粉体制备方法

粉体制备方法

摘要：本文列举了几种粉体制备合成方法，包括物理方法和化学方法。物理方法有粉碎法，蒸发冷凝法等，化学方法有气相合成法，液相反应法，固相合成法。同时比较了三种化学方法的优缺点，浅诉了近年来的几种物理新技术。

关键词：粉体制备合成方法物理方法化学方法优缺点新技术Abstract：This paper lists several powder preparation synthesis methods ,including physical method and chemical methods. The physical methods have comminuting method, evaporative cooling method, etc. Chemical methods include gas agree the diagnosis, liquid phase reaction methods, solid agree the diagnosis. And compares the advantages and disadvantages of the three kinds of chemical methods. Describes several new physical technologies in recent years

Keywords: powder preparation synthesis methods physical methods chemical methods advantages and disadvantages new physical technologies

如今，粉体的合成制备经过多年的发展，制备合成方法已经变得各种各样按理论也可分为物理和化学方法等纳米粒子的制备方法很多，可分为物理方法和化学方法[1]。

1 物理方法

1.1 粉碎法：借用各种外力，如机械力、流能力、化学能、声能、热能等使现有的块状物料粉碎成粉体。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。

粉碎法是超细粉体中最常用的方法之一，在金属、非金属、有机、无机、药材、食品、日化、农药、化工、电子、军工、航空及航天等行业广泛应用。常用的：辊压式、辊碾式、高速旋转式、球磨式、介质搅拌式、气流式粉碎机；新近开发的：液流式、射流粉碎机、超低温、超临界、超声粉碎机等。

1.2蒸发冷凝法：用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。

蒸发冷凝( IGC) 法是纳米粉体制备的主要物理方法之一, 可成功应用于金属、合金、金属氧化物等多种类型纳米粉体的制备; 制备装置容易实现, 可采用多种加热方式, 如电阻加热法、等离子喷射加热法、感应加热法、电子束加热法、激光加热法等; 目前关于制备工艺的研究主要集中在对影响纳米粉体粒径的工艺参数的研究和提高纳米粉体产率的研究上, 而粉体粒径的影响因素多、产率难以明显提高也一直是制约该法发展的瓶颈; 对采用该法制备的纳米粉体的性能

研究表明, 蒸发冷凝法制备的纳米粉体具有良好的力学性能、磁性能和光学特性。

2 化学方法

2.1气相合成法：利用金属化合物的蒸气，通过化学反应生成所需要的化合物，在保护气体环境下快速冷凝，从而制备各类物质的微粒。

以挥发性金属卤化物和氢化物；有机金属化合物等蒸气为原料，进行气相热分解和其它化学反应来合成细粉。它是合成高熔点无机化合物超细粉最引人注目的方法。

优点：颗粒均匀、纯度高、粒度小、分散性好、化学反应活性高、工艺可控和过程连续等。适合于制备各类金属、金属化合物以及非金属化合物纳米微粒。如各种金属、氮化物、碳化物、硼化物等。

按体系反应类型：分为气相分解和气相合成。

2.1.1 气相分解法：对待分解的化合物或经前期预处理的中间化合物进行加热、蒸发（物理变化）、分解（化学变化），得到目标物质的纳米微粒。热分解法要求必须具备目标纳米微粒物质的全部所需元素的适当化合物。

2.1.2 气相合成法：利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成出相应的化合物，再经过快速冷凝，制备各类物质的微粒。用该法可以进行多种微粒的合成，具有灵活性和互换性。

2.2 液相反应法

液相反应法制备超细粉体的共同特点是：均以均相的溶液为出发点，通过各种途径使溶质和溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，得到所需粉末的前驱体，热解后得到纳米微粒。

液相反应法是当前实验室和工业上广泛采用的合成高纯超细粉的方法。其主要的优点：

⑴精确控制化学组成；

⑵易于添加微量有效成分；

⑶超细粒子形状和尺寸也比较容易控制。

特别适合制备组成均匀，且纯度高的复合氧化物超细粉。典型的方法有：沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热法等。

2.2.1 沉淀法（包括直接沉淀法、化学共沉淀法、均相沉淀法）

⑴直接沉淀法：使溶液中某一种金属阳离子与沉淀剂在一定条件下发生化学反应生成沉淀物。常用来制取高纯氧化物粉体或超微粉体。加料方式可以是正滴法，即将沉淀剂溶液加到盐溶液中去；或反滴法，就是将盐溶液加到沉淀剂溶液中去，

不同的加料方式可能对沉淀物的粒度及粒度分布、形貌等产生影响。

⑵化学共沉淀法：是在含有两种或两种以上金属离子的混合金属盐溶液中，加入合适的沉淀剂，经化学反应生成各种成分具有均一相组成的共沉淀物，进一步热分解得到高纯微细或超微细粉体。沉淀剂种类和用量的选择是否恰当是确保共沉淀是否完全的关键。溶液浓度、反应温度、反应时间、PH值等因素对共沉淀过程会有很大影响。在粉体制备上，使混溶于某溶液中的所有离子完全沉淀的方法称之为共沉淀法。

⑶均相沉淀法：一般的沉淀过程是不平衡的。如果控制溶液中沉淀剂的浓度，使之缓慢地增加，则使溶液中的沉淀处于平衡状态，且沉淀能在整个溶液中均匀地出现，这种方法称为均相沉淀。通常是通过溶液中的化学反应使沉淀剂慢慢生成，从而克服了由外部向溶液中加沉淀剂而造成沉淀剂的局部不均匀性，结果沉淀不能在整个溶液中均匀出现的缺点

2.2.2 溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶技术是指金属有机或无机化合物经过溶液、凝胶而固化，再经过热处理而成氧化物或其它化合物固体的方法。

胶体溶液中的质点不是以小分子，而是以大粒子的形式分散在介质中，这些胶体溶液在重力场中不沉降或沉降极慢，表明分散的质点也不会很大，其大小在1纳米至1微米之间的质点[2]。凝胶是胶体质点或高聚物分子相互联结，搭起架子所形成的空间网状结构，在结构孔隙中填满了液体（分散介质）。凝胶是胶体的一种存在形式。

2.2.3微乳液法：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）组成的透明的、各向同性的热力学稳定体系。它可分成O/W型微乳液和W/O型微乳液。W/O型微乳液的微观结构由油连续相、水核及表面活性剂与助表面活性剂组成的界面三相组成，其中，水核可以看作一个“微型反应器”，其大小可控制在几到几十纳米之间，彼此分离，是制备微粒的理想反应介质。当微乳液体系确定后，微粒的制备是通过混合2种含有不同反应物的微乳液实现的。微乳液中的反应完成后，先将超细颗粒与微乳液进行分离，再用有机溶剂清洗以去除附在粒子表面的油和表面活性剂，最后在一定温度下干燥，煅烧得到超细粉。微乳液的结构从根本上限制了颗粒的生长，使微粒的制备变得容易实现。微乳液法的技术关键是制备微观尺寸均匀、可控、稳定的微乳液。微乳液法具有不需加热、设备简单、操作容易、粒子可控等优点，这种方法有望制备单分散的微粒；但降低成本和减轻团聚还是微乳法需要解决的两大难题，且由于使用了大量的表面活性剂，很难从获得的最后粒子表面除去这些有机物。2.2.4 水热法：水热法制备纳米粉体是在特制的密闭反应容器里，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