液相法制备超微粉体共89页
7、液相还原法制备超细Ni粉1
液相还原法制备超细Ni粉叶楠敏1，程继贵1,2*，陈闻超1，2，刘岩1（1.合肥工业大学材料科学与工程学院, 安徽合肥230009；2. 安徽省粉末冶金工程技术研究中心,安徽合肥230009）摘要以硫酸镍为原料，水合肼为还原剂，通过液相还原法，制备出了超细Ni粉。
采用X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜分析（SEM）等对制备出粉末的物相、粒度以及形貌进行了表征。
实验结果表明：通过液相还原法成功的制备出了粒度为100nm的超细Ni粉；最佳的反应温度为90℃，温度过高会使镍颗粒发生团聚，温度低则会反应进行的速度;反应在碱性条件下发生，最佳反应的溶液pH值为11， pH值大于11时会使Ni粉产率降低；水合肼的最佳加入摩尔量n(N2H4)/n(NiSO4)为3.5。
关键词超细镍粉；水合肼；液相还原1 引言超细镍粉由于具有极大的表面效应和体积效应[1],在催化剂、烧结活化剂、导电浆料、电池、硬质合金等方面有广泛的应用前景[2-4]。
目前制备超细镍粉的方法主要有物理法，以及羰基物热离解法、电解法、高压氢还原法、真空热分解法等化学方法[5-12]。
这些方法都各有优点，但也存在一定的局限性。
其中物理法所需设备昂贵、产量低；羰基热分解法存在一定的污染问题；电解法能耗较高；加氢还原法需要高压反应釜；真空分解法则对设备要求较高。
液相还原法因具有工艺简单、成本低、粉末粒度及表面易于控制等优点，成为目前制备超细镍粉是研究热点之一[13-15]。
本文以水合肼为还原剂，系统研究了液相还原法制备超细镍粉工艺过程中反应温度，pH值和还原剂用量等对粉末性能的影响。
2实验实验所用的主要原料包括分析纯的硫酸镍（NiSO4•6H2O）、水合肼（N2H4•H2O）、氢氧化钠（NaOH）、无水乙醇（C2H5OH）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等。
实验时，首先配制一定浓度的硫酸镍溶液，加入表面活性剂（PVP）,用超声分散器混合成均匀的悬浮液。
然后往均匀悬浮液中缓慢滴加水合肼溶液，用恒温水浴锅控制反应温度，氢氧化钠溶液控制反应pH值，反应过程中用电动搅拌器不断搅拌。
超细粉体的制备方法
超细粉体的制备方法
超细粉体的制备方法有很多种，常见的包括以下几种：
1. 气相法：将化学反应产生的气体混合等离子体中，通过物理和化学反应使气态物质转变为粉末。
2. 溶剂法：将所需材料溶于有机溶剂或水中，在适当条件下，将溶液慢慢蒸发干燥，得到超细粉末。
3. 机械法：通过机械剪切、碾磨和冲击等机械力量作用，将粗粉末不断细化。
4. 化学沉淀法：将水溶性物质溶解于水中，在控制pH值的情况下加入化学试剂，产生沉淀物，然后进行干燥和烘烤，得到超细粉末。
5. 等离子体法：将所需材料在大气压下暴露于等离子体中，利用等离子体的热、光、化学反应以及激波力等效应制备超细粉末。
6. 真空喷雾法：将所需材料通过喷雾喷入真空环境中，利用强大的气相冷却作用，使溶液迅速凝固成超细粉末。
7. 物理气相法：通过高功率激光或电弧等方式将金属材料蒸发，形成高温高压等离子体，利用等离子体的力和能量将其制备成超细粉末。
液相法制备氧化锌纳米粉体的
激光粒度分析
总结词
激光粒度分析是一种快速、准确测定氧化锌纳米粉体粒 度分布的方法。
详细描述
激光粒度分析通过测量颗粒对激光的散射强度来推算其 粒度分布。它可以提供关于粉体颗粒大小的全面信息， 包括平均粒径、粒径分布和粒度分布曲线等。这些数据 有助于评估粉体的分散性和稳定性，以及其在应用中的 性能表现。
03
液相法制备氧化锌纳米粉体的 实验过程
实验材料与设备
材料
硝酸锌、氢氧化钠、聚乙烯吡咯 烷酮（PVP）等。
设备
搅拌器、热恒温槽、离心机、电 子天平等。
实验步骤
2. 搅拌与反应
将硝酸锌溶液和氢氧化钠溶液 混合，快速搅拌，使反应物充 分接触。
4. 离心分离
将热处理后的溶液进行离心分 离，收集上层清液。
透射电子显微镜分析
总结词
透射电子显微镜分析能够提供高分辨率的图像，用于 观察氧化锌纳米粉体的内部结构和晶体生长。
详细描述
透射电子显微镜分析能够观察到氧化锌纳米粉体的晶 格条纹、晶格畸变和晶体取向等信息，有助于深入了 解其晶体生长过程和内部结构。这些数据对于优化制 备工艺和提高粉体性能具有重要意义。
详细描述
溶胶-凝胶法是一种制备氧化锌纳米粉体的常用方法。该方法可以制备出粒径小、分散性好的氧化锌纳米粉体， 同时还可以通过控制溶胶-凝胶过程参数，如溶液浓度、反应温度和时间等，调控粉体的形貌和性能。该方法操 作简便，但生产成本较高。
水热法
总结词
在高温高压条件下，将氧化锌前驱体置于水中进行反应，经过结晶和生长得到氧化锌纳 米粉体。
详细描述
尽管氧化锌本身是一种非磁性材料，但通过液相法制备的氧 化锌纳米粉体在磁学性能方面表现出一定的响应性和损耗能 力。这使得它们在某些特定领域，如磁记录和磁热疗等具有 一定的应用潜力。
液相法制备超细粉体材料
4 3 g G r r 2 3 V 2V 临界晶核大小： rc RT ln S
成核过程可以看作是激活过程，成核所需的活化能为：
Ec Gmax 1
ln S
2
提高溶液的过饱和度S，可以大大降低ΔGmax，使rc 减小，因此溶液的过饱和度是超细颗粒成核的必要 条件。
• 物理法:将溶解度高的盐的水溶液雾化成小液 滴，使其中盐类呈球状均匀地迅速析出.为了 使盐类快速析出，可以采用加热蒸发或冷冻干 燥等方法，最后将这些微细的粉末状盐类加热 分解，即可得到氧化物微粉。主要包括超临界 法和溶剂蒸发法 • 化学法是指通过在溶液中的化学反应生成沉淀， 将沉淀物加热分解，可制成纳米粉体材料，这 是应用广泛且有很多使用价值的方法。包括： 沉淀法、醇盐水解法、溶胶－凝胶法、水热合 成法、非水乳液法、微乳液法等。
有一系列突出的优点：①能在溶液状态下获得组分的均匀 混合，适合于微量元素的添加。②制得的超细粉体粒径一 般在1～50μm范围内，表面活性好，比表面积高。③操作 简单，特别有利于高纯陶瓷材料的制备。
沉淀法反应器设计原则及其特点
对于用沉淀法制备粒度分布窄化，晶型可控的超细粉 体，混合对其粒度分布和颗粒形貌有重要影响，混合包括 发生在大尺度上的宏观混合过程和发生在分子尺度上的微 观混合过程。通过宏观混合，各组分可达反应器尺度上的 宏观浓度分布均匀，通过微观混合则使局部小区域内各组 分浓度分布达到分子尺度上的均匀化。对晶粒的成核，微 观混合起十分重要的关键作用。对于晶体生长，微观混合 对其无影响，只要考虑容器尺度的宏观混合即可，宏观混 合均匀则晶核即可在浓度均匀的生长环境中长大成尺寸分 布均匀和形状一致的晶粒。 沉淀法制备高品质超细粉体的反应器的设计和选型原 则是（1）反应成核区和晶体生长区分开；（2）反应成核 区臵于高度强化的微观混合区；（3）晶体生长区臵于完 全宏观混合区；（4）反应成核区宏观流动设计为平推流、 无返混。
液相还原法制备超细铜粉的研究进展
液相还原法制备超细铜粉的研究进展 谭 宁1,温晓云2,郭忠诚1,陈步明1(1.昆明理工大学材料与冶金工程学院,云南 昆明 650093;2.云南铜业集团有限公司,云南 昆明 650051) 摘 要:超细铜粉由于其特殊的性能,因而应用范围很广泛。
其制备的工艺也引起了广泛的关注,其中液相还原法由于其特殊的优点,故研究的较多。
文中阐述了液相还原法制备超细铜粉的工艺的研究进展以及铜粉表面改性的工艺,并提出了问题及对未来的展望。
关键词:超细铜粉;液相还原法;表面改性中图分类号:TG144 文献标识码:A 文章编号:1006-0308(2009)02-0071-04The D evelop m en t of Ultraf i n e Copper PowderPrepara ti on by L i qu i d Pha se Reducti ve ProcessT AN N ing1,W E N Xiao-yun2,G UO Zhong-cheng1,CHEN Bu-m ing1(1.Faculty ofMaterials and Metallurgical Engineering,Kun m ing University of Science and Technol ogy,Kun m ing,Yunnan650093,China;2.Yunnan Copper Gr oup Co.,L td.,Kunm ing,Yunnan650051,China)ABSTRACT:Due t o the excep ti onal perfor mance of the ultrafine power,and thus it has a wide range of app licati on.The p r ocess of ultrafine power p reparati on by liquid phase reductive p r ocess and the copper surface modificati on p r ocess are described,and the issue and the visi on f or the future of the ultrafine copper powder is put for ward.KEY WO R D S:ultrafine copper power;liquid phase reductive p r ocess;the surface modificati on p r ocess超细铜粉由于其特殊的物理、化学性能,目前广泛应用于电学、涂料、催化、医学等领域。
液相法制备超细粉体
液相法制备超细粉体摘要：本文介绍了液相法制备超细粉体的原理及特点，简介超细粉体的液相制备方法，并举实例-使用涂布方法在PET上涂消影层。
关键词：超细粉体；液相法；涂布引言超细粉体，是指粒径在微米级到纳米级的一系列超细材料。
按照我国矿物加工行业的共识，将超细粉体定义为粒径100%小于30um的粉体。
按照粒度的不同，超细粉体通常分为：微米级(粒径1～30um)、亚微米级(粒径1～0.1μm)和纳米级(0.001～0.1um)。
由于粒径的大幅减小，超细粉体表现出了块状材料所不具有的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧穿效应，因而在热、光、磁、化、力等性能上有较大差异。
超细粉体所具有的这些特异性能使之在汽车、化工、复合材料、生物工程和医学等领域获得广泛应用。
目前，超细粉的研究主要有制备、微观结构、宏观性能和应用等四个方面，其中超细粉的制备技术是关键，因为制备工艺和过程控制对纳米微粒的微观结构和宏观性能具有重要的影响。
1超细粉体的制备方法超细粉体的制备通常有物理和化学两种方法，物理方法中又划分为干法和湿法两种，化学方法中又分为固相法、液相法和气相法。
其中固相法分为机械粉碎法、超声波粉碎法、热分解法、爆炸法等，气相法分为真空蒸发法、气相化学反应法、等离子体法、激光法等，液相法分为沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法、喷雾热分解法、乳化液法、高分子聚合法等。
本文主要介绍液相法相关内容。
2超细粉体的制备方法2.1沉淀法沉淀法是在原料溶液中添加适当的沉淀剂，使得原料液中的阳离子形成各种形式的沉淀物，然后再经过虑、洗涤、干燥，有时还需加热分解等工艺过程制得纳米粉体的方法。
沉淀法具有设备简单、工艺过程易控制、易于商业化等优点，能制取数十纳米的超细粉。
沉淀法可分为共沉淀法、直接沉淀法、均匀沉淀法和水解法等。
2.1.1共沉淀法在混合的金属盐溶液中加入合适的沉淀剂，由于解离的离子是以均一相存在于溶液中，经反应后可以得到各种成分具有均一相的沉淀，再进行热分解得到高纯超细粉体。
5 纳米材料合成(液相固相)2PPT课件
5.2.3 水热法（高温水解法）
❖ 水热法(hydrothermal method)合成纳米粉体 是指在高压下将反应物和水加热到300℃左 右时，通过颗粒的成核与生长，制备出形 貌和粒度可控的氧化物、非氧化物或金属 纳米颗粒的过程。
分为共沉淀法、均匀沉淀法和水解沉淀法
3
5.2 液相法制备纳米微粒
❖ （1）共沉淀法 共沉淀法是指当溶液中含有两种或多种阳离子且它
们以均相存在于溶液中时，可加入沉淀剂经沉淀反应得 到各种成分均一的沉淀。它是制备含有两种或两种以上 金属元素的复合氧化物纳米微粒的重要方法。
为防止干燥后的粉末聚结成团块，可用乙醇、丙醇、 异丙醇或异戊醇等分散剂进行适当的分散处理。 ❖ （Ⅰ）单相共沉淀
指两种或多种金属离子经过一步沉淀反应，得到单 相的化合物沉淀。 ❖ （Ⅱ）混合物共沉淀：沉淀产物为混合物
❖ ZrOCl2 + 2NH4OH +H2O Zr(OH)4 + 2NH4Cl ❖ YCl3+ 3NH4OH Y(OH)3 + 3NH4Cl
4
共沉淀的顺序
❖ 各种不同金属离子水溶 液发生沉淀的pH值不同.
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影响因素
❖ 醇盐的种类对微粒的形 状和结构基本无影响.
❖ 醇盐的浓度对粒径影响 不大. 浓度0.01-1mol/L, 粒径10-15 nm
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5.2.2 喷雾法
❖ （1）喷雾干燥法 将金属盐水溶液送入雾化器， 由喷嘴高速喷入干燥室获得金属盐的微粒，收集 后经灼烧变成所需要成分的超微粒子。
❖ （2）雾化水解法 此法是将一种盐的超微粒子， 由惰性气体载入含有金属醇盐的蒸气室，金属醇 盐蒸气附着在超微粒的表面，与水蒸气反应分解 后形成氢氧化物微粒，经灼烧后获得氧化物的超 细微粒。
211287357_两种液相法制备超细γ_－_Ａｌ２Ｏ３粉体的形貌及纯度的研究
ｄｏｉ:１０ １１９２０/ｘｎｍｄｚｋ ２０２３ ０３ ００４两种液相法制备超细γ－Ａｌ２Ｏ３粉体的形貌及纯度的研究张㊀茜ꎬ万㊀静(西南民族大学化学与环境学院ꎬ四川成都㊀６１００４１)摘㊀要:超细氧化铝因其优良的机械性能及耐高温㊁耐腐蚀㊁高强度的物理性能得以广泛应用.采用液相法制备超细氧化铝粉体即通过沉淀法㊁溶胶－凝胶法制备出形貌规则㊁分散性好ꎬ粒径较小的氧化铝纳米粉体.纳米氧化铝粉体通过Ｘ射线衍射仪(ＸＲＤ)ꎬ马尔文纳米粒度仪ꎬ扫描电子显微镜(ＳＥＭ)等进行表征.探究使用不同方法制备的氧化铝纳米粉体的形貌㊁粒径及结晶情况之间的差异ꎬ以及相同方法加不同用量的分散剂对粉体的粒径和形貌的影响.根据表征结果发现在该条件下制备出的粉体为γ－Ａｌ２Ｏ３ꎬＳＥＭ结果表明沉淀法制备出的粉体为结晶状态较好㊁形状均匀的球形Ａｌ２Ｏ３粉体ꎬ使用溶胶凝胶法制备的粉体为蠕虫状的Ａｌ２Ｏ３粉体ꎬ但相较于沉淀法ꎬ采用溶胶凝胶法制备的粉体粒径较小.关键词:溶剂凝胶法ꎻ均相沉淀法ꎻ球形㊁蠕虫形氧化铝粉体中图分类号:ＴＱ１３３㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:２０９５￣４２７１(２０２３)０３￣０２６２￣０７收稿日期:２０２２￣０７￣２４通信作者:万静(１９７１－)ꎬ女ꎬ四川人ꎬ副教授ꎬ研究方向:无机功能材料.Ｅ￣ｍａｉｌ:１２０８３００１６３＠ｑｑ.ｃｏｍ基金项目:中央高校科研基金研究生项目２０２２ＮＹＸＸＳ０８６Ｓｔｕｄｙｏｎｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｐｕｒｉｔｙｏｆｕｌｔｒａｆｉｎｅγ－Ａｌ２Ｏ３ｐｏｗｄｅｒｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｗｏｌｉｑｕｉｄ－ｐｈａｓｅｍｅｔｈｏｄｓＺＨＡＮＧＸｉꎬＷＡＮＪｉｎｇ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬＳｏｕｔｈｗｅｓｔＭｉｎｚｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＣｈｅｎｇｄｕ６１００４１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｕｌｔｒａｆｉｎｅａｌｕｍｉｎａｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅꎬｃｏｒｒｏ￣ｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅ.Ｕｌｔｒａｆｉｎｅａｌｕｍｉｎａｐｏｗｄｅｒｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｍｅｔｈｏｄｉｎｔｈｅｆｏｒｍｏｆａｌｕｍｉｎａｎａｎｏｐｏｗｄｅｒｗｉｔｈｒｅｇｕｌａｒｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙꎬｇｏｏｄｄｉｓｐｅｒｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｍａｌｌｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｂｙｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｓｏｌ－ｇｅｌｍｅｔｈｏｄ.Ｎａｎｏ－ａｌｕｍｉｎａｐｏｗｄｅｒｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ(ＸＲＤ)ꎬＭａｌｖｅｒｎｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎａｌｙｚｅｒꎬｓｃａｎ￣ｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ(ＳＥＭ)ꎬｅｔｃ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｘｐｌｏｒｅｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙꎬｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａ￣ｔｉｏｎｏｆａｌｕｍｉｎａｎａｎｏｐｏｗｄｅｒｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓꎬａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓｏｆｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓａｄｄｅｄｉｎｅａｃｈｍｅｔｈｏｄｏｎｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｐｏｗｄｅｒ.Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓꎬｔｈｅｐｏｗｄｅｒｐｒｅｐａｒｅｄｕｎｄｅｒｔｈｉｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗａｓγ－Ａｌ２Ｏ３ꎬａｎｄｔｈｅＳＥＭｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｏｗｄｅｒｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓａｓｐｈｅｒｉｃａｌＡｌ２Ｏ３ｐｏｗｄｅｒｗｉｔｈｇｏｏｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｔａｔｅａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｓｈａｐｅꎬａｎｄｔｈｅｐｏｗｄｅｒｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｓｏｌ－ｇｅｌｍｅｔｈｏｄｗａｓａｗｏｒｍ－ｌｉｋｅＡｌ２Ｏ３ｐｏｗｄｅｒ.Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄꎬｔｈｅｐｏｗｄｅｒｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｓｏｌ－ｇｅｌｍｅｔｈｏｄｈａｄａｓｍａｌｌｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｏｌｖｅｎｔｇｅｌｍｅｔｈｏｄꎻｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄꎻｓｐｈｅｒｉｃａｌꎬｈｅｌｍｉｎｔｈａｌｕｍｉｎａｐｏｗｄｅｒ㊀㊀近年来ꎬ传统的Ａｌ２Ｏ３粉体在涂料㊁精密部件上有着广泛应用ꎬ而超细氧化铝粉体因其强度高㊁硬度大㊁耐高温㊁抗磨损㊁耐腐蚀㊁绝缘性好㊁抗氧化性好㊁表面积大等优点ꎬ引起人们广泛关注ꎬ并在电子㊁机械㊁化第３期张茜ꎬ等:两种液相法制备超细γ－Ａｌ２Ｏ３粉体的形貌及纯度的研究㊀工以及航天航空等领域得以应用[１￣２].氧化铝具备多种晶形结构ꎬ其中包括η－Ａｌ２Ｏ３㊁γ－Ａｌ２Ｏ３㊁α－Ａｌ２Ｏ３㊁θ－Ａｌ２Ｏ３等ꎬ其中α－Ａｌ２Ｏ３相具有硬度大㊁熔点高㊁稳定性好等优点ꎬ其余大多是由氢氧化铝向α－Ａｌ２Ｏ３转变的过渡相[３].粒径小的Ａｌ２Ｏ３粉体有利于制备性能高的Ａｌ２Ｏ３陶瓷材料[４].Ａｌ２Ｏ３陶瓷是目前光谱近红外和中红外区域高温的主要陶瓷材料[５]ꎬ主要是以α－Ａｌ２Ｏ３为主晶相的重要的双折射透明陶瓷ꎬ具有硬度高㊁熔点高㊁耐磨损㊁抗腐蚀及良好的介电性能和断裂韧性ꎬ因此在透明装甲㊁电磁窗㊁高压卤化物灯外壳等领域具有广阔的应用前景[６－８].而于常规陶瓷中加入少量的纳米氧化铝粉体可以改善陶瓷的韧性ꎬ降低陶瓷的烧结温度ꎬ使陶瓷材料的力学性能得以提高ꎬ例如在氧化铝㊁碳化硅微粉中添加一定量的纳米氧化铝粉体ꎬ能够降低陶瓷纤维的烧结温度ꎬ使氧化铝㊁碳化硅纤维烧结后趋于完全致密化[９￣１０].目前对氧化铝粉体相关应用的研究已经越来越深入ꎬ但对于化学法合成氧化铝粉体晶型㊁形貌㊁纯度的报道以及对于采用球磨法制备的氧化铝陶瓷和化学法制备的氧化铝陶瓷的差异的相关报道仍然相对较少ꎬ因此在本实验中对沉淀法和溶胶凝胶法制备的超细Ａｌ２Ｏ３粉体的粒径㊁形貌进行了比较ꎬ对其纯度进行表征.并将采用化学法所制备的氧化铝陶瓷材料和商业粉制备的陶瓷材料的相对密度进行比较.通常制备氧化铝粉体采用的方法有固相法㊁气相法以及液相法[１１].其中因液相法的工业化成本低ꎬ且制得的粉体粒径分布窄ꎬ形状颗粒容易控制是目前实验室及工业化生产应用最广泛的方法[１２].液相法中包括沉淀法㊁溶胶凝胶法㊁溶液蒸发法㊁水热法以及微乳液法.本文主要采用沉淀法以及溶胶－凝胶法进行纳米氧化铝的制备ꎬ其中溶胶凝胶法具有成分控制精确ꎬ加工温度低ꎬ成本低ꎬ相分布均匀等优点[１３].１㊀实验部分１.１㊀试剂与仪器聚乙二醇(分子量２００ꎬ分析纯ＡＲꎬ成都市新都区木兰镇工业开发区)ꎻ氨水(分析纯ＡＲꎬ成都金山化学试剂有限公司)ꎬ尿素(分析纯ＡＲꎬ西陇科学股份有限公司)ꎻ九水硝酸铝(分析纯ＡＲꎬ成都市科隆化学品有限公司)ꎻ柠檬酸(分析纯ＡＲꎬ成都市科隆化学品有限公司)ꎻ碳酸氢铵(分析纯ＡＲꎬ成都市科隆化学品有限公司).Ｘ射线衍射分析仪(ＡＴ１１０３Ｍꎬ北京普析通用仪器有限责任公司)ꎻ超声波清洗仪(ＧＴ－１７３０ＱＴＳꎬ成都宜恒实验仪器有限公司)ꎻ电子天平(ＦＡ１００４Ｂꎬ成都宜恒实验仪器有限公司)ꎻ烘箱(ＤＨＧ－９２４０Ａꎬ上海一恒科技有限公司)ꎻ马尔文纳米粒度及ＺＥＴＡ电位分析仪(ＺＥＮ３６９０＋ＭＰＴＺꎬ马尔文公司)ꎬ扫描电子显微镜(ＳＥＭ)(ＪＥＯＬ－ＪＳＭ－７５００ꎬ日本电子).１.２㊀实验方法１.２.１㊀均相沉淀法制备氧化铝纳米粉体根据实验原理ＣＯ(ＮＨ２)２＋３Ｈ２Ｏ＝ＣＯ２＋２ＮＨ３ Ｈ２０㊀氨水电离:ＮＨ３ Ｈ２Ｏ＝ＮＨ４＋＋ＯＨ－产生氢氧化铝沉淀:３ＯＨ－＋Ａｌ３＋＝Ａｌ(ＯＨ)３ꎬ高温制备氧化铝:２Ａｌ(ＯＨ)３＝Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２Ｏ可得尿素与九水硝酸铝的摩尔比为３ʒ２ꎬ据报道使用过量尿素制备氧化铝时ꎬ出现氢氧化铝的速率会加快ꎬ制备出的氧化铝沉淀的分散性和结晶性也会更好ꎬ所以本实验采取尿素ʒ九水硝酸铝＝１０ʒ１ꎬ由此计算出应称取６.００７ｇ尿素和３.７５ｇ的九水硝酸铝ꎬ将其分别溶于２５ｍＬ去离子水ꎬ于九水硝酸铝溶液中加入不同剂量的聚乙二醇２００(ＰＥＧ２００)作为分散剂ꎬ加入剂量分别为１ｍＬ㊁３ｍＬ㊁５ｍＬ㊁７ｍＬ㊁９ｍＬ.将加入聚乙二醇２００的九水硝酸铝溶液和尿素溶液置于超声清洗仪中超声５ｍｉｎꎬ将尿素溶液缓慢注入九水硝酸铝溶液中并超声１０ｍｉｎꎬ超声后置于１００ħ的水浴锅中水浴３~４ｈ(水浴至成凝胶状即可)ꎬ离心分离３~４次ꎬ干燥４ｈ左右ꎬ样品置于马弗炉中９５０ħ煅烧３ｈ[１４].１.２.２㊀溶胶－凝胶法制备纳米氧化铝粉体溶胶凝胶法制备纳米氧化铝粉体[１５￣１６]ꎬ采用７０ｇ九水硝酸铝溶于２５０ｍＬ去离子水中ꎬ取出５０ｍＬ九水硝酸铝溶液ꎬ加入１０ｍＬ０.０５ｍｏｌ/Ｌ的柠檬酸溶液使其在６５ħ的水浴锅中搅拌至溶胶状即呈现丁达尔效应ꎬ加碳酸氢铵调至ｐＨ＝３后加入一定量的所需分散剂ꎬ再加氨水调至ｐＨ＝８并陈化１２ｈꎬ离心分离２~３次后冷冻ꎬ干燥３~４ｈꎬ马弗炉９５０ħ煅烧３ｈ.１.２.３㊀热等静压(ＨＩＰ)制备Ａｌ２Ｏ３陶瓷煅烧后的Ａｌ２Ｏ３粉末经过２００目筛分后ꎬ在不锈钢模具中用２０ＭＰａ的压力干压成Φ２０ｍｍ的圆盘ꎬ冷等静压后在１６００ħꎬ２００ＭＰａ下热等静压２ｈ.３６２西南民族大学学报(自然科学版)第４９卷２㊀结果与讨论２.１㊀不同方法制备的Ａｌ２Ｏ３粉体的ＸＲＤ表征图１为分别使用溶胶－凝胶法和沉淀法加入聚乙二醇２００分散剂制备的Ａｌ２Ｏ３粉体的ＸＲＤ图谱.从图中看出ꎬ在２θ＝３６.３ʎ㊁４５.５９ʎ㊁６６.８９ʎ等处出现了γ－Ａｌ２Ｏ３晶体(ＪＳＰＤＳ卡片１０－０４２５)的特征衍射峰ꎬ这说明该粉体为高活性的γ－Ａｌ２Ｏ３晶相[１７￣１８].从图中可知ꎬ沉淀法以聚乙二醇２００做分散剂其衍射峰强度相对较高ꎬ样品结晶较好[１９]ꎬ对比溶胶凝胶法加聚乙二醇２００做分散剂ꎬ以及不加分散剂的图谱发现ꎬ不加分散剂的ＸＲＤ图谱衍射峰强度更高结晶效果更好ꎬ而结晶峰强度只与烧结的温度和时间有关ꎬ在本实验中样品的烧结温度和时间一致ꎬ因此造成样品ＸＲＤ图谱衍射峰强度结果差异可能是因为分散剂在烧结过程中分解耗能ꎬ造成对结晶温度不够ꎬ所导致的结果是晶型稍微差一些.图１㊀不同方法加同一分散剂的Ａｌ２Ｏ３粉体的ＸＲＤ对比图Ｆｉｇ.１㊀ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＡｌ２Ｏ３ｐｏｗｄｅｒｓａｄｄｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ２.２㊀Ａｌ２０３粉体粒径测试２.２.１㊀溶胶凝胶法制备的纳米氧化铝粉体粒径分析图２为溶胶凝胶法加入不同量的ＰＥＧ２００作分散剂的粒径图ꎬ从图中可以看出加入３ｍＬ聚乙二醇２００做分散剂的Ａｌ２Ｏ３粉体的粒径图相较于加其他含量的ＰＥＧ２００做分散剂的Ａｌ２Ｏ３相比粒径有显著优势ꎬ对比加入不同ＰＥＧ２００分散剂制备的Ａｌ２Ｏ３粉体粒径图ꎬ不加分散剂的氧化铝粒径最大ꎬ而加入少量的ＰＥＧ２００做分散剂起不到较好的分散作用ꎬ加入过多的分散剂反而会使氧化铝粒径图分布较宽ꎬ粒径分布范围较广ꎬ样品开始团聚.图２㊀ｓｏｌ－ｇｅｌ法加入不同量ＰＥＧ２００做分散剂的Ａｌ２Ｏ３粉体粒径图Ｆｉｇ.２㊀ＰａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉａｇｒａｍｏｆＡｌ２Ｏ３ｐｏｗｄｅｒｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓｏｆＰＥＧ２００ａｄｄｅｄｂｙｓｏｌ－ｇｅｌｍｅｔｈｏｄａｓｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ４６２第３期张茜ꎬ等:两种液相法制备超细γ－Ａｌ２Ｏ３粉体的形貌及纯度的研究㊀２.２.２㊀沉淀法制备的氧化铝粒径测试㊀㊀在表１所示的实验条件下探究不同ｐＨ下的Ａｌ２Ｏ３粉体粒径.如图３所示ꎬ用不同线形区分在不同ｐＨ下的Ａｌ２Ｏ３粉体粒径.图３中用不同线形区分在不同ｐＨ下的Ａｌ２Ｏ３粉体粒径图ꎬｐＨ＝５氧化铝纳米粉体的粒径图分布范围较窄ꎬ中心峰值在６８.０６ｎｍ处ꎻｐＨ＝６制备的氧化铝纳米粉体ꎬ中心峰值在７８.８２ｎｍ处ꎬ分布范围较窄ꎻ虽然ｐＨ＝７时的氧化铝纳米粉体中心峰值在５０.７５ｎｍꎬ比ｐＨ＝６时粒径较小ꎬ但是氧化铝粉体的粒径图分布更宽ꎻｐＨ＝８时氧化铝纳米粉体的粒径峰ꎬ中心粒径位于５０.７５ｎｍ左右ꎬ与之前相比粒径分布更窄ꎬ且相比于在ｐＨ＝７时制备的氧化铝粉体的粒径图分布值更高ꎬ故在以下关于沉淀法的实验中选择在ｐＨ＝８的条件下完成加入不同量分散剂ＰＥＧ２００对Ａｌ２Ｏ３粒径影响的探究.表１㊀用沉淀法在不同ｐＨ下制备的氧化铝粉体粒径Ｔａｂｌｅ１㊀ＰａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆａｌｕｍｉｎａｐｏｗｄｅｒｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐＨ编号分散剂体积/ｍＬ水热温度(ħ)时间(ｈ)摩尔比ｐＨ粒径分布/ｎｍ中心粒径/ｎｍａ５１００４１０ʒ１５５８.７７~９１.２８６８.０６ｂ５１００４１０ʒ１６５８.７７~９１.２８７８.８２ｃ５１００４１０ʒ１７３７.８４~５８.７７５０.７５ｄ５１００４１０ʒ１８４３.８２~６２.０６５０ꎬ７５图３㊀沉淀法在不同ｐＨ下制备Ａｌ２Ｏ３粉体粒径图Ｆｉｇ.３㊀ＰａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｃｈａｒｔｏｆａｌｕｍｉｎａａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐＨｂｙｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ㊀㊀图４为沉淀法加入不同含量ＰＥＧ２００做分散剂的Ａｌ２Ｏ３粒径图ꎬ从图中可以看出ꎬ加入５ｍＬＰＥＧ２００做分散剂的Ａｌ２Ｏ３粒径图最小ꎬ而加入７ｍＬ和９ｍＬＰＥＧ２００做分散剂的Ａｌ２Ｏ３粉体的粒径较大ꎬ且粒径图分布较宽ꎬ说明粒径分布不均匀ꎬ因此在本组实验中加入５ｍＬＰＥＧ２００做分散剂为最优用量.这种现象的可能原因是聚乙二醇是一种非离子型表面活性剂易溶于水和有机溶剂ꎬ有不同的分子量ꎬ其分子式为ＨＯ－(ＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２)ｎ－ＯＨꎬ其链长因分子量大小而不同ꎬ通过共价吸附或者物理吸附的方式与沉淀物结合ꎬ产生空间位阻效应ꎬ分子使胶体表面形成一层有一定厚度的薄膜并吸附在胶体颗粒表面ꎬ从而使颗粒之间彼此隔开ꎬ难以团聚.而过量的聚乙二醇会造成各长链绞合在一起ꎬ反而不利于粉体的分散.图４㊀沉淀法加入不同量ＰＥＧ２００作分散剂时的氧化铝粒径图Ｆｉｇ.４㊀ＰａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉａｇｒａｍｏｆａｌｕｍｉｎａｗｈｅｎａｄｄｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓｏｆＰＥＧ２００ａｓｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ５６２西南民族大学学报(自然科学版)第４９卷２.３㊀Ａｌ２Ｏ３粉体的ＳＥＭ表２.３.１㊀溶胶凝胶法制备的Ａｌ２Ｏ３粉体ＳＥＭ表征㊀㊀图５是以溶胶凝胶法制备的加入了不同量的ＰＥＧ２００做分散剂的ＳＥＭ图ꎬ从图所示ꎬ在不加分散剂时粉体团聚现象较为明显ꎬ加入１ｍＬ㊁３ｍＬＰＥＧ２００做分散剂时粉体呈不规则条状ꎬ加入３ｍＬＰＥＧ２００时粉体的颗粒性更明显ꎬ分散更为均匀ꎻ加入５ｍＬＰＥＧ２００做分散剂时ꎬ粉体呈蠕虫状ꎬ开始有明显的团聚ꎻ加入７ｍＬ㊁９ｍＬ的ＰＥＧ２００做分散剂粉体团聚现象更为严重.图５㊀ｓｏｌ－ｇｅｌ法加入不同ＰＥＧ２００所得Ａｌ２Ｏ３粒径图(ａ)不加分散剂㊁(ｂ)１ｍＬ㊁(ｃ)３ｍＬ㊁(ｄ)５ｍＬ㊁(ｅ)７ｍＬ㊁(ｆ)９ｍＬＦｉｇ.５㊀ＰａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉａｇｒａｍｏｆＡｌ２Ｏ３ｏｂｔａｉｎｅｄｂｙａｄｄｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔＰＥＧ２００ｂｙｓｏｌ－ｇｅｌｍｅｔｈｏｄ(ａ)ｗｉｔｈｏｕｔｄｉｓｐｅｒｓａｎｔꎬ(ｂ)１ｍＬꎬ(ｃ)３ｍＬꎬ(ｄ)５ｍＬꎬ(ｅ)７ｍＬꎬ(ｆ)９ｍＬ２.３.２㊀沉淀法制备的Ａｌ２Ｏ３粉体ＳＥＭ表征㊀㊀图６为沉淀法加入不同量ＰＥＧ２００做分散剂制备的Ａｌ２Ｏ３粉体的ＳＥＭ图ꎬ加入１ｍＬ㊁３ｍＬ㊁５ｍＬＰＥＧ２００做分散剂时Ａｌ２Ｏ３粉体颗粒分明ꎬ呈现规则的球形ꎬ加入７ｍＬＰＥＧ２００做分散剂时粉体开始出现团聚现象ꎬ而加入９ｍＬＰＥＧ２００做分散剂时粉体出现严重团聚的现象.图６㊀沉淀法加入不同量ＰＥＧ２００做分散剂的Ａｌ２Ｏ３粉体的ＳＥＭ(ａ)１ｍＬ㊁(ｂ)３ｍＬ㊁(ｃ)５ｍＬ㊁(ｄ)７ｍＬ㊁(ｅ)９ｍＬＦｉｇ.６㊀ＳＥＭｏｆＡｌ２Ｏ３ｐｏｗｄｅｒｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓｏｆＰＥＧ２００ａｄｄｅｄａｓｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｂｙｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ(ａ)１ｍＬ㊁(ｂ)３ｍＬ㊁(ｃ)５ｍＬ㊁(ｄ)７ｍＬ㊁(ｅ)９ｍＬ６６２第３期张茜ꎬ等:两种液相法制备超细γ－Ａｌ２Ｏ３粉体的形貌及纯度的研究㊀２.３.３㊀Ａｌ２Ｏ３粉体的ＩＣＰ－ＭＳ㊁ＥＤＳ表征对Ａｌ２Ｏ３粉体进行了纯度测试.结果如表２所示ꎬ除微量杂质元素外ꎬＡｌ３＋含量占比最高ꎬ这与图７的ＥＤＳ测试结果相符ꎬ表明γ－Ａｌ２Ｏ３相纯度高.表２㊀Ａｌ２Ｏ３粉体的ＩＣＰ－ＭＳ测试中金属元素含量分析Ｔａｂｌｅ２㊀ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｅｔａｌｅｌｅｍｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｉｎＩＣＰ－ＭＳｔｅｓｔｏｆＡｌ２Ｏ３ｐｏｗｄｅｒ元素ＬａＣｒＧａＣａＺｎＳｉＬｉ含量０.００５２％０.００５４％０.００８１％０.０１１１％０.０１１９％０.０１２２％０.０１４６％元素ＳｎＳＦｅＫＮａＰＡｌ含量０.０１８８％０.０１６５％０.０２０８％０.０７４６％０.１１６１％０.２６３９％４３.５５０６％㊀㊀㊀㊀图７㊀Ａｌ２Ｏ３粉体的ＥＤＳ表征Ｆｉｇ.７㊀ＥＤＳｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＡｌ２Ｏ３ｐｏｗｄｅｒ２.４㊀Ａｌ２Ｏ３陶瓷材料的表征２.４.１㊀Ａｌ２Ｏ３陶瓷材料的ＸＲＤ陶瓷材料在１６００ħ㊁２００ＭＰａ下热等静压(ＨＩＰ)２ｈ后通过ＸＲＤ表征ꎬ从图８中可以看出ꎬ在２θ＝２６.１６ʎ㊁３５.８７ʎ㊁４５.８３ʎ㊁５７.９９ʎ㊁６８.６７ʎ等出现了α－Ａｌ２Ｏ３晶体(ＰＤＦ:１０－０１７３)尖锐㊁清晰的特征衍射峰ꎬ与α－Ａｌ２Ｏ３的标准卡片衍射峰相对应[２０].表明γ－Ａｌ２Ｏ３粉体在热等静压的高温过程中完全转变为α－Ａｌ２Ｏ３.２.４.２㊀Ａｌ２Ｏ３陶瓷材料的相对密度研究表明ꎬ分散性好且粒径尺寸较小的粉体所制备的陶瓷材料具有更高的相对密度ꎬ相对密度与陶瓷透光率的变化趋势一致ꎬ相对密度越高ꎬ陶瓷材料越可能获得更高的透光率[２１].根据阿基米德排水法测试并计算该实验中Ａｌ２Ｏ３陶瓷材料的相对密度[２２].ρ＝ＡＡ－Ｂ(ρ水－ρＬ)＋ρＬ.(１)ｄ＝ρ/ρ０ˑ１００％.(２)其中取室温下去离子水密度为ρ水＝０.９９８２ｇ/ｃｍ３ꎬ空气密度ρＬ＝０.００１２ｇ/ｃｍ３ꎬρ０为Ａｌ２Ｏ３的理论密度ꎬＡ为待测固体在空气中的质量ꎬＢ为待测固体在去离子水中的质量.计算得出氧化铝陶瓷的相对密度为９９.２５％ꎬ高于采用球磨法制备的Ａｌ２Ｏ３陶瓷的相对密度ꎬ可能的原因之一是前驱体Ａｌ２Ｏ３粉末粒径足够小ꎬ这也为后续制备Ａｌ２Ｏ３透明陶瓷提供了基础[２３].图８㊀Ａｌ２Ｏ３陶瓷材料的ＸＲＤＦｉｇ.８㊀ＸＲＤｏｆＡｌ２Ｏ３ｃｅｒａｍｉｃｓｍａｔｅｒｉａｌｓ７６２西南民族大学学报(自然科学版)第４９卷３㊀结论㊀㊀本实验通过溶胶凝胶法和沉淀法两种方法制备Ａｌ２Ｏ３粉体ꎬ并利用ＸＲＤ㊁ＳＥＭ和马尔文粒度仪对粉体的结晶㊁形貌和粒径进行表征.对比了通过两种方法得出的粉体的形貌和结晶状态的差异ꎬ以及在同一方法中加入不同量的分散剂对粉体粒径的影响.实验结果表明ꎬ与溶胶凝胶法相比ꎬ通过沉淀法制备出的粉体结晶状态更好ꎬ且粉体呈现规则的球形ꎬ而通过溶胶凝胶法所得出的粉体粒径更小ꎬ粉体呈蠕虫状ꎬ相比于直接采用球磨法制备出的Ａｌ２Ｏ３陶瓷材料具有更高相对密度.同时ꎬ在同一方法中加入适量的ＰＥＧ２００做分散剂能起到较好的分散作用使粉体分散更均匀ꎬ而加入过量的分散剂会使粉体团聚严重ꎬ这可能是因为聚乙二醇是一种非离子型表面活性剂易溶于水和有机溶剂ꎬ有不同的分子量ꎬ其分子式为ＨＯ－(ＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２)ｎ－ＯＨꎬ其链长因分子量大小而不同ꎬ通过共价吸附或者物理吸附的方式与沉淀物结合ꎬ产生空间位阻效应ꎬ分子使胶体表面形成一层有一定厚度的薄膜并吸附在胶体颗粒表面ꎬ从而使颗粒之间彼此隔开ꎬ难以团聚.而过量的聚乙二醇会造成各长链绞合在一起ꎬ反而不利于粉体的分散[２４－２５].参考文献[１]王红.均匀沉淀法制备超细α－Ａｌ２Ｏ３粉[Ｄ].江西景德镇:景德镇陶瓷学院ꎬ２００９.[２]马征.氧化铝陶瓷精密部件制备技术的研究[Ｄ].山东青岛:青岛科技大学ꎬ２０２２.[３]夏尊.改性氧化铝粉体对其烧结性及导热性的影响[Ｄ].辽宁大连:大连交通大学ꎬ２０２０.[４]廖荣ꎬ刘英ꎬ王慧ꎬ等.氧化铝粉体对氧化铝陶瓷制品性能的影响[Ｊ].现代技术陶瓷ꎬ２００１(０４):３５－３８.[５]ＯＰＡＲＩＮＡＩＢꎬＫＯＬＭＡＫＯＶＡＧ.Ｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｏｂｔａｉｎｉｎｇｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｃｅｒａｍｉｃｓｆｒｏｍａｌｕｍｉｎｕｍｏｘｉｄｅ(ｒｅｖｉｅｗａｒｔｉｃｌｅ)[Ｊ].Ｒｅ￣ｆｒａｃｔｏｒｉｅｓａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｅｒａｍｉｃｓꎬ２０２１ꎬ６２(２):１９６－２０１. 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超细粉体的制备方法
超超细粉体是现代高技术的起点,是新材料的基础。
超细粉体以其独特的性质,在现代工业中占有举足轻重的地位。
对于超细粉体的粒度界限,目前尚无完全一致的说法。
各国、各行业由于超细粉体的用途、制备方法和技术水平的差别,对超细粉体的粒度有不同的划分,例如日本将超细粉体的粒度定为0.1μｍ以下。
最近国外有些学者将100μｍ～1μｍ的粒级划分为超细粉体,并根据所用设备不同,分为一级至三级超细粉体。
对于矿物加工来说,我国学者通常将粒径小于10μｍ的粉体物料称为“超细粉体”。
超细粉体的研究始于上世纪60年代,但较全面的研究则是从上世纪80年代开始。
早在上世纪80年代初期,日本已将超细粉体的研究列为材料科学与工程领域的四大研究任务之一,并组织一批科学家对其性质、制备方法及应用等方面进行协作开发研究,美国、前苏联、法国、德国在超细粉体的应用方面也取得了较丰硕的成果。
我国对超细粉体的研究虽然起步较晚, 上世纪80年代后期才开始比较系统的研制开发。
但近几年形成了研究热潮,近年来也取得一定的成效,特别是一些大学和研究所在理论研究和实验室规模及中试水平上有了较大进展。
但总的来说,我国在这一领域与世界先进水平相比仍有一定差距。
超细粉体将随着研究的深入和应用领域的扩大而愈来愈显示其巨大的威力。
§1超细粉体的特性与应用1.1超细粉体的特性根据聚集状态的不同,物质可分为稳态、非稳态和亚稳态。
通常块状物质是稳定的;粒度在2ｎｍ左右的颗粒是不稳定的,在高倍电镜下观察其结构是处于不停的变化;而粒度在微米级左右的粉末都处于亚稳态。
超细粉体表面能的增加,使其性质发生一系列变化,产生超细粉体的“表面效应”;超细粉体单个粒子体积小,原子数少,其性质与含“无限”多个原子的块状物质不同,产生超细粉体的“体积效应”,这些效应引起了超细粉体的独特性质。
目前,对超细粉体的特性还没有完全了解,已经比较清楚的特性可归纳为以下几点。
(1)比表面积大。
由于超细粉体的粒度较小,所以其比表面积相应增大,表面能也增加。
液相化学合成法制备高纯Al_2O_3超细粉体
Ｎ 、 ａＭｇＦ 、ｉ 得 溶液 ， 静置、 干燥后得到黄色透明凝胶 ， ５０ 左右 除去 Ｋ、 ａＣ 、 、ｅＳ 等杂质及机械 混入物 ， 在 ８￣ Ｃ 的球形 － １ ３ 。 Ａ ２ 粉 用该法制备高纯 Ａ ２ ０ １ ｌ 超细粉末 具有原料便宜 ， 设备简单 ， 粒子分散性好等优点阴 。
该方法的关键是要制备很纯的硫酸铝铵 ， 因此要
胺为原料 ， 在室温下不断搅拌的 同时 ， 向一定浓度的
硝酸铝溶液缓 慢加入适量的六次甲基 四胺溶液， 继续 搅拌得到透明溶胶 ， ５ ℃水浴 １ｒ ｎ 得到透 明凝 经 ０ ５ ｉ， ａ 胶。 凝胶经陈化和 ７ ℃干燥后 ， ０ 通过 ７ｏ２ ｏ ＇热处理 ， ｔ 可 得到平均粒径为 １ｎ 以下 的球 形 ＿ １ 粉 ， ０ｍ Ａ 再
１ ．碳酸铝铵（ Ａ Ｈ） ．２ ２ Ａ Ｃ ￣ 法
在 ｉ０ ｏ热处理可得 仪－ Ｉ）粉 。用该法制得的样 气制成的硫酸铵可 以循环使用 。 ｉ０ Ｃ Ａ ３ （ 这种工艺的特点是比 品在热处理过程 中相变过程简单 ， 且稳定相 仅 Ａ ２ —１ Ｉ
能在较低温度下得到 ， 从而可避免纳米粉粒度的过度 粗化和纳米粉的硬 团聚。
２ＮＨ ） Ｏ＋ Ｃ ＋ ３ ０ （ ４ Ｓ ４３ Ｏ２１Ｈ２ ２ ２ ￣ Ｉ Ｈｈ Ｏ — ２ ３３ ０＋ Ｃ ｚＡ１ ＮＨ Ａ（ Ｏ Ｃ ３＋ ＮＨ ＋ Ｈ２ ２ Ｏ ＋ ２ ０３
水热合成法是指在密封的反应容器（ 高压釜） 中， 以水或有机溶剂为反应介质 ， 通过对反应容器加法是制备结晶良好、 团聚超细纳米陶瓷粉体的 无 优选方法之一ｆ ９ 】 。其原理是在高温高压下一些氢氧化