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1、u 喷雾热分解法 （spray pyrolysis，简称SP法）：为了 生成球形颗粒,可将作为反应前躯体的盐类先溶入一液相( 一般为水),然后通过喷雾的办法将溶液喷成微小液滴,对液 滴加热使其中液相蒸发,进而使盐类分解转化成氧化物球形 颗粒。 u 特点： l 工艺简单 l 制备的粉体材料成分分布均匀 l 分散性及单分散性良好 l 形貌易于控制 八.喷雾热分解法 概述 八. 喷雾热分解法 基本过程 溶剂蒸发、溶质沉淀、干燥、金 属盐热分解、烧结成型 八. 喷雾热分解法 基本过程 八. 喷雾热分解法 基本过程 u 原料在溶液状态下混合，组分分布均匀，组分损失少 ，可精确控制化学计量比，尤其适合制备
2、多组分复合粉末 ； u 颗粒一般呈规则的球形，团聚少，无需后续的洗涤、 研磨等工序，保证了产物的高纯度、高活性； u 反应迅速，液滴在反应过程中来不及发生组分偏析， 进一步保证了组分分布的均一性； u 工序简单方便，一步即获得成品，无过滤、洗涤、干 燥、粉碎等过程，生产过程连续，生产效率高，非常有利 于工业化生产。 喷雾热分解法兼具气相法和液相法的诸多优点： 八. 喷雾热分解法 基本过程 影响因素： u前驱体的影响 l水溶液、有机溶液、胶体或乳化液 l前驱体溶质一般要有大的溶解度 u 喷雾的影响（采用超声喷雾雾化技术获得小尺寸雾滴） u蒸发和干燥的影响（采用分段控温技术可有效控制雾滴 的蒸发速
3、度） u雾滴凝聚的影响（减少初始雾滴的数量） u热分解和烧结 八. 喷雾热分解法 应用 八. 喷雾热分解法 应用 八. 喷雾热分解法 应用 A) Schematic of the USP synthesis of porous, hollow, and ball-in-ball titania spheres, and electron micrographs of B) SEM and C) TEM images of ball- in-ball silica-titania composite decorated after partial etching with HF. W.H.Suh
4、, et al. Adv. Mater. 18: 1832 九. 蒸发冷凝法 概述 蒸发冷凝法，又称惰性气体冷凝发（ IGC）：将待蒸发物质（金属、合金 或陶瓷）装入一密封容器中，并通过 泵将该容器抽至100Pa高真空（真空 蒸发室），然后充入低压（约为2KPa ）惰性气体（He，Ne，Ar。注：纯 度约为99.9996%），然后加热（通过 电阻、等离子体、电子束、激光、高 频感应等加热源）蒸发源，使物质蒸 发成雾状原子（气化或形成等离子体 ），与惰性原子碰撞而失去能量，然 后骤冷，随惰性气体流冷凝到冷凝器 上。将聚集的纳米尺度粒子刮下、收 集，即得到纳米粉体。 气体冷凝法制备纳米微粒的模型图
5、 九. 蒸发冷凝法 概述 u 所制备的纳米粒子表面清洁、粒度分布窄； u 粒度容易控制，可通过调节加热温度、压力 和气氛等参数进行调控； u 结晶形状难以控制； u生产效率低 特点： 几十种金属纳米粒子，如金、银、铜、铁、铝、锰、 钴、铅等， 纳米晶如CaF2，TiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO等 九. 蒸发冷凝法 概述 12 电阻加热源 1-惰性气体；2-蒸发材料；3-舟形加 热器；4-抽真空泵；5-加热用电源 1、电阻加热法 蒸发源是电阻发热体（螺旋纤维和 舟状）。蒸发源一般为W、Mo、 Ta等。 钨的烧结温度一般为3000oC；钽的 熔度为2996oC 。 九. 蒸发冷凝法 基本方
6、法 采用该方法主要是进行Ag(690oC ) 、Cu（1183oC）、Al（660oC）、 Au(1064oC )等低熔点金属的蒸 发。 13 蒸发用电阻加热的发热体 (a)、线圈状；(b) 舟状 氧化铝包覆钨丝发 热体 九. 蒸发冷凝法 基本方法 用Al2O3等的耐火材料将钨丝材 料进行了包覆。所以熔融的蒸 发材料不与高温的发热体直接 接触，可以在加热了的氧化铝 坩埚中进行比上述等金属更高 熔点的Fe（1538oC）、Ni等（熔 点在1500oC）金属的蒸发。 14 等离子体喷雾加热装置 将蒸发材料放置在铜坩埚 （水冷）的上部，在它的斜 方向上安装等离子体枪，在 蒸发材料和等离子枪之间加 上
7、高频直流电压，则等离子 枪内的He以及Ar等惰性气体 被电离，形成等离子体，将 等离子体集束于水冷铜坩埚 内的原料，进行加热蒸发。 九. 蒸发冷凝法 基本方法 15 直流电弧等离子体法制备金属纳米粒子 （等离子体枪的功率约为10KW） 2996 1668 1455 1083 1539 660 1083 九. 蒸发冷凝法 应用 Bull. Mater. Sci. 2009, 32: 543 Preparation of copper and silicon/copper powders by gas evaporation-condensation method 化学气相沉积法（CVD, Che
8、mical Vapor Deposition）：以 挥发性的金属卤化物、氢化物或有机金属化合物等物质的 蒸汽为原料，通过化学反应生成所需要的化合物，在保护 气体环境下快速冷凝，从而制备各类物质的纳米微粒。 十. 化学气相沉积法 概述 优点：颗粒均匀、纯度高、粒度小、分散性好、化学反应活 性高、工艺可控和过程连续等。 适合于制备各类金属、金属化合物以及非金属化合物纳米微 粒,如各种金属、氮化物、碳化物、硼化物等. 十. 化学气相沉积法 基本原理 CVD法制粉过程主要包 括化学反应、形核、晶 粒生长（表面反应和外 延生长）以及粒子凝并 与聚结4个步骤。 1. 化学反应：通过物质之间的化学反应，得到
9、粉末产品的前 驱体，并使之达到后续成核过程所需的过饱和度。 十. 化学气相沉积法 基本原理 影响因素：温度和反应物浓度 2. 粉末颗粒的形核：高温蒸发、低温冷凝有助于形成单分散 粉体材料。 3. 晶核生长：通过表面反应与扩散机制使晶核长大。 4. 颗粒凝并与聚结：气相中形成的单体核、分子簇和初级粒子 在布朗运动作用下发生碰撞，凝并聚结为最终颗粒。 十. 化学气相沉积法 基本方法 1、单一化合物的热分解（气相分解法） 对待分解的化合物或经前期预处理的中间化合物进行加热、 蒸发（物理变化）、分解（化学变化），得到目标物质的纳米 微粒。 气相热分解的原料通常是容易挥发、蒸气压高、反应活 性高的有机硅
10、、金属氯化物或其它化合物 ： 十. 化学气相沉积法 基本方法 1、单一化合物的热分解（气相分解法） 22 2、两种以上物质之间的气相反应（气相合成法） 利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成出 相应的化合物，再经过快速冷凝，制备各类物质的微粒。用该 法可以进行多种微粒的合成，具有灵活性和互换性。 十. 化学气相沉积法 基本方法 十. 化学气相沉积法 基本方法 1. 电阻化学气相沉积 沉积温度高，一般在800-2000C之间，且反应器中温度梯度 小，反应物停留时间长，但设备简单，产量大，易于实现工 业化生产。 十. 化学气相沉积法 基本方法 2. 等离子体化学气相沉积（PCVD） 借助气体辉光放电产生的低温等离子体来增强反应物质的化 学活性，促进气体间的化学反应，从而在较低温度下进行沉 积的过程。 3. 激光化学气相沉积（LCVD） 一种在化学气相沉积过程中利用激光束的光子能量激发 和促进化学反应的沉积方法。 优点：原料气体分子直接吸收激光辐射而反应；容易获 得高温，能够对反应区域的条件加以控制；生成物没有 来自反应器的污染；反应体积小，温度梯度大；制备的 粉末强度高、颗粒细小均匀，且颗粒间不结团。 十. 化学气相沉积法 基本方法
