纳米材料的制备方法及其应用PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　纳米材料的概念、分类及其应用领域 1

1.1.1 纳米材料的概念 1

1.1.2　纳米材料的分类及其应用领域 1

1.2　纳米材料的奇异特性 3

1.2.1 表面效应 3

1.2.2　小尺寸效应 4

1.2.3　量子尺寸效应 6

1.2.4　宏观量子隧道效应 7

1.3　纳米材料科学与技术 8

1.3.1 纳米技术 8

1.3.2　纳米技术发展史 10

1.4　我国纳米科技研究概况与创新成果 16

1.4.1 我国纳米科技基金研究项目情况 16

1.4.2 我国纳米材料技术研究取得的创新成果 17

1.5　纳米材料常见的合成方法 21

1.5.1 化学法 22

1.5.2 物理法 22

1.5.3 综合法 22

1.6　纳米材料常用的表征方法 23

1.6.1　化学成分表征 23

1.6.2　物理指标表征 24

1.6.3 纳米粒子表面分析 26

参考文献 30

第2章　化学气相法 33

2.1　化学气相蒸发法 33

2.2　化学气相沉积法 34

2.2.1 化学气相沉积法的定义及分类 34

2.2.2 化学气相沉积法的发展史 36

2.2.3 化学气相沉积法的特点、要求及典型反应 37

2.2.4 化学气相沉积法的基本原理 41

2.2.5 化学气相沉积法在纳米材料制备中的应用 43

2.2.6 化学气相沉积法制备无机薄膜 47

2.2.7 化学气相沉积法制备阵列式碳纳米管 48

2.3　高温气相裂解法 50

参考文献 51

第3章　激光法 52

3.1　激光法的分类及其优点 52

3.1.1　激光法的分类 52

3.1.2　激光法制备纳米材料的优点 55

3.2　激光法制备纳米材料的原理 55

3.2.1 激光诱导化学气相沉积法的制备原理 56

3.2.2 蒸发—冷凝法的制备原理 57

3.2.3 激光消融法的制备原理 58

3.3　激光消融法制备纳米材料 60

3.3.1　制备纳米颗粒 60

3.3.2　制备纳米纤维 61

3.3.3　制备纳米薄膜 62

3.4　激光蒸凝法制备金属及其氧化物纳米材料 63

3.4.1 Zn/ZnO纳米粒子的制备 64

3.4.2 Co/CoO纳米粒子的制备 65

3.4.3 Zn纳米晶的制备 66

3.4.4 ZnO纳米粒子的制备 67

3.4.5 CeO2纳米粒子的制备 68

3.4.6　氧化锰纳米粒子的制备 69

3.4.7　氧化铜纳米粒子的制备 70

参考文献 71

第4章　化学液相沉淀法 73

4.1　化学液相沉淀法的分类 73

4.1.1 共沉淀法 73

4.1.2　均相沉淀法 77

4.1.3　直接沉淀法 78

4.1.4　络合沉淀法 81

4.2　液相沉淀法的典型理论基础 82

4.3　液相沉淀法的反应原理 83

4.4　典型液相沉淀法制备纳米粉体的影响因素 84

4.4.1 过饱和度 84

4.4.2　反应温度和时间 84

4.4.3　煅烧温度和时间 86

4.4.4　反应物配比以及浓度 86

4.4.5　表面活性剂 86

4.4.6　沉淀剂的选择 87

4.5　液相沉淀法的过程控制 88

4.5.1　过饱和度控制 88

4.5.2　分散剂控制 88

4.5.3 洗涤控制 89

4.5.4 干燥控制 89

4.5.5 煅烧控制 90

4.6　化学液相沉淀法合成无机纳米材料工艺 90

4.6.1 金属、氧化物及合金粉体的制备 90

4.6.2 陶瓷粉体的制备 91

参考文献 95

第5章　溶胶—凝胶法 97

5.1　溶胶—凝胶法的定义、特点及其发展史 97

5.1.1 溶胶—凝胶法的定义 97

5.1.2　溶胶—凝胶法的特点 98

5.1.3　溶胶—凝胶技术的发展史 99

5.2　溶胶—凝胶法的分类和基本原理 100

5.2.1 溶胶—凝胶法的分类 100

5.2.2　基本原理 101

5.3　溶胶—凝胶法在制备纳米材料方面的应用现状 104

5.3.1 块状材料 104

5.3.2 纤维材料 105

5.3.3　纳米薄膜材料 105

5.3.4　超细粉末 106

5.3.5　纳米复合材料 107

5.4　溶胶—凝胶法制备无机纳米材料工艺简介 108

5.4.1　纳米薄膜制备 108

5.4.2　纳米复合材料制备 109

5.4.3　纳米粉体制备 110

5.5　溶胶—凝胶法展望 111

参考文献 111

第6章　水热法 114

6.1　水热法的定义、分类及特点 115

6.1.1　水热法的定义 115

6.1.2　水热法的分类 115

6.1.3　水热法的特点 117

6.2　水热反应介质、合成装置及程序 119

6.2.1 水热反应介质 119

6.2.2　水热合成装置 119

6.2.3 水热合成程序 120

6.3　水热法制备纳米粉体的原理与方法 121

6.3.1 水热法制备的基本原理 121

6.3.2　水热法制备的方法 122

6.3.3 水热合成制备的优点与局限性 122

6.4　水热法合成金属氧化物纳米材料 123

6.4.1　水解途径 123

6.4.2　氧化和水解途径 124

6.5　纳米金属硫族半导体的水热合成 124

6.5.1 元素直接反应 124

6.5.2　还原反应 125

6.6　水热法合成一维纳米材料 126

6.6.1 纳米线 126

6.6.2 纳米带 127

6.6.3 纳米棒 129

6.6.4 纳米管 132

6.7　水热法合成薄膜材料 133

6.7.1 水热法的制膜原理 133

6.7.2　水热法制膜的特点 134

6.7.3 用水热法制备BaTiO3薄膜 134

6.7.4 用水热法制备Pb(Zr,Ti)O3（PZT）薄膜 135

6.7.5 用水热法制备TiO2薄膜 135

6.7.6 用水热法制备ZnS薄膜 136

参考文献 136

第7章　有机溶剂热法 139

7.1　有机溶剂热法概述 139

7.1.1 有机溶剂热法的定义 139

7.1.2　有机溶剂热法的合成原理 140

7.1.3　溶剂热法的分类 140

7.1.4　有机溶剂的作用 141

7.2　有机溶剂热法的特点及分类 143

7.2.1 有机溶剂热法的特点 143

7.2.2　有机溶剂热法的分类 144

7.3　有机溶剂热法合成纳米材料 145

7.3.1 碳纳米材料的溶剂热合成 145

7.3.2　金属硫属化合物纳米材料的溶剂热合成 147

7.3.3 Ⅲ～Ⅴ族化合物的溶剂热合成 147

7.3.4 一维半导体纳米材料的溶剂热合成 149

7.3.5 沸石分子筛的溶剂热合成 150

7.3.6 其他无机纳米材料的溶剂热合成 150

7.4　溶剂热—微乳液法制备无机纳米材料 151

参考文献 159

第8章　模板法 161

8.1　硬模板法 162

8.1.1　碳纳米管模板法 162

8.1.2　径迹蚀刻聚合物膜和氧化铝膜模板法 165

8.1.3　聚合物膜模板法 170

8.1.4　二氧化硅模板法 171

8.2　软模板法 171

8.2.1　LB膜技术 172

8.2.2　胶束 173

8.2.3　微乳液法 178

8.2.4　囊泡 189

8.2.5　溶致液晶 191

8.2.6　逐层组装法 198

8.3　生物分子模板法 199

8.3.1　DNA分子模板 199

8.3.2　蛋白质模板 201

8.3.3　生物微管模板 208

8.3.4　微生物模板 208

参考文献 209

第9章　超声化学法 213

9.1　超声化学法的作用原理 214

9.2　超声化学法的分类 215

9.2.1　超声分解法 215

9.2.2　超声还原法 216

9.2.3　超声沉淀法 217

9.3　超声在无机纳米材料合成中的应用 219

9.3.1 超声电化学法制备金属硫族半导体纳米材料 220

9.3.2　超声法制备介孔材料 224

9.3.3 超声法制备核壳结构纳米复合材料 226

9.3.4　超声法制备金属氧化物纳米材料 227

参考文献 228

第10章　喷雾热解法 230

10.1　喷雾热解法工艺 230

10.1.1 喷雾热解法的工艺过程 231

10.1.2 喷雾热解过程阶段特点 232

10.1.3 喷雾热解法的发展阶段 233

10.2　喷雾热解法特点 234

10.3　喷雾热解过程中粒子的形成机理 235

10.4　喷雾热分解法在薄膜材料制备中的应用 236

10.5　喷雾热分解法在发光材料制备中的应用 239

参考文献 241

第11章　辐射化学合成法 242

11.1　γ射线辐射合成法 242

11.1.1 金属纳米粉体的制备 243

11.1.2　纳米合金粉体的制备 245

11.1.3 纳米金属氧化物粉体的制备 246

11.1.4 无机纳米复合粉体的制备 246

11.2　微波辐射合成法 247

11.2.1 微波辐照的作用原理 248

11.2.2　微波的特殊效应 251

11.2.3　微波反应器 252

11.2.4　微波辐射法制备分子筛 254

11.2.5 微波辐射法制备金属及合金纳米粒子 255

11.2.6　微波辐射法制备金属氧化物纳米粒子 255

11.2.7 微波辐射法制备金属硫化物纳米粒子 256

11.2.8　微波法制备纳米薄膜 257

参考文献 258

第12章　固相化学法 260

12.1 固相化学法的定义 260

12.2　固相化学法的分类 261

12.3　固相化学法制备无机纳米材料 262

12.3.1　反应烧结法 263

12.3.2　微波固相法 263

12.3.3　熔盐法 264

12.3.4　前驱物固相反应法 264

12.3.5　微波烧结法 265

12.4　气相—液相—固相生长法 266

参考文献 268

第13章　其他常见化学合成法 269

13.1　水解法 269

13.1.1　无机盐水解法 270

13.1.2　金属醇盐水解法 271

13.1.3　强迫水解法 277

13.1.4　微波水解法 278

13.2　超临界流体法 278

13.2.1　超临界流体沉积法 278

13.2.2　超临界流体中的化学法 281

13.2.3　超临界流体干燥法 282

13.3　常压氧化还原法 282

13.3.1　水溶液法 283

13.3.2　有机溶液法 284

13.4　胶体化学法 285

13.5　有机金属热分解法 286

13.6　微波均相沉淀法 288

13.6.1 微波均相沉淀法的反应机理 289

13.6.2　微波均相沉淀法的工艺过程 292

13.7　络合转化法 293

13.8　分子自组装技术 298

13.8.1 分子自组装的分类及层次划分 298

13.8.2　分子自组装的驱动方式 299

13.8.3　分子自组装纳米材料 300

13.8.4　分子自组装器件 301

13.9　超声喷雾法 302

参考文献 304