文档介绍：§ 液相法制备纳米微粒
液相法制备纳米微粒是将均相溶液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。Solution-based method
液相法优点:
设备简单、原料容易获得、纯度高、均匀性好、化学组成控制准确。
液相法包括沉淀法,水解法,水热法,喷雾法,乳液法,溶胶-凝胶法,自组织生长
§ .1 沉淀法 precipitation method
沉淀法是指包含一种或多种离子的可溶性盐溶液,当加入沉淀剂(如OH--,CO32-等)后,或在一定温度下使溶液发生水解,形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中析出,并将溶剂和溶液中原有的阴离子除去,经热分解或脱水即得到所需的化合物粉料。
例如,
在Ba、Ti的***盐溶液中加入草酸沉淀剂后,形成了单相化合物BaTiO(C2O4)2·4H2O沉淀。
经高温(450~750℃)加热分解,经过一系列反应可制得BaTiO3粉料;
用单相共沉淀方法也可制得 BaZn(C2O4)2·。
这种方法的缺点是适用范围很窄,仅对有限的草酸盐沉淀适用,如二价金属的草酸盐间产生固溶体沉淀。
(2)混合物共沉淀:沉淀产物为混合物。
例如:用ZrOCl2·8H20(氧***化锆)和Y2O3(氧化钇,化学纯)为原料来制备ZrO2—Y2O3的纳米粒子的过程如下:
Y2O3用盐酸溶解得到YCl3,然后将ZrOCl2·8H20和YCl3配制成一定浓度的混合溶液,在其中加NH4OH后便有Zr(OH)4和Y(OH)3的沉淀粒子缓慢形成。反应式如下:
(1)单相共沉淀:沉淀物为单一化合物或单相固溶体。
得到的氢氧化物共沉淀物经洗涤、脱水、煅烧可得到具有很好的烧结活性的ZrO2(Y2O3)纳米微粒。
烧结时应注意粉体的团聚问题。
常用方法:
丁醇共沸蒸馏;乙醇洗涤;表面活性剂改性;冷冻干燥;真空干燥。
混合物共沉淀过程是非常复杂的。溶液中不同种类的阳离子不能同时沉淀,怎么办?
各种离子沉淀的先后与溶液的pH值密切相关。
如图所示:Zr,Y,Mg,Ca的***化物溶入水形成溶液,随pH值的逐渐增大,各种金属离子发生沉淀的pH值范围不同。
§ 喷雾法
喷雾法是指溶液通过各种物理手段进行雾化获得超微粒子的一种化学与物理相结合的方法。
它的基本过程是溶液的制备、喷雾、干燥、收集和热处理。
其特点是颗粒分布比较均匀,但颗粒尺寸为亚微米到l0 um,具体的尺寸范围取决于制备工艺和喷雾的方法。
喷雾法可分为下述三种:
(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了金属盐的微粒,收集后进行焙烧,得到所需要成分的超微粒子。
如铁氧体的超细微粒制备:
程序是将镍、锌、铁的硫酸盐的混合水溶液喷雾,获得了10~20 um混合硫酸盐的球状粒子,经1073~1273 K焙烧,即可获得镍锌铁氧体软磁超微粒子,该粒子是由200nm的一次颗粒组成。
(2)雾化水解法
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,经焙烧后获得氧化物的超细微粒。
这种方法获得的微粒纯度高,分布窄,尺寸可控。具体尺寸大小主要取决于盐的微粒大小。