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不同方法制备的超细粉体表面包覆原理

2020-04-08      240

一超细粉体表面包覆机理

由无机超细粉体表面包覆形成的新粉末是一种壳−核结构的复合粉末。包覆机理主要有如下几种观点:

 1) 库仑静电引力相互吸引机理。

   这种观点认为,包覆剂带有与基体表面相反的电荷,靠库仑引力使包覆剂颗粒吸附到被包覆颗粒表面。

 

 2) 化学键机理。

    通过化学反应使基体和包覆物之间形成牢固的化学键,从而生成均匀致密的包覆层。包覆层与基体结合牢固,不易脱落,但需要基体表面具备一定的官能团。

 3) 过饱和度机理。

    这种机理从结晶学角度出发,认为在某一pH值下,有异相物质存在时,如溶液超过它的过饱和度就会有大量的晶核立即生成,沉积到异相颗粒表面形成包覆层,此时晶体析出的浓度低于溶液中无异相物质时的浓度。这是由于在非均相体系的晶体成核与生长过程中,新相在已有的固相上成核或生长,体系表面自由能的增加量小于自身成核(均相成核),体系表面自由能的增加量,所以分子在异相界面的成核与生长优先于体系中的均相成核。

 

二微液法超细粉体表面包覆原理

微乳液法

微乳液是2种互不相溶的液体在表面活性剂作用下形成的热力学稳定、各向同性、外观透明或半透明的溶液,其分散相的粒径为l0~100 nm。

微乳液包覆法首先通过W/O(油包水)型微乳液提供的微小水核来制备需要包覆的超细粉体,然后通过微乳聚合对粉体进行包覆改性。与其他纳米材料的制备方法相比,微乳液法制备纳米材料具有以下特点:

①粒径分布窄且较易控制;

②由于粒子表面包覆一层(或几层)表面活性剂分子,不易聚结,得到的有机溶胶稳定性好,可较长时间放置;

③在常压下进行反应,反应温度较温和,装置简单,易于实现。

 

三沉淀法和非均相凝聚法超细粉体表面包覆原理

沉淀法

 沉淀法是向含有粉体颗粒的溶液中加入沉淀剂,或者加入可以引发反应体系中沉淀剂生成的物质,使改性离子发生沉淀反应,在颗粒表面析出,从而对颗粒进行包覆。沉淀反应包覆往往是在纳米粒子表面包覆无机氧化物,可以便捷地控制体系中的金属离子浓度以及沉淀剂的释放速度和剂量,特别适合对微纳米粉体进行无机改性剂包覆。

 非均相凝聚法

 非均相凝聚法是根据表面带有相反电荷的微粒能相互吸引而凝聚的原理提出的。如果一种微粒的直径远小于另一种电荷微粒的直径,那么在凝聚过程中,小微粒就会吸附在大微粒的外表面形成包覆层。其关键在于对微粒表面进行修饰,或直接调节溶液的pH值,从而改变微粒的表面电荷。

四溶胶−凝胶法超细粉体表面包覆方法的原理及优点

溶胶−凝胶法

 采用溶胶−凝胶法包覆的工艺过程是:首先将改性剂前驱体溶于水(或有机溶剂)形成均匀溶液,溶质与溶剂经水解或醇解反应得到改性剂(或其前驱体)溶胶;

 

再将经过预处理的被包覆颗粒与溶胶均匀混合,使颗粒均匀分散于溶胶中,溶胶经处理转变为凝胶,在高温下煅烧得到外表面包覆有改性剂的粉体,从而实现粉体的表面改性。

 

溶胶−凝胶法制备的包覆复合粒子具有纯度高、化学均匀性好、颗粒细小、粒径分布窄等优点。

 

且该技术操作容易、设备简单,能在较低温度下制备各种功能材料,在磁性复合材料、发光复合材料、催化复合材料和传感器制备等方面获得了较好的应用。

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