材料制备技术概要.pptx

纳米粉体的制备方法 ——几种常用的纳米粉体制备方法 纳米粉体的制备方法的分类 化学法分类 固相反应法的工艺过程 图1-1 固相反应法制备粉体工艺流程 固相反应法的原理 图1-2 MgO和Al2O3单晶反应原理示意图 根据热力学分析，反应 MgO(s)+Al2O3(s)=MgAl2O4(s) 完全可以进行。然而，仅当温度超过1200℃时MgO和Al2O3之间才开始缓慢反应。通常必须在1500℃下将粉末混合物加热数天，这一反应才能完全。我们从图1-2的简单图示中得到初步说明。 MgO／MgAl2O4，MgAl2O4／Al2O3 固相反应法的原理 图1-2 六方密堆和Al2O3晶体结构示意图 界面MgO／MgAl2O4 : 2 A13+ - 3 Mg2+ + 4 MgO = MgAl2O4 界面MgAl2O4／Al2O3 : 3 Mg2+ - 2 A13+ + 4 Al2O3 = 3MgAl2O4 总反应: 4 MgO + 4 Al2O3 = 4MgAl2O4 固相反应方程 即： 固相反应属于非均相反应 固相反应一般需在较高温度下进行 固相反应首先在相界面上进行 浓度不是影响反应速度的主要因素（固相反应是非均相反应），而晶体结构、表面结构、缺陷成为影响反应的主要因素。 扩散速度慢，化学反应速度快，整个反应由扩散控制（大多数固相反应属此类情况）。 固相反应的基本特征 固相反应的优点 固相反应的优点是成本低、产量大、制备工艺简单易行等。 固相反应的缺点 固相反应的缺点是粉体的细度、纯度及形态受设备和工艺本身的限制，往往得不到很细、很纯的颗粒，并且反应所需温度太高，保温时间较长，因此对设备的性能要求较高。 固相反应的优缺点 溶胶-凝胶法的工艺过程 图2-1 溶胶-凝胶的工艺过程 溶胶-凝胶的反应原理 溶剂化 水解反应（溶胶） 缩聚反应（凝胶） 失水反应： 失醇反应： 溶胶-凝胶法的优缺点 溶胶-凝胶法的优点 其原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液。因此可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性, 所以制备的材料组分均匀很高; 溶胶-凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内, 因此反应容易进行, 温度较低; 具有流变特性, 可用于不同用途产品的制备 溶胶-凝胶法的缺点 使用的原料价格比较昂贵, 有些原料为有机物, 对健康有害; 反应过程所需时间较长, 常需要几天或儿几周; 凝胶中存在大量微孔, 在干燥过程中又将会逸出许多气体及有机物, 并产生收缩。 等离子体化学气相沉积工艺过程 图3-1 等离子体化学气相沉积制备纳米粉体的工艺过程 等离子体化学气相沉积原理 图3-2 等离子体化学气相沉积制备纳米粉体的原理 等离子体化学气相沉积的优点 反应速度快；粉体产品不需粉碎，生成的粒子很少凝聚，容易制得粒度分布范围窄的超细粒子；由于是电控制过程，生产过程容易实现自动控制。 等离子体化学气相沉积的缺点 等离子体化学气相沉积对设备要求较高，设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高。 等离子体化学气相沉积优缺点 总结 总结 总结 总结