纳米材料,如纳米线,纳米管,纳米棒和纳米花等已经引起了材料科学家的广泛关注。它们在许多领域有着重要的应用,如传感器、光和电致发光设备、能量转换和存储设备、智能交换机和自清洁材料等。特别是现代设备的发展,纳米材料对它们能够起到提升和扩展的作用。但是在实际应用和商业化进程中,纳米材料的高产制备一直是个难题,困扰着很多科学工作者。因此,发展可大量生产纳米材料的高效方法变得至关重要。众所周知,球磨法是生产纳米粉体材料的有效方法。球磨实验通常运行在圆柱形的不锈钢容器和小球之间。在球磨过程中可以选择不同的球磨气氛,诸如氢气、氧气、空气、氮气、氩气或真空。为了较好地控制粉的物性,也可以选择不同的球磨机。不同的球磨机所制备的粉的性能也不同。球磨机类型通常为磨床、振动和行星式。在球磨过程中,反复研磨不但使材料产生缺陷和新的界面,而且还可以使材料的粒径减小和比表面积增大,可以改变材料本身的化学活性。此外,还可以实现不同材料间的高度均匀混合。总之,通过球磨所得到的粉体具有非常特殊的性质。本文采用球磨法制备SnO2、钛铁矿、TiO2纳米材料和MoO3/C复合纳米材料。1)首次以球磨二氧化锡粉为原料,通过简单的热蒸发工艺制备出了纳米结构的二氧化锡产品,分析测试结果表明,产品的产量较高。在制备过程中发现,二氧化锡通过球磨处理后,可实现低温高效热蒸发。材料蒸发能力的提高不仅仅跟其比表面积的变化相关,而且可能受益于材料本身结构的变化。通过热蒸发球磨SnO2粉,可得到纯的SnO2纳米线。高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析测试结果表明,所得到的SnO2纳米线为单晶,并沿着(101)方向生长。通过控制气-固过程和优化蒸发工艺,可制备树枝状的SnO2纳米线。这种特殊形态的形成可能由于纳米线叠加断层和过饱和蒸气的存在所导致。光学性能测试结果表明,树枝状SnO2纳米线的光致发光光谱主要由以548nm为中心的较强发射带所组成。2)首次以天然钛铁矿为原料,经过球磨-碱浸工序成功制备出了钛铁矿纳米花产品；同时还发现这种FeTiO3纳米花产品具有赝电容器性能。经过分析测试可知,所获得的钛铁矿纳米花产品的每个纳米花大小为几个微米,花瓣的厚度和宽度分别为5-20nm和100-200nm；它的形成主要是通过溶解-沉淀机理。此外,纳米花产品的电化学测试性能表明,它在1M KOH和3M KCl水溶液电解质中具有良好的超级电容器性能。当电流密度为500mA/g,电解质溶液为1M KOH时,FeTiO3纳米花电极的电容量为120F/g,因此,FeTiO3纳米花有望作为超级电容器的电极材料。3)将钛铁矿纳米花经过后续的稀盐酸工艺处理后可全部转换为二氧化钛纳米棒产品,这也是首次新发现。纳米棒的长度、厚度和宽度分别约为50-100、2-5和5-20nm,生长方向为[110]。这些纳米棒的形成可能是因为相应的钛液快速水解所导致,生成的纳米棒随后会进行附聚,附聚的过程中,棒与棒之间会形成间隙,导致最后得到的二氧化钛纳米棒产品具有多孔特征。特别是,当钛铁矿纳米花经过盐酸处理8小时后,所得到的产品具有较高的比表面积,其大小为96.6m2/g,而且产品的孔结构为小孔特征,孔径大小为2-20nm。经过光催化降解草酸实验可知,同等条件下,所得到的产品的光催化性能高于商业金红石型二氧化钛粉末,与P25的性能接近。4)采用了新的联合工艺处理钛铁矿,成功获得了具有多孔结构的二氧化钛纳米颗粒。这个联合工艺包括四个步骤：球磨预处理钛铁矿和活性炭的混合物,1000℃和惰性气氛里焙烧球磨后的混合物,盐酸处理焙烧产物,空气中煅烧酸浸后的产物。电子显微镜研究结果表明,该方法所获得的产品是由团聚在一起的纳米粒子组成,这些纳米粒子具有多孔结构。相应的孔径分布具有双峰特征,其中小孔(3-20nm)对应于纳米粒子表面上的洞,而50-80纳米范围的大孔则对应于团聚在一起的纳米颗粒之间的间隙。通过球磨、还原焙烧加酸浸工艺处理钛铁矿,基本会将FeTiO3中铁杂质除去,铁离子的去除会导致相应孔的形成,从而致使获得的TiO2产品具有多孔结构。因此我们认为,经过联合工艺所制备的多孔二氧化钛纳米粒子的形成主要是由钛铁矿中的铁杂质去除引起的。此外,通过控制碳热还原时间可以调节两种不同的孔在产品中分布。光催化降解苯酚实验表明,所获得的多孔二氧化钛纳米产品与商业化金红石TiO2粉相比具有更高的活性。5)通过特殊球磨程序处理三氧化钼和石墨的混合物,获得了MoO3/carbon纳米复合材料,所获得的这种纳米复合材料是目前国内外报道的MoO3基负极材料中电极容量最高、循环稳定性能最好的锂离子电池电极材料。这种纳米复合材料由均匀分散在碳基体上纳米三氧化钼颗粒(2-180nm)共同构成。MoO3/carbon纳米复合材料作为锂离子电池的负极表现出了良好的循环能力。当复合材料中三氧化钼与石墨质量比达1：1时,其初始容量高于理论容量(745mAh/g),循环120次后,它的容量仍然保持在理论容量的94%(700mAh/g)。与之前其他学者报道的Mo03基负极材料(纳米颗粒、球磨粉末和碳镀纳米带)相比较发现,MoO3/carbon纳米复合材料具有的优异电化学性能可能归咎于其独特的纳米结构。