纳米矿物粉体教材分析.ppt

纳米碳酸钙的应用 橡胶工业：增加产品体积、节约昂贵的天然橡胶，降低成本 塑料行业：增加塑料产品的体积、降低成本、提高稳定性、硬度和刚度；提高耐热性，改进塑料的散光性，同时还赋予塑料的滞燃性 造纸行业：取代高岭土降低成本；提高纸张的强度、白度、不透明度、平整光滑性、折曲性和柔软性 油墨行业：稳定性好、光泽高、不影响印刷油墨的干燥性能 其它行业：涂料、保健食品、日化、医药 二、纳米氧化锌 纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料，其颗粒大小约在1～100纳米。 晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点 在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能，具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。 二、纳米氧化锌 1、纳米氧化锌制备方法 一步法 由锌或锌盐与其它物质的混合物通过不同手段，采用一步工艺直接得到所需产物的方法。如水热法、激光法、机械球磨法、喷雾热解法、化学气相沉淀法等 二步法 先制备出纳米氧化锌的前躯体，由前躯体通过不同手段得到最终产品。如溶胶-凝胶法、化学沉淀法、乳液或微乳液法、胶体化学法 二、纳米氧化锌 1.1一步法工艺流程 合成反应 搅拌 加热 洗涤、过滤 干燥 纳米氧化锌 锌盐 强碱 一步法中原料的选择主要是碱的选择：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂 影响因素：反应温度、时间、反应物浓度及配比 二、纳米氧化锌 1.2二步法工艺流程图 合成反应 搅拌 加热 洗涤、过滤 干燥 纳米氧化锌 碳酸钠溶液 氯化锌溶液 二步法中原料的选择主要是考虑如何使沉淀得到的前躯体分散性好、粒径 细小均匀、热分解温度低 影响因素：反应温度、时间、反应物浓度及配比、热分解温度及时间等 纳米氧化锌的应用 制备抗菌除臭、消毒、抗紫外线产品 用于催化剂和光催化剂 制备气体传感器及压电材料 制备图像记录材料 用于荧光体和电容器 隐身材料 橡胶工业和涂料工业 小 结 纳米矿物材料的研究、制备和应用取得了部分成果, 但这是一项涉及多学科且又十分复杂的科学技术, 需要矿物学家、化工专家、材料学家、纳米技术研究专家们的共同研究和探索。 将机械粉碎与分散和表面改性技术相结合, 有利于制备矿物纳米粉；根据矿物的表面特征及应用要求进行矿物纤维的分散可以实现矿物纤维纳米化。 矿物材料资源丰富、应用面广、环境友好等基本特点, 矿物材料纳米化改造的发展将会改变材料工业的产业布局, 影响将是深远的。 * 紫金矿业 追求卓越 2011.1.15 纳米矿物粉体材料 概述 纳米碳酸钙 纳米氧化锌 总结 概述 物质基本粒度：原子 团簇 纳米 微粒 纳米矿物材料: 是指利用矿物(主要是非金属矿物) 天然的纳米结构特征或深加工后所呈现的纳米结构特征(纳米微粒、纳米尺寸孔洞、纳米层间距离、纳米管、纳米棒、纳米纤维、纳米网状结构等) , 通过特定的合成制备技术, 与其它原材料经插层、聚合、组装、复合处理而制成的具有特殊物理、化学性能的新型材料。 矿物及其粉体材料因其具有独特的物理、化学性质，已在新材料、化工、电子、能源、交通、环保、机械、食品、医药、生物工程、纺织、农牧业等行业中得到了广泛地应用 一、纳米碳酸钙 纳米碳酸钙已成为世界上产量最大、工业化生产技术最为成熟的纳米粉体材料；广泛应用在填充材料、橡胶、塑料、油墨、造纸等行业。 按照颗粒形貌，可分为纺锤形、立方形、球形、链状、针状和片状等。 纳米碳酸钙具有特殊的量子隧道效应、小尺寸效应及表面效应等； 与常规粉体材料相比，在补强性、透明性、分散性、触变性等方面都显示明显的优势。 发展方向：专用化、精细化、功能化 纳米碳酸钙合成方法分类 Ca(OH) 2——H2O——CO2 反应系统 纳米碳酸钙的合成方法 Ca2+——H2O——CO32- 反应系统 Ca2+——R——CO32- 反应系统 间歇碳化法 喷雾碳化法 氯化钙—碳酸铵法 氯化钙—苏打法 石灰—苏打法 微乳液法 凝胶法 Ca(OH)2——H2O——CO2反应系统 原料：以Ca(OH)2水乳液为钙源，CO2碳化制得CaCO3 可以制备：立方形、针状、片状、链状、球形等多个品种 具体工艺：间歇碳化法、连续喷雾碳化法 Ca(OH)2——H2O——CO2反应系统 间歇碳化法： 工艺：反应在搅拌器中进行，通过搅拌改善反应体系的传质、传热效果； 反应控制因素：石灰乳浓度、 CO2流量、反应温度、添加剂的用量及加入时间 优势：投资少，易于转化，大部分纳米碳酸钙可由此得到 缺点：微晶粒的制备受到限制 Ca(OH)2——H2O——CO2反应系统 连续喷雾碳化法： 工艺：把精制的石灰乳