納米微粒的液相制備法ppt課件.ppt

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1、第四章液相法合成納米微?！?.1液相化學(xué)合成技術(shù)的特征與類(lèi)型液相法是目前實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上最為廣泛采用的合成超微粉體材料的方法。液相法的主要特征：（1）可以精確控制化學(xué)組成；（2）容易添加微量有效成分，制成多種成分均一的超微粉體；（3）超微粉體材料表面活性好；（4）容易控制顆粒的形狀和粒度；（5）工業(yè)化生產(chǎn)成本低。沉淀法溶劑蒸發(fā)法水解（沉淀）法溶膠-凝膠法微乳液法溶劑熱（高溫高壓）法其他液相方法§4.2沉淀法制備納米粒子以溶液狀態(tài)混合一定成分原子或分子，添加適當(dāng)?shù)姆稚┘俺恋韯┗蚣铀纸馐闺x子濃度超過(guò)其溶解度積，即當(dāng)水溶液中的離子A+與B+在離子積[A+][B+]超過(guò)其

2、溶解度積時(shí)，溶液達(dá)到飽和而產(chǎn)生沉淀。沉淀物包括氫氧化合物、碳酸鹽、硫酸鹽等，將之煅燒后即可制成陶瓷納米微粒，此為一般的沉淀法。（冷凍干燥、超臨界干燥、共沸蒸餾等步驟，避免硬團(tuán)聚）沉淀法分類(lèi)：共沉淀（單相、混合物）均相沉淀法多元醇為介質(zhì)的沉淀法沉淀轉(zhuǎn)化法共沉淀法是在混合的金屬鹽溶液（含有兩種或兩種以上金屬離子）中加入合適的沉淀劑，反應(yīng)生成組成均勻的沉淀。共沉淀可分為單相共沉淀和混合物共沉淀。一、共沉淀法（1）單相共沉淀：沉淀物為單一化合物或單相固溶體，也稱(chēng)為化合物沉淀法。例如，在BaCl2和TiCl4的混合溶液中加入草酸后可得到單一化合物BaTiO(C2O4)2·4H

3、2O，經(jīng)高溫（450-750℃)熱分解，可制得BaTiO3納米粒子。（2）混合物共沉淀如果沉淀產(chǎn)物為混合物時(shí)，稱(chēng)為混合物共沉淀。例如，用ZrOCl2·8H2O和Y2O3為原料制備ZrO2-Y2O3納米粒子的過(guò)程如下，Y2O3用鹽酸溶解得到Y(jié)Cl3，然后將ZrOCl2·8H2O和YCl3配成一定濃度的混合溶液，在其中加入氨水后便有Zr(OH)4和Y(OH)3的沉淀粒子生成，反應(yīng)式如下：得到的氫氧化物共沉淀經(jīng)洗滌、脫水、煅燒可得到具有良好燒結(jié)性的ZrO2(Y2O3)納米微粒?；旌衔锕渤恋硎欠浅?fù)雜的，溶液中不同種類(lèi)的陽(yáng)離子不能同時(shí)沉淀，各種離子沉淀先后次序與pH值密切相

4、關(guān)。分步沉淀金屬正離子與沉淀劑的反應(yīng)，通常受沉淀物溶度積的控制。如：不同氫氧化物的溶度積相差很大，沉淀物形成前過(guò)飽和溶液的穩(wěn)定性也各不相同。所以，溶液中的金屬離子很容易發(fā)生分步沉淀，導(dǎo)致合成的超微粉體材料的組成不均勻。（1）提高沉淀劑（如氫氧化鈉或氨水）的濃度，再導(dǎo)入金屬鹽溶液，從而使溶液中所有的金屬離子同時(shí)滿足沉淀?xiàng)l件。（2）為保證均勻沉淀可以對(duì)溶液進(jìn)行劇烈的攪拌。（3）采用化合物沉淀法，使溶液中金屬離子按化學(xué)計(jì)量比來(lái)配制溶液，當(dāng)沉淀粒子的金屬元素之比等于產(chǎn)物化合物金屬元素之比時(shí)，沉淀物可達(dá)到原子尺度上的均勻性。防止分步沉淀的辦法：均相沉淀法是利用某一化學(xué)反應(yīng)，使

5、溶液中的構(gòu)晶離子（構(gòu)晶負(fù)離子或構(gòu)晶正離子）由溶液中緩慢均勻地產(chǎn)生出來(lái)的方法。（有效避免局部濃度過(guò)高）二、均相沉淀法在這種方法中，加入到溶液中的沉淀劑不立刻與被沉淀組分發(fā)生反應(yīng)，而是沉淀劑通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在整個(gè)溶液中均勻地釋放構(gòu)晶離子，并使沉淀在整個(gè)溶液中緩慢、均勻的析出。（1）溶液中的沉淀劑發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致氫離子濃度變化和溶液pH值的變化，使產(chǎn)物溶解度逐漸下降而析出沉淀。（2）沉淀劑在溶液中反應(yīng)釋放沉淀離子，使沉淀離子的濃度升高而析出沉淀。例如，為了要得到氫氧化鋁沉淀，可以在含鋁溶液中加入尿素，初始溶液是澄清的，將溶液加熱至90℃，尿素發(fā)生水解：均相沉淀法的途徑

6、主要有兩種：水解產(chǎn)生的氨均勻分布在溶液中。隨著氨的不斷產(chǎn)生，溶液中OH-濃度逐漸增大，在整個(gè)溶液中均勻產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀，將溶液冷卻至室溫，可以迅速中止這個(gè)水解反應(yīng)，達(dá)到所需要的pH值。由于尿素的分解速度受加熱溫度和尿素濃度的控制，因此可以使尿素分解速度很低，從而可以生成均勻沉淀。在利用均相沉淀法制備超微粉體材料的沉淀過(guò)程中，由于構(gòu)晶離子的過(guò)飽和度在整個(gè)溶液中比較均勻，所以沉淀物的顆粒均勻而致密，容易洗滌。均相沉淀法的另一個(gè)特點(diǎn)是可以避免雜質(zhì)的共沉淀。均相沉淀法的特點(diǎn)三多元醇為介質(zhì)的沉淀法主要利用金屬鹽可溶于或懸浮于乙二醇（EG）、一縮二乙二醇（DEG）等醇中，當(dāng)加熱

7、到醇的沸點(diǎn)時(shí)，與多元醇發(fā)生還原反應(yīng)，生成金屬沉淀物，通過(guò)控制反應(yīng)溫度或引入外界的成核劑，可得到納米級(jí)微粒。以HAuCl4為原料，PVP為高分子保護(hù)劑，可制得單一分散球形得Au納米微粒。將醋酸鈷和醋酸銅溶于或懸浮于一定量得乙二醇中，在180－190下回流2小時(shí)，可得CoXCu100－X（x=4-49）高矯頑力磁性納米微粉。四沉淀轉(zhuǎn)化法依據(jù)化合物之間溶解度的不同，通過(guò)改變沉淀轉(zhuǎn)化劑的濃度、轉(zhuǎn)化溫度以及表面活性劑來(lái)控制顆粒生長(zhǎng)和防止顆粒團(tuán)聚。準(zhǔn)確配制一定濃度的Ni(NO3)2溶液和Na2C2O4溶液,混合后不斷攪拌,，得到綠色的NiC2O4·2H2O沉淀。將此沉淀于7