納米鐵

納米鐵的製備方法可分為物理法和化學法。

1.物理氣相沉積法：又稱蒸發冷凝法，是利用真空蒸發、激光加熱蒸發、電子束照射、濺射等方法使原料氣化或形成等離子體，然後在介質中急劇冷凝。這種方法製得的納米微粒純度高，結晶組織好，且有利於粒度的控制，但是技術設備相對要求高。

依據加熱源的不同，物理氣相沉積法又可以分為：

（1）惰性氣體蒸發冷凝法：此法原理是在真空蒸發室內通入高純度惰性氣體(Ar或He)，對蒸發物質真空加熱蒸發，產生原子霧，與惰性氣體原子碰撞而失去能量，凝聚形成納米尺寸的團簇，並在液氮冷卻棒上聚集起來；

（2）熱等離子體法：該法是用等離子體將金屬粉末熔融、蒸發和冷凝以製得納米微粒。在真空容器中，導入一定壓力的惰性氣體，利用高溫熱源產生等離子體，將純鐵工件加熱、熔化，高溫下鐵迅速蒸發，同時等離子體又與熔化金屬發生物化反應，促使鐵水蒸發。鐵蒸汽經循環泵送到集粉器中冷凝、沉積，再經穩定化處理后，得到納米鐵。製備過程中，工藝參數可以控制納米粒徑的大小和生產率。此種方法製得的納米微粒純度高，粒度均勻。

（3）濺射法：是利用濺射現象來代替蒸發製得納米微粒，該法可以製備納米金屬微粒，也可用於製備納米金屬薄膜。用鐵塊體作為陰極靶材，另一塊金屬板作為陽極，用高能粒子撞擊陰極靶材表面，並與靶材表面的鐵原子交換能量，使其從表面蒸發出來，形成超微粒子，並在附著面上沉積下來。

濺射法又可分為：①離子濺射，即在電場力的作用下，離解Ar或H，用Ar+或H+轟擊陰極靶材，在低壓惰性氣氛中形成納米鐵粒子；②等離子體濺射，即利用等離子體濺射固體靶材后使鐵原子成核，並可控制粒子生長；③ 激光侵蝕，即用高功率激光侵蝕固體鐵的表面，氣化離子性原子團。

2. 高能球磨法：高能球磨法是一個無外部熱能供給的高能球磨過程，也是一個由大晶粒變為小晶粒的過程。其原理是把金屬粉末在高能球磨機中長時間運轉，將迴轉機械能傳遞給金屬粉末，並在冷態下反覆擠壓和破碎，使之成為彌散分佈的超細粒子。其工藝簡單，製備效率高，且成本低，但製備中易引入雜質，純度不高，顆粒分佈不均勻。該法是目前製備納米金屬鐵微粒的主要物理方法之一。

3. 深度塑性變形法：深度塑性變形法是近幾年發展起來的一種獨特的納米材料製備方法，它是指材料在准靜態壓力的作用下發生嚴重塑性變形，從而將材料的晶粒尺寸細化到亞微米級或納米級。

1. 化學還原法：是利用一定的還原劑將金屬鐵鹽或其氧化物等還原製得納米鐵微粒，此法可分為固相還原法、液相還原法和氣相還原法。

①固相化學還原法：通常是先將金屬鐵離子與網路結構基體組成物通過溶膠凝膠法合成出硬凝膠前驅體，再經過熱處理和H還原製備出納米金屬鐵與網路結構體共同組成的複合微粒。

②液相化學還原法：是在含有Fe，Fe液相體系中採用強還原劑如KBH、NaBH、NH或有機金屬還原劑等對金屬離子進行還原製得納米鐵微粒。

③ 氣相化學還原法：主要是由H或CO還原固態金屬鐵鹽，製備過程中，控制氣體的停留時間和快速冷卻才能得到無團聚的納米顆粒鐵。

2. 微乳液法：微乳液是由表面活性劑、助表面活性劑、有機溶劑和水組成的熱力學穩定體系。微乳液在一定條件下具有保持穩定尺寸的能力，即使破裂也能重組，類似於生物細胞的自組織和自複製功能，能夠提供製備均勻尺寸納米粒子的理想微環境。用該法製備納米材料時，不溶於水的非極性物質作為分散相油相，反應物水溶液為水相，表面活性劑為乳化劑，形成油包水（W/O）微乳液，水核作為微反應器控制膠粒成核生長。分別將金屬鹽和一定的還原劑配製成微乳液，兩種微乳液混合時，由於膠團顆粒間的碰撞微乳液水核內發生化學反應，得到納米粒子，其粒子的粒徑大小受到水核大小的控制。

3. 電沉積法：電沉積法是一種很有應用前景的製備完全緻密的納米晶體材料的方法。它製得的納米晶體材料密度高，孔隙率小，受尺寸和形狀的限制少，尤其是脈衝電沉積可以減小孔隙率和內部應力，減少雜質及氫含，增加光亮度，且能很好地控制沉積鍍層的組成。因此是一種成本低，適用於大規模生產納米金屬微粒的方法。

4. 熱解法：利用熱解、激光和超聲等激活手段，使羰基鐵分解並成核生長，製得納米金屬鐵微粒，這是一種氣相熱分解法。

5.高溫水解法：該法採用高壓釜作為特製反應器，以水溶液作為反應介質，在一定的溫度和高壓環境下進行一系列的化學和物理反應實現鐵基納米粉末的製備。

6. 活性氫-熔融金屬反應法：含有氫氣的等離子體與金屬鐵間產生電弧，使鐵熔解，而被電離活化的氫飽和溶解於熔融的鐵中併發生反應后釋放。熔融的鐵經強制蒸發冷凝后，在氣體中形成鐵的超微粒子。

該物質可以用作特殊的催化劑，也可作為還原劑。

化學方程式：H2+FeCl2