超细粉体表征

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超细SnP2O7粉体的溶胶-疑胶法制备与表征

超细SnP2O7粉体的溶胶-疑胶法制备与表征

电 导 率 。但 是M N g o 制 备 工 艺 复 杂 , 对 .aa的 温 度 控 制 要 求 较 高 , 其 具 体 的 制 备 工 艺 尚 未 见 报 导 。本 文 采 用 S 卜 g , 以 四氯 化 锡 O e法 l 和 磷 酸 为 原 料 制 备 了s P0粉 体 , 简 化 了其 n
经 过 参 考 文 献 资 料 和 多 次 反 复 的 实 验 研
究 , 确 定 了材 料 的 制 备 工 艺 过 程 如 图1 所 示 。 以S C ・ H0 原 料 ,用 二 次 蒸 馏 水 配 n l 5 为 成 一 定 浓 度 的S C n 1水 溶 液 。 向S C n l水 溶 液
1引 言
高 的 湿 度 。 即使 掺 杂 T 0的P0一 i i S 0电 解 质
作 为 燃 料 电池 中 重 要 的 组 成 部 分 , 电解 质 的性 能 直 接 决 定 电池 的成 本 及 输 出 功 率 。 目前 应 用 于 燃 料 电池 的 电解 质 主 要 有 有 机 、 无 机和 复合 电解 质3 。无机 高 分子N f O 类 a i n膜 接 近 商 业 化 ,但 是 其 应 用 温 度 比较 低 , 超 过 l0 0  ̄ ,N f o C后 a i n膜 的 导 电性 能 急 剧 下 降 , 无 机 电解 质 耐 高 温 、 成 本 低 而 成 为 研 究 的 重 点 。磷 酸 盐 类 的 电 导 率 较 高 , 逐 渐 成 为 无 机 电解 质 中 的研 究 热 点 ,P0一 S i 0电解 质 又 是 其 中 的一 个 重 要 分 支 。在 该 类 电解 质 中 ,既 含 有 氢 键 键 合 的质 子 ,又 含 有 分 子 水 , 分 离 的 质 子 借 助 分 子 水 迁 移 。 红 外 光 谱 分 析 发 现 , S 卜 g l 制 备 的P0一 0 电 解 质 含 有 O e法 Si

电气石超细粉体的修饰及表征

电气石超细粉体的修饰及表征

第17卷第3期 湖南工程学院学报 Vo1.17.No .32007年9月 Journalof Hunan I nstitute of Engineering Sep t 2007收稿日期3作者简介王连军(),男,硕士,研究方向功能材料电气石超细粉体的修饰及表征王连军,刘 方(湖南工程学院化学化工系,湖南湘潭411104) 摘 要:比较了用不同偶联剂对电气石超细粉体表面进行修饰,对修饰后的电气石进行表征及性能研究,结果表明:钛酸酯偶联剂的修饰效果明显好于硅烷和聚乙烯醇;钛酸酯偶联剂的含量在3%~5%之间,修饰效果较好.关键词:电气石;偶联剂;修饰;表征中图分类号:TQ047.5 文献标识码:A 文章编号:1671-119X (2007)03-0058-050 前 言由于电气石是一种无机矿物质,要做成负离子纤维需要将无机的电气石粉体加到有机的聚合物中,它们两者存在有机物与无机物的相容性问题,为了能使电气石更好的加到高聚物中,需要对电气石进行表面修饰.偶联能使无机填料和有机聚合物在界面上进行分子交联,以改进材料性能的一种试剂.偶联剂同时含有亲无机填料和有机聚合物基体的官能团.常见的偶联剂主要有硅烷类和钛酸酯类[1][2][3].钛酸酯偶联剂的作用是在填料表面形成一层单分子覆盖膜,改变其固有的亲水性质,使填料表面性质发生根本性变化.由于钛酸酯偶联剂具有独特的结构,对热塑性聚合物与干燥填充剂有良好的偶联效能,因而可提高加工时填料的分散性、流动性,改善复合材料的断裂伸长率、冲击性和阻燃性能等.充分发挥复合材料功能,研究表面修饰技术十分必要[4].钛酸酯偶联剂由中心元素钛,亲水基团以及亲油基团构成.钛酸酯的分子结构一般为:R ———O ———Ti ———(O ———X ———R ’———Y)nR ———O ———与填料之间产生偶联作用;———R ’———是钛酸酯分子结构的有机骨架,当R ’基团中的碳原子数大时,能对无机填料的表面产生修饰作用,导致填料-有机聚合物体系的粘度显著降低;———Y —可以与聚合物发生化学反应,实现填料与聚合物之间的化学偶联;n 一般为1~3.硅烷偶联剂是一种含有不同性质双官能团的有机硅化合物,它可以通过化学作用将有机聚合物与玻璃、矿物质填料、金属及金属氧化物等无机材料牢固地粘合在一起,因而硅烷偶联剂以其独特的性能而获得广泛的应用.硅烷偶联剂具有X 3———Si ———R ———Y 的特征结构,其中Y 是有机官能团;X 是可以水解的基团;Y 与聚合物具有较好的相容性和反应性.X 水解生成硅醇基团中间体,借此对无机填料表面形成粘接键.聚乙烯醇,乳白色或微带黄色的蜡状薄片或粒柱.有良好的耐磨性和粘结力.能耐酸,碱,油脂和润滑剂的侵蚀.溶于热水不溶于冷水及大多数的有机溶剂.主要用于测定钢铁中砷的试剂,乳化剂,制药工业,照相业,陶瓷黏合剂.金属,塑料等用作保护膜.1 实 验1.1 实验原料电气石矿石,1.3~1.4μm ,上海大兆工贸有限公司地矿宝石材料部;丙酮分析纯,中国联试化工试剂有限公司;液体石蜡,化学纯,上海菲达工贸有限公司和桥分公司;甲苯,分析纯,上海菲达工贸有限公司;有机硅GE,东芝有机硅上海有限公司;钛酸酯偶联剂,NDZ -130,南京曙光化工厂.1.2 实验仪器:2007-04-2:1974-:.台式离心机,上海安亭科学仪器厂;CB603N电子天平,瑞士梅特勒-托利多公司;NEX XUS-670型傅里叶红外-拉曼光谱仪,美国N icole t公司;LVT 型度盘式旋转粘度计,嘉兴仪器有限公司;72G型分光光度计.1.3 电气石粉体的修饰在三个三口烧瓶里面加入电气石粉体,再往其中分别加入偶联剂:钛酸酯,聚乙烯醇,硅烷;使得在整个的混合物体系中偶联剂的质量分数为1%.往烧瓶中加反应溶剂(甲苯),在96℃的油浴中持续反应4h.将三种反应完的溶液,用离心机将甲苯与反应后的产物(修饰的电气石粉体)分离,把产物烘干并研细.1.4 偶联作用的红外光谱表征NEX US-670型傅里叶红外-拉曼光谱仪上,采用K B r压片法测得修饰后的电气石红外光谱(I R)谱图.1.5 透过高度法测接触角透过高度法是将固体粉体以固定操作方法填装在具有孔状形管底的玻璃管中,此管的底部可防止粉体漏失,但允许液体自由通过,让管底接触液面,液面在毛细力的作用下在管中上升,上升最大高度h由下公式决定:h=-2γcosθ(ρg r)(1)图1 透过高度法测接触角其中γ和ρ为液体的表面张力和密度,θ为接触角, G为重力加速度,r为粉体柱的等效毛细管半径.由于粉体柱r无法直接测定.通过采用标准液体校正的方法来解决.即用一已知表面张力(γ0)和密度(ρ)和对所研究粉体接触角为0的液体,先测定其透过的高度,应用上面式子算出粉体柱的等效毛细管半径,然后再用同样的粉体柱测定其他液体的高度,所以得到的等效毛细管半径值来计算各液体对该粉体的接触角,这样做的时候,计算公式也可以写作cosθ=ργ0h/(ρ0γh0)(2)由于粉体柱的等效毛细半径与其粒子大小,形状及填装紧密程度密切相关,故欲用此法得到正确的结果,粉体样品及装柱方法的同一性十分重要[5][6].1.6 旋转粘度计测量粘度将0.002g修饰粉体加入25m l液体石蜡中,振荡后静置3m in,然后用旋转粘度计进行测试.1.7 紫外光—可见光测定吸光度将0.002g修饰粉体加入25m l液体石蜡中,用超声波分散仪分散20m in,取其上层清液,测定吸光度值.2 结果与讨论2.1 不同偶联剂的改性效果[7]矿物表面润湿性的直接表征方式是接触角.接触角可以相应地反映粉体颗粒与固体介质之间的润湿能力.接触角小,润湿能力强;接触角大,润湿能力差.比较接触角的大小,便可对修饰效果作出评价.接触角测试结果如表1所示.表1 修饰粉体的接触角接触角钛酸酯修饰样硅氧烷修饰样聚乙烯醇修饰样原样α(甲苯+粉体)—P E T7.0°15.0°16.5°21.5° 注:α甲苯-PET=2.5°由表1可知,在非极性液体中与PET膜的接触角越小.这说明粉体具有较好的非极性修饰效果.这是因为电气石表面存在大量的-OH基团,在修饰前与极性溶剂有良好的相容性.与修饰剂(Cm Hn-…-OH)作用后,其-OH大量减少(-OH+—COOH→-C OO-+H2O,—OH+-OH→-O-+H2O),被有机修饰剂中的烃基(C m H n-)取代,粉体表面由极性转变为非极性,因此与非极性的PET膜具有良好的润湿性,表现为接触角变小,有良好的修饰效果.由实验数据可知道钛酸酯修饰的效果最好.95第3期 王连军等:电气石超细粉体的修饰及表征h0r图2 钛酸酯修饰前后粉体的红外光谱图 图2是钛酸酯修饰前后粉体的红外谱图.由图可见,1270c m-1、1043c m-1、989.51c m-1处分别出现C-O伸缩振动峰、C-C骨架振动峰;1349c m-1处出现C-H面内弯曲振动峰;2919c m-1、2850 cm-1处出现C-H伸缩振动峰.因为试验所用钛酸酯修饰剂是一种单烷氧基脂肪酸类聚合物,修饰后粉体中增加了大量的C-O键、C-C键、C-H键.这表明修饰剂与粉体在一定程度上产生了较好的偶联作用.2.2 改性粉体的润湿作用的研究[8][9][10]透过高度法的测试接触角的实验装置见图3.按照透过高度法的要求进行实验,可以将此玻璃管悬挂在天平上,从测上升溶液的质量转换成测上升溶液的高度.因此,可以利用所测得的高度值进行θ的计算,因为θ测得的是修饰粉体与水的接触角,与水接触越不好,说明电气石的粉体修饰效果越好.因此θ的角度就越大,此粉体与丙酮润湿效果比较好,修饰的效果比较好.图3 测接触角实验装置用丙酮作为标准溶液,测得玻璃管中丙酮的上升质量(采用丙酮作为标准溶液,丙酮能够浸润修饰的电气石粉体θ=°,θ=),见表表2 不同含量的钛酸酯修饰的电气石粉体与丙酮的亲和性表征含量丙酮质量/g时间/m i n1%3%5%7%100.00420.00760.00700.0064200.00950.01610.01750.0155300.01220.02040.02120.0189 用水作为待测溶液,测得玻璃管中水的上升质量如表3所示.表3 不同含量的钛酸脂修饰的电气石粉体亲水性表征含量丙酮质量/g时间/m i n1%3%5%7%100.00120.00040.00040.0004200.00280.00140.00120.0015300.00320.00200.00170.0018图4 修饰电气石与水的接触角已知:水的表面张力71.8×10-3Nm-1,丙酮的表面张力×3N,水的密度8,丙酮的密度1,由式()计算接触角,得到四种样品与水的接触角θ的值见图06 湖南工程学院学报 2007年0cos12.22.710-m-10.99g/m l079g/m l24.由图4接触角θ值可以看出,钛酸酯质量分数为5%的修饰效果较好.2.3 石蜡与电气石体系的粘度研究将修饰后的电气石粉体加到石蜡溶液中,振荡静置后用度盘式旋转粘度计,测定四种溶液的粘度如表4和图5所示.表4 四种样品的粘度样品粘度(cp)1%3%5%7% 121303028220292927320292828Ave.20.3329.332927.66图5 四种样品所测的平均粘度的比较从表4可以看出,加入钛酸酯修饰后的电气石粉体的石蜡溶液的粘度增大.这是因为流体在圆管内流动时,实际上是被分割成无数极薄的圆筒层,一层套着一层,各层以不同的速度向前运动,如图6所示,由于各层的速度不同,层与层之间发生了相对运动,速度快的流体层对与之相邻的速度较慢的流体层发生了一个推动其向前运动方向前进的力,而同时速度慢的流体层对速度快的流体层也存在一个大小相等、方向相反的力,从而阻碍较快流体层向前运动.这种运动着的流体内部相邻两流体层的相互作用力,称为流体的内摩擦力,是流体粘性的表现[11].当加入钛酸酯修饰后的电气石粉体后,随着流体中粒子填充剂体积分数增大,流体层向前运动受到阻碍,因此剪切粘度变大.因此可以根据粘度的大小来判断石蜡溶液中电气石的含量.粘度越大,石蜡溶液中电气石的粉体就越多.图6 流体在圆管内分层流动示意图石蜡是一种有机溶剂,如果电气石粉体的表面修饰效果越好,则修饰后的电气石与石蜡中的相溶性越好从图5可以看出,加入3%钛酸酯修饰后的电气石粉体的石蜡溶液的粘度最大,这表明,3%钛酸酯表面修饰的效果最好2.4 表面改性电气石粉体与石蜡体系的吸光度研究利用分光光度计分光,使一定波长的可见光通过溶液,根据物质对光的吸收程度来确定物质的含量.分光光度分析具有较高的灵敏度,测定时,溶液浓度的下限(最低浓度)一般可达10-5~10-6M (相当于含量只有0.001%~0.0001%),个别的还可以更低,因此,分光光度分析特别适合用于微量组分的测定.采用电气石粉体的最大吸收波长(520μm)作为入射光源,进行实验得到如图7所示的结果:图7 四种样品的吸光度由图7可知,加入该粉体后的石蜡溶液,在分散静置后的清液的吸光度随着粉体中钛酸酯的增量而增大.这是由于电气石在溶液中是不透明的,溶液中的电气石粉体的含量越高,所测溶液的吸光度就高,因此,可根据溶液吸光度的大小来判断电气石在溶液中的含量,从而可以推断出以上四个样品加入多少的钛酸酯的电气石的偶联效果最好.用7%钛酸酯修饰的电气石粉体测得的吸光度最高,说明此修饰后的电气石粉体,更易溶于有机溶剂,从而得出用7%钛酸酯修饰电气石粉体的效果最佳.用三种方法对修饰后的电气石粉体进行表征,来确定偶联剂的最佳用量.结果如下:(1)用接触角来表征的时候,1%钛酸酯的修饰电气石的修饰效果与其它三个样品相比要差得多, 3%、5%、7%的修饰效果相差不大,5%的修饰效果稍微较3%和7%的好一点.(2)用粘度来表征的时候,1%钛酸酯的修饰电气石的修饰效果与其它三个样品相比要差得多, 3%、5%、7%的修饰效果相差不大,3%的修饰效果稍微较5%和%的好一点(3)用吸光度来表征的时候,%钛酸酯的修饰电气石的修饰效果与其它三个样品相比要差得多,16第3期 王连军等:电气石超细粉体的修饰及表征..7.13%、5%、7%的修饰效果相差不大,7%的修饰效果稍微较3%和5%的好一点.由以上分析可以看出表征方法不同,所得到的结果也有所不同.这是由于钛酸酯有一定的润滑作用,钛酸酯的用量加大会使整个溶液的粘度下降:同时由于钛酸酯对吸光度的影响,随着钛酸酯的加量,溶液的吸光度也会有所上升.3 结 论用不同偶联剂对电气石超细粉体表面进行修饰,通过对修饰后的电气石进行表征及性能研究,结果表明:(1)钛酸酯偶联剂的修饰效果明显好于硅烷和聚乙烯醇;(2)钛酸酯偶联剂的含量在3%~5%之间,修饰效果较好.参 考 文 献[1] 罗士平,周国平.钛酸酯偶联剂对无机填料表面改性的研究[J].合成材料老化与应用,2001,(1):9-13. [2] 梁少俊,黄津梨,刘明登.钛酸酯表面处理碳酸钙的研究[J].无机盐工业,1997,(5):31-32.[3] 牛红梅,周安宁.用偶联剂改进填充体系的相容性[J].陕西化工,1997,(2):12-14.[4] 朱步瑶.界面化学基础[M].化学工业出版社,1996.[5] 傅献彩.物理化学[M].高等教育出版社,1983.[6] 艾德生.用透过高度法测定粉体的湿润接触角[J].理化检验-物理分册,2001,37(3):110-112.[7] 王厚义.Zn O纳米粉体的制备与表征[D].华南理工大学学位论文,1999.[8] 武七德,王 浩.表面包覆改性技术在陶瓷技术中的应用[J].现代技术陶瓷,2000,21(4):18-21.[9] 钱海燕,叶旭初,等.非金属矿粉体改性及其效果评价[J].非金属矿,2001,24(2):10-12、51.[10]罗付生,顾志明.等超细粉碎及表面改性新技术[J].新技术新工艺,2001(8):46-48.[11]Patrick A.T oens m eier.Conducti ve co mpounds becomemore useful for E M I s hie l ding[J].Modern Pla stic s,1986,12:48.M od i f ica ti on and Character i za ti on of Superf i n e2tourma li n e PowderWAN G L ian-jun,L I U Fang(Depa rt m ent of Chem istry and Chem i ca l Enginee ring,Hunan Institute of Enginee ring,Xiangtan411104,Chi na)Abstrac t:Sur face modificati on of superfine2t our m aline powder with so m e coup le agents is compared.A ll te sting results show tha t the best modification effect is t o use the couple agent of titana te with the content of3%~5%. Key wor ds:t our m aline;titanate;modification;charac teriz a tion26 湖南工程学院学报 2007年。

利用共沉淀法制备超细YAG粉体及其表征

利用共沉淀法制备超细YAG粉体及其表征
21 0 2年 第 4期
中 国 陶 瓷 工 业

946c附近 的放 热 峰 可 以认 为 是 生 成 Y 3 . ̄ AG 晶相啕, 与 这 Y G前驱体在不同温度下煅烧后的 X D分析一致 。 A R
23 Y G 粉体 的显 微 形 貌 分 析 . A
图 3是前 驱 体 在 1 0 o 10C煅烧 1 成 的 Y G粉 体 的 h合 A
在 10o 10C下煅烧 1 h后 , 生成了纯 的 Y G晶体。合成的 Y G A A
颗粒比较分散 、 细小 , 其粒度大小相 当均一 , 粉体颗粒粒径 在 20 5n 之 间 , 0 3 0 m 其颗 粒近 似球 形 。颗粒 之 间有 烧结现 象
出现 。
参 考 文 献
1ZHANG M . Y YU M . y t e i H S n h s s YAG o e sb e c — r cp — of p wd r y t o p e i i h
S M 和 T M 照片。从图 3可以看 出 , A E E Y G颗粒 比较分散 、 细
小, 其粒度 大小 相 当均一 , 粉体 颗粒粒 径在 2 0—30 m 之 0 5n 间。 由于 Y G为立方晶结构㈣, A 因此 , 其颗粒形状看上去也就 近似球形 。颗粒之间有烧结现 象出现 , 这是 由于在 10 ℃煅 10 烧_ l h的过程 中, 粉体表面积高 , 其活化 能较 高 , 在较低温度下 促进粉体之间的烧结趋势加剧而产生的 , 因此 , 通过共沉淀法 合成的 Y AG超细粉体 对温度相 当敏感 , 这有利于 Y G粉体 A 作 为基体 材料 或 者作 为增 强材 料使 块体材 料烧 结致 密化 。
Fg3Mio t cueo A o esa S M a db T M ) i. c sr tr f G p wd r(- E n - E r u Y

超细粉体的团聚机理和表征及消除

超细粉体的团聚机理和表征及消除
传统的制备粉体的方法是机械粉磨.但是机械
收稿日期:2007-07-06,修回日期:2007--09-10。 基金项目:国家自然科学基金项目.编号:2056601:内蒙古自治区自然 科学基金项目.编号:200607010201。 第一作者简介:王觅堂(1982一),男,硕士研究生。电话:13739923969。 E-mail:btwmt@126.com。
AA=:订1T2ca=21:Tp而-二2.』2!, 旦 堕了 堡
-4(4盯£o)
式中。h为颗粒间距;R为球形颗粒半径;C为色散作
用能系数;p为密度(个数密度/m,;或质量密度, kg/m3);Oto为原子极化率C21112·J-l;丘为普朗克常数, 6.626x10"34J·S;矽为电子的旋转频率,对于原子V----
Wang Mitang,Li Mei,Liu Zhaogang,Hu Yanhong
(School ofMaterial and Metallurgy。Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou 014010。China)
Abe-act:When the particle sl孺ofpowder dCCTCSb'匏to nanoscale.1t has many novel properties and therefore has numel'Oti¥application.However, the agglomeration is callsegt easily in the process ofpreparation and appli- cation because ofits higher surface energy.The mechanism andcharao- tel"ization and colmtermeasnl-髓of the agglomeration of ultra-fine pard-

超细二氧化锆制备与表征

超细二氧化锆制备与表征
CLC number:TQ426.6;0643.36 Document code:A Article ID:1008—1143(2008)08-0023-03
二氧化锆超细粒子是一种新型的无机材料,具 有独特的物化性能。具有高比表面积和丰富的表面 缺陷,同时具有弱酸、弱碱性和氧化还原性,是P一 型半导体,易产生空穴。可作为催化剂、催化剂载体 及助剂¨。3 J,主要应用于自动催化、CO和CO:加氢 制甲醇、F—T合成催化和聚合反应催化等。
液相沉淀法制备的超细二氧化锆粉体(A)和共 沸蒸馏法制备的超细二氧化锆粉体(B)的比表面 积、孔容和孔径如表1所示。
表1样品表征结果
Table 1 The characterization results
由表1可以看出,采用液相沉淀法和共沸蒸馏 法制备的超细二氧化锆粉体,空气中600℃焙烧后, 仍具有较大的比表面积和孔容。样品的TEM照片 如图2所示。
万方数据
工业催化
2008年第8期
干4 h,最后程序升温至600℃焙烧3 h,即得白色疏 松的二氧化锆粉体,记作A。 1.3.2正丁醇共沸蒸馏法
将纯度>99%的ZrOCl2·8H20溶解于蒸馏水, 配成一定浓度的溶液,溶液中逐渐加入NH,·H。0, 使Zr(OH)。沉淀出来,对Zr(OH)。沉淀进行洗剂、 过滤至溶液中无氯离子。将得到的Zr(OH)。沉淀, 强力搅拌下与正丁醇混合。混合后的悬浮液移至烧 瓶,防止形成的共沸物被带出,体系内水分子完全脱 除后,体系的沸点继续升高到正丁醇本身的沸点 117℃,该温度回流60 min,将胶体放入烘箱干燥, 600 oC焙烧得白色疏松二氧化锆粉体,记作B。 2结果与讨论 2.1粉体形成过程
图3为样品A和B的XRD谱图。由图3可以 看出,样品A和B主要为单斜相,掺有少量正交相, 结果与Mitsuhashi T等”1研究结果一致。

BET孔径分布

BET孔径分布

超细粉表面特性的表征通常用比表面和孔隙度(Porosity)两个指标,比表面指单位质量粉体的总表面积,孔隙度包括总孔体积、平均孔径、孔径分布等,对于多孔超细粉体而言,虽然还是这两个概念,但是其包含的内容及其分析方法要复杂得多。

多孔粉体颗粒的形状千变万化,只有分子筛类颗粒上的孔的形状和尺寸非常规律,是由物质的晶体结构决定的,对于其他多数无定形的粉体却十分复杂,典型的单个颗粒剖面如图1所示,颗粒中的孔分为闭孔(Closed)、通孔(Passing)、盲孔(Dead end)、内部连通的通孔(Inter-condected)等等,除了闭孔以外,都在要考察的范围;从孔形状看可分为缝隙形(Slits)、圆柱形(Cylindrical)、圆锥形(conical)、墨水瓶形(Ink Bottle)、内连通形(Iterstices)等,实际情况还要复杂得多,在孔径分布的分析中,通常取缝隙形和圆柱形两类;孔按尺寸分类(国际通用分类),可分为微孔(Micropores)孔径<2nm、中孔或介孔(Mesopores)孔径2~50nm、大孔(Macropores)孔径>50nm,微孔的下限是0.35nm,用气体吸附法可以分析的孔径范围的上限为500nm,再大需用压汞法。

图1 单粒多孔粉体的横截面示意多孔粉体尺寸小且孔的形状又十分复杂,其表面特征无法直接进行观察与测定,气体吸附法是一个非常科学而巧妙的方法,通俗的说,就是用气体分子作为度量的“标尺”,通过对物质的表面吸附进行严密的测定,实现对粉体表面特征的描述。

众所周知,气体与清洁固体表面接触时,在固体表面上气体的浓度高于气相,这种现象称为吸附,吸附气体的固体物质称为吸附剂,被吸附的气体称为吸附质,吸附可分为物理吸附和化学吸附,用气体吸附法表征粉体表面特性需采用低温物理吸附,例如在液氮温度下氮气的吸附;固体表面的吸附是一个动态过程;在一定的外界条件下,当吸附速率与脱附速率相等时,固体表面上的气体量维持不变,称为吸附平衡;在恒定温度下,固体表面上的气体吸附量取决于压力,吸附量随压力而变的曲线称为等温吸附曲线,他是固体物质吸附特性的最重要表现。

氧化铁超细颗粒的制备及其表征

氧化铁超细颗粒的制备及其表征

氧化铁超细颗粒的制备及其表征陈嘉敏;蔡育妮;彭雨辰;陈泽鸿;徐焱焱;龚晓钟【摘要】The nano-powder of ferric oxide have been prepared via hydrothermal method by using ferric nitrate honahydrate as raw material and then are investigated by the X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM).It is found that the of ferric oxide prepared via hydrothermal method are rhombohedral, shaped spherality, and 120~150nm in its diameter, which are highly dispersed.%以Fe(NO3)3·9H2O为原料,用水热法制备氧化铁超细粉体,并采用X-射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)对制得的粒子进行表征.结果表明,实验中运用水热法制备得到的氧化铁超细颗粒晶型为斜方六面体系,颗粒为球状,直径在120~150nm之间,能够达到程度较高的分散效果.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2011(025)002【总页数】3页(P71-73)【关键词】水热法;氧化铁;X-射线衍射;扫描电镜【作者】陈嘉敏;蔡育妮;彭雨辰;陈泽鸿;徐焱焱;龚晓钟【作者单位】深圳大学,化学与化工学院,深圳市功能高分子重点实验室,广东,深圳,518060;深圳大学,化学与化工学院,深圳市功能高分子重点实验室,广东,深圳,518060;深圳大学,化学与化工学院,深圳市功能高分子重点实验室,广东,深圳,518060;深圳大学,化学与化工学院,深圳市功能高分子重点实验室,广东,深圳,518060;深圳大学,化学与化工学院,深圳市功能高分子重点实验室,广东,深圳,518060;深圳大学,化学与化工学院,深圳市功能高分子重点实验室,广东,深圳,518060【正文语种】中文【中图分类】TQ138.1Abstract:The nano-powder of ferric oxide have been prepared via hydrothermalmethod by using ferric nitrate honahydrate as rawmaterialand then are investigated by the X-ray diffraction(XRD),scanning electronmicroscopy(SEM).It is found that the of ferric oxide prepared via hydrothermalmethod are rhombohedral,shaped spherality,and 120~150nm in its diameter,which are highly dispersed.Key words:hydro-thermalmethod;ferric oxide;X-ray diffraction;scanning electronmicroscope二十一世纪,纵观新材料、信息、能源等技术领域,纳米材料都发挥着举足轻重的作用[1]。

直接沉淀法超细粉体氧化镁的制备与表征

直接沉淀法超细粉体氧化镁的制备与表征

直接沉淀法超细粉体氧化镁的制备与表征
直接沉淀法是一种制备超细粉体氧化镁的方法。

下面是该方
法的步骤和表征方法:
制备步骤:
1.溶液制备:将氧化镁粉末加入蒸馏水中,搅拌至溶解。

2.沉淀:将过量的氢氧化钠加入溶液中,pH 值调节至 9-10。

在搅拌条件下加入沉淀剂,如碳酸钠等,使氧化镁溶液中的
镁离子与碳酸钠反应形成镁碳酸盐沉淀。

3.洗涤:用蒸馏水反复洗涤沉淀,直至洗涤液 pH 值接近中
性。

4.干燥:将洗涤后的沉淀在 80 ℃下干燥至恒重。

表征方法:
1.X 射线衍射(XRD):用 XRD 分析仪检测超细氧化镁粉体的
结晶性、纯度和晶格参数等。

2.扫描电子显微镜(SEM):使用 SEM 观察超细氧化镁粉末的
粒径、形态、表面形貌等。

3.红外光谱(FTIR):使用 FTIR 分析仪测量超细氧化镁粉体
的官能团。

4.比表面积测定:使用比表面积仪测定超细氧化镁粉体的比表
面积。

通过以上表征方法,可以评估氧化镁粉体的质量和性质,并确定最佳制备条件。

1/1。

【精品文章】超细粉体的表征技术简介

【精品文章】超细粉体的表征技术简介

超细粉体的表征技术简介
现代材料科学在很大程度上依赖于对材料性能与其成分及显微组织关系的理解。

因此,对材料性能的各种测试技术,对材料组织从宏观到微观不同层次的表征技术构成了材料科学与工程的一个重要部分,也是联系材料设计与制造工艺直到获得具有满意使用性能的材料之间的桥梁。

 超细粉体具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特殊性能,以及传统材料不具备的诸多物理化学性能,如高化学活性、强吸附性、特殊催化性等,因而被广泛应用于医学、制造业、材料、通信、生物、环境、能源、食品等领域。

而超细粉体的表征主要包括以下几个方面:超细粉体的粒度分析(粒径、粒度分布),超细粉体的化学成分,形貌/结构分析(形状、表面、晶体结构等)等。

 超细粉体的表征技术可以分为以下几种:
 (1)定性分析:包括材料是由哪些元素组成、每种元素含量等;
 (2)颗粒分析:包括颗粒形状、粒度、粒分布、颗粒结晶结构等;
 (3)结构分析:包括晶态结构、物相组成、组分之间的界面、物相形态等;
 (4)性能分析:包括物理性能分析(材料的电、磁、声、光和其他新性能的分析等)和化学性能分析(化学反应性、反应能力、在气体和其他介质中的化学性质等)。

 1. 超细粉体粒度的表征方法
 粉体颗粒的大小称为粒度。

由于颗粒形状通常很复杂难以用一个尺度来表示,所以常用等效粒度的概念,不同原理的粒度仪器依据不同颗粒的特。

超细粉体的应用及其表面改性机理浅析

超细粉体的应用及其表面改性机理浅析

超细粉体的应用及其超细粉体的应用及其表面表面表面改性机理改性机理改性机理浅析浅析刘涛(上海汇精亚纳米新材料有限公司凤阳汇精纳米新材料科技有限公司)功能材料是高分子材料研究、开发、生产和应用中最活跃的领域之一,在材料科学中具有十分重要的地位。

超细粉体不仅是一种功能材料,而且其为新的功能材料的复合更使之具有广阔的应用前景,在国民经济各个领域都有着广泛的应用,起着极其重要的作用。

一:超细粉体的性质及应用1.超细粉体表面特性超细粉体科学与技术是近年来发展起来的一门新的科学技术,是材料科学的一个重要组成部分。

对于超细粉体统一定义,一般将粒径大于1μm 的粉体称为微米粉体,粒径处于0.1-1μm 之间的粉体称为亚微米粉体,粒径小于100nm 的粉体称为纳米粉体,也有人将粒径小于3μm 的粉体称为超细粉体。

超细粉体通常又分为微米粉体、亚微米粉体及纳米粉体。

超细粉体的粒径与其特性的关系如下表所示。

2.超细粉体表面结构根据晶体的空间结构,可以分为四种类型紧密堆积结构、骨架结构、层状结构和链状结构。

晶体受外力作用破坏时,将沿着晶体构造中键合力最弱的地方断裂。

在断裂面上均产生得不到补偿的断键,即不饱和键。

不同化学组成的超细粉体在新鲜表面具有极不相同的不饱和度。

根据断裂键能的性质,表面不饱和键有强弱之分,断裂面以离子键和共价键为主的是强不饱和键,表面为极性表面断裂面以分子键为主的为弱不饱和键,表面为非极性表面。

超细粉体不同,表面官能团的种类和数量不同,同一超细粉体表面官能团有一定的分布。

3、超细粉体的应用(1)超细粉体在塑胶领域中的应用超细粉体在化工领域中的应用十分广泛,在涂料、塑料、橡胶、造纸、催化、裂解、有机合成、化纤、油墨等领域都有广泛的应用。

在塑料行业,将超细粉体与塑料复合可起到增强增韧的作用,如将纳米碳酸钙表面改性后,对材料的缺口抗冲击强度和双缺口冲击强度的增韧效果十分显著,而且加工性能依然良好。

除此之外,超细粉体的加入,可以改善复合材料的耐老化性,防止塑料光辐射老化,提高塑料制品的使用寿命。

化学法制备粉体材料及表征

化学法制备粉体材料及表征

化学法制备粉体材料及表征化学法制备粉体材料及表征此课程是材料学院设置的综合实验课。

通过本实验课的学习与实践,使学⽣了解和掌握化学法制备(氧化物、碳化物、氮化物、⾦属和合⾦)粉体的基本原理、基本⽅法和相应的⼯艺流程,并掌握粉体材料常规的表征⼿段;培养学⽣的实际动⼿操作能⼒,独⽴思考问题、解决问题的能⼒;同时为学⽣提供⼀个科研实践的平台,为其毕业设计和将来⾛上⼯作岗位做好准备。

⼀、实验⽬的1.掌握化学法制备粉体材料的原理并了解各种具体的制备⽅法。

2.熟练掌握固相热分解法和均匀沉淀法制备粉体材料的原理与⼯艺流程。

3.掌握粉体材料的各种表征⽅法。

4.对粉体的粒度分布与物相组成进⾏熟练的测试与分析培养学⽣的实际动⼿操作能⼒和⾃主设计实验的能⼒,为毕业论⽂设计作好理论基础和相应的实验准备。

⼆、实验要求要求学每个学⽣能独⽴查阅⽂献资料,⼩组讨论,确定实验⽅案,并将实验⽅案提前⼀天给任课⽼师审阅;所有的实验必须在我们已有的设备条件和时间条件下完成;实验⽅案中对每⼀个⼯艺必须给出具体的⼯艺参数,如反应物浓度、温度、反应时间等。

该实验更要求学⽣发挥⾃⼰的主观能动性,⾃主设计,⾃主完成实验全过程。

实验完成后认真分析实验结果,撰写实验报告。

三、实验所需仪器设备本实验所需的主要仪器设备有:电⼦天平,坩埚,烧杯,⾓匙,恒温⽔浴锅,电动搅拌器,⾼温炉,激光粒度分布仪,X射线衍射仪等。

四、实验原理粉体的化学合成:从物质的原⼦、离⼦或分⼦⼊⼿,经过化学反应形成晶核以产⽣晶粒,并使晶粒在控制之下长⼤到其尺⼨达到要求的⼤⼩。

按照物质的原始状态分类,可将粉体的化学合成⽅法分为⽓相法、液相法和固相法。

化学合成粉体的特点:优点:能得到极微细的颗粒,且颗粒尺⼨⽐较均匀,颗粒的纯度⾼;缺点:制备过程⽐较复杂,成本较⾼。

1.固相反应法:1)化合或还原化合法直接化合的反应通式可写为:Me +X =MeXMe 、X 分别代表⾦属和⾮⾦属元素。

⽤这⼀⽅法还可以⽣产多种碳化物、硅化物、氮化物粉体。

碳酸铝铵热分解法制备超细氧化铝粉体

碳酸铝铵热分解法制备超细氧化铝粉体

碳酸铝铵热分解法制备超细氧化铝粉体闫国进陈金身荆运洁(河南工业大学材料科学与工程学院,郑州,450007)摘要以分析纯的NH4Al(SO4)2和NH4HCO3为原料,选择合适的溶液浓度、分散剂及pH值,在合适的工艺条件下,得到NH4Al(OH)2CO3前驱体化合物。

前驱体在1100℃下煅烧1h,得到粒径为80~100nm 的超细α-Al2O3,Al2O3颗粒基本上呈球形,粒度均匀。

研究了溶液浓度、分散剂及pH值对前驱体化合物颗粒细度的影响,用XRD法对前驱体化合物及其煅烧产物进行了表征,并研究了热处理过程中的相变化,对Al2O3多晶转变与热处理温度之间的关系进行了讨论。

用SEM对Al2O3粉体的形貌、大小进行了表征。

该方法工艺简单,原料易得便宜,综合成本较低,易实现工业化生产。

关键词碳酸铝铵;超细氧化铝粉体;热分解;分散剂Preparation of Superfine α-Al2O3 Powder by Pyrolysis of AmmoniumAluminium Carbonate HydroxideYan Guojin Chen Jinshen Jing Yunjie(School of Material Science and Engineer,Henan University of Technology,Zhengzhou 450007)Abstract By using ammonium aluminium sulfate and ammonium hydro-carbonate as the starting materials, selecting suitable solution concentration,dispersant agent and pH value, the ammonium aluminium carbonate hydroxide (NH4Al(OH)2CO3) was prepared. The NH4Al(OH)2CO3 transforms to α-Al2O3completely by calcining at 1100℃ for 1h ,the particle is uniform with a size about 80~100nm.The influences of solution concentration,dispersant agent and pH value on the fineness of the NH4Al(OH)2CO3 precursor was discussed. The products were identified by XRD and SEM. The phase transformation process was studied by XRD, and the relation of different phase transformation of Al2O3and the heat treatment temperature was discussed.The powder morphology and size of Al2O3 was characterized by SEM.Keywords NH4Al(OH)2CO3;superfine α-Al2O3 powder;pyrolysis;dispersant agent超细Al2O3粉体具有高强度、高硬度、抗磨损、耐高温、耐化学腐蚀等优良性质,广泛用于陶瓷和磨料磨具行业。

粉煤灰与矿渣粉的超细化活性提升技术

粉煤灰与矿渣粉的超细化活性提升技术

粉煤灰与矿渣粉的超细化活性提升技术发布时间:2022-05-20T02:25:14.885Z 来源:《科技新时代》2022年4期作者:范明达[导读] 粉煤灰与矿渣粉属于大宗工业固体废弃物,但均具备潜在活性。

华北水利水电大学河南省郑州市 450045摘要:粉煤灰与矿渣粉属于大宗工业固体废弃物,但均具备潜在活性。

由于现阶段对其利用率不高,因此采用超细化处理以提升其活性。

通过将普通粉煤灰与矿渣粉进行粉磨处理,使得其比表面积大于600m2/kg。

采用活性指数对超细粉体活性进行了表征,通过激光粒度分析、XRD、SEM等方式分析了机械粉磨对超细粉煤灰、超细矿渣粉的粒度分布、矿物成分、微观形貌等影响,讨论了活性提升机理。

结果表明:经机械粉磨之后的超细粉煤灰与超细矿渣粉的活性指数有了明显提升,28d活性指数最高分别达到了99.87%、130.1%。

关键词:粉煤灰;矿渣粉;活性指数;矿物成分;微观形貌1 引言截止到2020年,我国大宗工业固废累计堆存量已达600亿吨,年新增堆存量近30亿吨[1]。

人们发现将粉煤灰、矿渣等工业废料作为矿物掺合料加入水泥中制备混凝土,不仅能通过减少水泥用量从而减少生产水泥所造成的的环境污染和能源、资源消耗,也降低了制备混凝土的成本,并且所制备的混凝土又具有很多优良的性能[2-3]。

但是粉煤灰、矿渣粉等固废粉体的成分及比例差别很大,优质灰较少。

而劣质粉体的活性通常较低,不经过进一步的加工用作掺合料时,制备的胶凝材料的性能往往不能满足要求。

因此,利用一些手段激发其活性成为当前众多学者研究的重点。

2 试验2.1 原材料本文所用粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰,矿渣粉为产自河北省灵寿县的S95级粒化高炉矿渣粉。

具体化学成分见表1。

表1 粉煤灰与矿渣粉化学成分式中:Rα为7d、28d超细粉煤灰或超细矿渣粉试块抗压强度,MPa;R0为对应龄期的42.5级普通硅酸盐水泥试块的抗压强度,MPa。

3 结果与讨论3.1 粒径分布表2为经粉磨后粉煤灰与矿渣粉的比表面积与特征粒径的变化。

粉体表征方法

粉体表征方法

粉体密度的测定方法
• 1.真密度与颗粒粒度检测: • 常用的方法是用液体或气体将粉体置换的方法。 • (1)液浸法:采用加热或减压脱气法测定粉体所排开的液体体积 ,即为粉体的真体积。当测定颗粒密度时,方法相同,但采用的液 体不同,多采用水银或水。 • (2)压力比较法 常用于药品、食品等复杂有机物的测定。 • 2.松密度与振实密度的测定 • 将粉体装入容器中所测得的体积包括粉体真体积、粒子内空隙、 粒子间空隙等。测量容器的形状、大小、物料的装填速度及装填方 式等均影响粉体体积。不施加外力时所测得的密度为最松松密度, 施加外力而使粉体处于最紧充填状态下所测得的密度是振实密度.
粉体的定义
• 一、粉体(Powder) • 通常是指由大量的固体颗粒及颗粒间的空隙所构成 的集合体。 • 组成粉体的最小单位或个体称为粉体颗粒。 • 二、粉体的物态特征: • • • • ①具有与液体相类似的流动性; ②具有与气体相类似的压缩性; ③具有固体的抗变形能力。 粉体粒子的物理性质主要有:粒子与粒度分布、粒子


电阻法
• 根据颗粒在通过一个小微孔的瞬间,占据了小微孔中的 部分空间而排开了小微孔中的导电液体,使小微孔两端 的电阻发生变化的原理测试 粒度分布的。小孔两端的电 阻的大小与颗粒的体积成正比。当不同大小的粒径颗粒 连续通过小微孔时,小微孔的两端将连续产生不同大小 的电阻信号,通过计算机对 这些电阻信号进行处理就可 以得到粒度分布了。
粉体等效粒径
• 1)等效散射粒径:与实际被测颗粒具有相同散射效 果的球形颗粒的直径。激光粒度仪所测的粒径为等效散 射粒径。 2)等效沉速径:在相同条件下与实际颗粒沉降速度 相同的球的直径。沉降法所测的粒径为等效沉速径,又 叫Stokes径。 3)等效投影面积径:与实际颗粒投影面积相同的球 形颗粒的直径。显微镜法和图像法所测的粒径大多是等 效投影面积直径。

多孔超细粉表面特性的表征与分析进展

多孔超细粉表面特性的表征与分析进展
论 文选萃
Th s s e i

多孔超细粉表 面特性的表征与分
超细粉 表面特 性 的表 征通 常用 比表面 和孔 隙度 ( o o iy P r st )两个 指 标, 比表面指 单位质量粉 体 的总表面积 , 隙度 包括总 孔体积 、 孔 平均孔径 、 孔径分 布等 ,对 于多孔超 细粉体 而言 ,虽然 还是这两个 概念 ,但 是其包含 的 内容及其分 析方 法要复 杂得 多 。 多孑 粉体颗 粒 的形状 千变万化 , L 只有分 子筛类颗粒 上 的孔的形状和 尺
凝聚 ,外表 面相 对较小 的微 孑 固体 ,如 弱 的气 ~固相 互作 用时 出现 ,不 常见 ; L 活性 炭 、分 子 筛 沸 石 和某 些 多 孔 氧化 物 ,表 现 出这种 等温 线 ;
I :由介孑 固体 产生 , V型 L 典型 特征 次 多 层 吸 附 , 不 常 见 。 是 等 温 线 的 吸 附 曲 线与 脱 附 曲线 不 一 等温线的 形状 与吸 附质 和吸 附剂 的
_
中围 糟 彳 业 21年 期 车工 0 第5 0
The i ss
发 生 ,达 到 饱 和 压 力 时 可 能 出 现 吸 附 质
II型 :在 非 孔 或 大 孑 固体 上 发 生 I L
VI 型:以其 吸 附 过 程 的 台 阶 状 特 性 而 著 称 ,台 阶 来 源 于 均 匀 非 孑 表 面 的 依 L
寸非常 规律 , 是 由物质 的晶体结 构决定 的 , 于其他 多数无定 形的粉体 这 对
却 十分 复 杂 。典 型 的 单个 颗 粒剖 面 如 图 l所 示 ,颗 粒 中的孔 分 为 闭孔 ( l sd) C o e 、通 孔( a sn ) P si g 、盲  ̄ ( a n 、内部 连通 的通g (n e — LDe d e d) LI tr

粉体表征与测量

粉体表征与测量
粉体工程
绪论 • 粉末的表征与测量 • 粉末制取 • 粉末成形 • 粉末固结
绪论
粉体工程学科的形成 粉体工程的应用范围


颗粒
粉体


Fine particle
颗粒
从个体颗粒出发, 从个体颗粒出发,称为颗粒学 Powder 粉体
从集合粉体出发, 从集合粉体出发,称为粉体工程学


粉体工程所涉及的行业
行 业
农 矿 冶 橡 塑 造 印 药 业 业 金 胶 料 纸 刷 物


粮食加工、化肥、粉剂农药、饲料、人工降雨催凝剂 金属矿石的粉碎研磨、非金属矿深加工、低品位矿物利用 粉末冶金、冶金原料处理、冶金废渣利用、硬质合金生产 固体填料、补强材料、废旧橡胶制品的再生利用 塑料原料制备、增强填料、粉末塑料制品、塑料喷涂 造纸填料、涂布造纸用超细浆料、纤维状增强填料 油墨生产、铜金粉、喷墨打印墨汁、激光打印和复印碳粉 粉剂、注射剂、中药精细化、定向药物载体、喷雾施药
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
形状系数
•表面形状因子
S φ Sj = 2 dj
(j表示征对于该种粒径的规定)
φ 与π的差别表示颗粒形状对于球形的偏离
φ球 = π ψ 立方体 = 6
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
形状系数
•体积形状因子
V φV j = 3 dj
φV
与 j
π
6
的差别表示颗粒形状对于球形的偏离
精细陶瓷 环 机 保 械
粉末的表征与测量
颗粒大小和形状表征 粉体特性的表征 粉体的粒度与比表面测定
颗粒大小和形状表征
§1.1颗粒大小和形状表征
材料的机械、物理和化学性质描述了组成 材料的物质组态的基本特性,当物质被“分 割”成为粉体之后,上述三类性质则不能全 面描述材料的性质,必须对粉体材料的组成 单元——颗粒,进行详细描述。颗粒的大小 和形状是粉体材料最重要的物性特性表征量。

超细粉体分析课件

超细粉体分析课件

化妆品领域
01
02
03
粉底
超细粉体可以作为粉底的 原料,具有遮盖力强、色 泽自然、透气性好等特点。
散粉
超细粉体可以作为散粉的 原料,具有控油、定妆、 提亮肤色等作用。
眼影
超细粉体可以作为眼影的 原料,具有色彩鲜艳、附 着力强、不易脱妆等特点。
பைடு நூலகம்
食品领域
食品添加剂
超细粉体可以作为食品添 加剂,如增稠剂、乳化剂、 调味剂等,改善食品的口 感和质地。
扫描电子显微镜
总结词
扫描电子显微镜是一种高分辨率的表征技术,能够观察超细 粉体的形貌和粒度。
详细描述
扫描电子显微镜利用电子束扫描样品表面,通过检测样品表 面散射的二次电子或背散射电子来成像。该技术具有高分辨 率和高放大倍数,能够清晰地观察超细粉体的形貌和粒度。
透射电子显微镜
总结词
透射电子显微镜是一种高分辨率的表征技术,能够观察超细粉体的晶体结构和内部结构。
超细粉体分析课件
目 录
• 引言 • 超细粉体的基本特性 • 超细粉体的制备方法 • 超细粉体的表征技术 • 超细粉体的应用 • 超细粉体的发展趋势与挑战
contents
01
引言
主题介绍
定义
超细粉体是指粒径极小的粉末, 通常在纳米至微米范围内。
分类
根据粒径大小,超细粉体可分为 纳米粉体和微米粉体。
详细描述
透射电子显微镜利用高能电子束穿透样品,通过检测透过样品的电子束强度和相位移来 成像。该技术具有高分辨率和高放大倍数,能够观察超细粉体的晶体结构和内部结构。
X射线衍射
总结词
X射线衍射是一种无损的表征技术,能够分析超细粉体的晶体结构和物相组成。

超细至纳米级过氧化银的化学制法及其表征

超细至纳米级过氧化银的化学制法及其表征

超细至纳米级过氧化银的化学制法及其表征李梦;刘亚飞;赵欣;张永兴;邢一龙;张然;张云舒【摘要】Nano sized silver peroxide(AgO)powders are prepared by a chemical method. Effects of various factors on the ultrafine to nanoscale AgO output have been studied by altering Na2S2O8, SDBS content, the temperature and pH value of the reaction system. The ultra powders prepared are characterized by scanning electron microscope(SEM)and X-ray diffraction (XRD). The results show that the optimum conditions are 13. 40of pH value, n(Na2S2O8)∶n(AgNO3)=1∶1, m (SDBS)∶m(AgNO3)=1∶10, 60℃ of reaction temperature and the reaction time of 30minutes. In these conditions, the ultrafine AgO content of the prepared power is 82. 68%, and the morphology is a mixture of AgO particles with spherical and lamellar structures. The analysis indicates that the main impurity is powder for silver trioxide(Ag2O3).%采用化学法制备了超细至纳米级过氧化银粉体, 通过改变过硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠的用量及反应体系的温度、pH 值等制备条件, 研究了各因素对超细至纳米级过氧化银产率的影响, 并采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对制备的粉体进行表征.结果表明, 制备超细过氧化银粉体的最佳条件是反应体系的pH 值为13. 40, 过硫酸钠与硝酸银物质的量之比为1∶1, 十二烷基苯磺酸钠与硝酸银质量之比为1∶10, 反应温度为60℃, 反应时间为30min.此时, 所制备的粉体中, 过氧化银的含量达82. 68%, 其形貌为球状和片状的混合物.通过分析得出, 制得粉体的主要杂质为三氧化二银.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P23-27)【关键词】化学法;过氧化银粉体;制备工艺;粉体成分;表征;纳米级【作者】李梦;刘亚飞;赵欣;张永兴;邢一龙;张然;张云舒【作者单位】中国民用航空飞行学院航空工程学院,四川广汉 618307;中国民用航空飞行学院航空工程学院,四川广汉 618307;中国民用航空飞行学院航空工程学院,四川广汉 618307;中国民用航空飞行学院航空工程学院,四川广汉 618307;中国民用航空飞行学院航空工程学院,四川广汉 618307;中国航空油料有限责任公司西南公司,四川成都 610202;中国民用航空飞行学院航空工程学院,四川广汉618307【正文语种】中文【中图分类】TM910.5过氧化银具有独特的电化学特性、光化学性质、广谱抗菌性能以及强氧化性,在高比功率蓄电池、大容量存储设备和高性能抗菌材料等方面具有巨大的发展空间[1-5]。

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超微粉体的表征超微粉体表征主要包括以下几个方面:超微粉体的粒度分析(粒径、粒度分布),超微粉体的化学成分,形貌/结构分析(形状、表面、晶体结构等)等。

超微粉体的测试技术有以下几种:(1)定性分析。

对粉体组成的定性分析,包括材料是由哪些元素组成、每种元素含量。

(2)颗粒分析。

对粉体颗粒的分析包括颗粒形状、粒度、粒分布、颗粒结晶结构等(3)结构分析。

对粉体结构分析包括晶态结构、物相组成、组分之间的界面、物相形态等。

(4)性能分析。

物理性能分析包括纳米材料电、磁、声、光和其他新性能的分析,化学性能分析包括化学反应性、反应能力、在气体和其他介质中的化学性质等。

3.1粒度的测试方法及仪器粉体颗粒大小称粒度。

由于颗粒形状通常很复杂难以用一个尺度来表示,所以常用等效度的概念不同原理的粒度仪器依据不同颗粒的特性做等效对比。

目前粒度分析主要有几种典型的方法分别为:电镜统计观测法、高速离心沉降法、激光粒度分析法和电超声粒度分析法。

常用于测量纳米颗粒的方法有以下几种。

3.1.1电镜观察一次颗粒的粒度分析主要采用电镜观测法,可以采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)两种方式进行观测。

可以直接观测颗粒的大小和形状,但又可能有统计误差。

由于电镜法是对样品局部区域的观测,所以在进行粒度分布分析时需要多幅照片的观测,通过软件分析得到统计的粒度分布。

电镜法得到的一次粒度分布结构一般很难代表实际样品颗粒的分布状态,对一些强电子束轰击下不稳定甚至分解的超微粉体样品很难得到准确的结构,因此,电镜法一次颗粒检测结果通常作为其他分析方法的对比。

3.1.2激光粒度分析目前,在颗粒粒度测量仪器中,激光衍射式粒度测量仪得到广泛应用。

其特点是测量精度高、测量速度快、重复性好、可测粒径范围广、可进行非接触测量等,可用于测量超微粉体的粒径等。

还可以结合BET法测定超微粉体的比表面积和团聚颗粒的尺寸及团聚度等,并进行对比、分析。

激光粒度分析原理:激光是一种电磁波,它可以绕过障碍物,并形成新的光场分布,称为衍射现象。

例如,平行激光束照在直径为D的球形颗粒上,在颗粒后得到一个圆斑,称为Airy斑,Airy斑直径d=2.44λf/D ,λ为激光波长,f为透镜焦距。

由此公式计算颗粒大小D 。

3.1.3沉降法沉降法是通过颗粒在液体中沉降速度来测量粒度分布的方法。

主要有重力沉降式和离心沉降式两种光透沉降粒度分析方式,适合纳米颗粒的分析主要是离心沉降式分析方法。

颗粒在分散介质中,会由于重力或离心力的作用发生沉降,其沉降速度与颗粒大小和质量有关,颗粒大的沉降速度快,颗粒小的沉降速度慢,在介质中形成一种分布。

颗粒的沉降速度与颗粒粒径之间的关系服从Stokes定律,即在一定条件下颗粒在液体中的沉降速度与粒径的平方成正比,与液体的粘度成反比。

沉降式粒度仪所测的粒径也是一种等效粒径,叫做Stokes直径。

3.1.4电超声粒度分析电超声粒度分析是最新出现的粒度分析方法,,当声波在样品内部传导时,仪器能在一个宽范围超声波频率内分析声波的衰减值,通过测得的声波衰减谱计算出衰减值与粒度的关系。

分析中需要粒子和液体的密度、液体的粘度、粒子的质量分数的参数,对乳液和胶体中柔性粒子还需要粒子的热膨胀参数。

此方法的优点:可测量高浓度分散体系和乳液的特性参数(包括粒径、电位势等),不需要稀释,避免了激光分析法不能分析高浓度分散体系粒度的缺陷,且精度高,粒度分析范围更广。

3.1.5库尔特粒度仪库尔特粒度仪也称库尔特计数器,可以测量悬浮液中颗粒大小和个数。

其原理为悬浮于电解质中的颗粒通过小孔时可以引起电导率的变化,其变化峰值与颗粒大小有关。

此方法适用于对颗粒计数的场合,如水中的悬浮颗粒。

库尔特计数器测定的颗粒体积,在换算成粒径,它可以同时测量出体积与直径。

3.2化学成分的表征化学成分是在测试超微粉体时要确定的重要问题。

最常用最方便的化学分析方法包括氧化还原法、沉淀法、中和法以及络合法等。

最基本的仪器分析法是红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、质谱(MS)。

其他常用的分析方法主要是利用各种化学分析特征谱线,如原子发射光谱(AES)、原子吸收光谱(AAS)、X射线荧光分析(XRFS)和电子探针微区分析法(EPMA) ,这些方法主要是测量超微粉体的整体及其微区的化学组成,并对粉体化学成分进行定性、定量分析。

还可以采用X 射线光电子能谱法(XPS)分析超微粉体的表面化学组成、原子价态、表面形貌、表面微细结构状态及表面能分布等。

3.2.1傅里叶变换远红外光谱傅里叶变换远红外光谱(FT-far-IR)可检验金属离子与非金属离子成键、金属离子的配位等化学环境情况及变化。

3.2.2紫外-可见光谱紫外-可见光谱(UV-Vis)的原理是由于金属粒子内部电子气(等离子体)共振激发或由于带间吸收,它们在紫外-可见光区具有吸收谱带,不同的元素粒子具有其特征吸收谱(如图3-3)。

因此可以通过紫外-可见光光谱,特别是米氏理论的计算结果相配合时,能够获得有关粒子粒度、结构等方面的信息。

3.2.3 X射线光电子能谱X射线光电子能谱(XPS)主要用于成分和化学状态的分析,其原理是:用单色X射线照射样品,具有一定能量的入射光同样品原子相互作用,光致电离产生光子,这些光电子从生成之处输运到表面然后克服逸出功而发射,即X射线光电子发射的3步过程。

用能量分析仪分析光电子的动能,得到的就是X射线光电子能谱。

根据测得的光电子动能就可以确定表面存在什么元素以及该元素原子所处的化学状态,即X射线光电子能谱定性分析。

根据某种能量的光电子数量,便可知道某元素表面的含量,即X射线光电子能谱定量分析。

3.2.4广延X射线吸收精细结构光谱广延X射线吸收精细结构光谱(EXAFS)能提供X射线吸收边界之外所发射的精细光谱,该法成为分析缺少长成有序体系的有效表征手段,能获得有关配位原子种类、配位数、键长、原子间距等吸收X射线的关于原子化学环境方面的信息。

3.3超微粉体的形貌/结构分析超微粉体的形貌分析有很多方法,但主要是谱分析法和扫描显微技术,也可以利用二次电子、背散射电子、吸收电子信号等观察样品的形貌图像。

对于粉体颗粒表面的确定,一般综合几种方法进行确定。

超微粉体的结构分析主要指粉体颗粒的晶态结构(长短程是否有序及晶系等)。

3.3.1晶态的表征晶态的表征最常用的方法是XRD。

对于简单的晶体结构,根据粉末衍射图可以确定晶胞中的原子位置、晶胞参数以及晶胞中的原子数。

高分辨率X衍射粉末(HRXRD)用于晶体结构的研究,可得到比XRD更准确的结构信息,获得有关单晶胞内相关物质的元素组成比、尺寸、原子间距及键长等超微粉体的精确结构方面的数据与信息。

3.3.2扫描电镜扫描电子显微镜(SEM)的原理是:聚焦电子束在样品上扫描时激发的某些物理信号(如二次电子),来调制一个同步扫描的显象管在相应位置的亮度而成像。

SEM是常用的材料表面测试仪器,其放大倍数高达几十万倍。

其样品的制备方法是在表面喷金,然后进行测试。

3.3.3透射电镜透射电子显微镜(TEM)的原理是:以高能电子(50~200keV)穿透样品,由于样品不同位置的电子透过强度不同或电子透过晶体样品的衍射方向不同,经过后面电磁透射的放大后,在荧光屏上显示出图像。

透射电镜在加速电场100KeV下,电子的波长3.7μm 。

TEM分辨率高达0.3nm,晶格分辨率达0.1~0.2nm。

3.3.4扫描探针显微镜扫描探针显微镜(SPM)以扫描隧道电子显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、扫描显微镜(SFM)、弹道电子发射显微镜(BEEM) 、扫描近场光学显微镜(SNOM)等新型系列扫描探针显微镜为主要实验技术,利用样品与探针的相互作用在纳米级甚至原子级水平上研究物质表面的原子和分子的几何结构以及与电子行为有关的性质。

3.3.4.1扫描隧道电子显微镜扫描隧道电子显微镜基于量子理论的隧道效应,隧道电流强度对针尖与样品表面之间的距离非常敏感,因此利用电子反馈线路控制隧道电流的恒定,并用针尖在样品表面上扫描,则探针在垂直于样品方向上高低的变化就反应出样品表面的起伏。

将样品表面扫描的轨迹直接在荧光屏或记录纸上显示出来,就可以得到表面态密度的分布或原子排列的图像。

STM有以下几个特点:(1)具有原子级的高分辨率。

(2)可以观察单个原子层的局部表面结构。

(3)配合扫描隧道谱可以得到表面原子结构的有关信息,可以通过调节隧道结偏压来观察不同的位置电子态密度分布,观测电荷转移情况,还可以得到电子结构的信息。

(4)可以实时、实空间观察表面的三维图像。

(5)可以在不同的条件下工作(如真空、大气、常温、低温、高温等)(6)不仅可以用于成像,还可以对表面的原子、吸附的原子或者分子进行操作,从而进行纳米级加工。

3.3.4.2 原子力显微镜原子力显微镜(AFM)是通过原子之间非常微弱的相互作用力来检测样品表面的。

3.3.4.3 磁力显微镜磁力显微镜(MFM)与原子力显微镜工作原理一样,都是利用探针与样品的相互作用来探测表面或界面在纳米尺度上表现出的物理性质和化学性质,但各有其适用的范围和优势。

与AFM 不同的是,MFM 采用的探针是磁性探针,通过检测针尖离开样品表面10~20nm范围磁力这一长程作用力的变化得到样品表面磁畴结构信息。

它具有高分辨率、步破坏样品及其样品无需特别制备等特点。

3.3.4.43.3.4.5双功能弯光纤尖共振成像双功能弯光纤尖共振成像(AF/PSTM)是在小孔径扫描近场光学显微镜(A-SNOM)和另一种特殊形式的扫描近场光学显微镜-光子扫描隧道显微镜(PSTM)的基础上开发出来的。

它能消假象,分离光学、形貌图像;比当前国际市场上唯一商品化的A-SNOM有更好的图像分辨率、图像对比度和光效率。

3.3.5电声显微技术电声显微技术是把现代电子光学技术、电声技术、压电传感技术、弱信号检测和图像处理技术以及计算机技术融为一体的一种新型的无损分析和显微成像技术。

它即具有声学显微术非破获性内部成像的本领,又具有电子显微术高分辨率和快速成像的特点。

它的独特成像机理是基于材料的微观电学和热弹性能的变化,用它可以获得目前其他技术无法获得的信息。

3.3.6 场离子显微镜场离子显微镜(FIM)是一种具有高放大倍数、高分辨率,并能直接观测表面原子的研究位置。

这种技术是利用成像气体原子()在带正高压的针尖样品附近被场离子化,然后受电场加速,并沿着电场方向飞行到阴极荧光屏,在荧光屏上得到一个对应于针尖表面原子排列的所谓场离子像,即尖端表面的显微图像。

3.3.7谱分析法3.3.7.1红外及其拉曼光谱红外和拉曼(Raman)光谱的强度分别依赖于振动分子的偶极矩变化和极化率的变化,因而可以揭示材料中的空位、间隙原子、位错、晶界和相界等方面的关系,提供相应信息,可用于超微粉体的分析。

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