微波等离子体合成材料

 微波等离子体合成材料

　　微波等离子体合成纳米材料的实验装置示。为了能够得到相互包裹的纳米材料颗粒，在一个石英管中设计了２个等离子体反应区。磁控管产生的微波通过能量分配器，把微波分配在２个波导分支之中。典型实验过程中，通过等离子体反应区的气体流速为４ｍ３／ｈ；氢与氧的混合气体载着挥发了的氯化物蒸汽进入等离子体反应区。

    纳米晶ＺｒＮ的合成

　　通常，ＺｒＮ的合成有两种方法。一种方法是通过电子束或激光挥发纯金属，然后再在气相中进行氮化。有人曾用激光在压力０．１ＭＰａ的氮气氛下挥发金属Ｚｒ，得到了平均颗粒尺寸为１４ｎｍ，最大颗粒尺寸为４０ｎｍ的ＺｒＮ，然而，产品粉末是黑色而不是金黄色或黄铜色，这表明，产品中存在有过剩的氮。另外一种方法是用氯化错与氮气进行合

成。根据热力学分析，传统加热下氯化错与氮气直接合成氮化物是比较困难的，反应中加入氢和氨能驱使反应向生成氮化物方向进行。在等离子体气氛中，由于反应物的电离和离解，克服了反应的动力学阻力，降低了反应的温度，使得氯化物与氮气直接合成氮化物的反应能够进行。实验表明，通过微波等离子体，以氯化错、氮和氨作为反应物，可合成颗粒尺寸为４ｎｍ－８ｎｍ的ＺｒＮ，而且反应温度从９００℃以上降