Reakcje chemiczne w fazie gazowej

Proszki o wielkości krystalitów 2- 50 nm mogą być wytwarzane metodą reakcji chemicznej w fazie gazowej, tj. z wykorzystaniem wybranych reakcji typu gaz- gaz.

A_(gaz) + B_(gaz) → C_{(faza stala)} + D_(gaz)

Reakcja zachodzi w ściśle określonej temperaturze, mając do dyspozycji źródło ciepła. Produktem końcowym C w fazie stałej mogą być krystality lub cząstki bezpostaciowe, warstwy lub wiskersy.

Wyróżnia się następujące sposoby ogrzewania lotnych reagentów:

• oporowy

• indukcyjny

• laserowy

Przy ogrzewaniu oporowym reagenty są przepuszczane przez reaktor wykonany z rury z Al₂O₃ lub SiO₂ umieszczonej wewnątrz rurowego pieca oporowego. Po osiągnięciu przez nie strefy gorącej następuje reakcja, dzięki której otrzymuje się proszek lub warstwę.

Ogrzewanie indukcyjne służy głównie do otrzymywania cienkich warstw, natomiast ogrzewanie laserowe- do wytwarzania nanoproszków o ściśle określonych wymiarach.

Przykład:

Otrzymywanie proszków SiC lub Si₃N₄ o wielkości 20- 30nm za pomocą lasera molekularnego CO₂. Proces przebiega według reakcji:

3SiH₄ + 4NH₃→^hv Si₃N_{4(cialo stale)} + 12H_2(gaz)

SiH₄ + CH₄→^hvSiC_{(cialo stale)} + 4H_2(gaz)

Gazem nośnym jest argon. Metoda ta pozwala otrzymywać również tlenki metali, węgli i azotki tytanu, cyrkonu, wanadu i wolframu. Wykorzystuje się wówczas reakcje chlorków i tlenków, chlorków z tlenem oraz hydrolizę par chlorków parą wodną w wysokich temperaturach.

Zaletą procesu jest duża czystość reakcji.