气相法1

气相法原理及应用微粉制备方法•1、机械粉碎：(由大到小)•2、合成：原子/分子聚集(由小到大)液相法气相法固相法大尺寸纳米晶体如何制备？气相法一、物理气相沉积-(PhysicalVaporDeposition,PVD)•PVD:固态物蒸发-冷凝•产生：蒸发(加热)、溅射（高能离子）•输送：真空/低压(惰性气体)（减少原子碰撞）•沉积：凝聚（基片）1、低压气体中蒸发法（气体冷凝法）•特点:温差导流原位加压•应用:Pb,Cu,Fe,Ag,Mg,Sb,CaF2气体凝聚原位加压成型系统2、流动液面上真空蒸发法旋转圆盘旋转壁面3、溅射法特点:1.可制金属颗粒(熔点不限)2.可制多元化合物(ZrO2,Al52Ti48等)3.加大阴极表面提高产量离子束溅射和磁控溅射技术二、化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition,CVD)•化学气相沉积是指利用原料在气相中通过化学反应形成基本粒子并经过成核、生长两个阶段合成薄膜、粒子、晶须或晶体等固体材料的工艺过程。•原理:气态物反应生成固体•原料:气体或易挥发液体/固体1、热分解2、氧化3、还原4、氮化4、碳化CVD特点•中高温气相化学反应•常/低压沉积•密度、纯度、成分可控•辅助手段(等离子、激光)加速反应CVD应用-二氧化钛制备电纺丝-气相沉积法制备碳包覆TiO2纳米纤维及其光催化行为的研究以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶胶/钛酸正丁酯为前躯体，以静电纺丝法制备了PVP/Ti(OC4H9)4纤维。550℃下，空气氛中焙烧双组分纤维，得到直径60-300nm的TiO2纳米纤维。继而以气相沉积法制得碳包覆TiO2纳米纤维。(1)因碳膜对有机污染物有良好吸附性能，使得低浓度的目标污染物质在TiO2粒子周围的浓度升高；(2)碳膜具有良好的导电性能。在紫外光的照射下，TiO2产生的大量光生电子转移到纤维表面的碳膜上，分解有机物污染物，从而提高了光催化降解反应的速率。CVD应用-碳纳米管制备•纳米聚团流化床大批量生产碳纳米管•流化床反应器实现大规模连续化制备•催化剂：铁钴镍等过渡金属•催化剂载体：石墨、硅胶、沸石•碳源•Fe／SiO2催化剂对碳纳米管的制备具有高活性和高选择性CVD应用-氧化锌制备热蒸发法900℃+300torr+2h涂有10nm金膜的硅基体Al2O3坩埚ZnS+活性C粉石英管290022CSZnCZnSZnOOZn222气相法VOL.2▪NO.10▪2001–2006▪2008用巯基磷酸为络合剂修饰的金作为催化剂锗催化合成的ZnO纳米“森林”Sn催化合成的ZnO纳米线和纳米带J.AM.CHEM.SOC.9VOL.126,NO.7,2004三、化学气相渗透(ChemicalVaporInfiltration,CVI)原理:气相物在多孔材料表面热解沉积应用：致密、高性能复合材料掺C石墨,抗弯\抗压强度提高2倍特点：组成、性质易控速率低,成本高SiB4微粉在化学气相渗透SiC过程中的变化提高C/SiC复合材料使用寿命的关键是保护界面和纤维。C/SiC在制备温度以下存在孔隙和裂纹,在使用环境中,氧化介质能通过这些缺陷引起界面和纤维的氧化,从而缩短其使用寿命。自愈合改性是提高其抗氧化能力改性方法主要有两种:一是采用化学气相渗透(CVI)形成多元多层自愈合结构;二是引入含硼的微粉,形成弥散自愈合结构激光诱导化学气相沉积热解激光化学气相沉积法光解激光化学气相沉积法光热联合激光化学气相沉积激光化学气相沉积过程分为6个阶段:①激光与反应介质作用;②反应介质向激光作用区转移;③预分解;④中间产物二次分解并向基体转移;⑤在基体表面沉积原子结合形成薄膜;⑥形膜产生的气体离开激光光斑在基体表面的作用区。激光束在稍高于基体表面平行入射;所选激光波长应能被反应气体分子高效吸收其能量,从而使反应气在激光辐照下发生高效率分解,实现高速率沉积化学气相输运反应法•化学气相输运方法具有设备简单，节约成本，气相生长时固一气界面相对稳定，生长过程应力小，晶体缺陷密度低，晶体质量较好等优势•金属的精炼