第一篇：实验讲义 无机粉体的水热合成
实验8 无机粉体的水热合成
一、实验目的
1．了解无机粉体水热合成的原理； 2．掌握无机粉体水热合成的方法。
二、基本原理
纳米材料是纳米粉料经过烧结或复合得到的块体材料，可以是金属、陶瓷或复合材料。纳米材料具有传统晶体材料和非晶体材料都不具备的优良特性，例如纳米金属的高强度、高电导率和高弹性；纳米陶瓷的超塑性、低温烧结性等。自1984年德国科学家H.Gleiter教授及合作者制造出一-9种由纳米(lnm=10m)量级的超细粉料压制烧结而成的固体材料，到现在短短20多年里，包括纳米材料在内的纳米科技引起了世界科技先进国家的高度重视，并已成为连接多学科、迅速发展的研究热点。
制备纳米材料的先决条件是制出尺度在1一100nm的粉末。目前，制备纳米粉末的方法可分3大类：物理方法、化学方法和物理化学综合法。化学方法主要包括水热法、水解法、溶融法和溶胶一凝胶法等。其中，用水热法制备纳米粉体技术越来越引起人们的关注。
水热法(Hydrothermal Process)，又名热液法，是指在密封压力容器中，以水(或其它溶剂)作为溶媒(也可以是固相成份之一)，在高温(>100℃)、高压(>9.81MPa)的条件下，研究、加工材料的方法。水热法最早是在地质学领域开始应用的，之后应用于基础研究，如物理化学(相平衡、溶解度测定、矿化剂作用、反应动力学、物理缺陷等)；地球化学、矿物学与岩石学(高温高压矿物相平衡、实验岩石学、热液活动、成岩成矿模拟、地热利用等)；在应用研究，如材料制备(单晶生长、粉体制备、薄膜和纤维制备、材料合成、材料处理等)；材料加工(成型一烧结、刻蚀一抛光、陶瓷表面金属化等)；材料评价(器皿水热腐蚀与破坏)；废物处理(垃圾再生、核废料固定等)以及新型建筑材料等众多方面得到广泛的应用和发展。
1.水热法原理和装置（1）水热法原理
水热法制备纳米粉体的化学反应过程是在流体参与的高压容器中进行。高温时，密封容器中一定填充度的溶媒膨胀，充满整个容器，从而产生很高的压力。外加压式高压釜则通过管道输人高压流体产生高压。为使反应较快和较充分进行，通常还需在高压釜中加人各种矿化剂。水热法一般以氧化物或氢氧化物作为前驱体，它们在加热过程中的溶解度随温度升高而增加，最终导致溶液过饱和并逐步形成更稳定的氧化物新相。反应过程的驱动力是最后可溶的前驱物或中间产物与稳定氧化物之间的溶解度差。严格说来，水热技术中几种重要的纳米粉体制备方法或反应过程的原理并不完全相同，即并非都可用这种“溶解一沉淀”机理来解释。反应过程中有关矿化剂的作用、中间产物和反应条件对产物的影响等问题尚不十分清楚。
水热法最大的特点在于反应发生在高温高压流体中，因而溶媒的性质和高压反应装置的研究非常重要。水热法借助高压釜可以获得通常条件下难以获得的几个纳米到几十纳米的粉末。水热法制得的粉体粒度分布窄，团聚程度低，成份纯净，而且制备过程污染小、成本低。
（2）高压釜
水热法的必备装置是高压反应器一高压釜。高压釜按压力来源可分内加压式和外加压式。内加压是靠釜内一定填充度的溶媒在高温时膨胀产生压力，而外加压式则靠高压泵将气体或液体打人高压釜产生压力。高压釜按操作方式可分间歇式和连续式。间歇式是在冷却减压后得到产物，而连续式可不必完全冷却减压，反应过程是连续循环的。间歇式和连续式水热反应装置分别示于图1、2。
粉体制备常用间隙式高压釜，高压釜材料的选用情况对于温度、压力、耐腐蚀和水热反应时间的限制起决定作用。高压釜的寿命、可靠程度依赖于高压釜设计、选用材料成份和性质、使用温度和压力以及使用频率等。高压釜常用的材料是低碳钢、不锈钢、合金钢等。为了防止内封流体对釜腔的污染，一般高压釜还针对不同的溶媒加相应的防腐内衬，如A1203衬、R衬，Teflon衬等。
2.水热法制备纳米陶瓷粉体方法
水热过程制备纳米陶瓷粉体有许多不同的途径，它们主要有：水热沉淀、水热结晶、水热合成、水热分解、反应电极埋弧和水热机械一化学反应。
水热法制粉工艺具有能耗低、污染小、产量较高、投资较少等特点，而且制备出的粉体具有高纯、超细、自由流动、粒径分布窄、颗粒团聚程度轻、晶体发育完整并具有良好的烧结活性等许多优异性能。
（1）水热沉淀(Hydrothermal Precipitation)水热沉淀是水热法中最常用的方法。制粉过程通过在高压釜中的可溶性盐或化合物与加入的各种沉淀剂反应，形成不溶性氧化物和含氧盐的沉淀。操作方式可以是间歇的，也可以是连续的。制粉过程可以在氧化、还原或惰性气氛中进行。
（2）水热结晶法（Hydrothermal Crystallization）
水热结晶法是以非晶态氢氧化物、氧化物或水凝胶作为前驱物，在水热条件下结晶成新的氧化物晶粒。这种方法，可以避免沉淀一锻烧和溶胶一凝胶法制得的无定形纳米粉体的团聚，而且也可作为用这两种方法或其它方法制备的粉体解团聚的后续处理的重要步骤。
(3)水热合成（Hydrothermal Synthesis）
水热合成是将二种或二种以上成份的氧化物、氢氧化物、含氧盐或其它化合物在水热条件下处理，重新生成一种或多种氧化物、含氧盐的方法。
(4)水热分解（Hydrothermal Decomposition）
氢氧化物或含氧盐在酸或碱溶液中，水热条件下分解，形成氧化物粉体；或氧化物在酸或碱溶液中再分散为细粉的过程称水热分解。
（5）水热机械一化学反应（Hydrothermal Mechanochemical Reaction）
水热机械一化学反应是一种在水热条件下，通过安装在高压釜上的搅拌棒搅动放置于高压釜中的球体和溶媒，并同时实现化学反应生成微粉粒子的方法。借助机械搅拌可以防止生成的微晶过分长大。
水热法是制备高质量纳米陶瓷粉体极有应用前景的方法。业已通过水热法，在不同温度、压力、溶媒和矿化剂条件下实现了多种不同成份纳米级陶瓷粉体制备。但总体说来，水热条件下纳米粉体制备工艺，包括粉末粒径及分布的有效控制、粉末的分散和表面处理，以及纳米粉末形成过程与机理、水热法纳米材料合成等问题仍在探索和发展阶段。在另一方面，受水热过程物理化学变化的限制，目前制出的纳米粉体多是氧化物、含氧盐以及羟基化合物。研究广泛用于现代陶瓷材料的氮化物、碳化物、硼化物、硅化物等纳米粉体的水热法原理和工艺有重要意义。
三、实验器材
1.高压水热反应器（水热釜）1个 2.磁力搅拌器 1台
3.烧杯 400ml 1只；200ml 1只 4.量筒 100ml 1只 5.移液管 20ml 1支
6.胶头滴管、玻璃棒 各1支 7.洗瓶 1个
8.电热鼓风干燥箱（最高温度300℃）
9.抽滤装置（抽滤漏斗、抽滤瓶、真空泵）1套
高压水热反应器（水热釜）
四、实验步骤
本实验在吸取前人研究成果的基础上，以廉价的钛酸四丁酯(Ti(C4H9O)4)，氢氧化钡(Ba(OH)2·8H2O)为原料，通过加入氢氧化钠（NaOH）作为矿化剂，利用水热反应方法来制备纳米钛酸钡粉体。
如果条件允许，可进一步研究各种反应因素对产品的影响规律，以及通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）等检测手段对产品晶体进行分析。
1.水热反应制备钛酸钡纳米粉体流程图 2.操作步骤
按照钛钡之摩尔比为1：1进行实验，计算各原料的用量；NaOH浓度为2~10mol/L，本实验可选用10mol/L。
（1）称取一定量的八水合氢氧化钡和氢氧化钠；加到200ml烧杯中，加入50ml蒸馏水，搅拌使之尽可能溶解；
（2）量取40ml无水乙醇，加入到400ml烧杯中（洁净干燥的烧杯，先放入1枚搅拌磁子）；（3）用移液管量取一定量的钛酸四丁酯溶液，加到盛有40ml无水乙醇的烧杯中，置于磁力搅拌器上，开启磁力搅拌器，调节适当的转速，进行强力搅拌；
（4）在强力搅拌状态下，将氢氧化钡与氢氧化钠混合溶液，逐次小量滴加到钛酸四丁酯乙醇溶液中，控制滴加速度，控制沉淀物的产生；
（5）在将氢氧化钡与氢氧化钠混合溶液全部滴加完毕后，继续强力搅拌，直至得到均匀的混合溶液；
（6）测试溶液的PH值，要求溶液PH值在12以上（必要时添加氢氧化钠调节）；
（7）根据高压水热反应器（水热釜）容量，将溶液倒入其内腔中，要求填充率在70%左右；不足时，可加入蒸馏水补充，但应注意保持溶液PH值在12以上；
（8）将反应釜内腔装入反应釜金属壳体中，按反应釜结构要求装好、旋紧上盖；
（9）将装好溶液的反应釜平稳地放到干燥箱中，调节温度220℃，开始加热，在220℃保温2hr；然后关闭烘箱电源；
（10）反应完毕，取出水热釜，冷却到室温后，打开上盖，取出内胆；
（11）将水热反应完毕的溶液倒入真空抽滤装置（铺好滤纸）的抽滤漏斗中，利用36%醋酸洗滤3—5遍，然后用蒸馏水清洗直中性；
（12）将洗滤得到的产物，小心移入小烧杯中，自然干燥或烘干即得到钛酸钡纳米粉体。
必要时，可通过XRD、SEM、TEM以及粒度分析等手段，对水热反应得到的钛酸钡纳米粉体进行分析表征。
五、注意事项
1.实验过程中要认真、仔细操作；
2.要严格按照高压水热反应器（水热釜）的结构要求进行装配； 3.注意反应釜内溶液的添加量一般不得超过其总有效容积的90%；
4.水热反应为高压反应，要注意反应温度的控制及反应体系的选择，确保整个反应系统的安全控制。
六、思考题
1.水热法合成无机材料粉体的主要特点是什么？
2.为什么高压水热反应器（水热釜）中溶液的添加量一般不得超过其有效容积的90%？ 3.本实验中，水热反应后的产物，为何要用36%醋酸进行洗滤？
第二篇：粉体技术在无机材料领域的应用
粉体技术在无机材料领域的应用
摘要：以玻璃、水泥、陶瓷为主的传统无机材料已经满足不了时代的需求，新兴的粉体技术给无机材料的应用注入了新的活力。本文主要总结了粉体技术对传统无机材料性能的改善以及在矿物加工方面的影响，特别是纳米粉体拓宽了无机材料在能源、环保、催化方面的应用。
关键词：矿物加工水泥粉体精细陶瓷纳米粉体
Abstract：Mainly glass, cement, ceramic traditional inorganic material already can't satisfy the demand of The Times, the emerging technology of powder to the application of inorganic materials has injected new vitality.This paper mainly summarizes the to improve the performance of powder technology in the traditional inorganic materials and the influence of the mineral processing, especially nano widened the inorganic materials in energy, environmental protection, catalytic applications.Key words：Mineral processing cement powder fine ceramic nano powder
引言
粉体技术是随着近代科技的发展而发展起来的一门新兴科学技术，它是物理、化学、化工、机械、冶金、材料、生物、信息控制等学科的交叉学科。无机材料的应用历史也很久远，传统的无机材料仍有用武之地，但生产过程中的污染及优良性能的单一这些缺点显而易见。对于任何一项技术或工业过程，其经济性和实用性是决定其存在的根本因素。对于无机材料，将粉体的制备工艺、微观结构、宏观物性、工业化生产和应用技术等有机的结合起来，作为系统工程对粉体的制备过程机理进行深入的研究，增强对微粒的形状、分布、粒度、性能等指标的控制技术，并不断完善粉体的性能测试、表征手段，都从而促进粉体技术在无机材料领域的发展。
1.矿物加工
矿物经粉碎分级后直接用于农业、化工、造纸、塑料、橡胶、涂料等产品中。造纸涂布级高岭土希望在超细粉碎的同时保持片状矿物的特性，提高粉料的涂布遮盖能力。在粉碎工艺上尽量选择剥片原理的粉碎方式和设备，从粉碎机理上来说，强化外力能加强对高岭土的强力剪切。同样是造纸涂布级的超细膜重质碳酸钙，其原始结晶多为立方多面体，为了达到超细粉碎的目的，则需要强化矿物颗粒的体积粉碎和表面的研磨。复合材料增强用的硅灰石在粉碎时应尽量保持它原始的针状结晶状态，是产品成为天然的短纤维增强材料。强力冲击式粉碎机能够在矿物颗粒内部短时间内形成较强的内应力，使颗粒内部沿着解理面形成裂纹，逐渐扩大直至最后分离形成细小的针状颗粒。云母由于它的多层结构多被用作电介质材料和珠光颜料，粉碎加工过程中应尽可能保证所得颗粒的径厚比一定。作为珠光颜料的云母粉体，其表面不能有太多的划伤，否则会影响其光学效果。在粉体设备的选择上应尽量选用高压射流式粉碎机，利用颗粒内部层间的膨胀压力而将将颗粒剥离，达到预期的粉碎效果。
重质碳酸钙是由方解石或大理石经粉碎分级而成，它的硬度较低，加工过程中要求有较高的白度。众多的粉碎设备中没几乎都可以用于重质碳酸钙的生产。由于其单位重量售价低，因此比轻质碳酸钙用量大，关键是如何无污染、低成本地达到加工目的是设备和工艺选择的重要问题。目前常用的雷蒙磨和球磨机或振动磨与分级机结合的冲击加超细研磨的方式。这种方式得到的粉体中细粉含量较高，常用于一些聚合物的填充从而得到优异性能的复合材料。
锆英砂的主要成分为硅酸锆，原料中常含有铁、钛等杂质。它的性质稳定，耐研磨，其微粉作为陶瓷行业釉料的乳浊剂，具有遮盖力强，乳浊效果好等特点。然而，锆英砂的超细粉碎过程是一个耗能大、设备磨碎严重、产品易污染的复杂过程。为实现低成本生产、必须综合分析加工工艺，优化设备组合，在能耗和其他消耗尽可能低的条件下产生高质量硅酸锆粉体。为了高细度，尽可能采用搅拌研磨的方式。为了保证产品的纯度，还需要配合酸洗等提纯措施。
2.水泥粉体
水泥是常用的建筑材料，在生产过程中需要对原料和成品进行两次研磨粉碎。随着对混凝土制品强度要求的提高，水泥的细度也在逐渐增加。原料细度的提高有利于改善原料各组分的混合均匀度。降低游离氧化钙的含量。水泥熟料的硬度较大，而细粉含量的高低在一定程度上决定了混凝土早期强度的高低。水泥的粒度分布对混凝土在不同龄期的强度有着决定性的影响。为了改善混凝土强度降低水化热和减小收缩，近年来磨细矿渣、磨细粉煤灰等混凝土掺合料的用量逐年增加。这类产品的生产设备主要是大型的球磨机振动磨、高效分级机等。
有人利用SEM、XRD、TG-DTA、IR、激光粒度仪、微量热仪、比表面积及孔隙度分析仪等现代分析测试手段研究了微纳粉体对硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥物理力学性能的影响及机理。在此基础上，进一步探讨了超微细矿渣、超微细粉煤灰对水泥物理力学性能的影响，探讨了利用矿渣、粉煤灰、石灰石制备绿色高性能复合超细矿粉的适宜配方和适宜的生产工艺。他们的研究结果表明：纳米SiO2和硅灰对水泥的强度都有较大幅度的提高，在三天以后，掺纳米SiO2的水泥试样强度明显高于掺硅的。这主要是由于纳米SiO2的粒径比硅灰的粒径小，纳米SiO2具有更大的表面能，纳米SiO2中[SiO4]4-离子团聚合程度低，导致了纳米SiO2的火山灰活性比硅灰的火山灰活性要高得多。掺有纳米SiO2的水泥试样中熟料矿物水化反应程度更高，CSH凝胶数量增长更快，结晶态Ca(OH)2含量更低。从而使掺有纳米SiO2的水泥浆体内比表面积和总孔体积。
3.精细陶瓷
精细陶瓷的应用目前,国外精细陶瓷主要被发达国家所垄断,特别是日本、美国和西欧等发达国家的精细陶瓷生产量和应用量是全世界最大的。日本和美国精细陶瓷产量约占全世界市场份额的80%以上。我国精细陶瓷的起步较晚，但改革开放以来，一些外资和中外合资精细陶瓷生产企业的逐渐发展壮大，促使我国的精细陶瓷产业已初具规模，但与日本和美国等发达国家相比，尚属起步阶段。目前，我国精细陶瓷的生产规模仍较小，由于缺乏行业的统计资料，还难于定量描述。但从其结构和功能来区分，我国精细陶瓷的发展趋势仍与国外精细陶瓷的发展趋势基本一致，主要是以电子陶瓷为主。精细陶瓷主要应用于电子、通信、化工、冶金、机械、汽车制造、能源、航空航天等空间技术装备以及国民经济各部门。陶瓷工业的原料制备过程中需要对物料进行粉磨和混合。为了后续的挤压成型，多采用湿法的批次粉磨工艺。主要粉磨设备为批次球磨机。原料取决于浆料的粉磨效果好坏，直接影响着泥坯的流变性和成型烧结质量。研磨过程中要避免金属物的污染。所使用的衬板多为燧石、橡胶或聚氨酯等非金属材料。研磨介质采用球石或陶瓷磨球。
在精细陶瓷生产过程中、原料超细研磨更为需要。无论是功能陶瓷还是结构陶瓷。都是多种原料固相反应的产物。若原料粉碎得越细，多种原料的混合度就越高，固相反应也就越均匀彻底，产品性能也就越好。达到纳米级的陶瓷微纳米陶瓷，通过其小尺寸效应，希望克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。若能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术难题，则它将具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等优点。在制备纳米粉体的工艺上，除了保证纳米粉体的质量，做到尺寸和分布可控，无团聚，能控制颗粒的形状，还要生产量大。
3.1结构陶瓷
高温、高强、超硬、耐磨、抗腐等机械力学性能为其主要特征。例如，纳米级ZrO2陶瓷，烧结温度为1250℃，施加一不大的力有400％的形变，类似金属的延展性。室温下进行拉疲劳试验，断裂后表层晶粒间同样表现为塑性形变。不仅离子型物质如此，共价型的SiCl4也有微小超塑性行为。美国一科学家用CaF2纳米材料在室温下可大幅度弯曲不断裂。纳米TiO2陶瓷度达95％，高硬度，耐高温，若用于改善发动机系统，将大大改善其性能。降低烧结温度制成小晶粒，用于电子陶瓷制备，例如广东肇庆风华集团已采用纳米钛酸钡颗粒烧结来提高片式电容器和片式电感器的各项指标性能。
3.2功能陶瓷
以电、磁、光、声、热、力等性能及相互转换为主要特征。例绝缘陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、半导、导电、超导陶瓷。有的学者基于过渡液相烧结机制的高性能压电陶瓷材料具有低烧结温度、高压电常数和低介质损耗等诸多优点。低烧多层压电变压器(MPT)以其低驱动电压、小体积、高升压比、薄型片式化等优点在液晶显示背光电源等方面获得应用。多层压电变压器及其背光电源具有高功率密度、高转换效率、薄型化和低成本等特点。基于缺陷化学原理和无晶粒长大的致密化烧结动力学，制备了亚微米/纳米晶钛酸钡基陶瓷及其薄层化贱金属内电极MLCC。研制了低烧铁氧体材料及其片式电感器。
3.3仿生陶瓷
有些研究者应用化学沉淀法制备了粒径约100nm的β-磷酸三钙(β-TCP)超细粉体，并采用放电等离子烧结技术烧结β-TCP,在875℃的烧结温度、150℃/min的升温速率和40MPa的烧结压力下，保温2min，制备得到透明的β-TCP生物陶瓷。XRD、FESEM、密度和透光性能分析结果表明，制备得到的β-TCP生物陶瓷纯度高、结构致密、晶粒平均尺寸约250nm具有良好的透光性能。细胞相容性研究的结果表明，透明β-TCP生物陶瓷对骨髓间质干细胞的增殖作用明显高于常规的通用聚乙烯培养板。
4.纳米粉体
纳米粉体材料作为一种特殊的精细化工产品，越来越受到人们的关注。纳米粉体的尺度处于原子簇和宏观物体交界的过渡域，是介于宏观物质与微观原子或分子的过渡亚稳态物质，它有着不同于传统固体材料的显著的表面与介面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，并且表现出奇异的力学、电学、磁学、光学、热学和化学等特性。
4.1能源方面的应用
用于镍-碱性电池，制成纳米Ni(OH)2；锂离子在电池中的应用Cd-Ni,Zn-Ni 在电池中运用锰钡矿、MnO2纳米纤维、纳米管、聚硅氧烷。在太阳能电池方面的应用，例如在市场上占有极大份额的晶硅电池板。第三代电池——染料敏化太阳能电池（DSSCs）的多孔纳米晶TiO2薄膜电极。
4.2环保方面的应用
目前，国内外对层状硅酸盐矿物在废水处理领域中的应用研究主要集中在对其有机改性后对废水中有机污染物的吸附去除，而关于无机粉体改性土对无机污染物特别是有害重金属离子的吸附去除研究较少。层状硅酸盐中的膨润土进行改性，缩小粒径，增大吸附能力，吸附含 Cr6＋重金属离子废水。
4.3催化方面的应用
锐钛矿型的TiO2作为催化剂，可以与卤代脂肪烃、卤代芳烃、有机酸类、酚类、硝基芳烃、取代苯胺反应，还可除去空气中的丙醇等有害污染物。类似粉体还有Fe2O3、CdS、ZnS、PbS、PbSe、ZnFe2O4。TiO2经过Cu＋、Ag＋表面修饰可以杀菌；经Pb化可以使丙炔与水蒸气反应生成甲、乙、丙烷；经Pt化可以分解醋酸为甲烷和二氧化碳；催化甲醇水溶液制取氢气。
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第三篇：粉体材料成型性能综合实验大纲
粉体材料成型性能综合实验大纲
实现从粉体材料的制备、性能测试、烧结成形及成型的性能测试完整的体现学科交叉的实验项目。让学生自己动手，用新方法制备新材料，并采用先进的材料测试和分析手段对粉体材料和块体材料进行分析。深刻体会粉体材料的制备及性能的实质，感受材料无论在宏观还是微观方面的千变万化，激发学生对材料研究的热情。
该综合实验共包括7个子实验，分别为：1.粉体制备实验（球磨机）；2.粉体形貌分析实验（扫描电镜）；3.粉体粒度分析实验（激光粒度仪）；4.纳米粉体三维形貌分析实验（原子力显微镜）；5.粉体拉曼光谱分析实验（拉曼光谱仪）；6.粉体热压烧结实验（热压烧结炉）；7.粉末烧结性能测试实验。结构如下
1.粉体制备实验：
采用滚压振动研磨法制备陶瓷粉体，熟悉振动研磨制粉法的原理和操作。球磨是粉体制备的一种方法，是将粉体与球磨介质（也称为磨球）装入专用的球磨筒（罐）中，在球磨机上使球磨筒以一定转速（低于临界转速）转动，依靠磨球的冲击、磨剥作用，对粉体颗粒产生粉碎作用。转速、球磨时间、粉-球比例、磨球尺寸、机配、形状和种类都会影响球磨效果。球磨后材料的形貌可以进行下一步的分析，并用于热压、烧结等试验。2.粉体性能分析实验：
采用激光粒度分析仪、扫描电镜、原子力显微镜和拉曼光谱测量研磨制备的粉体材料的粒度、粒度分布、形貌及光谱性能，掌握不同测量粉体性能的方法、原理及所使用仪器的操作。
2.1粉体形貌分析实验（扫描电镜）
粉体材料的形貌是粉体材料分析的重要组成部分，材料的很多重要物理化学性能是由其形貌特征所决定的。例如，颗粒状纳米材料与纳米线和纳米管的物理化学性能有很大的差异。形貌分析的主要内容是分析材料的几何形貌，材料的颗粒度，及颗粒度的分布以及形貌微区的成份和物相结构等方面。扫描电镜（SEM）是一种常见的广泛使用的表面形貌分析仪器，材料的表面微观形貌的高倍数照片是通过能量高度集中的电子扫描光束扫描材料表面而产生的。对通过研磨制备的粉体样品可以直接进行形貌观察及投影粒度分析，0.02-2000微米的粉体材料，可继续使用粒度分析仪进行粒度测量，得到粒度分布曲线；而对于小于20nm的粉体材料则可以在原子力显微镜上进行三维形貌的分析。
2.2粉体粒度分析实验（激光粒度仪）
粉体材料的粒度是粉体的重要性能之一，对材料的制备工艺、结构、性能均产生重要的影响，凡采用粉体原料来制备材料者，必须对粉体粒度进行测定。通过扫描电镜进行形貌分析，对于0.02-2000微米的粉体材料进行粒度分析。本综合实验采用激光粒度测试法，利用颗粒对激光产生衍射和散射的现象来测量颗粒的粒度及粒度分布。
2.3纳米粉体三维形貌分析实验（原子力显微镜）
通过扫描电镜进行形貌表征的粉体材料，如果其微观尺寸在纳米介观尺度范围内，则可以通过原子力显微镜进行三维的形貌分析，并通过粒度分析软件对其在微区范围内进行粒度分析，得到纳米粉体材料的形貌及微区粒度分布。
2.4粉体拉曼光谱分析实验（拉曼光谱仪）
拉曼光谱是一种可以进行物质分子结构测定的光谱，也是一门很有趣味的实验课程，可以培养学生对拉曼光谱工作原理的认识和粉体拉曼光谱实验方法的掌握。通过拉曼位移可以鉴别所包含的粉体本征结构信息，通过本实验还可以达到增进学生理解光与物质相互作用的效果。3.粉体热压烧结实验：
粉末烧结是利用粉末颗粒表面能的驱动力，借助高温激活粉末中原子、离子等的运动和迁移，从而使粉末颗粒间增加粘结面，降低表面能，形成稳定的，所需强度的块体材料（制品与坯锭）的过程。热压烧结实验是对试样进行加压加热进行烧结，是粉体材料烧结中比较常用的一种烧结方法。本综合实验旨在让学生了解粉体材料热压烧结的步骤，熟悉粉体材料制成具有一定性能的块体材料的途径。
4.粉末烧结性能测试实验：
陶瓷材料与玻璃不同，它是由包括气孔在内的多相系统组成，陶瓷材料的成型方式决定了多数陶瓷材料存在很多气孔等缺陷，反应到材料性能上就是以密度指标来间接表达出来，因此可是说陶瓷材料的性能与陶瓷材料的密度密切相关，密度测量是陶瓷性能的重要组成。本实验的主要目的是测量陶瓷密度和气孔率，了解密度、吸水率和气孔率的物理意义及计算方法，掌握密度、吸水率和气孔率的测定原理和方法，分析影响测试结果的主要因素。陶瓷的吸水率和气孔率的测定都是基于密度的测定，而密度的测定是基于阿基米德原理。所以陶瓷材料的密度可分为体积密度、真密度和假密度，通常以体积密度（显密度）表示。通过本实验可以分别测量出上述三种密度，结合力学性能实验可了解分析密度与力学性能的关系。
通过粉体材料成形的综合实验的开发，可以形成一套从粉体材料的制备、性能测试、烧结成形和烧结性能测试完整的一套体现学科交叉的实验项目。在该综合实验项目还可以进一步扩展，增加新的实验子项目，并根据科研和教学需要使用不同类型的粉体材料，能使学生的创造性及分析问题解决问题的能力得到锻炼和提高，提高动手和创新能力，形成具有上海理工大学材料学院的工程化教育特色。
第四篇：纳微米材料论文：水热合成碱土金属氟化物纳米材料以及掺杂稀土元素近红外性质研究
纳微米材料论文：水热合成碱土金属氟化物纳米材料以及掺杂稀
土元素近红外性质研究
【中文摘要】近年来,纳米材料新颖的结构和奇特的性质引起了广大科研工作者的兴趣。本文利用简单的水热方法,设计不同的反应路线,合成出多种形貌的氟化钡和氟化钙纳米材料。并利用各种表征手段,比如X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨电子显微镜（HRTEM）和PL等手段对样品进行表征,同时对氟化物的生长机制以及掺杂稀土元素的近红外发光性质进行了探讨。1.通过简单的水热方法,空心结构的氟化钡微米材料在两嵌化合物P123的辅助下被成功合成出来。样品通过了X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨电子显微镜（HRTEM）和PL光谱测试。对比实验表明,柠檬酸纳和氟硼酸钠在合成空心结构氟化钡的过程中,起到了很重要的作用,并探讨了合成空心结构的反应机理。2.具有尺寸均一、三维的花状CaF2,通过简单的水热方法,在EDTA-2Na作为配体的作用下被成功合成出来,从扫描电子显微镜照片上可以看出,具有花状结构的氟化钙是由厚度为10nm左右的众多纳米片自组装形成的,花状氟化钙的形成过程在细节中进行了讨论。实验中我们发现反应时间和配合剂对于形成花状结构CaF2起到了重要的作用。同时还研究了掺杂稀土离子的近红外性质,尤其是在1300-1600nm范围中对于光信号和通讯方面将有特殊的应用前景。3.通过简单的水热方法,合成了分散性良好、尺寸均一的桑葚状CaF2纳米材料。采用X射线粉末衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）对产物的结构、形貌、尺寸进行表征。此外,还进一步研究了Yb3+掺杂的CaF2近红外发光性质。
【英文摘要】In recent years, nanomaterials with novel nanostructures and strange characters haveattracted significant attention.Here, we used simple hydrothermal method and designeddifferent solution chemical route, and synthesized BaF2 and CaF2 nanomaterials with differentmorphologies.X-ray diffraction, scanning electron microscopy, electron diffraction,transmission electron microscopy, and photoluminescence spectra were used to characterizethe samples.The formation process of the fluorides nanomaterials has been investigated basedon the experiments in detail.Additionally, the near-infrared luminescence of lanthanide ions（Er, Nd, and Yb）doped fluorides nanomaterials were discussed in detail.1.By a simple hydrothermal approach, hollow BaF2 microspheres have been fabricatedwith the help of the triblock copolymer of EO20PO70EO20（P123）.The samples werecharacterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, electron diffraction,transmission electron microscopy, and photoluminescence spectra field emission scanningelectron
microscopy, energy-dispersive x-ray spectroscopy.Contrast experiments indicatedthat the complexant of citrate played important roles for the formation of hollow BaF2 spheres.Furthermore, the use of NaBF4 is indispensable for obtaining the microstructures.A softtemplating mechanism has been discussed.2.Highly uniform three-dimensional flowerlike CaF2 nanostructures have beensuccessfully prepared by a facile hydrothermal method assisted by a chelating reagent,ethylenediamine tetraacetic acid disodium salt（Na2EDTA）.The nanoflowers are assembledby numerous nanosheets with a thickness of 10 nm.The formation process of the hierarchicalCaF2 nanoflowers has been investigated in detail.It is found that reaction time and chelatingreagent play a key role in forming the hierarchical nanoflowers.Furthermore, thenear-infrared luminescence of lanthanide ions（Er, Nd, and Yb）doped CaF2 nanostructures,especially in the 1300-1600 nm region, was discussed and of particular interest fortelecommunications applications.3.Highly uniform and well-dispersed mulberry-like nanostructural of CaF2 weresynthesized by a hydrothermal method without the assistance of any template or surfactant.X-Ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron
microscopy wereused to characterize the samples.In addition, the luminescence of Yb3+-doped CaF2nanostructures were discussed and of particular interest for various photonic applications inionic crystals and glasses.【关键词】纳微米材料 水热合成 碱土金属氟化物近红外光学性质
【英文关键词】nano/micromaterials hydrothermal synthesis alkaline fluorides Near-Infrared Luminescent Properties 【目录】水热合成碱土金属氟化物纳米材料以及掺杂稀土元素近红外性质研究8-16摘要
4-58
Abstract
5第一章 绪论
1.2.1 1.1 引言1.2 纳米材料概述8-11纳米材料的概念88-9
1.2.2 纳米材料的微结构及品质评价
1.2.4 纳米1.2.3 纳米材料的四种基本效应9-10材料的研究对象10-11究进展11-1311-1
21.3 碱土金属氟化物的合成方法和研
1.3.1 氟化物纳米材料的制备方法
1.4 纳米碱土金属1.3.2 氟化物的性质12-1
313-14氟化物的研究进展14-1616-25
1.5 本论文的研究意义第二章 水热合成空心状BaF_2微米球2.1 引言16-17
2.2 实验过程
17-1817-1818-232.2.1 实验原料172.2.4 仪器表征18
2.2.2 实验步骤2.3 结果与讨论
2.3.2 扫2.3.1 射线粉末衍射(XRD)分析18-19
19-20描电镜(SEM)分析2020-2
12.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析2.3.4 空心结构氟化钡的形成机理分析2.3.5 表面活性剂的影响21-22
22-2323-2
42.3.6 不同反应条件对产物的影响BaF_2 的光学性质
2.4 掺杂稀土元素(Yb、Er、Nd)2.5 本章小结24-25
第三章
水热合成CaF_2 以及掺杂稀土元素(铒，钕，鐿)的光学性质研究25-3626-2726-2727-323.1 引言25-263.2.1 实验原料263.2.3 仪器表征27
3.2 实验过程
3.2.2 实验步骤3.3 结果与讨论
3.3.2 3.3.1 X-射线粉末衍射(XRD)分析27-28
28-29扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征CaF_2 形成历程研究3030-31
29-30
3.3.3 花状
3.3.4 不同络合剂对产物影响3.3.5 不同物质的量络合剂对产物影响3.3.6 不同氟源对产物的影响31-32
3.3.7 花状氟化钙的形成机理32-3333-35
3.4 BET 表面积和孔径分布3.5 稀土离子(Ln =Yb Er Nd)掺杂CaF_2 的光学性质3.6 本章小结35-36
第四章 桑葚状CaF_2 纳米36-42
4.1 引言材料的合成及CaF_2:Yb~(3+)的光学性质364.2 实验部分36-37
4.2.1 试剂与仪器
36-3737-40384.2.2 实验过程374.3.1 XRD 分析37-38
4.3 结果与讨论4.3.2 EDS 分析
4.3.4 桑葚状4.3.3 FESEM 和TEM 表征38-39
39CaF_2 的形成过程4.3.5 络合剂对产物的影响39-404.3.6 不同氟源对产物的影响40掺杂CaF_2 的光学性质40-414.5 本章小结论42-43参考文献43-50
致谢50-51公开发表论文及著作情况51
4.4 Yb~(3+)
41-42结
在学期间
第五篇：2011 年 浙 江 体 彩 七 位 数 命 题 热 点 数 据 文 化 知 识 水平测 试
2011 年 浙 江 体 彩 七 位 数 命 题 热 点 数 据 文 化 知 识 水平测 试
参 考 试 题 及 标 准 答 案 提 示 样 卷
测试须知：本测试分第一部分填空题12题60分与第二部分选择题4题16分、简答题6题74分（5X12+14），两部分满分150分，考试时间120分钟.填空题、简答题请用0.5毫米签字笔答题，选择题请用2B铅笔填涂均匀.在开始测试30分钟后不得测试与测试结束30分钟方可上交.第一部分（填空题，每小题5分，本题满分60分）
一、填空题：（请根据题意，把自己的意思填写在每题括号处.每小题5分平分，本题满分60分.）
1.（2008）年（5）月（12）日（14）时（28）分四川省汶川县发生里氏（8.0）级大地震，是（1976)年继 唐山地震之后，死亡人数最多一次自然灾害.然而万万没想到在（2010）年(4)月（14）日（7）时（49）分青海省玉树县发生里氏（7.3）级地震和（2010）年（8）月（7）日凌晨发生甘肃省舟曲发生特大泥石流等自然灾害.在该题有个数据发生当天就是浙江体彩七位数开奖时候恰逢出现（7）时（49）分.2.备受关注的“（2)个奥运同样精彩”在2008年完美、精彩、成功落幕，那么奥运会开幕式为（8）月（8）日，闭幕式为（8）月（24）日.残奥会开幕式为（9）月（6）日，闭幕式为（9）月（17）日.该题注意（0）命题思想写法上：如0808等于（88），0906等于（96）.3.举世瞩目上海世博会在（2010）年（10）月（31）日圆满闭幕，为期（184）天.这里的（184）曾经在（全国排列3排列5）多次（不变）、（变形）出现.那它的开幕为（2010）年（5）月（1）日.4.（2）月（14）日为每年西方情人节.（2011）年的今天，（雅典）奥运（射击）冠军（朱启南）与省体操陈郑洁在（温州国际大酒店）订婚之喜.有首歌个符合今天场合（亲密爱人）.5.每年的（6）月（7）日至（9）日为全国普通高校招生考试，考试时间6月7日（9：00至11：30）语文，（15：00至17：00）文科数学、理科数学，6月8日（9：00至11：30）文科、理科综合，（15：00至17：00）英语，6月9日（9：00至10：30）通用技术、信息技术、选做模块.该题数据与本测试第（2）题也是涉及（命题思想写法上），如607等于（67）、15：00等于下午（3）点等等.6.2011年（春晚）小品（美好时代）演绎一段去年（9）月（12）日 用两千多块钱代买彩票，结果中了1024万元诚信归还事件，体现了彩民与销售人员的诚信数据（安全）（保密）工作还要加强警惕.美好时代演绎（彩票有关发生问题）的确美好，因为（体育铸造辉煌，彩票实现梦想）.7.（区号与邮政编码）是体彩七位数命题思想经常出现问题.（100859）为北京邮政编码，区号（010）.（0577）为温州邮政编码（错误），应该是（区号），邮政编码为（325000）.8.一注体彩七位数是“910519+8”寓意为(老师，我要走了？回答：“走吧！”）.灵柩数字寓意为（094），武夷山数字寓意（513）.这些寓意在体彩七位数命题思想经常能用上，目的就是（数字的寓意就是生活启发）.9.606倒数（909），调数还是（606）.天气咨询服务台（96121）、110为（报警），119为（火警）、（120）急救，（114）资讯.10.全国排列3排列5用字母（P）表示（P3、P5），哪个P3既全国七位数出现过也浙江体彩七位数出现过（979）.排列3排列5在福彩是（3D、5D）.福彩有没有七位数（有），（华东六省福彩6+1，即东方6+1）.11.在2010年第（117）期开奖中，全国七位数出现了（453），而浙江体彩七位数出现了（452），这一现象再次充分验证了（21）世纪摇奖机懂（人为命题思想），体现了（全国号体彩、福彩单数命题思想统领各省体彩、福彩单数命题思想）.12.2011年除夕为2月（2）日，浙江体彩在（14）期出现了（485659+0）寓意场合（消费、餐饮、游览）.具有（现实与虚构）数据相结合.第二部分（选择题16分，每题4分X4题.简答题74分，每题12分X5题+1题X14分.）
二、选择题(从A、B、C、D四个选项中选出最佳选项，填写在下列括号处.每小题4分，本题满分16分.）
13.电视剧铁骨芳心中，公安局长廖芳华警服编码为（A.180069 B.069180 C.960081 D.081960
本题故选：B.14.歌曲媒红是雨伞，反映清明佳节雨纷纷情景，下列哪个七位数符合这样场合？().A.6061513 B.9714513 C.9715094 D.9105198
本题故选：B.15.下列哪张图片是浙江体彩七位数每期开奖结果显示图.().A.本题故选：A.16.在2011年伊始，浙江金华某彩民在超级大乐透中得（）万元，是体彩史上中奖金额位居全国第三为.A.6007 B.7600 C.6700 D.7006
本题故选D.三、简答题：（根据每题题意，将自己意思简答每题题目.17至21题，每题12分，第22题14分，本大题满分74分.）
17.(本题满分12分）（祖冲之）研究（圆周率）近似值约等于（3.14926......）至（3.14927......）每 B.C.D.A.B.C以上都是.）.空3分.18.（本题满分12分）每年的2月14日是西方情人节，情人们送（999）玫瑰最吉祥，恰逢浙江体彩七位数开奖时刻出现了（999）是人为命题因素造成的对吗？（错）.原因根据（纪念与怀念重要节日，把“赌变成“考”才能在社会上合法立足，开得很完美、很现实）.每空3分.19.（本题满分12分）2006年（8）月（10）日（17）时（25）分在浙江苍南上演一场历史罕见的（超强台风），近中心最大风力（17）级以上.时间1725也就是等于（525）每空2分.20.（本题满分12分）(2010)年第（13）号强热带风暴“鲇鱼”于（10）月（23)日(20)时在福建省龙海县境内减弱为热带风暴，(23)时继而减弱为热带低压，其强度进一步减弱，风雨影响趋于减小，如无特殊情况，将不再发布有关“鲇鱼”的动向.每空2分
21.（本题满分12）分代数式4X-5XY等于0，当且仅当Y等于4时，X等于（5），这在数学中是（待定系数法）每空6分.22.（本题满分14分）2011“排五”游戏连续1月20、21日开出同一号码57873的答复个人观点点评
2011-01-21 23:36:00
中国体彩网
体育彩票排列5游戏连续2天开出相同号码，经向国家体育总局体育彩票管理中心有关部门负责人了解，该负责人说，根据目前了解到的情况，出现两天相同号码的现象纯属巧合。此前国外和国内类似彩票游戏玩法也曾有过相同的现象发生。根据《彩票管理条例》的相关规定，国家体育总局体育彩票管理中心制定了严格规范的开奖工作制度及流程，以履行国家公益彩票“公开、公平、公正”的职责。1月20日、1月21日体彩排列5游戏开奖严格按照规定的程序、流程进行，程序完备、符合《彩票管理条例》和国家体育总局体育彩票管理中心开奖管理的相关规定和流程，开奖设备正常，开奖全过程由北京市中信公证处的公证人员全程公证。购彩者可通过央视体育频道21：55的《中国体彩》节目以及旅游卫视21：00《中国体彩》节目观看开奖过程，也可登陆中国体彩网浏览开奖视频。
考生观点点评：两天来出现相同号码不是巧合，这样概率更不可能出现，也不是人为命题因素造成的.是“摇奖机”玩起命题思想新花样，因为它懂人为命题思想因素，：“以上期体彩、福彩单数号码为本期排列5命题思想线索与暗示时，1月20日57873符合1月21日排列5人为命题思想命题意思时，就会出现相同号码57873.类似于浙江体彩6+1今年刚刚出现的“728”、“713”现象.21世纪摇奖机不是普通摇奖机，真正把“赌”不确定变成“考”确定（当命题思想符合本期条件时，哪怕出现“00000”也不诡异.标准命题思想就是硬道理，也是“公正、公平、公开”最好见证依据.）才能在社会上合法立足，是21世纪摇奖机技术高超所在，知识运用才有幸运可能，是21世纪摇奖机特色与意义.（本题满分14分）
命题人：浙江体彩论坛乾坤部
2011年2月16日
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