of

22、 the fractal cluster morphology of Zr(OH)2F3enHD.P.Brennan et al.Journal of Solid State Chemistry 179(2006)665670(a)SEM images of conical tubes of Sb2S3 at low magnification,indicating their high yield,and(b)high-magnification SEM images of conical tubes of Sb2S3,revealing their twisted surface with

23、 stepped relief.X.Cao et al.J Cryst Growth 286(2006)96101（2）利用利用AAOAAO模板合成纳米材料模板合成纳米材料AAO模板法制备纳米材料与纳米结构的工艺流程图模板法制备纳米材料与纳米结构的工艺流程图（3）MCM-41MCM-41的制备的制备 六方相六方相介介孔分子筛形成机理孔分子筛形成机理（3）胶束模板电化学法合成金纳米棒胶束模板电化学法合成金纳米棒化学物理制备法 （1）喷雾法 （2）化学气相沉积法CVD （3）爆炸反应法 （4）冷冻-干燥法 （5）反应性球磨法 （6）超临界流体干燥法 （7）微波辐照法 （8）紫外红外光辐照分解法五、

24、一维纳米材料的制备五、一维纳米材料的制备一维纳米材料既包括人们熟知的碳纳米管,还包括各种新颖的非碳纳米管、金属、半导体纳米线、纳米带。本质上讲，一维纳米结构的制备就是研究晶体的线性生长。从气相、液相或者固相原料制备晶体，一般包括2 个基本步骤：成核和生长。当物质的组分单元（如原子、离子或者分子等）浓度达到足够高时，均匀成核聚集成小簇，即是成核过程;随着物质组分单元不断提供，小簇作为晶种继续生长，即晶体的线性生长。一个完美晶体的形成包含一个从固体表面一个完美晶体的形成包含一个从固体表面到流体相（如气体、溶液、熔液等）可逆到流体相（如气体、溶液、熔液等）可逆的过程。在此情况下，物质的组成单元容的过

25、程。在此情况下，物质的组成单元容易规则排列，从而形成一个长程有序的晶易规则排列，从而形成一个长程有序的晶格结构。格结构。纵观近十几年来一维纳米结构材料的制备纵观近十几年来一维纳米结构材料的制备方法，可总结如下：方法，可总结如下：晶体学结构控制生长、晶体学结构控制生长、催化剂液滴控制生长、空间限域控制生长、催化剂液滴控制生长、空间限域控制生长、依附一维纳米结构外沿控制生长以及层状依附一维纳米结构外沿控制生长以及层状卷曲控制生长卷曲控制生长等策略。等策略。晶体学结构控制生长在某些晶体生长过程中，各向异性键决定其晶体结构，它们很自然地生长成一维纳米结构。(SN)x（聚氮化硫）就是一个非常好的例子。它

26、是一种无机聚合物，具有金属性和超导性，利用气相方法非常容易制得直径20 nm、长度为几百m的(SN)x 纳米线，并且容易聚集成束，形成一维纳米材料另外，许多无机矿石（如石棉、贵橄榄石等）、生物体（胶原质）等，也在晶体学结构的 控制下，容易生成一维线型结构。催化剂液滴控制生长Wagner 等人在研究晶须生长过程中，于20世纪60年代提出了所谓的气-液-（Vapor-liquid-solid,VLS）生长机制。VLS 机制通常所使用的催化剂是金属，这容易污染所制备的纳米线。鉴于此，Buhro等人把纳米线生长的液态团簇来源从蒸气相转移到溶液相，提出了SLS机制。从而人们可以在温度230下，通过液相反

27、应制备直径为1015 nm 的第III-V 族半导体一维纳米材料空间限域控制生长人们利用模板的限域空间，原位合成并且控制与模人们利用模板的限域空间，原位合成并且控制与模板结构空间相一致而制备出一维纳米。板结构空间相一致而制备出一维纳米。目前人们已经能够制备出一系列有效的模板，主要目前人们已经能够制备出一系列有效的模板，主要分为两类。一是软模板法，主要是两亲性表面活性分为两类。一是软模板法，主要是两亲性表面活性剂分子在一定条件下可以形成六方构胶束、棒型胶剂分子在一定条件下可以形成六方构胶束、棒型胶束及反胶束等。二是硬模板法，主要为具有均匀孔束及反胶束等。二是硬模板法，主要为具有均匀孔道的分子筛、

28、碳纳米管及其它氧化物等孔道结构材道的分子筛、碳纳米管及其它氧化物等孔道结构材料等。料等。利用限域空间可控生长机理，人们通过化学或者电利用限域空间可控生长机理，人们通过化学或者电化学沉淀，已经制备出金属、半导体、陶瓷以及有化学沉淀，已经制备出金属、半导体、陶瓷以及有机聚合物等许多类型材料的一维纳米结构。机聚合物等许多类型材料的一维纳米结构。依附一维纳米结构外沿控制生长这种方法主要是通过模板的限域空间外沿依附控制纳米结构的生长。随着一维纳米结构制备的不断发展和完善，所制得的纳米结构同时也为异质纳米结构提供了模板剂。例如，碳纳米管作为典型的一维纳米材料，具有中空的管状结构，从而可以作为模板来制备其它

29、的一维纳米材料。1997年，清华大学的范守善等人利用碳纳米管为模板成功地制备出了氮化物(GaN,Si 3N4)的纳米线。层状卷曲控制生长李亚栋等人利用低温水热还原的方法合成了直径在5nm 左右、长度为0.55 mm 的金属Bi 的纳米管。并通过控制适当的化学合成条件,首次提出了层状卷曲控制一维纳米结构的生长机制。六、氢氧化镁一维纳米材料的制备六、氢氧化镁一维纳米材料的制备 纯品氢氧化镁Mg（OH）2为六方晶系六方晶系 或无定形片状晶体无定形片状晶体,是一种无机弱碱类 产品具备较强的缓冲性能、较高的活性 和吸附能力、处理使用安全以及无腐蚀 性、无毒、无害等诸多独特物理化学性 质和力学性能,在阻燃

30、材料、环保、医 疗和纳米材料合成等领域有着广泛的应 用前景。氢氧化镁一维纳米材料是指在两维方向上为纳米尺度、长度方向为宏观尺度的功能性纳米结构材料,包括氢氧化镁纳米管、纳米棒、纳米线、纳米纤维等。目前氢氧化镁一维纳米材料主要采用直接直接沉淀法、反向沉淀法、沉淀转换法、水热沉淀法、反向沉淀法、沉淀转换法、水热法、溶剂热法、液法、溶剂热法、液固电弧放电法和液相固电弧放电法和液相脉冲激光烧蚀法、脉冲激光烧蚀法、低温软模板法低温软模板法等进行制备。1、沉淀法（、沉淀法（Precipitation）沉淀法沉淀法直接沉淀法反向沉淀法沉淀转化法 直接沉淀法 直接沉淀法是向含有Mg2+的溶液中加入沉淀剂,使生

31、成的沉淀从溶液中析出,再经干燥即可得到氢氧化镁一维纳米材料。常见的沉淀剂有氢氧化钠、氨水等,其化学反应方程式为：沉淀剂的优点和缺点 用氨作为沉淀剂的过程操作简单,条件 温和,且反应原料廉价易得;但由于氨的 挥发性较强,易污染环境。而用氢氧化 钠或氢氧化钾溶液为沉淀剂时,反应过 程中出现凝胶化现象,给产品的过滤洗 涤造成很大困难。其他沉淀剂举例 吕建平等人研究了以氯化镁为原料、稀氨水为沉淀剂,经低温(20)沉淀,升温陈化,制备针状和棒状纳米氢氧化镁的方法。徐宝强等人在此基础上,利用青海盐湖提钾、锂之后的富含氯化镁的苦卤水废液脱钙后,加入复合分散剂,在2025 下,采用氨水沉淀镁离子,后经50 升

32、温陈化1 h,制备出具有纤维状形貌的纳米氢氧化镁。胡章文等人由蛇纹石酸浸滤液所制粗硫酸镁净化后,制备出精制硫酸镁溶液,并以此精制硫酸镁和氨水为原料,直接利用表面活性剂在固/液界面的“双亲性”,使其吸附在新生成的氢氧化镁微粒上,制备出晶型发育完善、呈针状、直径为510 nm、长径比为1520的纳米氢氧化镁产品。反向沉淀法反向沉淀法是在直接沉淀法的基础上发展 起来的,其合成过程是将含有镁离子镁离子的溶液添加到沉淀剂中进行的。这种方法回避了回避了直接沉淀法中要经过的等电点区间直接沉淀法中要经过的等电点区间,使制备使制备过程中生成的沉淀微粒始终带有相同的电过程中生成的沉淀微粒始终带有相同的电荷荷,有效

33、阻止了沉淀微粒间的凝聚。有效阻止了沉淀微粒间的凝聚。宋锡瑾等人采用氯化镁溶液为原料,以氢氧化钠和氨水为混合沉淀剂,通 过反向沉淀和低温乙醇溶液强化成核反应的 法,制备出棒状晶体的氢氧化镁,且形状比较 规则,大小均匀。和直接沉淀法相比,反向沉淀法制得的产物分 散性和均匀性都有显著改善,但必须要选择适 宜的分散剂强化成核,并且用超声震荡维持其 良好的分散性。沉淀转化法 沉淀转化法是依据化合物之间溶解度的沉淀转化法是依据化合物之间溶解度的不同不同,通过改变沉淀转化剂的浓度、转化通过改变沉淀转化剂的浓度、转化温度以及表面活性剂来控制颗粒的生长温度以及表面活性剂来控制颗粒的生长和防止颗粒间的团聚。和防止

34、颗粒间的团聚。罗长宏罗长宏等人将等体积浓度为3.0 mol/L的硫酸镁溶液和氢氧化钠溶液混合,搅拌均匀后转入高压釜中,在160 下，水热处理6 h后,得到纤维状碱式硫酸镁。再将得到的碱式硫酸镁分散于氢氧化钠溶液中,转入高压釜水热处理2 h后,得到棒状氢氧化镁。王宝和王宝和等人则以轻质氧化镁和六水氯化镁为原料,先制备出碱式氯化镁纳米棒,再以碱式氯化镁纳米棒为前驱物,氢氧化钠溶液为沉淀转化剂,并添加一定量的分散剂,得到氢氧化镁单晶纳米棒。2、水热、水热/溶剂热法溶剂热法（Hydrothermal/solvothermal）水热法溶剂热法水热法水热法是在高温高压下,反应物在水溶液或蒸汽等介质中反应生

35、成目的产物,再经分离或热处理得到纳米粉体。水热法的反应温度一般在100400,压力从0.1MPa到几十乃至几百兆帕。该法为各种前驱物的反应和结晶提供了一个在常压条件下无法得到的特殊物理和化学环境采用这种方法使得粉体的形成经历了溶解采用这种方法使得粉体的形成经历了溶解结晶结晶过程。因此与其他制备方法相比过程。因此与其他制备方法相比,具有晶粒发育具有晶粒发育完整、粒度小、分布均匀、颗粒团聚较轻完整、粒度小、分布均匀、颗粒团聚较轻,易得到易得到合适的化学计量物和晶形等优点。合适的化学计量物和晶形等优点。丁轶丁轶等人以镁粉和稀氨水为原料等人以镁粉和稀氨水为原料,通过水热法合成通过水热法合成出氢氧化镁纳

36、米管出氢氧化镁纳米管;并讨论了不同镁源对反应产物并讨论了不同镁源对反应产物形貌的影响。形貌的影响。颜理颜理等人将氨水逐滴加入到硫酸镁溶液中等人将氨水逐滴加入到硫酸镁溶液中,然后然后,在在160 160 下进行水热反应下进行水热反应,得到氢氧化镁纳米棒得到氢氧化镁纳米棒,通过煅烧又得到氧化镁纳米棒。通过煅烧又得到氧化镁纳米棒。溶剂热法溶剂热法溶剂热合成技术在原理上与水热合成相似,以有机溶剂代替水,大大拓宽了水热法的应用范围,是水热法的发展。非水溶剂也起到传递压力、媒介和矿化剂的作用。同时,非水溶剂本身的一些特性,如配位络合性能、热稳定性等,为从反应热力学、动力学的角度去认识化学反应的实质与晶体生

37、长的特性,提供了研究线索,使得有可能制取其它手段难以获得的某些物相(如亚稳相等)。李亚栋等人以镁粉和蒸馏水为原料,在乙(撑)二胺溶剂中,合成出氢氧化镁纳米棒。他们认 为,其合成的关键是控制它的成核与一维方向 上的晶体生长。乙二胺溶剂分子作为二价配位 体与Mg2+形成络合物,这种络合物的稳定性随温 度的升高而降低,当体系温度升高到一定值时,OH-与络合物配位，同时,OH-的作用减弱Mg2+与N之间的结合力,而Mg2+与O2-之间的化学键 逐渐形成。最后,Mg2+与N分离,Mg2+与OH-形 成Mg(OH)2 纳米棒。这种方法制得的 Mg(OH)2 纳米棒晶化完全,而且制备过程中 不易引入杂质，纯

38、度高。樊唯镏樊唯镏等人以碱式氯化镁碱式氯化镁 纳米线纳米线为前驱体,以氨水氨水为沉淀 剂,通过溶剂热合成出Mg(OH)2 纳米管和纳米棒,并对Mg(OH)2 纳米管和纳米棒的形成机理进行了探讨。结果表明,以具有较强二齿配位能力的有机溶剂(如乙二胺、1,6-己二胺)作为反应溶剂时,产物为晶化良好的中空Mg(OH)2纳米管状结构;而以单齿配位能力的吡啶为溶剂时,所得产物为实心的Mg(OH)2 纳米棒状形貌。水热水热/溶剂热法的优缺点溶剂热法的优缺点 水热/溶剂热法因其方法简单、产 物纯度高、分散性好且形貌均一 而受到了世界各国研究者的青睐,但对反应设备有较高的要求。3、液、液固电弧放电法固电弧放电

39、法（Liquid-solidarcdischarge）液固电弧放电法一改气体电弧放电 法必须在高纯度惰性氛围下进行的不 足,在常温常压下即可进行反应,而且 所需设备简单,已经用于制备多种纳米 金属颗粒、金属氧化物颗粒。郝凌云郝凌云等人采用NaCl溶液作为电解液,两条镁带分别作正负极,反应过程中,两极之间产生的热使金属镁带熔化,熔化 的金属镁粒子聚集在电极附近并与OH-反应生成Mg(OH)2 纳米棒。该方法无无需使用模板或晶种需使用模板或晶种,操作简便操作简便,条件温和条件温和,但成但成本高本高,产量低。产量低。4、液相脉冲激光烧蚀法、液相脉冲激光烧蚀法（Liquidphasepulsedlas

40、erablation）液相脉冲激光烧蚀法是利用激光脉冲激光脉冲轰击浸没在液体(或水和其它溶剂)中的金属镁靶,使其表面发生热熔化或汽化,由此产生的镁原子或团簇与溶剂在接触面发生化学反应,从而生成氢氧化镁分子或团簇，进而得到氢氧化钠一维纳米材料。梁长浩等人以金属 镁粉作为脉冲激光烧蚀的靶,用去离子水或十二烷基磺酸钠(SDS)水溶液作为液相介质,成功制备出孔状、管状和棒状纳米氢氧化镁,并讨论了脉冲激光烧蚀及表面活性剂对氢氧化镁纳米结构的形成和导向生长的影响。5、低温软模板法、低温软模板法（Lowsoft-templatemethod）本方法主要是以十二烷基硫酸钠(SDS)为软模板制备得到Mg(OH)

41、2一维纳米材料。实验过程 将0.01 mol硝酸镁溶于10 mL水中,转移到20 mL0.5 molL-1的十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液中,室温搅拌30 min;搅拌条件下,缓慢滴加0.5 mL 10 molL-1的氨水溶液,溶液中出现絮状白色沉淀并迅速变为乳白色溶液,滴加完后,其溶液pH值为9,继续搅拌10 min。将上述混和溶液转移至聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,于393 K保持48 h。最后将得到的浑浊液离心分离获得固体粉末,再经去离子水,乙醇多次洗涤,333 K恒温干燥6 h后,得到产物。对比发现产物的XRD与Mg(OH)2(JCPDS No.83-0114)标准谱图相符。说明得到的产

42、物为Mg(OH)2。与纯的与纯的SDSSDS红外谱图对比分析可知红外谱图对比分析可知,制备制备的的Mg(OH)Mg(OH)2 2虽经多次洗涤虽经多次洗涤,仍含有少量仍含有少量SDSSDS未被洗去未被洗去,说明这少量的说明这少量的SDSSDS与产与产Mg(OH)Mg(OH)2 2间可能有较强的相互作用。增强间可能有较强的相互作用。增强Mg(OH)Mg(OH)2 2与有机塑料等的相容性与有机塑料等的相容性,从而提高复合材从而提高复合材料的机械性能等料的机械性能等,改善改善Mg(OH)Mg(OH)2 2的阻燃性能。的阻燃性能。从从c图可以看出：图可以看出：水热时间延长到水热时间延长到48h时时,得到

43、的物得到的物主要是一维结构。主要是一维结构。由由a图可以看出图可以看出:水热时间为水热时间为8h时时,产物形貌产物形貌基本为薄片。基本为薄片。从从b图可以看图可以看出：当水热时出：当水热时间延长至间延长至24h时时,出现了比出现了比较多的一维产较多的一维产物。物。从产物的高分辨照片（从产物的高分辨照片（d图）来图）来看看,绝大部分为纳米管绝大部分为纳米管,并且管的并且管的长度约为长度约为10001500nm,管管径约为径约为2030nm。六、氢氧化镁纳米材料的展望六、氢氧化镁纳米材料的展望&氢氧化镁是亟待开发的一种无机化工产品。我国既氢氧化镁是亟待开发的一种无机化工产品。我国既有原料资源有原料

44、资源(海水、盐湖卤水、镁质矿物海水、盐湖卤水、镁质矿物),),又有广又有广阔的应用市场阔的应用市场,我们应该抓住时机我们应该抓住时机,依托技术创新开依托技术创新开发出高附加值的功能性氢氧化镁产品。但目前氢氧发出高附加值的功能性氢氧化镁产品。但目前氢氧化镁一维纳米材料的制备技术仍停留在实验室水平化镁一维纳米材料的制备技术仍停留在实验室水平,各种方法在技术和理论上仍存在很多问题有待解决各种方法在技术和理论上仍存在很多问题有待解决;相信通过广大科学工作者不断的努力相信通过广大科学工作者不断的努力,随着研究随着研究的更加深入的更加深入,各种制备方法必将得到进一步的完善各种制备方法必将得到进一步的完善,从而早日实现氢氧化镁一维纳米材料的工业化生产从而早日实现氢氧化镁一维纳米材料的工业化生产,并推动相关领域的进一步发展。并推动相关领域的进一步发展。