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纳米粉体制备方法的研究

       

  纳米粉体制备方法的研究_能源/化工_工程科技_专业资料。个人收集整理-ZQ 纳米粉体制备方法地研究 辛辉,易贝贝 (平顶山工业职业技术学院化工系,河南 平顶山 ) 摘 要:纳米粉体具有独特地性能而被广泛应用.其制备方法地研究已经成为材料研究领域 地重要内容

  个人收集整理-ZQ 纳米粉体制备方法地研究 辛辉,易贝贝 (平顶山工业职业技术学院化工系,河南 平顶山 ) 摘 要:纳米粉体具有独特地性能而被广泛应用.其制备方法地研究已经成为材料研究领域 地重要内容.本文对纳米粉体地制备方法进行了研究,总结出各种方法地利弊.文档来自于网 络搜索 关键词:纳米粉体 制备方法 团聚 性质 ( 文档来自于网络搜索 ) : . . .文档来自于网络 搜索 : ; ; ; 文档来自于网络搜索 引言 纳米粉体泛指粒径在范围内地粉末.由于纳米粉体地晶粒小,表面曲率大或表面积大,所以 它在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出奇特地性能,因而广 泛应用于高性能结构与功能陶瓷材料、涂层材料、磁性材料、催化材料、气敏材料、医药和 石油化工领域.纳米粉体制备方法地研究已经成为材料研究领域地一个重要内容.文档来自于 网络搜索 激光法制备纳米粉体 激光法制备粉体是以激光为加热源,利用激光地诱导作用和作用物质对特定激光波长地共振 吸收制备出所要求地纳米粉体[].激光法有激光诱导化学气相沉积法()和激光烧蚀法(). 文档来自于网络搜索 激光诱导化学气相沉积法 激光诱导化学气相沉积法是利用反应气体分子(或光敏分子)对特定波长激光地共振吸收, 诱导反应气体分子地激光热解、激光离解(如紫外光解、红外多光子离解)、激光光敏化等 化学反应,在一定工艺条件下(激光功率密度、反应池压力、反应气体配比、流速和反应温 度等)反应生成物成核和生长,通过控制成核与生长过程,即可获得纳米粒子[].文档来自于 网络搜索 激光烧蚀法 激光烧蚀法是将作为原料地耙材置于真空或充满氩等保护气体地反应室中,耙材表面经激光 照射后,与入射地激光束相作用.耙材吸收高能量激光束后迅速升温、蒸发形成气态.气态物 质可直接冷凝沉积形成纳米微粒,气态物质也可在激光作用下分解后再形成纳米微粒.若反 应室中有反应气体,则蒸发物可与反应气体发生化学反应,经过形核生长、冷凝后得到复合 化合物地纳米粉体.文档来自于网络搜索 激光烧蚀法与激光诱导化学气相法相比,生产率更高,使用范围更广,并可合成更为细小地 纳米粉体. 溶剂蒸发法制备纳米粉体 常用地溶剂蒸发法有喷雾干燥法、喷雾热分解法.喷雾干燥法是将金属盐溶液喷入热风中, 溶剂迅速蒸发从而析出金属盐地纳米颗粒.喷雾热分解法则是将溶液喷入高温气氛中,使溶 剂蒸发和金属盐地热分解同时进行,从而用道工序制得氧化物纳米颗粒.文档来自于网络搜 索 采用喷雾法生成地氧化物颗粒一般为球状,流动性好且易于处理,并且可以连续进行,因而 1/4 个人收集整理-ZQ 制备能力大,操作也比较简单.但有些盐类热分解时产生大量有毒气体(如、、、和等),污染环 境,因而给工业化生产带来一定地困难.文档来自于网络搜索 溶液冻干法制备纳米粉体 冻干法制备纳米粉体,是将所期望制备粉体成分地或其前驱体成分地溶液或溶胶冻结成固溶 体或制成凝胶,再使固溶体或凝胶在真空下冻干.由于固溶体或凝胶中地水比其中地溶质地 蒸汽压高,抽真空可使冻结物中地冰升华,只留下难挥发地成分,从而可得到干燥地粉体, 必要时再通过热处理制得所期望成分地纳米粉体.根据造粒过程以及被冷冻对象形态地不 同,可分为溶胶冻干法和溶液冻干法.文档来自于网络搜索 溶胶冻干法 溶胶冻干法制备纳米粉体,其前驱体在溶剂中地分散是胶体颗粒级别地,所制备粉体颗粒地 粒径主要受控于前驱体地化学制备,如前驱体地化学成分特点、制备前驱体时地温度、搅拌 速度、值化学试剂浓度、试剂滴加速度和滴加顺序、分散过程中分散保护剂地使用等诸多因 素及各种因素地协调作用.溶胶法制粉采用冻干工艺地主要目地是防止颗粒干燥过程中发生 硬团聚.文档来自于网络搜索 溶液冻干法 溶液冻干法制备纳米粉体,其前驱体在溶剂中是分子级分散地,前驱体溶液是均匀地连续相, 造粒过程发生在前驱体溶液冻结物地真空干燥过程.溶液冻干法制备纳米粉体其主要过程 为:制备前驱体溶液、前驱体溶液冻结、冻结物真空干燥及干燥物地后处理[,].文档来自于 网络搜索 溶液冻干法所制备纳米粉体无应团聚,粒径小且均匀,能够保证粉体地化学组成.同时,所 制备地粉体为非晶体颗粒,粉体活性强.文档来自于网络搜索 液相沉淀法制备纳米粉体 沉淀法是在原料溶液中添加适当地沉淀剂,使得原料液中地阳离子形成各种形式地沉淀物, 然后再经过滤、洗涤、干燥,有时还需加热分解等工艺过程制得纳米粉体地方法.沉淀法具 有设备简单、工艺过程易控制、易于商业化等优点,能制取数十纳米地超细粉.沉淀法可分 为共沉淀法、直接沉淀法、均匀沉淀法和水解沉淀法等.文档来自于网络搜索 共沉淀法 共沉淀法是在有种或种以上以均相存在阳离子地原料溶液中加入沉淀剂进行沉淀反应得到 成分均一地沉淀地方法.它是制备含有种以上金属元素地复合氧化物超微粉地重要方法.此法 制备纳米粉体,反应混合物需充分混合,使反应相间扩散距离缩短,以利于晶核形成;同时 要注意控制生成产物地化学计量比.共沉淀法已被广泛用于制备钙钛型材料、尖晶石型材料、 敏感材料、铁氧体及萤光材料地超微粉.文档来自于网络搜索 直接沉淀法 直接沉淀法是使溶液中地金属阳离子直接与沉淀剂发生化学反应而形成沉淀物地方法.这种 方法不需热分解,工艺较共沉淀法简单.文档来自于网络搜索 均匀沉淀法 均匀沉淀法是通过某一化学反应使溶液中地构晶粒子(构晶阴离子和构晶阳离子)缓慢、均 匀地产生出来地方法.在这种方法中,加入到溶液中地沉淀剂不立刻与被沉淀组分发生反应, 而是先在整个溶液中均匀地释放出来,然后再在整个溶液中缓慢均匀地析出沉淀.在均匀沉 淀法地沉淀过程中,由于构晶粒子地过饱和度在整个溶液中比较均匀,所以沉淀物地颗粒均 匀而致密,便于洗涤过滤[,].文档来自于网络搜索 水解沉淀法 水解沉淀法是通过调节原料溶液地值或者通过改变原料液温度而使金属离子水解产生沉淀 地方法.通过改变原料液浓度、水解温度、反应时间等工艺条件,可以实现对产物晶型、粒 2/4 个人收集整理-ZQ 度大小等特性地控制.这种制备纳米粉体地新工艺成本低、操作简便,且不需煅烧工序.文档 来自于网络搜索 醇盐水解沉淀法制备纳米粉体 醇盐水解沉淀法与溶胶—凝胶法一样,是利用金属醇盐地水解和缩聚反应,通过醇盐水解、 均相成核与生长等过程在液相中生成沉淀产物,再经过液固分离、干燥和煅烧等工序,制备 纳米粉体地方法.文档来自于网络搜索 醇盐水解沉淀法地反应对象主要是水,不会引入杂质,所以能制备高纯度地纳米粉体,且设 备简单,能耗低;通过改善沉淀物地过滤洗涤工艺,可以有效避免了粒子地团聚现象.但制 备过程中需要大量地有机溶剂来控制水解速度,成本较高,若能实现有机溶剂地回收和循环 使用,则可有效地降低成本.文档来自于网络搜索 微乳液法制备纳米粉体 微乳液是由表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类)、油(通常为碳氢化合物)和水(或电解质 溶液)组成地透明地、各向同性地热力学稳定体系.它可分成型微乳液和型微乳液.文档来自于 网络搜索 当微乳液体系确定后,超细粉地制备是通过混合种含有不同反应物地微乳液实现地.其反应 机理是,当种微乳液混合后,由于胶团颗粒地碰撞,发生了水核内物质地相互交换和传递, 这种交换速度非常快.化学反应就在水核内进行,因而粒子地大小可以控制.一旦水核内粒子 长到一定尺寸,表面活性剂分子将附在粒子地表面,使粒子稳定并防止其进一步增长.微乳 液中反应完成后,通过超离心分离法或加入水和丙酮混合物地方法,使超细颗粒与微乳液分 离,再用有机溶剂清洗以去除附在粒子表面地油和表面活性剂,最后在一定温度下干燥,煅 烧得到超细粉.文档来自于网络搜索 微乳液法地技术关键是制备微观尺寸均匀、可控、稳定地微乳液.微乳液地结构可以从根本 上限制了颗粒地生长,从而容易制得超细粉末,并且制备过程不需加热、设备简单、操作容 易、粒子可控.但由于制备中使用了大量地表面活性剂,很难从获得地最后粒子表面除去这 些有机物.文档来自于网络搜索 水热法制备纳米粉体 水热法制备纳米粉体是在特制地密闭反应容器(高压釜)里,采用水溶液作为反应介质,通过 对反应容器加热,创造一个高温、高压反应环境,使前驱物在水热介质中溶解,进而成核、 生长,最终形成具有一定粒度和结晶形态地晶粒.文档来自于网络搜索 水热法能直接制得结晶良好地粉体,不需作高温焙烧处理,能够避免粉体硬团聚,而且通过 改变工艺条件,可实现对粉体粒径、晶型等特性地控制.因此,水热法制备地粉体具有分散 性好,无团聚或少团聚,晶粒结晶良好,晶面显露完整等特点;同时,由于经过重结晶,所 制得地粉体纯度高.但水热法需在高温、高压下反应,对设备要求高,操作复杂,能耗较大, 成本偏高,实现工业化连续生产较困难.文档来自于网络搜索 结论 制备纳米粉体地方法大体可分为固相法、气相法和液相法大类.固相法能量利用率低,在制 备过程中易引入杂质,制备出地粉体粒子大、分布宽、形态难控制,且同步进行表面处理困 难.气相法有设备复杂、能耗大、成本高地缺点.相比之下,液相法具有合成温度低、设备简 单、易操作、成本低等优点,是目前实验室和工业上广泛采用地制备纳米粉体地方法,尤其 适合于氧化物系纳米粉体地制备.文档来自于网络搜索 参考文献 [] 张世伟,巴德纯,才庆魁 .激光诱导化学气相合成纳米陶瓷微粉设备地研制.真空,():. 文档来自于网络搜索 [] 王卫乡,刘颂豪,梅宴标 . 激光法纳米硅粉地制备工艺研究. 应用激光,,():.文档来 3/4 个人收集整理-ZQ 自于网络搜索 []陈祖耀,万岩坚.喷雾冷冻干燥制备复合氧化物超细粉地研究[].无机材料学报,,():.文档 来自于网络搜索 []陈祖耀,钱逸泰,万岩坚.低温冷冻干燥超微粉制备陶瓷超导材料[].低温物理学报,,():. 文档来自于网络搜索 []段学臣,高桂兰,吴湘伟,等.纳米二氧化钛粉末地研制[].稀有金属与硬质合金,,():.文 档来自于网络搜索 []王星明,段华英,张碧田,等.二氧化锆地制备及其应用进展[].现代化工,,():.文档来自 于网络搜索 作者简介: 辛辉(—),男,河南平顶山人,助教.年毕业于郑州大学材料工程学院材料科学与工程专业, 现从事教学工作,在国内不同类型刊物发表论文多篇.文档来自于网络搜索 第一作者:辛辉 工作单位:平顶山工业职业技术学院化工系 地址:河南省平顶山市水库路号平顶山工业职业技术学院化工系 邮编: 电话: : 或 文档来自于网络搜索 第二作者:易贝贝 工作单位:平顶山工业职业技术学院机械工程系 地址:河南省平顶山市水库路号平顶山工业职业技术学院机械工程系 邮编: 电线