微纳米粉体制备中形貌与粒度控制的重要意义(一)

微纳米粉体制备中形貌与粒度控制的重要意义（一）

1、前言

功能粉体材料是有色金属重要的应用形式之一，如金、银、铂族、铜、镍粉末用于电子浆料、导电胶的制备；锌粉用于防腐涂料、碱性锌锰电池电极材料；镍、钴氧化物用于镍氢、锂离子、固体氧化物燃料电池电极材料；SnO2用于Ag-SnO2电接触材等，不胜枚举。有色金属功能粉体材料制备，已成为产业链延伸、产品深加工增值的重要方向，是高新技术发展的重要基础。因此研究功能粉体材料有很重要的意义。

材料的性能，主要决定于其组成与结构；而对粉体材料而言，还有其特殊性，颗粒形貌与粒度，亦是决定粉体材料性能的重要因素。

本文将对微纳粉末制备的形貌与粒度控制及国内外的研究进展进行综述。

2、形貌与粒度控制的意义及复杂性

2.1纳米粉末形貌要求举例

对微纳粉末的粒度和形貌的要求因用途而异。三氧化铁α、β、γ三种晶型。其中水煤气转化反应、丁烷脱氢反应催化剂用三氧化铁要求为α晶型，而磁记录介质用超细三氧化铁磁粉要求为γ晶型，粒度小于0.3pm、形状是长径比大于8的针状。另外颜料用α-Fe2O3 最好是棒状、盘状、薄板状。

A12O3有α、γ、θ、η等八种晶型，催化剂及载体用的氧化铝应为η-A12O3或γ-A12O3，而α-A12O3是重要的陶瓷材料。氧化铝的水合物主要有三种三水合物和两种一水合物，阻燃材料用要求是三水合物，并且粒度细，有合理级配、透明性好、粒子形状为片状、细棱状。

用作镍氢电池材料的球形氢氧化亚镍粉末则要求其粒度有一定的分布宽度，以便小粒子可以填充在大粒子的空隙之间，提高电极的能量密度；而作为制备电子工业用的氧化镍粉末的煅烧前驱体，则要求粒度在亚微米且分布尽可能狭窄。

2.2 形貌与粒度控制的复杂性

在超细粉末制备过程中，对粒度和形貌加以控制是相当困难的，这主要是由于制备过程本身的复杂性造成的。液相沉淀是最普遍采用的湿法制粉方法之一，它以其制粉质量优良、方法简便、成本低、容易扩大生产等优点得到广泛的应用。该法的沉淀反应是湿法制粉中非常关键的步骤之一，对最终粉末粒子的粒度和形貌等具有决定性的影响。

沉淀粒子粒度和形貌控制的物理模型也是非常复杂的。产品与过程之间存在着耦合互动关系，在实际应用过程中必须充分利用体系的边界条件、限制条件或者某些特殊条件对其中的某些项进行简化，才能比较方便、合理地计算求解和讨论，而这个求解过程本身就是十分烦琐的。

因此，粉末颗粒的形貌与粒度控制是一个复杂的过程。

2.3 形貌与粒度控制的意义

粉末的粒度及其分布是最基本的形态特征，它基本上决定了粉末的整体和表面特性。除此而外，粉末的结构形貌特征还包括粉末的形状、化学组成、内外表面积、体积和表面缺陷等，它们一起决定粉末的综合性能。因此，最近几年，粉末结构形貌与粒度控制正逐渐成为粉体研究的一个重要内容。

在大多数粉体材料的制备过程中都有粒度和形貌等方面的特殊要求。不同应用领域对功能粉体材料形貌与粒度的多样性要求，为粉体材料制备技术发展提出了新的课题，即在其制备与加工中颗粒形貌与粒度的控制。因此，在微纳粉末制备过程中，根据其应用需要进行

粉末结构、形貌控制就具有十分重要的意义。

在功能粉体材料的制备与加工过程中，颗粒形貌与粒度控制往往有赖于颗粒形成机理的解析。颗粒形成机理的揭示，是粉末形貌与粒度控制的基础。在湿法化学沉淀过程中，粉末颗粒的生成经历了成核、生长、团聚等过程。

2.4 团聚

所谓纳米粉体的团聚是指原生的纳米粉体在制备、分离、处理及存放过程中相互连接、由多个颗粒形成较大的颗粒团簇的现象。由于团聚颗粒粒度小，表面原子比例大，比表面积大，表面能大，处于能量不稳定状态，因而细微的颗粒都趋向于聚集在一起，很容易团聚，形成二次颗粒，使粒子粒径变大。

在湿化学法制备粉体材料中，团聚是颗粒长大的主要方式，团聚机制不仅可以制备出单分散性球形颗粒，也可以制备椭球状、棒状和立方体等非球形粉末。湿化学法制粉过程中，团聚一般是在高浓度、过饱和并且有表面活性物质存在的条件下进行，前驱体一般在纳米尺度。

来自：中国粉体技术网