复合粉体
复合粉体制备
复合粉体制备
复合粉体是指由两种或多种不同性质的粉体材料组成的混合体系。
复合粉体的制备方法主要有以下几种:
1. 机械混合法
将不同种类的粉体按一定比例混合,通过球磨、混料机等设备进行物理搅拌混合。
这种方法操作简单,但粉体分散性和均匀性较差。
2. 化学共沉淀法
利用化学反应将不同组分同时沉淀下来,形成复合粉体。
通常在溶液中加入沉淀剂,控制pH值、温度等条件,使目标组分共沉淀。
该方法可获得较均匀的复合粉体。
3. 溶胶-凝胶法
将不同组分的盐类或金属有机物分别制备成溶胶,混合后进行水解/缩聚反应形成湿凝胶,经干燥和高温焙烧即可得到复合粉体。
该方法可实现组分的均匀掺杂。
4. 喷雾干燥法
将不同组分制成溶液或悬浮液混合,通过喷雾干燥设备将液滴快速干燥形成复合粉体。
该方法可控制粒度和形貌。
5. 自传播高温合成(SHS)
利用高放热反应的自蔓延作用,在燃料和氧化剂粉体混合物中引燃,生成所需的复合陶瓷粉体。
反应温度高,能量利用率高。
复合粉体在功能材料、催化剂、电池等领域有着广泛的应用前景。
制备方法的选择需要根据所需粉体的性能要求、组分及其相容性等因素综合考虑。
溶胶-凝胶法制备TiO2-SiO2复合粉体
2011-2012第1学期期末综合实验报告溶胶-凝胶法制备TiO2－SiO2复合粉体姓名：学号：0812207123班级：材本0804指导教师：何静题目：溶胶-凝胶法制备TiO2－SiO2复合粉体一、实验目的及要求（1）了解并撑握进行科学研究的过程，提高学生的逻辑思维能力，为以后进行科学研究奠定基础。
（2）提高学生的实验动手能力和科学分析能力，使学生通过这次锻炼能够撑握科学实验的过程，从而激发对科学研究的兴趣。
（3）通过本次综合实验，使学生把书本上的理论和实际结合起来，从而达到学以致用的目的。
（4）写出完整的实验报告，重点分析实验结果并进行详细的讨论，提高学生的数据处理能力。
二、实验原理溶胶—凝胶法是一种湿法化学工艺，由金属醇盐或其它盐类溶解在醇醚等有机溶剂中形成均匀的溶液，溶液再通过水解和缩聚反应形成溶胶，进一步的聚合反应经过溶胶—凝胶转变形成凝胶。
在低温阶段发生的溶胶到凝胶的转变过程，可以用来制备涂层。
采用溶胶—凝胶法的基本过程是：易于水解的金属化合物（无机盐）在某种溶剂中与水发生反应，经过水解与缩聚过程而逐渐凝胶化。
其基本的反应过程是水解反应和聚合反应。
反应方程式如下（以合成氧化钛为例）：水解反应：Ti－OR＋H2O→Ti－OH＋ROH聚合反应：Ti－OH＋RO－Ti→Ti－O－Ti＋ROHTi－OH＋OH－Ti→Ti－O－Ti＋H2O式中：R﹦C4H9由于溶胶—凝胶法是目前广为采用的纳米粉体制备方法，因此本研究采用溶胶-凝胶法制备TiO2－SiO2超细粉体。
即采用钛酸丁酯、正硅酸乙脂为主要原料，加入去离子水和无水乙醇配制成反应溶液，并加入乙酰丙酮作抑制剂以缓解钛酸丁酯的强烈水解作用，从而形成均匀而透明的溶胶。
溶胶经干燥、煅烧后制备成TiO2－SiO2粉体。
三、实验内容（1）撑握TiO2光催化剂的制备机理及方法。
（2）探究溶胶pH值的变化对TiO2－SiO2溶胶性能的影响机理及规律。
（3）考察水浴温度的不同对TiO2－SiO2溶胶性能的影响及规律。
金属核壳复合粉体的制备方法
这 类材料 在光 、 电、磁 、催化和 生物等领 域有 着广 泛的应 用前景 。金
属有 其优 良的导 电性 能 ，但 是 比重大 ，造价 高 限制其 在 一定 范 围 内应 用。纯 金属有 优 良的性质 ，银 的导 电性最 好 ，体积 电阻率 分别 可达 １ ６ ． Ｘ １ － Ｑ ・ ｍ，但造价 很高 ，比重大 。人们希 望在利用 银的 良导 电性 的 ０６ ｃ 同时 ，能够尽 可能 的降低它 的 比重 和造价 。于是 ，人们 尝试将 银和其 它 材料进行 复合 制备复合 材料 ，通 过将银 和其他 金属 、金属 氧化物 、非金
属的结合 制备得 到的复 合结构 ，不仅具有 银的 良导 电性 ，同时大大 降低
了材 料 了 比重和 价格 。 目前 ，制 备 核壳 复合 结构 的主 要方 法有 化学 镀 法 、化 学沉 积法 、模 板法 、超声化 学法 、 白组装法 。 本文综述 了 目前 制备核 壳复合结 构的 主要制备 方法和合 成原理 ， 并
中 粉 工 ２１ｏ 国 体 业 ０ ．Ｉ １Ｎ４
ｌ 国 体 业 ２１ｏ 中粉 工 ０ Ｎ． １ ４
ｂ ｍｅ ａ ｌ ｃ ａ ０ ａ ｔｃ ｅ ｓ ｎ ｈ ｓ ｚ ｄ ｙ ｈ ｓ ｎ ｃ ｅ ｉ ａ ｍｅ ｈ ｄ Ｊ ． ｈ ｓ ｈ ｍ ｉ ｔ ｌｉ ｎ ｎ Ｄ ｒ ｉ ｌ ｓ ｙ ｔ ｅ ｉ ｅ ｂ ｔ ｅ ｏ ｏ ｈ ｍ ｃ ｌ ｔ ｏ ［ 】 Ｐ ｙ Ｃ ｅ Ｂ， ０ ， ０ ６ ２ ． ２ ０ １ ４： ０ ８
种 金 属 或 多 种 金 属 的核 壳 复 合 结 构 。 ２． ４超声化学法
这 种 方法 比较 简 单也 容易 操 作 ，反 应
超 声化 学 法 相 比较 其它 的 湿化 学 的冲 击 波和 微射 流 ，在 基体 材 料 的表
【精品文章】一文认识复合粉体包覆技术
一文认识复合粉体包覆技术
粉体包覆改性是伴随着粉体技术的出现和应用而发展起来的新技术。
包覆技术对于提高其分散性能、解决其团聚问题起到了重要作用，另外，还可以改善粉体粒子的活性、光学性质、耐热性、耐光性、表面色泽等。
目前，包覆技术已经发展到对复合粉体进行包覆，将2种或2种以上的粉体颗粒经表面包覆或复合处理后可以得到高性能复合粉体，其具有的复合协同多功能特点，在新型材料的复合和开发方面也起着极其重要的作用，被广泛应用于军事、航空、航天、化工、医药等领域。
一、复合粉体包覆方法
复合粉体是新型多功能材料，对复合粉体进行包覆改性具有重要意义。
复合粉体的包覆主要有2种方式：（1）对复合处理后的粒子进行包覆；（2）对包覆式复合粒子再进行包覆，形成双层或多层膜。
复合粉体包覆方法主要有机械化学改性、沉积法、溶胶一凝胶法、化学镀法等。
1、机械化学改性
机械化学改性是借助于强机械搅拌、冲击、剪切、研磨等作用激活粉体和用于表面包覆的改性剂，并使粉体颗粒与改性剂发生化学作用从而将改性剂包覆在粉体颗粒外表面。
其实质是将机械能转化为化学能，因而称之为机械化学改性。
目前，应用机械化学改性的方法主要有球石研磨法、搅拌研磨法和高速气流冲击法。
长沙万荣推出的先进改性设备-蜂巢磨
机械化学改性法优点是：具有处理时间短（从几秒到几分钟），反应过程。
复合粉体的包覆制备技术现状与发展
复合粉体的包覆制备技术现状与发展3石家庄军械工程学院先进材料研究所(050003) 刘川文 黄红军 刘宏伟西安交通大学材料科学与工程学院(710049) 王建江【摘要】简述了复合粉体中不同种类粒子间的复合方式,对目前复合粉体的主要包覆制备方法(机械化学改性、沉积法、溶胶2凝胶法、化学镀法)进行了介绍,讨论了粉体包覆制备技术的发展方向。
关键词 复合粉体 包覆技术 包覆改性Development of Preparing T echnology of Cladding Composite Powders Abstract Composite styles of the different sorts of particles was related,the major cladding preparing tech2 niques(mechanic chemical method,deposition method,sol2gel method and chemical plating method)were in2 troduced.The developing orientation of the powder cladding preparing techniques was analyzed.K eyw ords composite powders,cladding technique,cladding transnature中图分类号:TQ050143 文献标识码:A 无机粉体除本身作为1种功能材料使用外,在新型材料的复合和开发方面也起着极其重要的作用,被广泛应用于军事、航空、航天、化工、医药等领域。
近年来超细粉体特别是纳米级超细粉体以其奇特的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应[1]日益受到人们的重视。
同时人们通过试验研究,发现将2种或2种以上的粉体颗粒经表面包覆或复合处理后可以得到1种高性能复合材料———复合粉体。
镍／石墨复合粉体及其热喷涂涂层新材料
2 . N/ .1 i 2 C粉体制备 Ni 粉体采用 水溶液 加压氢气还原技术制 备.首 / C 先对石墨进行筛分 ,选取合适 的粒度. 其次对石墨进行
表面处理, 通过加入表面活性剂使石墨颗粒表面完全浸 水 ,以保证与液相的充分接触. 然后将定量的硫 酸镍 ,
De . 0 7 c2 0
镍/ 石墨复合粉体 及其热 喷涂涂层新材料
吴九岭 , 李增喜 张伟 刚 ,
(.中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室,北京 108 ; 2 中国科学院研究生院,北京 104) 1 00 0 . 0 09
摘 要 :以中间相碳微球 为芯材 ,采用水溶液加压氢气还原方法制备 了镍包覆石墨( / ) Ni 复合粉体材料. 比研究 了 C 对
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第7 卷第 6 期
20 0 7年 1 2月
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过 程 工 程 学 报
T eCh n s o r a f r c s n i e r g h i e eJ u n l P o e sE g n e i o n
V . . 1 No 6 7
其 中,v为无量纲常数(O )h是压痕残余深度( ) S J 1O, 删n , 为常数(. 1m ,表示以压入深度差 00 1II 0 0 m) 0 . Tn为 1 0 I
个表面洛 氏硬度单位.根据上述公式 ,压痕残余深度越
大,涂层硬度越低 ;当压痕残余深度 h 01mm时 ,硬 >.
F 10 胶将带有涂层的试样粘 于直径相 同的 2 M 00 根拉棒 之 间( 拉棒和试样直径均为 2 ) 5mm ,将其置于电热恒温
采用 P ip et r hl s P rPo i X X射线衍射仪对粉体和涂层 材料进行分析,测试条件为:C u靶, 微镜对粉体及涂层材料进行形貌观察.
水热法制备纳米复合粉体催化剂
竺 ！ 』 ！ ＝从 ： 三 ． … … ： 八
＿ Ｏ ６ Ｏ 呻 ∞ ４ ０ 帅 钧
（将 Ｎ（ Ｏ）６ ２ １ ） ｉ ・Ｈ ０晶体配制成水溶液（ ｍ ｌ ） Ｎ １ ｏＬ 。 ／ （） ２ 将正硅酸乙脂 和 Ｎ （ Ｏ ） ６ Ｏ按一定 的摩尔 比进行混合。 ｉＮ Ｈｚ ・ （） ３用电动搅拌器搅拌 ， 直至出现凝胶状， Ｐ 用 Ｈ计测出该悬浊溶 的 Ｐ Ｈ值 。 ｆ 碱 式滴定 管加入 ２ ％的氨水 ， ４ ） ０ 进行 滴定 ， 至设定 的终 点 Ｐ 滴 Ｈ
为 １０Ｃ，８ ￣ ２０Ｃ，２ ￣ ２０ 。 ６ ￣ １０Ｃ，０ ￣ ２ ０Ｃ，４ ℃
试验设 定水热温度为 １０Ｃ，８ ℃ ，０ ｏ ２Ｏ ，４ ℃进 行重结 ６ ￣ １ ０ ２０Ｃ，２ ℃ ２ ０ 晶。由于高压釜内重结 晶与控制釜内反应溶液的过饱和浓度有关 ， 生长 母 液的过饱和度越 大， 成核速度越大 ， 当成核速度大于生长速度时得 到 的晶粒越小 。随着温度升高 ， 晶析 出反应经历 的时间加长 ， 结 晶粒发育 会较为完整 ， 而且在不 同的水热温度下会有不 同产物 。当水热反应温度 为 １０Ｃ时 ，由于温度较低 ，结晶析出的产 物为 含有氢 氧根 的 ＭｆＨ ６￣ ０） 复合粉体 ， 颜色 为淡绿色 ； 提高反应温度 ， ２ ０ 达 ２ ℃或 以上 时 ， 物中部 产 分去水 ， 晶生成物 中部分 Ｎ（Ｈ 结 ｉ ） Ｏ 相部分 Ｎ Ｏ相 ， ｉ 颜色为淡绿色和灰 褐色 ； 反应温度高达 ２ ０Ｃ时， ４￣ 产物完全脱水 产物则 为方形 ＮＯ灰褐色 ｉ 粉末 。 下图显示 的是水热温度在 １Ｏ ，０ ℃ ， Ｏ ６ ２０ ２ ℃时重结晶得到的复 ４ 合粉体催化剂 Ｔ Ｍ照片 。 Ｅ
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纳米氧化锆复合陶瓷粉体有什么作用？
纳米氧化锆复合陶瓷粉体有什么作用？氧化锆是20世纪70年代发展起来的新型结构陶瓷材料，纳米氧化锆复合陶瓷粉体有什么作用？接下来，就带你了解一下吧！具有耐磨损、耐腐蚀、强度大、熔点高等特性，在冶金、电子、化工、机械等领域有着广泛的应用。
在不同条件下，氧化锆有三种不同的晶型存在：立方相（c-ZrO2）)、四方相（t-ZrO2）和单斜相（m-ZrO2）以上3种晶型存在于不同的温度范围，并可以相互转化。
图1 氧化锆晶体结构（左：立方相；中：四方相；右：单斜相）氧化锆陶瓷材料作为先进陶瓷中最重要的一类材料，是现代高新技术产业发展重要基础材料。
尤其是纳米氧化陶瓷以其特殊的结构和性能，已成为产业关注的热点。
下面简要就制备纳米氧化锆陶瓷所需的粉体材料进行介绍。
1、Ni-P包覆纳米氧化锆复合粉体Ni-P包覆纳米氧化锆复合粉体制备工艺过程是首先利用化学沉淀法制备了纳米ZrO2粉体，然后采用化学镀方法制备了Ni-P包覆纳米ZrO2粉体。
由于ZrO2在化学镀镍溶液中不具备自催化活性，必须对ZrO2纳米粒子进行前处理，一般采用一步钯催化法，Pd2+直接吸附在ZrO2粉体表面上，然后在还原性溶液中将Pd2+还原成金属钯，这样的纳米粉体表面就具有了化学镀镍所具有的催化活性。
一般对于非导电性能的粉体预处理过程采用敏化-活化两步法。
但是两步法处理后，残留在粉体中的亚镍离子很难除去，常常给粉体的活性带来不利影响，目前用一步钯催化法和原位钯等预处理。
目前，Ni-P包覆纳米氧化锆复合粉体制备的陶瓷材料在半导体纳米材料中得到越来越广泛的应用和研究。
图2 Ni-P包覆纳米氧化锆复合粉体SEM图2、氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合粉体氧化锆增韧氧化铝陶瓷是目前人们研究最广泛的结构陶瓷材料之一。
氧化锆增韧氧化铝陶瓷的增韧机理是基体晶粒的细化、相变韧化、微裂纹增韧、裂纹的转向与分叉。
氧化锆增韧氧化铝陶瓷的性能主要由其在烧结过程中形成的显微结构，而显微结构又主要由原料的粉体状态来决定，所以有目的地进行粉体制备和粉体性能调控、处理，以制备优质Al2O3/ZrO2纳米复合陶瓷粉体是制备性能优异氧化锆增韧氧化铝陶瓷的前提。
TiO2 g-C3N4复合粉体的制备及其在紫外 芬顿反应中光催化性能
第51卷第8期2022年8月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALSVol.51㊀No.8August,2022 TiO2/g-C3N4复合粉体的制备及其在紫外/芬顿反应中光催化性能孟汝浩1,班新星1,左宏森1,李㊀跃1,栗正新1,邵俊永2,孙冠男2,郝素叶2,韩少星2,张㊀霖3,张国威3,周少杰3(1.河南工业大学材料科学与工程学院,郑州㊀450001;2.郑州磨料磨具磨削研究所有限公司,郑州㊀450001;3.白鸽磨料磨具有限公司,郑州㊀450001)摘要:本文通过静电吸附法制备了TiO2/g-C3N4复合粉体㊂通过X射线衍射(XRD)㊁扫描电子显微镜(SEM)㊁傅里叶变换红外光谱(FT-IR)㊁紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等对其形貌㊁成分㊁光学性能进行表征㊂以罗丹明B为模拟污染物,表征其在紫外光条件下的光催化性能㊂结果表明:在降解罗丹明B实验中,当复合粉体中TiO2负载量达到15%(质量分数)时,具有更明显的催化降解效果,在20min内降解率可以达到99.40%㊂在加入异丙醇作为羟基自由基捕获剂后,降解率降到了27.30%,确定了反应的主要活性物质为羟基自由基㊂紫外辅助芬顿反应可以明显提高传统芬顿反应的效果,本文还对催化剂的反应机理进行了相应探索㊂关键词:TiO2/g-C3N4;芬顿反应;光催化;羟基自由基;静电吸附法;异质结;降解中图分类号:O644.1㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1000-985X(2022)08-1466-07Preparation of TiO2/g-C3N4Composite Powder and ItsPhotocatalytic Performance in UV/Fenton ReactionMENG Ruhao1,BAN Xinxing1,ZUO Hongsen1,LI Yue1,LI Zhengxin1,SHAO Junyong2,SUN Guannan2,HAO Suye2,HAN Shaoxing2,ZHANG Lin3,ZHANG Guowei3,ZHOU Shaojie3(1.School of Materials Science and Engineering,Henan University of Technology,Zhengzhou450001,China;2.Zhengzhou Research Institute for Abrasives&Grinding Co.,Ltd.,Zhengzhou450001,China;3.Whitedove Abrasives Co.,Ltd.,Zhengzhou450001,China)Abstract:In this paper,TiO2/g-C3N4composite powder was prepared by electrostatic adsorption method,and its morphology, composition and optical properties were characterized by X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscope(SEM), Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR),UV-Vis diffuse reflectometry(UV-Vis DRS)and other characterization methods.Rhodamine B was used as a simulated pollutant to characterize its photocatalytic performance under UV light.The result show that:in the Rhodamine B degradation experiment,when the loading amount of TiO2reaches15%(mass fraction),the composite powder has more obvious catalytic degradation effect,and the degradation efficiency can reach99.40% within20min.After adding isopropanol as hydroxyl radical capture agent,the degradation rate decreases to27.30%,and it is determined that the main active substance of the reaction is hydroxyl radical.Ultraviolet assisted Fenton reaction can obviously improve the effect of traditional Fenton reaction,and the reaction mechanism of catalyst was explored.㊀Key words:TiO2/g-C3N4;Fenton reaction;photocatalysis;hydroxyl radical;electrostatic adsorption method;heterojunction; degradation㊀㊀㊀收稿日期:2022-03-04㊀㊀基金项目:中国博士后科学基金(2022M712923);郑州市重大科技专项项目(2021KJZX0062);河南省创新引领性产业集群专项(201200210800)㊀㊀作者简介:孟汝浩(1997 ),男,河南省人,硕士研究生㊂E-mail:mengee@㊀㊀通信作者:栗正新,教授㊂E-mail:zhengxin_li@㊀第8期孟汝浩等:TiO2/g-C3N4复合粉体的制备及其在紫外/芬顿反应中光催化性能1467㊀0㊀引㊀㊀言芬顿反应作为高级氧化技术(AOPs)的一种,常常用于降解水中污染物㊁净化水体等环境工程领域[1]㊂芬顿反应通过Fe2+与H2O2反应生成具有强氧化性的羟基自由基(㊃OH)来对水体环境中的污染物㊁有害物进行氧化分解㊂但传统芬顿反应具有pH响应范围窄㊁H2O2利用率低等缺点,因此研究人员近年来针对如何提高芬顿反应效率开发了光助芬顿[2]㊁电芬顿[3]㊁超声芬顿[4]等辅助芬顿反应㊂其中光助芬顿反应由于其低成本㊁高效率㊁复杂程度低等特点,广泛应用于各种场合㊂类石墨烯碳氮化合物(g-C3N4)由于具有良好的光催化性能受到广泛研究,其具有价格低㊁毒性低等优点㊂Papailias等[5]发现g-C3N4与其他材料复合后,可通过重塑材料的形貌㊁表面修饰等途径来提高复合材料的光催化性能㊂但通常制备得到的g-C3N4极易团聚并且结晶度不高,因而限制了g-C3N4中光生电子-空穴对的分离,影响了其光催化效果㊂TiO2作为传统的光催化剂已经大量应用于光催化反应中,但TiO2受其禁带宽度的限制,光生载流子复合过快,且很难对太阳光进行有效利用[6]㊂因此通过g-C3N4对TiO2进行复合可以达到光催化性能的优化㊂近年来,通过复合TiO2与g-C3N4形成异质结结构来制备高光催化效率复合催化剂的研究已经越来越多㊂Wang等[7]通过两步法成功制备不同比重的TiO2/g-C3N4,并通过二苯并噻吩(DBT)评价了其光催化活性,DBT的光催化去除率达到98.9%㊂Huang等[8]通过水热法制备TiO2/g-C3N4异质结,并通过分解甲基橙染料发现,复合后的TiO2/g-C3N4异质结光催化效率要优于任一单一物质的光催化效率㊂本文中通过静电吸附法制备TiO2/g-C3N4复合催化剂,通过X射线衍射(XRD)㊁扫描电子显微镜(SEM)㊁傅里叶变换红外光谱(FT-IR)㊁紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对其形貌㊁成分㊁光学性能进行表征㊂利用罗丹明B(RhB)模拟污染物,评价复合催化剂在紫外芬顿体系中的光催化性能,并利用水杨酸作为羟基自由基探针,通过紫外分光光度计(UV-Vis)表征其在紫外芬顿体系反应中生成羟基自由基的能力㊂1㊀实㊀㊀验1.1㊀主要试剂三聚氰胺㊁钛酸四丁酯㊁冰乙酸㊁硝酸㊁水杨酸㊁无水乙醇㊁异丙醇㊁异丙醇㊁硝酸银㊁对苯醌㊁乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)㊁RhB均为分析纯,硝酸银为标准溶液,均购于阿拉丁试剂有限公司;实验用水为去离子水㊂1.2㊀主要实验仪器MINIFLEX600型X射线衍射仪(日本株式会社理学,辐射源为Cu Kα,步长为0.02(ʎ)/min,2θ=10ʎ~90ʎ); PHENOM PROX型扫描电子显微镜(FEI公司);IS20型傅里叶变换红外光谱分析仪(美国赛默飞世尔科技有限公司,KBr为参比物);UV2550型紫外-可见漫反射光谱仪(日本岛津公司,BaSO4为参比物)㊂1.3㊀催化剂制备g-C3N4纳米片的制备:称取5g三聚氰胺置于带盖的刚玉坩埚中,将刚玉坩埚以半敞口状态放置在马弗炉内,520ħ煅烧5h,升温速度控制在5ħ/min㊂煅烧结束后随炉冷却,取出刚玉坩埚中剩余的淡黄色固体,研磨得到g-C3N4粉末㊂TiO2粉末的制备:取40mL钛酸四丁酯与少量冰乙酸,混合后冷却至室温㊂加入250mL去离子水,磁力搅拌12h至溶液无絮状沉淀㊂10min内在磁力搅拌条件下逐滴加入1mL70%硝酸至溶液完全反应㊂80ħ水浴加热4h,密封室温老化反应12h㊂将老化后的样品放置在干燥箱中于160ħ干燥6h,取出干燥后的样品在刚玉坩埚中400ħ煅烧4h,随炉冷却㊂将煅烧后的样品研磨,得到TiO2粉末㊂TiO2/g-C3N4粉体制备:取2g TiO2与2g g-C3N4粉末分别加入250mL去离子水,磁力搅拌12h获得悬浮液㊂分次取不同体积的TiO2与g-C3N4悬浮液,配制得到不同TiO2质量分数的TiO2/g-C3N4悬浮液,分别记为5%㊁10%㊁15%㊁20%TiO2/g-C3N4(下文中提到样品百分含量均为TiO2的质量分数),另取纯g-C3N4做空白对照组㊂将悬浮液置于120ħ真空干燥箱中干燥6h,取出干燥后的固体粉末,放置于石英舟内,在N2氛围保护中200ħ煅烧2h㊂取出后研磨,得到TiO2/g-C3N4催化剂㊂1.4㊀光催化性能实验选用RhB为模拟污染物,表征TiO2/g-C3N4复合催化剂的光催化性能㊂取20mg RhB置于1L容量瓶内1468㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第51卷定容,配制得到20mg /L 的RhB 溶液㊂从容量瓶中取100mL RhB 溶液,置于250mL 的石英烧杯中,再加入20mg TiO 2/g-C 3N 4催化剂在黑暗条件下磁力搅拌30min,达到吸附平衡㊂然后向混合溶液加入0.1mL 的30%H 2O 2和一定量的1mol /L FeSO 4并置于400W 紫外汞灯下进行催化降解实验㊂每隔10min 从石英烧杯中取样5mL,将取得的样品在离心机中于6000r /min 条件下离心20min㊂离心后的上清液在紫外-可见分光光谱仪中测定其吸光度,计算后得到其浓度随降解时间的变化关系,从而对光催化性能进行表征㊂芬顿反应中主要起到氧化作用的物质为羟基自由基㊃OH,为确定该体系反应中的主要活性物质是否为羟基自由基,利用自由基捕获实验对反应体系中的活性物质进行表征㊂在上述反应体系中加入1mmol 异丙醇㊁硝酸银㊁对苯醌㊁EDTA-2Na 分别作为羟基自由基(㊃OH)㊁电子(e -)㊁超氧自由基(㊃O 2-)和空穴(h +)的捕获剂[9],以此来确定反应体系中的主要活性物质㊂芬顿反应中生成羟基自由基的含量可以通过相应的自由基探针来表征㊂但羟基自由基在环境中稳定性极差,因此很难对羟基自由基含量进行直接测定㊂水杨酸可与羟基自由基1ʒ1反应生成2,3-二羟基苯甲酸与2,5二羟基苯甲酸,其在紫外分光光度计检测下在490~530nm 左右存在吸收峰,可间接测定羟基自由基含量㊂实验以水杨酸溶液为探针,配制1.8mol /L 水杨酸溶液,1mol㊃L -1FeSO 4溶液用作芬顿反应发生剂,另取1mL 30%(质量分数)H 2O 2溶液定容在100mL 容量瓶中用作氧化剂㊂实验时取10mL 蒸馏水㊁20mL FeSO 4置于烧杯中,加入0.025g TiO 2/g-C 3N 4催化剂与15mL 水杨酸溶液,在避光环境下充分搅拌30min㊂搅拌达到吸附平衡后加入2mL H 2O 2溶液,即刻在400W 紫外汞灯(主波峰为365nm)照射下搅拌反应60min,将反应后的溶液离心,取上层清液,通过紫外分光光度计(UV-Vis)进行表征㊂2㊀结果与讨论2.1㊀催化剂的物相结构表征图1为g-C 3N 4㊁5%TiO 2/g-C 3N 4㊁10%TiO 2/g-C 3N 4㊁15%TiO 2/g-C 3N 4㊁20%TiO 2/g-C 3N 4和TiO 2的XRD 图谱㊂纯g-C 3N 4在2θ为13.3ʎ与27.7ʎ时存在特征峰,这两个主衍射峰为g-C 3N 4的(100)和(002)晶面[10],不存在杂峰,且在2θ=27.7ʎ时峰强较高,表明在制备g-C 3N 4时没有其余相产生,且结晶度较高㊂纯TiO 2样品在2θ分别为25.3ʎ㊁37.8ʎ㊁48.0ʎ㊁53.9ʎ㊁55.0ʎ㊁62.6ʎ㊁68.8ʎ㊁70.3ʎ㊁75.1ʎ时存在特征峰,依次对照锐钛矿相TiO 2(PDF No.076173)的(101)㊁(004)㊁(200)㊁(105)㊁(211)㊁(204)㊁(116)㊁(220)㊁(215)晶面[11],且不存在其他杂峰㊂从制备得到的TiO 2/g-C 3N 4的XRD 图谱可以看出,其峰高随含量呈正相关关系,并且两相的峰并未出现偏移,这表明已成功制备获得TiO 2/g-C 3N 4复合催化剂㊂图2是g-C 3N 4㊁5%TiO 2/g-C 3N 4㊁10%TiO 2/g-C 3N 4㊁15%TiO 2/g-C 3N 4和20%TiO 2/g-C 3N 4的FT-IR 图谱㊂g-C 3N 4样品的FT-IR 图谱中发现在805cm -1处以及1200~1650cm -1有较强的吸收峰㊂805cm -1为三嗪环状化合物的吸收峰[12-13]㊂1329~1635cm -1处的峰对应g-C 3N 4中芳香杂环化合物的C N 和C N 的伸缩振动特征吸收峰[14-15]㊂在图中并未发现TiO 2相应的吸收峰,这是因为通过静电吸附法制备获得的TiO 2/g-C 3N 4复合催化剂并未改变g-C 3N 4的官能团结构,因此随TiO 2含量的增加,FT-IR 图谱并未有较大变化㊂图1㊀g-C 3N 4㊁TiO 2和TiO 2/g-C 3N 4的XRD 图谱Fig.1㊀XRD patterns of g-C 3N 4,TiO 2and TiO 2/g-C 3N4图2㊀g-C 3N 4和TiO 2/g-C 3N 4的FT-IR 图谱Fig.2㊀FT-IR spectra of g-C 3N 4and TiO 2/g-C 3N 4㊀第8期孟汝浩等:TiO 2/g-C 3N 4复合粉体的制备及其在紫外/芬顿反应中光催化性能1469㊀2.2㊀催化剂的形貌特征分析图3(a)~(c)为g-C 3N 4㊁TiO 2和15%TiO 2/g-C 3N 4的SEM 照片㊂从图3(a)可以看到,合成的g-C 3N 4具有明显的片层状结构,边缘清晰㊂从图3(b)可以看到,TiO 2为20μm 左右的颗粒状粉末,表面光滑㊂图3(c)为静电吸附法合成的15%TiO 2/g-C 3N 4的形貌图,其中TiO 2均匀负载g-C 3N 4,且形貌完好㊂图3(d)是15%TiO 2/g-C 3N 4的EDS 元素映射结果,该复合催化剂中C㊁N 均匀吸附在TiO 2表面,表明通过静电吸附法成功制备获得TiO 2/g-C 3N 4复合粉体㊂图3㊀g-C 3N 4(a)㊁TiO 2(b)㊁15%TiO 2/g-C 3N 4(c)的SEM 照片及15%TiO 2/g-C 3N 4的EDS 元素分析图(d)Fig.3㊀SEM images of g-C 3N 4(a),TiO 2(b),15%TiO 2/g-C 3N 4(c)and EDS element analysis diagram of 15%TiO 2/g-C 3N 4(d)2.3㊀不同比例TiO 2/g-C 3N 4催化剂的光吸收性能分析图4为g-C 3N 4㊁5%TiO 2/g-C 3N 4㊁10%TiO 2/g-C 3N 4㊁15%TiO 2/g-C 3N 4和20%TiO 2/g-C 3N 4的UV-Vis DRS光谱图㊂从图中可以看出,纯g-C 3N 4在460nm 处出现吸收边界,而复合了TiO 2的样品相比纯g-C 3N 4吸收边界明显扩宽,吸收光波长轻微地向右红移,拓宽了光谱响应范围[16]㊂而随TiO 2含量的增加,20%TiO 2/g-C 3N 4样品在紫外吸收范围内的吸收强度减弱,并且吸收范围也变窄,这是因为过多的TiO 2团聚在g-C 3N 4表面,影响了光吸收㊂图4㊀g-C 3N 4和TiO 2/g-C 3N 4的UV-Vis DRS 光谱图Fig.4㊀UV-Vis DRS spectra of g-C 3N 4and TiO 2/g-C 3N4图5㊀TiO 2的带隙宽度图Fig.5㊀Band gap of TiO 21470㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第51卷图6㊀g-C 3N 4和TiO 2/g-C 3N 4的带隙宽度图Fig.6㊀Band gap of g-C 3N 4and TiO 2/g-C 3N 4㊀㊀根据图4所得到数据,利用Kubelk-Munk 公式(式2)[17]计算g-C 3N 4㊁5%TiO 2/g-C 3N 4㊁10%TiO 2/g-C 3N 4㊁15%TiO 2/g-C 3N 4和20%TiO 2/g-C 3N 4的禁带宽度㊂αhν=A (hν-E g )n /2(2)式中:α为吸收系数;hν为光子能量;A 为比例常数;E g 为禁带宽度;n 值取决于半导体性质(直接跃迁n =1,间接跃迁n =4)㊂对于TiO 2和g-C 3N 4,n 取值为1[18]㊂从图5TiO 2的带隙宽度图可以估算TiO 2的禁带宽度为3.10eV,与锐钛矿相TiO 2的禁带宽度相似,也与XRD 检测结果一致㊂图6为g-C 3N 4㊁5%TiO 2/g-C 3N 4㊁10%TiO 2/g-C 3N 4㊁15%TiO 2/g-C 3N 4和20%TiO 2/g-C 3N 4的带隙宽度图㊂g-C 3N 4㊁5%TiO 2/g-C 3N 4㊁10%TiO 2/g-C 3N 4㊁15%TiO 2/g-C 3N 4和20%TiO 2/g-C 3N 4的禁带宽度分别为2.67eV㊁2.64eV㊁2.64eV㊁2.55eV㊁2.63eV,其中15%TiO 2/g-C 3N 4的样品禁带宽度最窄,带隙变窄有利于对可见光的吸收,电子从价带到导带所需的能量更少,更容易提供光催化作用,这与TiO 2和g-C 3N 4的复合有一定关系,同时也可预测15%TiO 2/g-C 3N 4样品的催化效率更高㊂2.4㊀催化剂在紫外辅助条件下催化芬顿反应性能分析图7(a)是不同组分TiO 2/g-C 3N 4在初始pH 值为7㊁催化剂加投量20mg㊁30%H 2O 2加投量0.1mL㊁污染物RhB 浓度为20mg /L 条件下进行的光催化剂降解实验㊂为了排除吸附-脱附作用,在反应前均进行了30min 的暗吸附㊂从图中可以看出,单一RhB 在紫外光下并没有明显降解,因此排除RhB 的自降解现象㊂传统芬顿反应在加入FeSO 4与0.1mL H 2O 2时,60min 内降解效率仅为78.79%㊂加入催化剂与紫外光条件后降解率均可在60min 达到95%以上,15%TiO 2/g-C 3N 4样品在60min 内降解效率可达到100%,且在20min 内降解率即可达到99.40%㊂这是因为光催化剂在受到高强度紫外光照射后,电子空穴的复合释放能量,光能转化为化学能,分解H 2O 2产生羟基自由基,与传统芬顿反应形成协同作用,从而提高降解效率㊂上述实验表明15%TiO 2/g-C 3N 4的催化效率优于两种单一的光催化剂,并且相比本组其余比例的TiO 2/g-C 3N 4复合催化剂具有更好的光催化性能㊂图7㊀光催化性能㊂(a)不同体系下对RhB 的降解效果;(b)不同捕获剂对降解RhB 的影响Fig.7㊀Photocatalytic performance.(a)Degradation effect of RhB in different systems;(b)influence of different scavenger on degradation of RhB 为了确定紫外芬顿体系中主要的活性物质,在15%TiO 2/g-C 3N 4催化剂加投量20mg㊁30%H 2O 2加投量0.1mL㊁污染物浓度为20mg㊃L -1条件下,分别向体系中加入1mmol 的异丙醇(IPA)㊁硝酸银(AgNO 3)㊁对苯醌㊀第8期孟汝浩等:TiO 2/g-C 3N 4复合粉体的制备及其在紫外/芬顿反应中光催化性能1471㊀(BQ)㊁EDTA-2Na 作为羟基自由基(㊃OH)㊁电子(e -)㊁超氧自由基(㊃O 2-)和空穴(h +)的捕获剂㊂在加入异丙醇后,降解率在60min 内仅有27.30%,这说明在紫外芬顿体系中,主要降解活性物质为羟基自由基(㊃OH)㊂图8为TiO 2㊁g-C 3N 4㊁5%TiO 2/g-C 3N 4㊁10%TiO 2/g-C 3N 4㊁15%TiO 2/g-C 3N 4和20%TiO 2/g-C 3N 4在400W 汞灯(主波峰365nm)下对芬顿反应进行辅助催化后所测得的紫外分光光谱图㊂从图中可以看出,在490~530nm 左右存在一吸收峰,并在530nm 处达到最大值,说明催化反应发生后水杨酸成功捕获㊃OH,并产生2,3-二羟基苯甲酸与2,5二羟基苯甲酸㊂从图中可以看出,吸光度强度从高到低依次为15%TiO 2/g-C 3N 4>20%TiO 2/g-C 3N 4>10%TiO 2/g-C 3N 4>5%TiO 2/g-C 3N 4>g-C 3N 4>TiO 2,其中复合质量分数为15%的TiO 2时吸光度达到最大值,并且效果比较明显,复合量为20%时吸光度降低,这与所得到的样品带隙预测分析结果一致㊂图8㊀TiO 2㊁g-C 3N 4和TiO 2/g-C 3N 4在400W 汞灯下对芬顿反应进行催化后所测得的紫外分光光谱图Fig.8㊀UV spectra of Fenton reaction catalyzed by TiO 2,g-C 3N 4and TiO 2/g-C 3N 4with 400W mercury lamp 根据图8中数据及Lambert-Beer 定律(式3)可以大致估算出反应中㊃OH 的浓度,由于反应所控制的参数一致,因此可对催化反应中㊃OH 浓度作出比较㊂A =K ㊃l ㊃c (3)式中:A 为吸光度;K 为吸收系数;l 为光程长度(cm);c 为吸光物质的浓度(mol /L)㊂图9为计算得到的㊃OH 浓度对比图㊂从图中得到,较传统芬顿反应,UV/芬顿具有更好的效果,其中当外加15%TiO 2/g-C 3N 4用作光催化剂后,所产生的㊃OH 浓度明显高于传统芬顿作用所产生㊃OH 的浓度㊂图10为TiO 2/g-C 3N 4复合催化剂光催化机理示意图,传统芬顿反应仅靠Fe 2+与Fe 3+之间转化提供的化学能对H 2O 2进行反应产生㊃OH,当引入TiO 2/g-C 3N 4后,在紫外光照射下,TiO 2受到紫外光激发产生电子-空穴对,电子-空穴相互复合产生能量对H 2O 2进行催化㊂TiO 2与g-C 3N 4同为n 型半导体,当两者相互复合后会形成相互耦合的内部电场,受到紫外光激发后,自由电子会从能级高的地方自发向能级低的地方移动,使得价带(VB)上的电子受到激发,自发从VB 跃迁至导带(CB)上并在VB 上留下空穴㊂由于g-C 3N 4的费米能级高于TiO 2,且TiO 2的价带位置(2.50eV)[18]要更正于g-C 3N 4的价带位置(1.58eV)[19],所以在受到光激发时,电子从费米能级高的g-C 3N 4向费米能级低的TiO 2移动,从而产生新的电子移动路径,加速将光能转化为化学能㊂同时TiO 2价带上产生的空穴可以同H 2O 2分解产生的OH -相结合,额外产生㊃OH,从而提高催化效率㊂图9㊀不同样品催化生成的羟基自由基浓度对比图Fig.9㊀Concentration contrast of hydroxyl radical catalyzed by differentsamples 图10㊀TiO 2/g-C 3N 4复合催化剂光催化过程示意图Fig.10㊀Schematic photocatalytic mechanism of TiO 2/g-C 3N 4composite catalyts3㊀结㊀㊀论通过静电吸附法成功制备获得TiO 2/g-C 3N 4复合粉体,利用XRD㊁SEM㊁UV-Vis DRS 等测试表征手段对1472㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第51卷催化剂成分㊁形貌以及光催化性能进行表征,得出以下结论:(1)通过静电吸附法制备所得TiO2/g-C3N4颗粒均匀,尺寸均分布在20μm左右,同时复合所得催化剂粉体的结构并未改变㊂(2)根据不同配比研究分析,15%TiO2/g-C3N4样品具有更宽的光响应范围,同时在紫外辅助芬顿反应中提供更好的催化效果,在相同参数下产生羟基自由基浓度得到明显提高㊂(3)TiO2和g-C3N4复合后可以显著提高单一催化剂性能,其带隙宽度明显减小,同时催化效率提高㊂参考文献[1]㊀BELLO M M,ABDUL RAMAN A A,ASGHAR A.A review on approaches for addressing the limitations of Fenton oxidation for recalcitrantwastewater treatment[J].Process Safety and 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粉体的复合技术无机粉体除本身作为1种功能材料使用外，在新型材料的复合和开发方面也起着极其重要的作用，被广泛应用于军事、航空、航天、化工、医药等领域。
近年来超细粉体特别是纳米级超细粉体以其奇特的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应日益受到人们的重视。
同时人们通过试验研究，发现将2种或2种以上的粉体颗粒经表面包覆或复合处理后可以得到1种高性能复合材料——复合粉体。
复合粉体除了具有单一粉体所具有的性能外，还具有复合协同多功能，改变单一粒子表面性质，增大2种或多种组分的接触面积等作用。
粉体的包覆改性是伴随着粉体技术的出现和应用而发展来的1项新技术。
其原理是在原来粉体颗粒的表面上，均匀地引入1种或多种其他组分的物质，形成一定厚度的吸附层或单层膜，从而改变粉体的表面特性或赋予粉体新的性能。
包覆技术起初主要应用于单种粒子，对于提高其分散性能、解决其团聚问题起到了重要作用，另外，该技术还可以改善粉体粒子的活性、光学性质、耐热性、耐光性、表面色泽等。
现在包覆技术已经发展到对复合粉体进行包覆。
目前粉体的包覆改性研究多限于单组元粉体，而对复合粉体的包覆研究较少。
本文拟对粉体粒子的复合方式以及目前复合粉体包覆制备的主要方法作一综述。
粉体粒子的复合方式复合粉体中不同种类粒子间的复合方式有混合式和包覆式2类，据此可将复合粉体分为混合式复合粉体和包覆式复合粉体。
混合式复合粉体多为物理混合物，它是借助于外力(重力或机械力等)，经对流、扩散、剪切等作用，将1种粒子均匀掺杂于另1种粒子内部而形成的混合体。
主要制备方法有气相渗透法、液相渗透法及溶胶一凝胶法等。
混合式复合粉体制备工艺简单，但混合物的微观不均匀性、不同粒子间的结合力较弱等因素使其应用领域受到限制。
包覆式复合粉体具有核壳结构，由中心粒子和包覆层组成。
包覆方式按包覆层的形态可分为层包覆、粒子沉积型包覆和粒子嵌入型包覆3种。
由于对中心粒子进行包覆不但制备出了多功能复合粉体，而且也实现了对中心粒子的表面改性，因此，目前人们对包覆式复合粉体的制备研究较多，出现了多种方法，如机械化学法、气相燃烧法、异相凝聚法、异相聚合法、沉积法、相转移法等。
纳米/微米粒子的复合方法很多，按照复合过程中发生化学反应与否，可分为物理复合法和化学复合法。
在物理复合法中，根据所使用的设备不同，又可分为研磨复合法、高速机械冲击复合法、机械搅拌复合法及等离子体复合法等;根据复合过程中发生的化学反应方式看，化学复合法可分为溶胶一凝胶(501一Gel)法、共沉淀法、化学气相反应(CVD)法、微胶囊法及微乳液法等。
根据粒子复合过程中所处的状态不同，纳米/微米粒子的复合方法还可分为气相法、液相法和固相法。
根据纳米/微米复合粒子的结构形式不同，通常有两类复合形式:一类是颗粒复合型，就是一种纳米粒子以表面粘附、镶嵌或陷入等形式固定复合于另一种纳米级或微米级粒子的表面或次表面的结构中，形成一种颗粒与另一种颗粒之间复合的颗粒复合型纳米复合粒子。
在这类复合粒子之中，表面的纳米粒子通常是代表复合粒子的功能性一面的，而微米级大小的核心粒子(母粒子)则一般是起到结构性的作用。
如果材料选择恰当，母粒子是可以作为纳米子粒子功能性的补充，在纳米粒子发挥其功能性的时候起到很好的协同作用，提高其功能作用效果。
另一类是膜复合型，就是纳米或微米粒子表面被致密的或多孔的薄膜(通常是纳博士论文纳米了微米功能复合材料的制备及应用研究米级厚度)包覆，形成膜复合型纳米复合粒子。
研磨复合法通常是采用研磨机对子、母粒子进行研磨复合[l’一，41。
在研磨过程中，通过研磨介质与粒子、粒子与粒子间的挤压、剪切、冲击等作用而达到复合的目的。
其复合形式有嵌入(Embedding)、沉积tDeposition)和包覆(Ene即sulation)等。
在实际的复合粒子中，既可能是一种复合形式，也可是多种复合形式共存。
限于机械作用力的作用形式，研磨复合法很难在研磨过程中产生足够的高温使某种物质熔化2颖粒复合型超细RDX为习复合粒子博士论文(对某些特殊的有机物则有可能)，并与其它物质颗粒形成膜包覆复合;该法更多的是使某种(或多种)较易粉碎的物质被研磨到很细微(粒径可达到纳米级)，从而以子粒子的形式复合(嵌入、沉积、包覆)于较难粉碎的物质颗粒(母粒子，粒径较大)的表面形成颗粒复合型复合粒子。
在对研磨复合法复合机理的研究中，认为研磨过程是母粒子在多种作用力的作用下循环变形的过程;在这过程中可导致颗粒中大角度晶界的重新组合，使粉体的组织结构逐步细化，最后达到不同组元原子互相渗入和扩散，能够获得常规方法难以获得的非晶合金、金属间化合物、超饱和固溶体等纳米复合材料【，31。
根据机械研磨法中所使用的研磨介质和研磨形式的不同可以选择不同的研磨设备，有球磨、陶瓷磨、砂磨、行星磨等。
其中球磨可以用钢珠、玻璃珠、陶瓷珠、错珠等作为研磨介质。
根据研磨过程中物料所处的状态来看，研磨复合法有干法和湿法之分，其选择一般根据物料性质和结果要求而定。
湿法研磨需要在研磨过程中加入液体研磨介质，干法有时需要先将密封系统的空气抽空，再注入一定的惰性气体(如He、凡等)。
它可以防止在复合过程中粒子因研磨所产生的高温和晶格缺陷等与空气中某些物质发生反应。
采用湿法研磨的过程中，在使粒径变小时，复合组分的晶型在长时间研磨下仍保持不变;而干法在研磨初期粒径减小，但随着研磨时间的延长就会有团聚现象发生114】，即发生逆研磨现象。
所谓逆研磨现象，就是在粉碎过程中，当物料的粒度达到一定细度时，如果继续研磨下去，就会出现物料粒度不继续减小甚至反而增大的现象。
机械化学法在机械研磨复合法中有一种比较特别的方法，称为机械化学法。
该方法是采用纳米粉碎及其它强烈机械力作用，有目的地对两种或两种以上的纳米粉体表面(或另一种用于包覆或复合的纳米粉体)进行激活，在一定程度上改变粒子表面的晶体结构、溶解性能(表面无定形化)、化学吸附和反应活性(增加表面的活性点)等，使纳米粒子相互吸附，或嵌入、或生成新相而复合。
影响机械力作用强弱的主要因素有:粉碎设备类型、机械力的作用形式、粉碎环境(干态、湿态及添加剂等)、机械力的作用时间以及粒子粒度的大小和比表面等。
许多研究表明，多数情况下对同一设备来说，干式复合机械对粒子的机械化学激活作用(晶格扰动、表面无定形化等)较湿式机械复合要强烈，但也有例外的情况。
另外，复合加工时间的长短也是影响机械化学效应强弱的一个主要因素。
机械能作用时间越长，机械化学效应就越强烈。
再有，机械力作用方式，如研磨、摩擦、剪切、冲击及打击等也影响机械化学的激活作用。
高能球磨法高能球磨法是利用球磨机的转动或振动，使硬球对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌，把粉体粉碎为纳米级微粒的卞法。
如果将两种或两种以上金属粉体同时放入球磨机的球磨罐中进行高能球磨，粉体颗粒经压延、压合、又碾碎、再压合的反复过程，最后可获得组织和成分分布均匀的纳米复合粒子。
由于这种方法是利用机械能达到合金化，而不是用热能或电能，使某些在常规条件下不能进行反应的体系在较低温度下直接进行化学反应。
所以高能球磨制备合金粉体的方法也属于机械化学法。
高能球磨制备纳米复合材料，需要控制几个参数和条件，即正确选用硬球的材质(不锈钢球等)，控制球磨温度与时间，原料一般选用微米级的粉体或小尺寸条带碎片。
球磨过程中颗粒尺寸、成分和结构变化通过不同时间球磨的粉体的X射线衍射、电镜观察等方法来进行监视。
高能球磨法与普通粉碎法不同，它能为固相反应提供巨大的驱动力。
将高能球磨法和固相反应结合起来，则可通过颗粒间的反应(如Ti、Al、W、Nb、C等粉体)或颗粒与气体(如姚、NH3等)直接合成纳米化合物，如合成金属碳化物、氟化物、氮化物、金属/氧化物等纳米复合微粒。
在复合粉体制备中,矿浆浓度直接关系到改性剂M的包覆率.从图1中可以看出,M的包覆率随矿浆浓度的变化而改变,当矿浆浓度ωp为55%,M的包覆率达到最大值99.4%,这说明在M/Talc复合粉体中,控制好矿浆浓度是至关重要的.图1 矿浆浓度对M/Talc复合粉体中M包覆率nM的影响改性剂用量关系到生产成本,应以最少的用量达到最大的包覆率,优化M/Talc复合粉体的性能(结果见图2).M用量增加,包覆率也随之增大,但当用量超过3.0%,M在滑石粉表面的包覆达到饱和,用量过多对操作工艺和粉体性能不产生任何效果.基于以上对高分子/无机粉体复合材料中各种微观相界面进行分类的原则和设计与调控的原理,在技术实践上,我们利用高分子/无机粉体复合体系中各种微观相界面的分子自组装机制,提出和建立了对不同层次的微观相界面进行设计和调控的各种有效方法,并通过对以下典型技术方法的确立,开发出了一系列高性能或功能性复合材料。
2.1 第三相界面导入法以HDPE树脂和CaCO3的复合体系为例,本研究基于第三相界面导入法,确立了助偶联剂法、反应性助偶联剂法、超薄界面(层)法等技术,可以在同样的材料体系条件下,只需通过改变偶联剂和助偶联剂的种类,调控其微观相界面的形成方式,就可达到对HDPE树脂进行增韧、超韧、增强增韧、耐热、耐低温、阻燃改性等不同的目的。
界面诱导法界面诱导法是遵循热力学的基本原则而确立的对复合材料中相界面进行调控的新技术[5,6]。
我们通过考察界面诱导法对复合体系中微观相界面的形成及其对材料物理力学性能的影响,从界面诱导机制、诱导条件、相态结构、界面自由能等角度证明了界面诱导技术在高性能或多功能性复合材料制备中的应用价值,并利用界面诱导法确立了高强增韧型PP/CaCO3、超韧型PP/CaCO3、永久抗静电性PP/CaCO3、增韧型POM/CaCO3等复合材料的制备技术。
2.3 共复合法共复合法是在有效的界面设计与调控的基础上,利用2种或2种以上物理化学性质、形状要素不同的无机粉体的合理组合,达到对材料进行增强增韧、阻燃烧等不同改性目的的复合技术[7,8]。
以高分子材料中较常用的填充剂滑石粉和CaCO3为例。
由于CaCO3表面活性较大,用特殊的偶联剂对其进行表面处理,可以在其表面与基体树脂之间形成牢固的相界面,使复合体系韧性大幅度提高,但CaCO3粉体呈近球状的形态,其添加往往容易引起材料拉伸强度的大幅度下降,而且对提高材料刚性的作用效果较小。
2 复合粉体包覆的主要方法前已述及，复合粉体是1种新型多功能材料，对复合粉体进行包覆改性有重要意义。
复合粉体的包覆主要有2种方式：1种是对复合处理后的粒子进行包覆；另1种是对包覆式复合粒子再进行包覆，形成双层或多层膜。
目前对单组元粉体的包覆研究较多，方法多种多样，主要有机械化学改性法、沉积法、超I临界流体快速膨胀法以及液相化学法等，其中液相化学法又分为非均匀形核法、溶胶一凝胶法、异相凝聚法、微乳液法、化学镀法等。