微波等離子體合成材料

 微波等離子體合成材料

　　微波等離子體合成納米材料的實(shí)驗裝置示。為了能夠得到相互包裹的納米材料顆粒，在一個(gè)石英管中設計了２個(gè)等離子體反應區。磁控管產(chǎn)生的微波通過(guò)能量分配器，把微波分配在２個(gè)波導分支之中。典型實(shí)驗過(guò)程中，通過(guò)等離子體反應區的氣體流速為４ｍ３／ｈ；氫與氧的混合氣體載著(zhù)揮發(fā)了的氯化物蒸汽進(jìn)入等離子體反應區。

    納米晶ＺｒＮ的合成

　　通常，ＺｒＮ的合成有兩種方法。一種方法是通過(guò)電子束或激光揮發(fā)純金屬，然后再在氣相中進(jìn)行氮化。有人曾用激光在壓力０．１ＭＰａ的氮氣氛下?lián)]發(fā)金屬Ｚｒ，得到了平均顆粒尺寸為１４ｎｍ，最大顆粒尺寸為４０ｎｍ的ＺｒＮ，然而，產(chǎn)品粉末是黑色而不是金黃色或黃銅色，這表明，產(chǎn)品中存在有過(guò)剩的氮。另外一種方法是用氯化錯與氮氣進(jìn)行合

成。根據熱力學(xué)分析，傳統加熱下氯化錯與氮氣直接合成氮化物是比較困難的，反應中加入氫和氨能驅使反應向生成氮化物方向進(jìn)行。在等離子體氣氛中，由于反應物的電離和離解，克服了反應的動(dòng)力學(xué)阻力，降低了反應的溫度，使得氯化物與氮氣直接合成氮化物的反應能夠進(jìn)行。實(shí)驗表明，通過(guò)微波等離子體，以氯化錯、氮和氨作為反應物，可合成顆粒尺寸為４ｎｍ－８ｎｍ的ＺｒＮ，而且反應溫度從９００℃以上降