利用声波粒度仪研究Mg2+在Al2O3表面的特性吸附.pdfVIP

第16卷第6期 无机材料学报 Vol16．NO6 2001年1i月 Journalof Materials NOV．2001 Inorganic 文章编号：1000—324X(2001)06—1108—05 利用声波粒度仪研究M92+在A1203表面的特性吸附 孙 静，高 濂 (中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室，上海 200050) 摘 要：利用声波粒度仪、Zeta电位仪详细研究了金属镁离子在氧化铝粉体表面的特性吸附 行为．发现M92+浓度、体系pH以及浆料的固体含量都对氧化铝颗粒表面的Zeta电位有显著 影响，在不同的实验条件下引起粉体颗粒表面电荷的反转或等电点的位移不同pH条件下的 粒度测量结果所反映的体系稳定性与Zeta电位较好的吻合．首次用AFM证实了特性吸附条 件下，氧化物表面水化层的存在． 关键词：氧化铝I镁离子；胶态成型；特性吸附；声波粒度仪 中图分类号：TFl23文献标识码：A 1引言 金属离子在介质上的吸附一直是一个涉及多学科的研究课题㈦】．这种吸附行为被广泛 应用在稀有金属提纯、矿物浮选、水净化等领域．在结构陶瓷的致密化烧结过程中，常常需 要添加金属氧化物起到助烧结、抑制晶粒长大的作用．如向si3Nt粉体中加入各种添加剂， 添加，对烧结出致密、细晶粒的氧化铝陶瓷有很大帮助．目前，这些助烧结剂主要是通过球 磨等机械混合的方法添加进去的，第二种组份常常不能均匀地分布在基体相中而导致最终 力学性能的下降近年来发展的凝胶注模成型㈣、直接凝固成型【6】等湿化学成型方法运 用双电层稳定机理以及静电位阻稳定作用为多种组份的均匀分布、成型提供了新的途径． 在胶态成型过程中，体系的pH值需要调节到远离粉体的等电点．氧化铝粉体的等电点在 pH=8～9的范围里，在酸性范围里．添加的MgO有较高的溶解度．研究镁离子在氧化铝粉 体表面的吸附行为，对制备高固含量的稳定浆料，优化氧化铝陶瓷的制备工艺有重要意义． 声波粒度仪m]是九十年代初期发展起来的可以同时测定高浓度浆料中颗粒Zeta电位 和颗粒尺寸的先进设备．它的基本原理是向悬浮体系中施加一个交变的电场，由于悬浮颗 Sonic 粒表面带电，颗粒在电场中来回移动时产生声波，产生的电动声幅值(Electrokinetic Amplitude)与颗粒的动态迁移速率成正比．与Zeta电位仪相比，声波粒度仪的优点在于它 可以用来表征高浓度浆料中颗粒的表面性质，而且对不透明的悬浮体也可以测定粉体的表 面电势 本文利用声波粒度仪研究了镁离子在氧化铝粉体表面的特性吸附情况．对pH、盐浓 度、固相体积分数等对粉体表面电荷分布的影响做了详细讨论， 收稿日期：200102—22，收到修改稿日期：2001—05—10 通讯联系人；高濂 作者简介：孙静(1969一)，女．博士，副研究员 6期 孙 静，高 濂：利用声波粒度仪研究M92+在A1203表面的特性吸附 1109 2实验方法 Chemical n—Ai20s粉体来源于日本SumitomoCo．，纯度99．99％，比表面积为6．8m2／g， 中位粒径为370nm杂质含量为4ppmSi，2ppmNa，lppmCu，5ppmFe将氧化铝粉体 分散在不同浓度的MgCl2、NaCI介质中，体积分数从lv01％变化到7v01％．采用两种方法 sizer Zetasizer 测定氧化铝粉体的电动行为，其一是在Zeta fMalvern 4，MalvernInstruments， UK)上，通过测定较稀溶液中离子的电泳移动速率来获知粉体的Zeta电位值；其二是在 Aeoustosizer上(Matec．AppliedScience，USA)通过测定高频交流电场下带电颗粒迁移所产 生的电动声幅值EAS来确定颗粒表面所带