液相法制备超细粉体的原理及特点

超细粉体团聚的形成机理及消除方法研究张敏/文【摘要】超细粉体团聚作为粉体工程中的一种普遍现象，不仅给粉体的制备和储存带来了困难，还可使粉体失去其本身的性质，如何控制粉体的团聚成为粉体技术研究的重点课题之一。

本文介绍了超细粉体团聚的原因及种类，并重点阐述了超细粉体的形成机理及消除方法。

【关键词】超细粉体；团聚机理；消除方法；粉体颗粒引言超细粉体是一种微小的固体颗粒, 它属于微观粒子和宏观物体交界的过渡区域。

超细粉体的团聚是指原生的粉体颗粒在制备、分离、处理及存放过程中相互连接形成的由多个颗粒形成较大的颗粒团簇的现象。

超细粉体团聚作为粉体工程中的一种普遍现象，不仅给粉体的制备和储存带来了困难，还可使粉体失去其本身的性质。

因此，随着粉体工程的发展，如何控制粉体的团聚就成为了一个重点研究课题。

1.超细粉体产生团聚的原因物料经超细化后呈现出许多与原物料不同的性质，最典型的特征就是比表面积增大，表面能升高，表面活性增加，颗粒之间吸引力增大。

外表杂质（如水）的存在，也易引起超细粒子的团聚。

另外，超细粉体在粉碎过程中表面静电很高，粒子和粒子在互相碰撞过程中也可以互相吸引而聚集。

通过长时间深入研究，研究者们认为，引起超细粉体产生团聚的原因，大致可以归纳为如下四个方面。

1.1静电作用矿物材料在超细过程中，由于冲击、摩擦及粒径的减小，在新生超细粒子的表面积累了大量的正电荷或负电荷。

由于新生微粒的形状各异，极不规则，新生粒子的表面电荷极易集中在颗粒的拐角及凸起处。

这些带点粒子极不稳定，为了趋于稳定，它们互相吸引，尖角处互相接触连接，使颗粒产生团聚，此过程的主要作用力是静电力。

1.2范德华力作用当矿物材料超细化到一定粒度以下时，颗粒之间的距离极短，颗粒之间的范德华力远大于颗粒自身的重力。

因此，这种超细颗粒往往互相吸引团聚。

1.3表面能降低矿物材料在粉碎过程中，吸收了大量的机械能或热能，因而使新生的超细颗粒表面具有相当高的表面能，粒子处于极不稳定状态。

液相还原法制备超细铜粉的研究进展　谭　宁1,温晓云2,郭忠诚1,陈步明1(1.昆明理工大学材料与冶金工程学院,云南　昆明　650093;2.云南铜业集团有限公司,云南　昆明　650051) 摘　要:超细铜粉由于其特殊的性能,因而应用范围很广泛。

其制备的工艺也引起了广泛的关注,其中液相还原法由于其特殊的优点,故研究的较多。

文中阐述了液相还原法制备超细铜粉的工艺的研究进展以及铜粉表面改性的工艺,并提出了问题及对未来的展望。

关键词:超细铜粉;液相还原法;表面改性中图分类号:TG144　文献标识码:A　文章编号:1006-0308(2009)02-0071-04The D evelop m en t of Ultraf i n e Copper PowderPrepara ti on by L i qu i d Pha se Reducti ve ProcessT AN N ing1,W E N Xiao-yun2,G UO Zhong-cheng1,CHEN Bu-m ing1(1.Faculty ofMaterials and Metallurgical Engineering,Kun m ing University of Science and Technol ogy,Kun m ing,Yunnan650093,China;2.Yunnan Copper Gr oup Co.,L td.,Kunm ing,Yunnan650051,China)ABSTRACT:Due t o the excep ti onal perfor mance of the ultrafine power,and thus it has a wide range of app licati on.The p r ocess of ultrafine power p reparati on by liquid phase reductive p r ocess and the copper surface modificati on p r ocess are described,and the issue and the visi on f or the future of the ultrafine copper powder is put for ward.KEY WO R D S:ultrafine copper power;liquid phase reductive p r ocess;the surface modificati on p r ocess超细铜粉由于其特殊的物理、化学性能,目前广泛应用于电学、涂料、催化、医学等领域。

超超细粉体是现代高技术的起点,是新材料的基础。

超细粉体以其独特的性质,在现代工业中占有举足轻重的地位。

对于超细粉体的粒度界限,目前尚无完全一致的说法。

各国、各行业由于超细粉体的用途、制备方法和技术水平的差别,对超细粉体的粒度有不同的划分,例如日本将超细粉体的粒度定为0.1μｍ以下。

最近国外有些学者将100μｍ～1μｍ的粒级划分为超细粉体,并根据所用设备不同,分为一级至三级超细粉体。

对于矿物加工来说,我国学者通常将粒径小于10μｍ的粉体物料称为“超细粉体”。

超细粉体的研究始于上世纪60年代,但较全面的研究则是从上世纪80年代开始。

早在上世纪80年代初期,日本已将超细粉体的研究列为材料科学与工程领域的四大研究任务之一,并组织一批科学家对其性质、制备方法及应用等方面进行协作开发研究,美国、前苏联、法国、德国在超细粉体的应用方面也取得了较丰硕的成果。

我国对超细粉体的研究虽然起步较晚, 上世纪80年代后期才开始比较系统的研制开发。

但近几年形成了研究热潮,近年来也取得一定的成效,特别是一些大学和研究所在理论研究和实验室规模及中试水平上有了较大进展。

但总的来说,我国在这一领域与世界先进水平相比仍有一定差距。

超细粉体将随着研究的深入和应用领域的扩大而愈来愈显示其巨大的威力。

§1超细粉体的特性与应用1.1超细粉体的特性根据聚集状态的不同,物质可分为稳态、非稳态和亚稳态。

通常块状物质是稳定的;粒度在2ｎｍ左右的颗粒是不稳定的,在高倍电镜下观察其结构是处于不停的变化;而粒度在微米级左右的粉末都处于亚稳态。

超细粉体表面能的增加,使其性质发生一系列变化,产生超细粉体的“表面效应”;超细粉体单个粒子体积小,原子数少,其性质与含“无限”多个原子的块状物质不同,产生超细粉体的“体积效应”,这些效应引起了超细粉体的独特性质。

目前,对超细粉体的特性还没有完全了解,已经比较清楚的特性可归纳为以下几点。

(1)比表面积大。

由于超细粉体的粒度较小,所以其比表面积相应增大,表面能也增加。

铂超细粉液相还原铂超细粉是一种具有很高催化活性和表面积的铂纳米颗粒，广泛应用于催化反应、电化学能源存储等领域。

而液相还原是一种制备金属纳米材料的方法。

本文将介绍铂超细粉的制备方法以及液相还原的原理和应用。

一、铂超细粉的制备方法铂超细粉的制备方法有很多种，其中一种常用的方法是液相还原法。

液相还原法是通过在溶液中还原金属离子来制备纳米颗粒。

具体制备步骤如下：将铂盐（如氯铂酸钠）加入溶剂中，形成含有金属离子的溶液。

然后，向溶液中加入还原剂（如乙二醇或甲醇），触发还原反应。

在还原反应进行的同时，控制反应条件（如温度、pH值、溶剂的种类和浓度等），可以调控纳米颗粒的尺寸和形貌。

通过离心、洗涤和干燥等步骤，得到铂超细粉。

二、液相还原的原理液相还原法是一种利用还原剂将金属离子还原成金属纳米颗粒的方法。

其中，还原剂的选择对纳米颗粒的形貌和尺寸具有很大影响。

常用的还原剂有乙二醇、甲醇、柠檬酸等。

液相还原的原理主要包括以下几个方面：1. 还原剂的选择：不同的还原剂具有不同的还原能力，可以选择适合的还原剂来控制反应的进行。

2. 溶剂的选择：溶剂的种类和浓度对反应速率和纳米颗粒的尺寸具有影响，需要根据具体需求选择合适的溶剂。

3. 温度和反应时间：温度和反应时间对反应速率和纳米颗粒的尺寸也有影响，需要进行合理控制。

4. 表面活性剂的添加：表面活性剂的添加可以调控纳米颗粒的形貌和分散性，提高其稳定性。

三、液相还原的应用液相还原法制备的铂超细粉具有较高的催化活性和表面积，广泛应用于催化反应和电化学能源存储等领域。

具体应用包括：1. 催化剂：铂超细粉可以作为催化剂应用于氧化还原反应、加氢反应、氧化反应等催化反应中。

其高催化活性和表面积使得反应速率得以显著提高。

2. 电化学能源存储：铂超细粉可以用作燃料电池和金属空气电池的催化剂，提高能源转化效率和电池性能。

3. 生物医学领域：铂超细粉还可以应用于生物传感器、药物传输和肿瘤治疗等领域，发挥其催化活性和生物相容性的优势。

液相法制备超细粉体的原理及特点一、超细粉体材料任何固态物质都有一定的形状，占有相应空间，即具有一定的大小尺寸。

我们通常所说的粉末或细颗粒，一般是指大小为1毫米以下的固态物质。

当固态颗粒的粒径在0.1μm一10μm之间时称为微细颗粒，或称为亚超细颗粒，空气中漂浮的尘埃，多数属于这个范围。

超细粉通常是指粒径为1 ~100nm的微粒子，其处于微观粒子和宏观物体之间的过渡状态。

由于极细的晶粒大量处于晶界和晶粒内，缺陷的中心原子以及其本身具有的量子体积效应、量子尺寸效应、表面效应，介电限域效应和宏观量子隧道效应，使超细粉体材料在光、电、磁等方面表现出其他材料所不具备的特性，是重要的高科技的结构和功能材料，因而受到极大的关注，目前在冶金、化工、轻工、电子、航天、医学和生物工程等领域有着广泛的应用。

目前，超细粉的研究主要有制备、微观结构、宏观性能和应用等四个方面，其中超细粉的制备技术是关键，因为制备工艺和过程控制对纳米微粒的微观结构和宏观性能具有重要的影响。

二、液相法制备的主要特征（1）可将各种反应的物质溶于液体中，可以精确控制各组分的含量，并实现了原子、分子水平的精确混合。

（2）容易添加微量有效成分，可制成多种成分的均一粉体。

（3）合成的粉体表面活性好。

（4）容易控制颗粒的形状和粒径。

（5）工业化生产成本较低。

（6）液相法可分为物理法和化学法三、超细粉体的液相制备方法制备纳米粉体的液相方法主要有液相沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法等。

（一）沉淀法沉淀法是在原料溶液中添加适当的沉淀剂，使得原料液中的阳离子形成各种形式的沉淀物，然后再经过虑、洗涤、干燥，有时还需加热分解等工艺过程制得纳米粉体的方法。

沉淀法具有设备简单、工艺过程易控制、易于商业化等优点，能制取数十纳米的超细粉。

沉淀法可分为共沉淀法、直接沉淀法、均匀沉淀法和水解法等。

1、共沉淀法在混合的金属盐溶液中加入合适的沉淀剂，由于解离的离子是以均一相存在于溶液中，经反应后可以得到各种成分具有均一相的沉淀，再进行热分解得到高纯超细粉体。

超细氧化铝粉体制备方法概述摘要：超细氧化铝粉体的制备方法制备通常使用无机盐、金属醇盐为原料，用气相法或液相法合成，现对相关合成方法、存在的优缺点进行介绍关键词：超细氧化铝；合成方法；α-Al2O3超细氧化铝，亦称纳米氧化铝，通常泛指粒径约在50-500纳米范围内的氧化铝粉体，其属于微观粒子与宏观物体的过渡区域，与一般氧化铝相比，显著特点是具有表面效应和体积效应。

超细氧化铝在催化材料、功能材料、复合材料、光学材料、精细陶瓷材料及冶金和医学生物方面有着广阔的应用前景。

目前超细氧化铝粉体的制备方法制备通常使用无机盐、金属醇盐为原料，用气相法或液相法合成，现对相关合成方法进行介绍。

1.气相反应法气相反应法是通过等离子体、激光、电子束或电弧等方式加热将物质变成气体，使之在气体状态下发生化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成超细粉。

1.1 激光诱导气相沉积法（LICVD法）激光诱导气相沉积(Laser Induced Chemical Vapor Deposition)法是利用反应气体分子对特定波长激光束的吸收而产生热解或化学反应，经成核生长形成超细粉末。

整个过程实质上是一个热化学反应和晶粒成核与生长过程。

LICVD法通常采用二氧化碳激光器，加热速度快，高温驻留时间短，冷却迅速，因此可获得粒径小于10nm的均匀纳米粉体。

如G.P. Johnston等[1]利用LICVD法合成了粒度为5~10nm的球形氧化铝粉体;意大利的E. Borseua等[2]用二氧化碳激光加热反应气体得到了粒径为15~20nm 的球形α-Al2O3颗粒。

1.2 等离子体气相合成法（PCVD法）等离子体气相合成(Plasma Chemical Vapor Deposition)法是纳米陶瓷粉体制备的常用方法之一。

它具有反应温度高、升温和冷却速度快的特点，PCVD法又可分为直流电弧等离子法、高频等离子法和复合等离子法。

采用PCVD法可制得粒径为50nm的γ-Al2O3[3];粒径为20 -40nm的δ-Al2O3[4]；粒径为5~150nm 的无定形γ-Al2O3。

超细银粉的液相化学法可控制备及反应机理摘要：电子浆料作为光伏电池领域以及微电子工业领域的必要导电材料，该材料在其中得到了广泛的研究和应用。

超细银粉由于其具有比较高的比表面积以及优良的导电性能和较好的化学性能，化学稳定性较高等特性，所以通常会与粘黏剂，溶剂和助剂一起，通过机械的混合从而能够得到导电银浆。

导电银浆作为最重要的电子浆料之一，由于银粉的形貌，分散性，粒径大小以及分布范围等因素能够决导电银浆在烧结成膜后具有的接触电阻，附着力和致密性等重要参数。

所以，制备出高质量的超细银粉对于助力光伏电子产业的发展具有积极的意义。

关键词：超细银粉；液相化学法；反应机理1.超细银粉制备方法的研究液相合成法为超细银粉的制备成功带来了较大的成果。

液相合成法是以丁二酸作为分散剂，还原剂用甲醛，从而能够制备出具有高分散性的球形银粉。

研究人员仅仅用硫酸作为制备超细银粉的稳定剂，通过抗坏血酸还原硝酸银溶液，从而得到均一的超细银粉，用这种方法制备出来的超细银粉可以用于大规模的生产当中，对实际工业生产中，帮助巨大。

同时，制备超细银粉的方法还有很多，比如电化学沉淀法，微乳液法，化学气相沉积法，热解法等方法，这些方法都对于超细银粉的制备具有较大的帮助。

由于银制车间的工序的不同对银粉参数的要求有所不同，因此，通过改变反应条件以此来调整所制备出的银粉的每一个参数都具有重要的现实意义。

以液相化学合成法为基础，以抗凝血剂为还原剂，可控制的制多种类型的超细银粉，分析反应过程和银粉颗粒大小，形状和散射性相互之间的关系，从而为银粉在实际生产上的调节和广泛应用提供了有力的理论依据。

1.超细银粉的液相化学法可控制备实验1.实验试剂及实验仪器本次实验所用到的主要实验试剂有硝酸银，氨水，抗坏血酸，氢氧化钠，乙酸铵，无水乙醇，去离子水，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙二醇 6000，十六烷基三甲基溴化铵，十二烷基硫酸钠，硬脂酸钠，吐温，明胶，天然松香等，实验中所用得到的水均为去离子水，还有其他实验所用耗材有小刀，滤纸，漏斗，滴管等。

液相化学方法控制超细粉体粒度和粉体形貌
液相化学法是当前超细粉体生产的常用工艺方法，下面以液相化学法微粉生产工艺为背景，介绍超细粉体生产过程中的粒度和粒型的基础控制方法——液相化学法。

 一、粉体粒度控制
 制备粒度均一分散的超细粉是粉末结构形貌控制的主要目标之一。

调节体系过饱和度、添加晶种控制晶核数、促进或阻碍粉体的团聚发生等，是粒度控制的主要策略。

在体系溶解度较大的情况下，Ostwald陈化也可调节颗粒粒径及其单分散性。

在化学沉淀制粉过程中，微观均匀混合是体系粒度控制的最主要内容。

各个微小区域内过饱和度微小变化将导致晶核数目大量变化，从而使晶核大小不一。

强制混合是保证微观状态一致、制取粒度均一的超细粉末的有效措施。

由于超细粉体极大的表面能，粉末颗粒的形成除了经历了成核、生长等过程外，还可能发生聚结与团聚。

如何有效地控制粉体的团聚也是超细粉末尺寸分布控制研究的一个重要内容。

 二、粉体形貌控制
 粒子形貌包括形状、表面缺陷、粗糙度等，但主要指形状。

纳米粉体，尤其是超微颗粒往往表现出很多形状，除了与其晶型结构有关外，还取决于其合成方法及相应的操作条件。

如在湿化学法体系中，颗粒的形状对操作条件极其敏感，溶质浓度、反应体系中阴离子的种类、反应体系是否封闭等因素均可能影响颗粒的形状。

一般认为，液相中的超微颗粒可选择性吸附溶液中的简单离子、络离子及有机化合物分子，且不同晶面上被吸附物的种类和数量均有所不同。

而溶质浓度、阴离子种类、温度、pH值等操。