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摘 要:无机纳米材料凭借其独特的物理化学性质,正越来越多的受到人们的关注,由于无机纳米材料的性质受到其尺寸与形状的影响,因此,如何制备尺寸和形状可以控制的无机纳米材料成为了当前科学研究的热点问题之一。利用离子液体,可以对无机纳米材料进行合成,成为了当前制备纳米材料的一种新型方式。本文对离子液体辅助合成功能纳米材料的研究进行简要分析。
关键词:离子液体;无机纳米再来;实验研究
纳米材料是指尺寸范围在纳米以内得意中材料,纳米材料具有的独特的尺寸颗粒小,表面原子所占比例大的特点使其具备了许多传统材料并不具备的功能,为现代医学,材料科学,生物学等学科的发展提供了更多的可能性,因而对于纳米技术的研究与纳米材料的制造,已经成为了现代科学技术研究的一个重点方向。
一、纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法种类繁多,但基本上可以分为物理方法与化学方法两大类。
物理方法制备纳米材料的主要方法有:气体冷凝法:通过氩等惰性气体将合金,金属,蒸发气化后,与惰性气体进行碰撞冷凝,最终形成纳米颗粒。球磨法:将介质与物料充分研磨冲击,从而使得物料的粒子粉碎,形成纳米材料的方法。溅射法:溅射法是在惰性气体或活性气体下结合几百伏的直流电压,将材料间的阳极和阴极进行蒸发,并使之产生辉光放电,在放电的过程中形成的离子撞击阴性靶后就会形成纳米微粒。气体冷凝法制造纳米颗粒方法可以有效控制纳米颗粒的粒度,但对于制备设备以及制备技术的要求较高;球磨法可以在短时间内制备出大量的纳米材料,但对纳米材料的尺寸难以控制;溅射法则更多的用于制备纳米颗粒薄膜。
化学方法包括:化学沉淀法:使用不同的化学物质在溶液中进行混合,并通过沉淀剂将纳米粒子前驱体沉淀物沉淀,并对这些沉淀物进行处理后最终得到纳米粒子;溶胶-凝胶法:这种方法是在溶液中获得溶胶,随后将其凝胶,再从凝胶中提取纳米材料;微乳液法:采用两种互不相容的溶液制作出均匀的乳液,在从乳液中将纳米材料制备;燃烧合成法:采用点燃反应物的方法,将纳米材料从燃烧产物中提取从而获得;模版合成法:将基质材料结构中的空隙作为纳米材料的制作模版从而合成纳米材料。和物理制备纳米材料的方法相比,化学方法制备纳米材料可以制备出纯度高,所制备的纳米材料的颗粒直径更容易控制,并且可以制作结构规整的纳米材料。
二、离子液体概述
离子液体是一种完全由阴阳离子构成的液体,只有比较多的种类,普遍适用于各种纳米材料的制备需求。离子溶液相比较于其他的溶液还具有许多独特优势。首先,离子溶液不挥发,无臭无味,是一种绿色溶解;离子溶液的熔点也要普遍低于其他溶液,对于使用的温度范围要求比較宽松;离子溶液还可以广泛的溶解无机、有机、高分子等多种材料,对于溶解材料的限制较少;其次,离子溶液的化学和热稳定性也非常稳定,大部分的离子溶液对水和空气稳定,可以使得纳米材料的制备更为容易,离子溶液的导电性与导热性也比较好,电化学窗口可达4V。最后,对于离子溶液中的阴离子和阳离子进行重新改变组合,离子溶液的物理和化学兴致也会得到相应的改变,可以依据纳米材料的制造标准对离子液体进行相应的设计。离子液体的这些特性,是的其成为制备纳米材料的优质选择,使用离子液体进行纳米材料的制备,已经成为当前纳米材料制备的重点研究方向之一。
三、离子液体在纳米材料制备中的应用
离子液体虽然在有机化学反应,电化学等领域已经得到了广泛的应用,但在纳米材料制造领域的应用仍然较少。近年来纳米材料制造的研究过程中发现,离子液体不但可以有效提升传统纳米材料的制备质量和制备效率,还可以制备出新型纳米材料,因此,科学家对于李梓叶体制被纳米材料的研究重视程度越来越高。下面对选取离子液体制被纳米材料方法中的电沉积法作为代表方法,对离子液体制备纳米材料的具体方法进行简介。
得益于离子液体良好的导电性和宽的化学窗口的特性,离子液体可以作为电沉积的优质溶剂。这种方法可以让原本需要在高温环境下溶解的电沉积金属材料和半导体材料在室温的情况下转化为熔积盐,在通过电沉积方法得到多孔纳米材料。通过这种方法制备的纳米材料孔径较为均匀,可以有效作为催化剂从而应用于具体的生产过程中。
四、总结
纳米材料作为一种新型的材料,为化学,纺织业,医学,生物学等多种学科的发展提供了更多的可能,纳米材料将会是未来应用最为广泛的材料之一。当前对于纳米材料制备的研究尚处于开发阶段,离子溶液制备纳米材料的方法具备非常多的优越性,但仍需更多的实验研究。为此,我国的纳米材料制备相关研究人员要继续开发离子液体制备纳米材料的方法,促进我国纳米技术的进一步发展。希望本文可以起到抛砖引玉的作用,在我国离子液体辅助合成材料的研究提供支持。
参考文献
[1]张婷.离子液体辅助合成的CdTe纳米晶对离子/分子响应的选择性[D].河南师范大学,2015.
[2]邹定兵.基于离子液体为介质的无机微/纳米材料的制备及其光学性质研究[D].浙江师范大学,2009.
[3]李健,张晟卯,代闯等.羟基功能化离子液体中Ag纳米材料的制备及结构表征[J].无机化学学报,2006,22(10):1879-1882.
注明:本文为2017年离子液体辅助合成硒化物纳米材料的大学生创新创业训练计划成果项目:沈阳师范大学大学生创业创新项目(201710166306004)
(作者单位:沈阳师范大学)
关键词:离子液体;无机纳米再来;实验研究
纳米材料是指尺寸范围在纳米以内得意中材料,纳米材料具有的独特的尺寸颗粒小,表面原子所占比例大的特点使其具备了许多传统材料并不具备的功能,为现代医学,材料科学,生物学等学科的发展提供了更多的可能性,因而对于纳米技术的研究与纳米材料的制造,已经成为了现代科学技术研究的一个重点方向。
一、纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法种类繁多,但基本上可以分为物理方法与化学方法两大类。
物理方法制备纳米材料的主要方法有:气体冷凝法:通过氩等惰性气体将合金,金属,蒸发气化后,与惰性气体进行碰撞冷凝,最终形成纳米颗粒。球磨法:将介质与物料充分研磨冲击,从而使得物料的粒子粉碎,形成纳米材料的方法。溅射法:溅射法是在惰性气体或活性气体下结合几百伏的直流电压,将材料间的阳极和阴极进行蒸发,并使之产生辉光放电,在放电的过程中形成的离子撞击阴性靶后就会形成纳米微粒。气体冷凝法制造纳米颗粒方法可以有效控制纳米颗粒的粒度,但对于制备设备以及制备技术的要求较高;球磨法可以在短时间内制备出大量的纳米材料,但对纳米材料的尺寸难以控制;溅射法则更多的用于制备纳米颗粒薄膜。
化学方法包括:化学沉淀法:使用不同的化学物质在溶液中进行混合,并通过沉淀剂将纳米粒子前驱体沉淀物沉淀,并对这些沉淀物进行处理后最终得到纳米粒子;溶胶-凝胶法:这种方法是在溶液中获得溶胶,随后将其凝胶,再从凝胶中提取纳米材料;微乳液法:采用两种互不相容的溶液制作出均匀的乳液,在从乳液中将纳米材料制备;燃烧合成法:采用点燃反应物的方法,将纳米材料从燃烧产物中提取从而获得;模版合成法:将基质材料结构中的空隙作为纳米材料的制作模版从而合成纳米材料。和物理制备纳米材料的方法相比,化学方法制备纳米材料可以制备出纯度高,所制备的纳米材料的颗粒直径更容易控制,并且可以制作结构规整的纳米材料。
二、离子液体概述
离子液体是一种完全由阴阳离子构成的液体,只有比较多的种类,普遍适用于各种纳米材料的制备需求。离子溶液相比较于其他的溶液还具有许多独特优势。首先,离子溶液不挥发,无臭无味,是一种绿色溶解;离子溶液的熔点也要普遍低于其他溶液,对于使用的温度范围要求比較宽松;离子溶液还可以广泛的溶解无机、有机、高分子等多种材料,对于溶解材料的限制较少;其次,离子溶液的化学和热稳定性也非常稳定,大部分的离子溶液对水和空气稳定,可以使得纳米材料的制备更为容易,离子溶液的导电性与导热性也比较好,电化学窗口可达4V。最后,对于离子溶液中的阴离子和阳离子进行重新改变组合,离子溶液的物理和化学兴致也会得到相应的改变,可以依据纳米材料的制造标准对离子液体进行相应的设计。离子液体的这些特性,是的其成为制备纳米材料的优质选择,使用离子液体进行纳米材料的制备,已经成为当前纳米材料制备的重点研究方向之一。
三、离子液体在纳米材料制备中的应用
离子液体虽然在有机化学反应,电化学等领域已经得到了广泛的应用,但在纳米材料制造领域的应用仍然较少。近年来纳米材料制造的研究过程中发现,离子液体不但可以有效提升传统纳米材料的制备质量和制备效率,还可以制备出新型纳米材料,因此,科学家对于李梓叶体制被纳米材料的研究重视程度越来越高。下面对选取离子液体制被纳米材料方法中的电沉积法作为代表方法,对离子液体制备纳米材料的具体方法进行简介。
得益于离子液体良好的导电性和宽的化学窗口的特性,离子液体可以作为电沉积的优质溶剂。这种方法可以让原本需要在高温环境下溶解的电沉积金属材料和半导体材料在室温的情况下转化为熔积盐,在通过电沉积方法得到多孔纳米材料。通过这种方法制备的纳米材料孔径较为均匀,可以有效作为催化剂从而应用于具体的生产过程中。
四、总结
纳米材料作为一种新型的材料,为化学,纺织业,医学,生物学等多种学科的发展提供了更多的可能,纳米材料将会是未来应用最为广泛的材料之一。当前对于纳米材料制备的研究尚处于开发阶段,离子溶液制备纳米材料的方法具备非常多的优越性,但仍需更多的实验研究。为此,我国的纳米材料制备相关研究人员要继续开发离子液体制备纳米材料的方法,促进我国纳米技术的进一步发展。希望本文可以起到抛砖引玉的作用,在我国离子液体辅助合成材料的研究提供支持。
参考文献
[1]张婷.离子液体辅助合成的CdTe纳米晶对离子/分子响应的选择性[D].河南师范大学,2015.
[2]邹定兵.基于离子液体为介质的无机微/纳米材料的制备及其光学性质研究[D].浙江师范大学,2009.
[3]李健,张晟卯,代闯等.羟基功能化离子液体中Ag纳米材料的制备及结构表征[J].无机化学学报,2006,22(10):1879-1882.
注明:本文为2017年离子液体辅助合成硒化物纳米材料的大学生创新创业训练计划成果项目:沈阳师范大学大学生创业创新项目(201710166306004)
(作者单位:沈阳师范大学)