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摘 要：纳米材料具有独特的物理和化学性质，它的发展可能给物理、化学、材料、生物、醫药等学科的研究带来新的机遇。本文主要综述了纳米材料的各种制备方法。
关键词：纳米材料；制备方法
1、 纳米材料
纳米技术诞生于20世纪80年代末，是现代纳米科学和纳米技术相结合的产物。纳米技术是指在纳米尺寸范围内研究物质的组成，通过直接操纵和安排原子、分子而创造新物质。纳米科技的最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物特性制造出具有特定功能的产品，例如将电子器件体积极度缩小至纳米甚至单分子。纳米科技的诞生使人类改造自然的能力直接延伸到分子和原子，将全面开发物质潜在的信息和结构能力，使单位体积物质储存和处理信息的能力提高百万倍以上。纳米材料，从广义上讲，就是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度（1-100nm）范围内的材料或者是由他们作为基本单元组装而成的结构材料。按维数，可以分为三类：如果空间三维尺度均在纳米尺度，则为零维；如果空间中有二维尺度处于纳米尺度，则为一维；如果空间中只有一维处于纳米尺度，则为二维。纳米材料是纳米科技发展的重要基础，纳米材料结构的特殊性决定了纳米材料出现许多不同于传统材料的独特性能，进一步优化了材料的电学、热学及光学性能。
2、纳米材料制备
对纳米材料的制备方法目前主要有三种分类方法。第一种是根据制备原料状态分为固体法、液体法及气体法。第二种按反应物状态分干法和湿法。第三种为物理法、化学法和综合法。现今采用第三种分类方法较多。它又分为（i） 化学法， 分为水热法、水解法、熔融法等；（ii） 物理法， 分为蒸气冷凝法、爆炸法、电火花法、离子溅射法、机械研磨法、低温等离子体法等； （iii） 综合法， 分为等离子加强化学沉积法（ PECVD） 、激光诱导化学沉积（ LICVD） 等方法。
近年来虽然有关制备方法报导较多， 但能够实用化批量生产的方法则很少。纳米材料的制备， 某些方法颇具特色， 但为减少篇幅， 这里将以表1形式给出某些制备方法。下面对制备纳米材料具有某些特色的制备方法予以重点而详细的介绍。
2.1 激光气相合成法
本世纪八十年代初由美国Haggery等人首先提出。目前用该法已合成出一批具有颗粒粒径小、不团聚、粒径尺寸分布窄等优点的超细粉， 产率高， 是一种可行的方法， 具有工业化应用前景。如以C2H4 作光敏剂， Ti（i-OC3H7） 4/ O2 为原料， 以CW-CO2 激光为热解光源， 在连续流动反应池中制备TiO2 超微粒子。激光能量密度对纳米粒子制备影响的研究表明， 在大气中用激光束直接加热Zn靶制备ZnO纳米粉， 不同的激光能量密度可制备出形状结构不同的纳米粉。通常情况下， 颗粒相互粘连为链状， 条件合适时可得弥散状粉粒， 而高能量密度激光加热可获得晶须结构粉粒。激光气相合成超细粉已成为世界各国关注的高新技术领域。
2.2 冷冻干燥法
本法可较好地消除粉料干燥过程中的团聚现象。由于含水物料在结冰时可使固相颗粒保持在水中时的均匀状态。升华时， 由于没有水的表面张力作用， 固相颗粒之间不会过分靠近， 从而避免了团聚产生。目前该法已制备出MgO-ZrO2及BaPb1-xBixO3超微粒子。
2.3 机械合金化技术
该方法通过机械驱动力作用下非平衡相的形成和转变使粉末的组织结构逐步细化， 达到不同组元原子互相渗入和扩散目的， 发生反应。本法能够获得常规方法难以获得的非晶合金、金属间化合物、超饱和固溶体等材料， 为纳米材料的制备提供了新途径。目前， 机械合金化法应用范围还限于制备纳米金属和纳米合金材料领域， 如已报导的有Al-Fe、A-Si3N4、Fe-B等合金纳米材料的制备。机械合金化法应适当控制球磨条件， 控制O2 含量， 由于空气中氧存在易使产物形成多相体。
2.4 高温气相裂解法
该法是由气相化学反应、表面反应、均相成核、非均相成核、凝并以及聚集或熔合六个部分组成。各基元步骤的相对重要性决定了产物粒子性能的差异。本法生产的TiO2 超细粒子具有以下特点： 粒度细、化学活性高、粒子呈球形、单分散性好、凝聚粒子小、可见光透过性好以及吸收紫外线以外的光能力强。因此本法生产的超微粒子（如TiO2） 具有广泛实用价值， 由于本法能实现连续生产而具有广阔工业前景。
2.5 超声化学方法
它是利用超声空化能量加速和控制化学反应， 提高反应率， 引发新的化学反应的一门新兴边缘交叉学科， 研究声能量与物质间的一种独特的相互作用。由于超声空化， 产生微观极热， 热续期间又非常短， 可产生非常的化学变化。它不同于传统的光化学、热化学和电化学过程。超声空化现象存在于液体中的微气核（ 空化核）， 在声场的作用下振动生长和崩溃闭合的动力学过程。在空泡崩溃闭合时， 泡内的气体或蒸气被压缩而产生高温及局部高压并伴随着发光、冲击波。利用超声空化原理， 恰好为化学反应创造了一个独特的条件。本法已用于生产无定形铁、非晶态铁。该法只需低超声功率（ ～100瓦） 而每小时可产生克数量级的超微粒， 性能价格相比是目前尚无它法能与之媲美的具有潜在应用前景的好方法。
2.6醇盐水解法
本法通过金属盐的水解制备超微粒子， 由于金属醇盐仅与水反应， 因此杂质被引入的可能性很小。醇盐水解最大特点是从物质的溶液中直接分离制造所需的超微粒子， 这样可得到纯度高、粒径细、粒度分布范围窄的超微粉末，该法具有制备工艺简单、化学组成能精确控制、粉体的性能重复性好以及得率高（ ～100%） 特点。目前已合成出TiO2、NdO、Nd（ OH）2、ZrO2（ < 10nm） 。本法存在主要问题是原料成本偏高，如能降低原料之成本， 则将具有极强的生命力。
2.7沉淀转化法
该方法理论依据是根据难溶化合物溶度积不同， 通过改变沉淀转化剂的浓度、转化温度以及借助于表面活性剂来控制颗粒生长和防止颗粒团聚来获得单分散超微粒子。该法具有设备简单、原料成本低、工艺流程短、操作方便、产率高等优点，已制备出NiO， CuO，ZnO， Co3O4， Ni（ OH） 2， Co（OH）2， La（OH）3 等超微粒子。
2.8共沉淀法
化学共沉淀法是一种最经济的制备氧化物粉体的方法。但是， 沉淀在洗涤过滤和干燥时易产生团聚现象， 已制备出纳米级Fe3O4、ZrO2-Y2O3、ZrO2。
2.9水热合成法
有关水热合成法的发展及在材料制备中的应用已有报道， 但水热合成法用于制备纳米超微粒子则是近几年的事。目前已有SnO2、BaTiO3、Ni、镧锶铁氧体合成的报道。本法具有原料易得、粉末粒度较小以及成本相对较低的优点。该法可能用于工业化生产。
2.10其它方法
报导的方法尚有相转移法、配位沉淀法、气相蒸发法、热解法、气相反应法、微波等粒子体化学气相沉积法、机械化学法等制备纳米粒子方法， 篇幅之限， 此处只简要提及， 不作展开。
参考文献
[1] 颜停婷，张登松，施利毅.纳米结构材料的制备及应用.上海大学学报（自然科学版），2011，17（4）：447-454
[2] Rurack K. Nanoparticle-based sensors striped cation-trappers. Nat Mater，2012， 11（11）：913-914.
[3] 张喜梅，陈玲，李琳，郭祀远.纳米材料制备研究及其发展方向.现代化工，2000，20（7）：14-16
关键词：纳米材料；制备方法
1、 纳米材料
纳米技术诞生于20世纪80年代末，是现代纳米科学和纳米技术相结合的产物。纳米技术是指在纳米尺寸范围内研究物质的组成，通过直接操纵和安排原子、分子而创造新物质。纳米科技的最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物特性制造出具有特定功能的产品，例如将电子器件体积极度缩小至纳米甚至单分子。纳米科技的诞生使人类改造自然的能力直接延伸到分子和原子，将全面开发物质潜在的信息和结构能力，使单位体积物质储存和处理信息的能力提高百万倍以上。纳米材料，从广义上讲，就是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度（1-100nm）范围内的材料或者是由他们作为基本单元组装而成的结构材料。按维数，可以分为三类：如果空间三维尺度均在纳米尺度，则为零维；如果空间中有二维尺度处于纳米尺度，则为一维；如果空间中只有一维处于纳米尺度，则为二维。纳米材料是纳米科技发展的重要基础，纳米材料结构的特殊性决定了纳米材料出现许多不同于传统材料的独特性能，进一步优化了材料的电学、热学及光学性能。
2、纳米材料制备
对纳米材料的制备方法目前主要有三种分类方法。第一种是根据制备原料状态分为固体法、液体法及气体法。第二种按反应物状态分干法和湿法。第三种为物理法、化学法和综合法。现今采用第三种分类方法较多。它又分为（i） 化学法， 分为水热法、水解法、熔融法等；（ii） 物理法， 分为蒸气冷凝法、爆炸法、电火花法、离子溅射法、机械研磨法、低温等离子体法等； （iii） 综合法， 分为等离子加强化学沉积法（ PECVD） 、激光诱导化学沉积（ LICVD） 等方法。
近年来虽然有关制备方法报导较多， 但能够实用化批量生产的方法则很少。纳米材料的制备， 某些方法颇具特色， 但为减少篇幅， 这里将以表1形式给出某些制备方法。下面对制备纳米材料具有某些特色的制备方法予以重点而详细的介绍。
2.1 激光气相合成法
本世纪八十年代初由美国Haggery等人首先提出。目前用该法已合成出一批具有颗粒粒径小、不团聚、粒径尺寸分布窄等优点的超细粉， 产率高， 是一种可行的方法， 具有工业化应用前景。如以C2H4 作光敏剂， Ti（i-OC3H7） 4/ O2 为原料， 以CW-CO2 激光为热解光源， 在连续流动反应池中制备TiO2 超微粒子。激光能量密度对纳米粒子制备影响的研究表明， 在大气中用激光束直接加热Zn靶制备ZnO纳米粉， 不同的激光能量密度可制备出形状结构不同的纳米粉。通常情况下， 颗粒相互粘连为链状， 条件合适时可得弥散状粉粒， 而高能量密度激光加热可获得晶须结构粉粒。激光气相合成超细粉已成为世界各国关注的高新技术领域。
2.2 冷冻干燥法
本法可较好地消除粉料干燥过程中的团聚现象。由于含水物料在结冰时可使固相颗粒保持在水中时的均匀状态。升华时， 由于没有水的表面张力作用， 固相颗粒之间不会过分靠近， 从而避免了团聚产生。目前该法已制备出MgO-ZrO2及BaPb1-xBixO3超微粒子。
2.3 机械合金化技术
该方法通过机械驱动力作用下非平衡相的形成和转变使粉末的组织结构逐步细化， 达到不同组元原子互相渗入和扩散目的， 发生反应。本法能够获得常规方法难以获得的非晶合金、金属间化合物、超饱和固溶体等材料， 为纳米材料的制备提供了新途径。目前， 机械合金化法应用范围还限于制备纳米金属和纳米合金材料领域， 如已报导的有Al-Fe、A-Si3N4、Fe-B等合金纳米材料的制备。机械合金化法应适当控制球磨条件， 控制O2 含量， 由于空气中氧存在易使产物形成多相体。
2.4 高温气相裂解法
该法是由气相化学反应、表面反应、均相成核、非均相成核、凝并以及聚集或熔合六个部分组成。各基元步骤的相对重要性决定了产物粒子性能的差异。本法生产的TiO2 超细粒子具有以下特点： 粒度细、化学活性高、粒子呈球形、单分散性好、凝聚粒子小、可见光透过性好以及吸收紫外线以外的光能力强。因此本法生产的超微粒子（如TiO2） 具有广泛实用价值， 由于本法能实现连续生产而具有广阔工业前景。
2.5 超声化学方法
它是利用超声空化能量加速和控制化学反应， 提高反应率， 引发新的化学反应的一门新兴边缘交叉学科， 研究声能量与物质间的一种独特的相互作用。由于超声空化， 产生微观极热， 热续期间又非常短， 可产生非常的化学变化。它不同于传统的光化学、热化学和电化学过程。超声空化现象存在于液体中的微气核（ 空化核）， 在声场的作用下振动生长和崩溃闭合的动力学过程。在空泡崩溃闭合时， 泡内的气体或蒸气被压缩而产生高温及局部高压并伴随着发光、冲击波。利用超声空化原理， 恰好为化学反应创造了一个独特的条件。本法已用于生产无定形铁、非晶态铁。该法只需低超声功率（ ～100瓦） 而每小时可产生克数量级的超微粒， 性能价格相比是目前尚无它法能与之媲美的具有潜在应用前景的好方法。
2.6醇盐水解法
本法通过金属盐的水解制备超微粒子， 由于金属醇盐仅与水反应， 因此杂质被引入的可能性很小。醇盐水解最大特点是从物质的溶液中直接分离制造所需的超微粒子， 这样可得到纯度高、粒径细、粒度分布范围窄的超微粉末，该法具有制备工艺简单、化学组成能精确控制、粉体的性能重复性好以及得率高（ ～100%） 特点。目前已合成出TiO2、NdO、Nd（ OH）2、ZrO2（ < 10nm） 。本法存在主要问题是原料成本偏高，如能降低原料之成本， 则将具有极强的生命力。
2.7沉淀转化法
该方法理论依据是根据难溶化合物溶度积不同， 通过改变沉淀转化剂的浓度、转化温度以及借助于表面活性剂来控制颗粒生长和防止颗粒团聚来获得单分散超微粒子。该法具有设备简单、原料成本低、工艺流程短、操作方便、产率高等优点，已制备出NiO， CuO，ZnO， Co3O4， Ni（ OH） 2， Co（OH）2， La（OH）3 等超微粒子。
2.8共沉淀法
化学共沉淀法是一种最经济的制备氧化物粉体的方法。但是， 沉淀在洗涤过滤和干燥时易产生团聚现象， 已制备出纳米级Fe3O4、ZrO2-Y2O3、ZrO2。
2.9水热合成法
有关水热合成法的发展及在材料制备中的应用已有报道， 但水热合成法用于制备纳米超微粒子则是近几年的事。目前已有SnO2、BaTiO3、Ni、镧锶铁氧体合成的报道。本法具有原料易得、粉末粒度较小以及成本相对较低的优点。该法可能用于工业化生产。
2.10其它方法
报导的方法尚有相转移法、配位沉淀法、气相蒸发法、热解法、气相反应法、微波等粒子体化学气相沉积法、机械化学法等制备纳米粒子方法， 篇幅之限， 此处只简要提及， 不作展开。
参考文献
[1] 颜停婷，张登松，施利毅.纳米结构材料的制备及应用.上海大学学报（自然科学版），2011，17（4）：447-454
[2] Rurack K. Nanoparticle-based sensors striped cation-trappers. Nat Mater，2012， 11（11）：913-914.
[3] 张喜梅，陈玲，李琳，郭祀远.纳米材料制备研究及其发展方向.现代化工，2000，20（7）：14-16