直流电弧等离子体法制备纳米材料的研究进展

论文摘要

纳米材料由于具有特殊的光学、力学、磁学、电学、超导、催化等特性而被广泛应用于电子、机械装置、药物传输、催化剂等众多领域。直流电弧等离子体法是一种制备高纯度纳米材料的有效手段,通过在两电极之间的电弧放电产生高温,使反应室中的气体变为等离子体态,原材料蒸发分解成气态原子,过饱和的蒸汽流动到反应室中温度较低的部位,并重新成核生长成所需的纳米粒子。使用直流电弧等离子体法制备纳米材料具有操作简单、成本低、合成速度快、产物纯度高、环境友好等优点。在电弧法制备纳米材料的过程中,改变相关实验参数,会对产物的粒径、形貌等特性产生影响;特别是在制备碳纳米材料时,改变实验条件还会得到如碳纳米管、石墨烯、碳纳米角等不同形貌的碳纳米材料。因此,需要从纳米颗粒的生长机理入手,找到不同纳米材料的最佳合成条件,实现其可控制备。如今,电弧法制备纳米材料的研究重点已由单纯的制备方法研究发展到深入分析其机理与探究可控合成的工艺条件,从而实现粒径可控、颗粒分布均匀纳米材料的规模化制备。此外,电弧法相比其他方法具有独特的优点,探索用电弧法制备新型纳米材料也是目前研究的焦点。近年来,使用电弧法制备纳米材料取得了众多成果。在碳纳米材料领域,不但实现了富勒烯、碳纳米管的制备,而且实现了高品质单层石墨烯和碳纳米角的制备。在金属纳米材料领域,制备出了高品质的纳米银粉和镍粉等。此外,难熔金属由于熔点高,使用其他方法难以制备出相关种类的纳米材料。而电弧区温度可以达到104K,使用电弧法可制备出Mo、Cr、V、W等多种难熔金属的纳米材料。在陶瓷纳米材料领域,成功制备了SiC、TiC等高性能陶瓷纳米材料。实现电弧法可控制备纳米材料需要对纳米颗粒的形成及生长机理进行深入探究,相关工作也在不断推进。最近,研究者们使用数值模拟等辅助手段来模拟电弧过程,可以得到电弧区的温度、压力、速度分布情况,模拟的实验结果对解释纳米材料的生长机理起到非常重要的作用。本文主要介绍了使用直流电弧等离子体法制备碳纳米材料、金属纳米材料及陶瓷纳米材料的研究进展,并对纳米粒子的形成机理做了深入分析;阐述了电弧等离子法制备纳米材料存在的问题,并提出了相应的解决策略;最后,对电弧法制备纳米材料向着大规模、低成本可控制备的发展进行了展望。

论文目录

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 叶凯,梁风,姚耀春,马文会,杨斌,戴永年

关键词: 纳米材料,直流电弧等离子体,生长机理

来源: 材料导报 2019年07期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 材料科学

单位: 昆明理工大学真空冶金国家工程实验室,昆明理工大学云南省有色金属真空冶金重点实验室,昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室

基金: 国家自然科学基金(51704136,11765010),云南省应用基础研究面上项目(2016FB087),云南省院士自由探索基金(2017HA006)~~

分类号: TB383.1

页码: 1089-1098

总页数: 10

文件大小: 3667K

下载量: 624

相关论文文献

• [1].浅述纳米材料的生产现状及其在化工生产中的应用[J]. 中国粉体工业 2008(05)
• [2].我国纳米材料发展问题与前景展望[J]. 中国粉体工业 2016(05)
• [3].法国对纳米材料实施申报制度[J]. 中国粉体工业 2013(02)
• [4].国际标准化组织发布纳米材料分类新标准[J]. 中国粉体工业 2010(05)
• [5].纳米材料研究进展[J]. 甘肃石油和化工 2011(04)
• [6].我国正式实施七项纳米材料国家标准[J]. 中国粉体工业 2008(02)
• [7].新型二维纳米材料可能带来电子工业革命[J]. 中国粉体工业 2013(01)
• [8].工程纳米材料毒理学的研究现状与研究方法评价[J]. 阜阳师范学院学报(自然科学版) 2019(04)
• [9].介孔纳米材料在抗衰化妆品中的应用[J]. 新型工业化 2019(10)
• [10].纳米材料对环境抗生素抗性基因污染扩散影响的研究进展[J]. 生态毒理学报 2019(05)
• [11].基于纳米材料改良酶联免疫吸附法的研究进展[J]. 食品与机械 2020(03)
• [12].“纳米材料”专题序言[J]. 材料工程 2020(04)
• [13].纳米材料功能整理纺织品的研究及发展现状[J]. 纺织导报 2020(04)
• [14].纳米材料导论课程融入高等教育教学原则实践路径研究[J]. 教育教学论坛 2020(22)
• [15].多功能空心纳米材料的制备与应用研究进展[J]. 化工技术与开发 2020(05)
• [16].光热纳米材料在肿瘤治疗中的研究进展[J]. 江苏大学学报(医学版) 2020(03)
• [17].多孔纳米材料固定化酶研究进展[J]. 微生物学通报 2020(07)
• [18].基于金属有机骨架化合物制备碳基纳米材料的研究进展[J]. 广东化工 2020(12)
• [19].介孔二氧化硅纳米材料形貌的影响因素及应用[J]. 中国高新科技 2020(05)
• [20].基于2D卟啉金属有机框架纳米材料的高性能电化学传感[J]. 化工科技 2020(03)
• [21].碳基纳米材料：助力战略新兴产业发展——访中国石化新能源研究所所长荣峻峰[J]. 中国石化 2020(07)
• [22].一维钴纳米材料的化学制备及磁学应用[J]. 稀有金属 2020(07)
• [23].纳米材料定义与分类[J]. 轻金属 2020(05)
• [24].基于稀土发光纳米材料的时间分辨成像[J]. 发光学报 2020(09)
• [25].手性纳米材料的制备及其在生物传感中的应用[J]. 分析试验室 2020(10)
• [26].丛枝菌根真菌对环境纳米材料的响应及减毒效应[J]. 应用与环境生物学报 2020(05)
• [27].纳米材料对底栖动物的毒性效应研究进展[J]. 生态毒理学报 2020(04)
• [28].功能核酸纳米材料的分离纯化及其生物学应用[J]. 功能材料与器件学报 2020(04)
• [29].光功能纳米材料与肿瘤光学治疗展望[J]. 发光学报 2020(11)
• [30].纳米材料与技术课程教学质量提升策略[J]. 教育教学论坛 2020(42)

标签：纳米材料论文;  直流电弧等离子体论文;  生长机理论文;