超微颗粒的生成机理.pdfVIP

第六章

超微颗粒的生成机理

编辑ppt1

超微颗粒的生成机理是颗粒研究中的一个重

要内容。无论是物理法还是化学法制备超微颗粒，

都涉及到从气相或液相中析出固相颗粒的问题。

因此，通过对颗粒生成过程的分析，可以了解到

成核、生长与凝聚的物理图像、为改善颗粒制备

技术与工艺提供理论依据。此外，对超微颗粒生

成机理的研究还有助于寻找最正确的工艺条件，

以及提高颗粒生成率的可行途径，从而指导超微

颗粒的工业放大生产设计。

编辑ppt2

本章将简要介绍金属从气体蒸发过程中，

以及化学气相与液相反响中生成超微颗粒

的根本过程与机制、并建立相应的过程模

型。实验证明，这些模型可以在一定范围

内很好地解释超微颗粒的生成现象。

编辑ppt3

蒸发过程中颗粒的生成机理

•气体蒸发中的蒸发机制

气体蒸发中的超微颗粒生成过程可分三

个阶段：

(1)物质的蒸发；

(2)保护气体中的扩散；

(3)蒸气分子的凝结。

颗粒形成过程中，首先出现的是原子簇，

接着就是单分散晶核析出，最后是晶体的凝

并与生长。

编辑ppt4

蒸发过程中

颗粒的生成机理

采用边抽气边充气的操作方式，使蒸

气分子与常温下的气体分子发生碰撞而成

核，然后发生凝聚，并加以收集，那么可

以使得蒸发室内的压力一定，容器内部的

气体分压梯度分布始终保持不变，这样就

能保证超微颗粒的生成，直到蒸发源物质

耗尽为止。

编辑ppt5

蒸发过程中

颗粒的生成机理

•成核半径与晶核的形成能

•单个原子由蒸气转变为晶体所引起的吉布

斯自由能的降低为

•g＝-kToln(P／Po)(5-1)

•式中，k为玻尔兹曼常数,P／Po为晶体形成蒸

气相的过饱和比，它可以表示成：

•(5-2)

•式中，o为晶粒外表自由能．s为一个分

子的体积，r为晶粒粒径。

编辑ppt6

蒸发过程中

颗粒的生成机理

在气相中生成一个半径为r的球形晶粒

所引起的吉布斯自由能变化为：

(5-3)

式中，

：晶粒中原子或分子的体积;

s

rsf：晶粒和流体的界面能。