粉体的分散与表面能
石墨烯分散剂提高石墨烯粉体分散的原理
石墨烯分散剂提高石墨烯粉体分散的原理
石墨烯粉体粒径越小，表面积越大，表面能越高，配位严重不足，使它在浆料中更容易团聚，即使在研磨时候能做到分散，但是过后将再次团聚，因此湿法研磨分散能否成功得到纳米级的石墨烯粉体是研磨和分散技术的关键。
在石墨烯浆料处理分散性的问题，通过导入石墨烯分散剂，添加到浆料中，将粉体改性，表面形成一层有机包膜，包覆在粉体表面，而且石墨烯分散剂具有特殊的双亲基团，一端与粉体发生化学反应产品缔合，另一端朝外与树脂相互融合，达到分散、解聚还原到原生粒径，从而让石墨烯分散均匀分散到浆料中，而且包覆层是中性的，不受PH值的影响，而避免导致再次团聚。
为了让石墨烯粉体在浆料中充分分散，同时保证悬浮的稳定性，选用具有双亲基团的粉体分散剂作为石墨
烯粉体分散的助剂，双亲基团的原理一个基团被设计来接到纳米粉体表面，对粉体进行包覆，使纳米粉体表面
产生一个稳定相，以避免粉体之再凝聚产生；另一个基团的设计，是纳米级的石墨烯粉体与树脂相互融合，以
避免不兼容之现象发生。
经过实践证明，纳米微粒的分散性问题要从纳米粒子的生产环节去解决，在纳米石墨烯粒子表面进行改性，赋予粒子亲水或亲油╱疏水或疏油性质，以保障在水性或油性介质中具有某种程度的可溶性；另外，选择适当的纳米粒子表面改性剂以确保纳米粒子不能形成硬团聚，而只能以软团聚的形式存在，这样生产出来的石墨烯粉
体质量更高，能广泛应用于锂电池、油墨、还有涂料领域中。
2.3 纳米粉体的分散
球磨时间对粉体性质的影响
2012-4-5
JIANGXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY
机械分散的缺点 易引入杂质（球磨介质） 可能改变粉体性质。如提高粉体颗粒表面能，增加晶格缺陷、在 表面形成无定形层，改变化学组成等。
非离子型：极性基团不带电，如乙二醇；
2012-4-5
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常用分散剂
表面活性剂：空间位阻效应；如：长链脂肪酸等。 小分子量无机电解质或无机聚合物：空间位阻、静电稳定；如硅酸钠、
三聚磷酸钾等。 高分子有机聚合物：空间位阻、静电稳定；如：明胶、海藻酸盐等。 偶联剂类：空间位阻、静电稳定；如：硅烷类、钛酸酯类等。
聚电解质的分类：
聚酸类：电离后成为阴离子高分子,如：聚丙烯酸。 聚碱类：电离后成为阳离子高分子,如：聚乙烯胺等。 两性类：分子中具有酸性和碱性两种可电离的基团。如：两性型聚丙
烯酰胺等
分散过程：溶解在水或低级醇中，一方面与颗粒通过锚固进行连接；另
一方面，电离成一个聚离子和许多与聚离子电荷相反的小离子（反离子）。 聚离子的分子链上有许多固定的电荷，在聚离子周围形成静电场，是颗粒 通过静电效应和空间位阻效应分散。
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2012-4-5
JIANGXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY
超声波强度
定义：指单位面积上的超声功率 超声波强度增加时，空化强度增
大，但达到一定值后，空化趋于 饱和，此时再增加超声波强度则 会产生大量无用气泡，从而增加 了散射衰减，降低了空化强度。
粉末颗粒的分散与表面改性演示文稿
第1页，共11页。
（优选）粉末颗粒的分散与表 面改性
第2页，共11页。
2.1.1 粉末颗粒在空气中的分散
•
粉末颗粒粒径很小时，极易在空气中粘结成团，特别是微米、亚微
米级的超细粉末，这种现象对粉体的加工过程极为不利。
第3页，共11页。
一、颗粒之间的作用力
• 1. 颗粒分子间的作用力
化学方法：浸泡、原位或非原位化学反应的表面吸附或沉积。
第9页，共11页。
2.2.2 粉末颗粒的表面改性方法
• 一、物理法表面改性
• 1. 超声处理：改变材料的特性和状态。
主要作用：清洗表面污染物；
分解表面试剂吸附层； 空化作用；
促进悬浮体结构分散；
改变半导体和顺磁颗粒的性能。
• 2. 辐射处理：改变颗粒表面性质。 • 3. 电化学改性：改变颗粒表面成分及特性。 • 4. 等离子体表面改性：改变颗粒表面形态、结构和性质。
• 2 颗粒的聚集状态
DLVO理论
第6页，共11页。
• 三、固液体系中固体颗粒分散的调控（分散方法）
• 1. 体系的调控：相同极性原则。 • 2. 加入分散剂：在极性介质中分散极性颗粒。
无机电解质—聚磷酸钠、硅酸钠、氢氧化钠、苏打等
表面活性剂—离子型及非离子型表面活性剂
高分子聚合物—聚丙烯酸钠、聚苯乙烯酸铵等 • 3. 机械调控：采用机械力或超声波震荡。
第10页，共11页。
• 二、化学法表面改性
• 1. 包覆处理改性：固相包覆、液相包覆、
•
化学气相沉积表面包覆
• 2. 表面化学改性：表面改性剂
第11页，共11页。
四氯化碳
绝大多数疏水颗粒、 亚油酸等 水泥、白垩、碳化 钨颗粒等。
纳米粉体的分散技术与科学应用
纳米粉体的分散技术与科学应用
纳米粉体的分散技术是指将纳米粉体分散在稀释剂中，使其均匀分布的技术。
纳米粉体具有较高的表面能和表面积，很容易聚集成团，形成团聚体，降低了其特殊性能的发挥。
因此，纳米粉体分散技术对纳米粉体的应用非常关键。
纳米粉体的分散技术包括机械分散、超声波分散、化学分散、电化学分散等多种技术，常用的有高压均质机法、球磨法、强制对流分散法、凝胶燃烧合成法等。
纳米粉体的应用范围非常广泛，可应用于能源、环境、医疗、电子、机械等多个领域。
例如，在催化剂中广泛应用，能够改善催化过程的效率，提高反应产率和选择性；在材料领域中，纳米粉体的应用可以制备高强度、高硬度、高韧性的材料，具有很好的应用前景；在生物医药领域中，纳米粉体可以应用于制药、治疗、诊断等方面，如治疗癌症、制备荷瘤剂等。
总的来说，纳米粉体的分散技术对于纳米材料的应用具有非常重要的作用，有助于发挥其独特性能，进一步推动纳米材料的应用。
粉体的分散与表面能
最大特点：具有大的比表面积和表面 能。
1、粉体颗粒表面表面的不饱和性 2、粉体颗粒表面表面的非均质性
粉体颗粒为何需要分散？
粉体颗粒由于粒径小, 表面原子比例大, 比表面大, 表面能大, 处于能量不稳定 状态 , 因此很容易团聚导致颗粒增大.
引起纳米粉体产生团聚的原因
1、材料在纳米化过程中,在新生的纳米粒子的表面积累了大量的 正电荷或负电荷,这些带电粒子极不稳定,为了趋向稳定,它们互相 吸引,使颗粒团ຫໍສະໝຸດ ,此过程的主要作用力是静电库仑力。
分散
在空气中的分散方法
机械分散 干燥分散 颗粒表面改性分散 静电分散 复合分散
颗粒在液体中的分散
1、颗粒的浸润 2、颗粒团聚体在机械力作用下的解体和分
散 3、颗粒或较小的团聚体稳定，阻止进一步
发生团聚
固体在固液体系中的分散调控
介质调控 分散剂调控 机械调控 超声调控
无机电解质 高分子分散剂 表面 活性剂
2、材料在纳米化过程中,吸收了大量机械能或热能,从而使新生的 纳米颗粒表面具有相当高的表面能,粒子为了降低表面能,往往通 过相互聚集而达到稳定状态,因而引起粒子团聚。
3、当材料纳米化至一定粒径以下时,颗粒之间的距离极短,颗粒之 间的范德华力远远大于颗粒自身的重力,颗粒往往互相吸引团聚。
4、由于纳米粒子表面的氢键,吸附湿桥及其他的化学键作用,也易 导致粒子之间的互相黏附聚集。
END 谢谢，请多指教
粉体均匀分散的原理
粉体均匀分散的原理1. 引言1.1 粉体分散的重要性粉体分散是指将固体粉末均匀分布在液体或气体之中，使其在介质中保持稳定分散状态的过程。
粉体分散的重要性在于它直接影响着产品的性能和质量。
一方面，粉体均匀分散可以提高产品的稳定性和均一性，确保产品在使用和储存过程中质量不受影响。
粉体的均匀分散还能影响产品的物理性质和化学反应速率，从而影响产品的功能和效果。
在药品生产中，如果药物粉末无法均匀分散在药液中，就会导致药效不均匀或药物反应速率不稳定。
粉体均匀分散在工业生产和科学研究中具有重要意义，是保证产品质量和性能的基础之一。
在各个行业中，粉体均匀分散的技术和方法不断发展和完善，以满足不同领域对产品质量和效果的需求。
1.2 粉体均匀分散的定义粉体均匀分散是指将粉体材料均匀地分散在溶剂或基体中，以确保每个粉体颗粒都均匀分布在整个体系中，从而提高产品性能和质量。
粉体分散的目的是将粉体颗粒细化、分散，防止颗粒聚集和沉积，使其能够更好地融入溶剂或基体中，提高产品的稳定性和均匀性。
在工业生产和实验室研究中，粉体均匀分散是非常重要的工艺步骤。
只有当粉体颗粒被均匀地分散时，才能确保产品的质量和性能达到最佳状态。
粉体分散的好坏直接影响到产品的成色、性能和稳定性，因此在很多领域都受到了广泛的关注和研究。
要实现粉体的均匀分散，需要选择适当的分散剂和采用适当的分散方法。
通过搅拌和混合、超声波分散以及离心分散等方法，可以有效地实现粉体的均匀分散。
了解影响粉体均匀分散的因素、探索粉体均匀分散的应用及未来发展方向，对提高产品性能和质量具有重要意义。
2. 正文2.1 粉体的表面能粉体的表面能是指粉体颗粒表面所具有的能量。
粉体颗粒的表面能会影响到其分散性能，因为表面能越大，颗粒间的相互作用力就越大，从而导致颗粒之间难以分散。
在粉体分散过程中，通常会加入适当的分散剂来降低颗粒表面能，从而提高粉体的分散性。
粉体的表面能不仅会影响到其分散性能，还会影响到其稳定性和流动性。
粉体的分散与表面处理
＝0
完全润湿或称铺展
润湿过程也能够用铺展系数S1/s来表达： S1/s＝s/g-(s/l+l/g)＝l/g(cos-1)
8
可添加润湿剂或浸润剂，或对粉体进行表面处理， 以改善浸润条件
（3）颗粒悬浮液旳分散状态及判据
两种不同旳分散状态：一种是形成团聚体，即单一 颗粒因为相互吸引，形成较大旳二次颗粒；另一种是 颗粒之间相互排斥，形成稳定旳分散体系
7.2.1 粉体表面处理旳措施及工艺
按实际使用措施，分为表面化学包覆处理、机械化 学处理、胶囊式处理、高能表面处理和沉淀反应表面 处理
15
（1）表面化学包覆处理
A、表面活性剂处理 软团聚和硬团聚旳区别 基本作用：吸附并降低表面张力和胶团化作用 既可湿法进行，也可干法进行或干湿结合
B、偶联剂处理 可提升粉体与其他物质旳相容性，在改善颗粒在有 机高聚物基料中旳分散性旳同步，增强两种不同性质 材料之间旳结合力
A132 R1R2 6h(R1 R2 )
,
F A132 R1R2 6h2 (R1 R2 )
半径为R旳球形颗粒与片状颗粒间旳作用能与作用力
分别为
UA
A132 R 6h
,
F
A132 R 6h2
A132为在液体介质3中颗粒1与颗粒2相互作用旳哈马 克常数
3
（2）双电层静电作用能及作用力
来自于扩散层中旳离子相互接近时产生旳排斥或吸 引作用
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（2）机械搅拌分散
指经过强烈旳机械搅拌引起液流强湍流运动而造成 颗粒聚团碎解，其必要条件是机械对液流旳剪切力及 压力不小于颗粒间旳黏着力
机械搅拌分散旳时效性不长，即在停止机械作用一 定时间后颗粒可能重新团聚
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无机粉体改性剂的作用,增加分散、相容、表面活性
无机粉体改性剂的作用，增加分散、相容、表面活性
超细粉体通常包括微米级(1～30μm)、亚微米级(0.1～1μm)和纳米级(1～100nm)的粒子，因具有不同于原固体材料的表面效应和体积效应，而表现出独特的光学、热学、电学、磁学、催化和力学性质等，起着极其重要的作用。
1、超细粉体表面改性的目的是什么？
由于超细粉体，尤其是纳米级粉体的粒径很小，表面能高，很容易发生团聚，形成二次粒子，无法表现出其受人青睐的表面积效应、体积效应及量子尺寸效应等。
要解决超细粉体的团聚问题，提高其分散性、流变性，最有效的方法就是对粉体的表面进行改性处理。
表面改性的目的包括：
2、粉体改性剂对超细粉体表面改性的机理是什么？
粉体改性剂对超细粉体表面改性的机理是超细粉体表面与表面改性剂发生作用，改善粒子表面的可润湿性，增强粒子在介质中的界面相容性，使粒子容易在有机化合物或水中分散。
根据粒子与改性剂表面发生作用的方式，改性的机理可分为包覆改性、偶联改性等。
粉体改性剂的包覆改性是用无机化合物或者有机化合物对粒子表面进行覆盖，对粒子的团聚起到减弱或屏蔽作用，由于包覆物而产生了空间位阻斥力，使粒子再团聚十分困难，从而达到改性的目的。
偶联改性是粒子表面发生化学偶联反应，两组分之间除了范德华力、氢键或配位键相互作用外，还有离子键或共价键的结合。
粒子表面经偶联剂处理后可以与有机物产生很好的相容性。
不同的改性剂的改性方式不一样，但是共同的作用原理是一样的！都是通过对超细粉体表面进行改性，来增加分散性及、相容性及其它附加价值。
纳米粉体的分散
纳米粉体为何需要分散？ 纳米粉体为何需要分散？
纳米颗粒由于粒径小, 纳米颗粒由于粒径小 表面原子比例 比表面大, 表面能大, 大, 比表面大 表面能大 处于能量不稳定 因此很容易团聚导致颗粒增大. 状态 , 因此很容易团聚导致颗粒增大
团聚机理
硬团聚：在强的作用力（化学键力） 硬团聚：在强的作用力（化学键力） 下使颗粒团聚在一起， 下使颗粒团聚在一起，不能用机械 的方法分开 软团聚： 软团聚：一种由颗粒间静电引力和范 德华力作用引起的聚集， 德华力作用引学改性一般在高速加热混合 机或捏合机、流态化床、研磨机等设备 机或捏合机、流态化床、 中进行
影响化学改性的主要因素有: 影响化学改性的主要因素有:
①颗粒的表面性质, 如表面官能团的类 型、表面酸碱性、水分含量、比表面积等; ②表面改性剂的种类、用量及方法; ③ 工艺设备及操作条件, 如设备性 能、物料的运动状态或机械对物料的作用方 式、反应温度和反应时间等
防止团聚的措施——分散 分散 防止团聚的措施
• 对于软团聚 可以通过搅拌的方式减少颗粒 对于软团聚, 长大, 长大 强烈的搅拌可以把较大晶核打碎形成 多个细小晶核,使成核速率大于晶核长大速 多个细小晶核 使成核速率大于晶核长大速 率, 从而形成较细小的颗粒 • 加表面活性剂、有机溶剂洗涤、共沸蒸馏、 加表面活性剂、有机溶剂洗涤、共沸蒸馏、 冷冻干燥等几种方法,主要是除去凝胶中自 冷冻干燥等几种方法 主要是除去凝胶中自 由水以及表面羟基的措施, 由水以及表面羟基的措施 对于硬团聚的防 止比较有效
其他防止团聚体产生的措施
•有机溶剂洗涤 有机屋的表面张力小，降低非架桥枪羟基数量 •冷冻干燥法 冷冻干燥在低温、负压条件下, 自由水冻成冰时,其体积 膨胀, 使彼此靠近的凝胶粒子分开, 然后水由固相直接升成 气体, 因而避免了“液桥”引起的严重团聚现象. •共沸蒸馏
第七章粉体的分散与表面处理
（2）沉淀反应处理 将一些无机物质沉积到颗粒的表面，形成异质包覆层，达到表面处理的目的。由于在颗粒
表面形成特殊包覆层，因此可产生光、电、磁及抗菌等功能
（3）机械力化学处理 利用粉碎及其他强烈机械作用对粉体表面进行激活，在一定程度上改变颗粒表面的晶体结
构、溶解性能、化学吸附和反应活性等
对粉体进行机械力化学处理的设备主要是种类型的球磨机或研磨机
压、颗粒粒径和湿度都是影响静电分散的重要因素
静电分散的时效性不长
（5）分散剂分散 分散剂的主要作用：增大颗粒表面电位的绝对值，提高颗粒间的静电排斥力；增强颗粒间
的位阻效应；调控颗粒表面极性，增强介质对颗粒的润湿性，增强溶剂化膜作用 根据组成和结构的不同，分散剂可分为无机分散剂和有机分散剂。根据不同的应用领域，
可添加润湿剂或浸润剂，或对粉体进行表面处理，以改善浸润条件
（3）颗粒悬浮液的分散状态及判据 两种不同的分散状态：一种是形成团聚体，即单一颗粒由于互相吸引，形成较大的二次颗
粒；另一种是颗粒之间互相排斥，形成稳定的分散体系
判据：Ur＝UA+Uel+Us+Ust+UH
7.1.3 粉体的分散方法 主要有介质分散、机械搅拌分散、超声波分散、静电分散、分散剂分散和表面处理
机械搅拌分散的时效性不长，即在停止机械作用一定时间后颗粒可能重新团聚
（3）超声波分散 作用方式包括两个方面： 在介质中产生空化作用 使悬浮体系中的各组分产生共振效应
低频时易产生空化作用，高频时易产生共振作用
强度不宜过大，否则由于热能和机械能的增加，颗粒碰撞的频率也增加，反而导致颗粒团 聚
（4）静电分散 静电分散就是给颗粒荷上相同极性的电荷，利用库仑斥力使颗粒分散，表面处理、电极电
粉体表面改性及分散技术
1、纳米粉体的分散重要性
纳米粉体稳定分散在各种液相介质形成的分散体本身往往 就是十分重要的产品。如将某些具有特殊电磁性的纳米粉 体分散在液相介质中可制成导电料浆或磁性浆料；将纳米 TiO2粉体分散在水中或有机溶剂中可以制成具有抗紫外、 自清洁或光催化等特殊功能的涂料；这些产品的性能与纳 米粉体的分散状况密切相关。
3、粉体表面改性的目的
4、环境保护
某些公认的对健康有害的原料，如石棉，对人体健康有害主要 在于其生理活性；一是细而长的纤维形状（长度为5-100微米， 直径3微米以下的纤维）在细胞中特别具有活性；二是石棉表面 的极性点（这些极性点主要是OH-官能团）容易与构成生物要素 的氨基酸蛋白酶的极性基键合。如果这两个因素在细胞中起主导 作用的话，那么就可以认为表面改性有可能改变石棉的生理活性。 可用对人体无害和对环境不构成污染，又不影响其使用性能的其 他化学物质覆盖、封闭其表面的活性点OH-。
1、粉体的用途
在橡胶、塑料、涂料、胶粘剂等高分子材料工业及高 聚物基复合材料领域中，无机粉体填料占有很重要的 地位。如碳酸钙、高岭土、氢氧化铝、云母、石棉、 石英、硅藻土、白碳黑等等，不仅可以降低材料成本， 还能提高材料的硬度、刚性和尺寸稳定性，改善材料 的力学性能并赋予材料某些特殊的物理化学性能，如 耐腐蚀性、耐侯性、阻燃性和绝缘性等。
2、纳米粉体分散改性的目的
粉体表面改性及分散技术
主要内容
一．粉体表面改性 二．纳米粉体表面改性 三．超分散剂
超细粉体分类
分类
直径
原子数目
微米粉体
>1m
>1011
亚微米粉体 100nm~1 m 108
特征 体效应 体效应
纳米粉体 100nm~10nm 105 尺寸与表 1nm
纳米粉体的分散及表面修饰
桥氧键的形成
先前认为是由颗粒表面物理配位结合的水分子间的氢 键作用引起的，但最新研究认为，水分子间即使存在 氢键，但水分子蒸发也不可能导致多余的氧原子留下 而形成氧桥键，氧桥键的形成应该是由颗粒表面化学 结合的羟基团间的氢键作用引起的。
2OH-
H2O(g)+O2-
氢氧化物在分解失水时氧桥键的形成是颗粒硬团聚的主 要原因，在干燥前用醇类洗涤前驱物，在一定温度下使 前驱物在醇类中时效或与醇类共沸蒸馏，以醇类的－OR 基团取代氢氧化物中非桥联结合的－OH基团，可以导致 只有软团聚形成
表面化学修饰法在纳米微粒表面改性中占有极其重要的地位，例如在 液相法制备纳米粉体时，为防止团聚问题，常采用化学表面改性，在 制备过程中通过添加各种表面改性剂与颗粒表面进行化学反应，改变 颗粒的表面状态，当进行干燥时，由于改性剂吸附或键合在颗粒表面 ，从而降低了表面羟基的作用力，消除了颗粒间的氢键作用，阻止氧 桥键的形成，从而防止了硬团聚的发生。
3 高能量表面修饰 利用电晕放电、紫外线、等离子束射 线等对粒子进行表面改性
纳米微粒表面化学修饰
通过纳米微粒表面与改性剂之间进行化学反应，改变纳米微粒的表面 结构和状态，以达到表面改性的目的称为纳米微粒的表面化学修饰。 由于纳米微粒比表面积很大，表面键态、电子态不同于颗粒内部，表 面原子配位不全导致悬挂键大量存在，使这些表面原子具有很高的反 应活性，极不稳定，很容易与其他原子结合，这就为人们利用化学反 应方法对纳米微粒表面改性提供了条件。
1100C煅烧得到的YAG粉体的TEM
纳米粉体表面改性问题
纳米粉体的表面改性(表面修饰)是一门新兴科学，20世纪90年代 中期，国际材料会议提出了纳米微粒的表面工程新概念。所谓纳米 微粒的表面工程就是用物理、化学方法改变纳米微粒表面的结构和 状态，从而赋予微粒新的机能并使其物性得到改善，实现人们对纳 米微粒表面的控制。其研究领域主要为修饰方法和修饰对表面性质 的影响。
奈米粉体分散机制-表面电荷对界面之影响
From: Pharmaceutical Technology Yearbook 2001,p. 9-13
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電動力現象
固液界面之電雙層在受到電場、壓力或重力等外力作用下， 於剪面處產生固體表面與溶液相對運動的各種物理現象，通 稱為電動力現象(electrokinetic phenomena)。四種常見的電 動力現象為：
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特定吸附對ζ電位的影響
(a) 由於離子強吸附於膠體表面，造成靜電電位由表面到Stern layer 迅速下降，而後再於 diffuse layer 平緩下降至趨於零。(b) 曲線 1 為膠體表面吸附反電性之多價離子 (polyvalent counter ion) 或 界面活性劑，造成電荷逆轉(Ψδ與Ψο符號相反)；曲線2為膠體 表面吸附同電性之離子或界面活性劑，造成Stern 電位大於表面 電位(Ψδ > Ψο)。
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Sources of Colloidal Stability
• Electrostatic stabilization • Steric or enthalpic stabilization • Combined ionic non-ionic stabilization
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Electrical double layers stabilization
電雙層重疊產生 靜電排斥力為膠 體穩定分散之重 要因素。
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DLVO (Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek) Theory
5
表面電荷的來源(二)
(2)離子溶解度的差異(DIFFERENTIAL ION SOLUBILITY)
粉体均匀分散的原理
粉体均匀分散的原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：粉体在工业生产和实验室实践中被广泛应用，但面临着一个共同的问题，那就是粉体的均匀分散。
粉体的均匀分散是指将粉体颗粒均匀地分散在液体或气体中，使得粉体颗粒在溶剂中不聚集或沉淀。
粉体的均匀分散对于实现颗粒的理想性能至关重要，因此研究粉体的均匀分散原理具有重要意义。
粉体的均匀分散原理涉及到多种因素，包括颗粒的表面性质、分散介质的性质以及外部力的作用等。
颗粒的表面性质是粉体均匀分散的关键因素之一。
颗粒的表面性质包括表面能、表面电荷、表面形态等，这些性质决定了颗粒在溶剂中的分散性能。
表面能高的颗粒更容易与溶剂相互作用，从而更容易均匀分散在溶剂中；表面电荷不平衡的颗粒会发生静电吸附，导致颗粒聚集，降低均匀分散的效果。
分散介质的性质也对粉体的均匀分散起着重要作用。
分散介质的性质包括粘度、表面张力、介质颗粒大小等，这些性质决定了颗粒在介质中的运动和扩散性能。
粘度高的介质会抑制颗粒的扩散，导致颗粒更容易聚集在一起；表面张力高的介质会增加颗粒之间的吸附力，也会影响颗粒的均匀分散。
外部力的作用也是影响粉体均匀分散的重要因素。
外部力可以分为机械力、热力和电场力等多种形式。
机械力可以通过搅拌、超声波等方式将颗粒分散在介质中；热力可以通过提高溶剂温度来增加颗粒的热运动，促进颗粒的分散；电场力可以通过外加电场改变颗粒的电性质，影响颗粒在介质中的分散状态。
粉体均匀分散的原理是一个综合的物理化学过程，涉及到颗粒性质、介质性质和外部力的相互影响。
在实际应用中，为了实现粉体的均匀分散，可以采取多种手段，如优化颗粒性质、选择适合的分散介质、合理施加外部力等。
只有综合考虑以上因素，才能实现粉体的理想分散状态，发挥其最大的作用。
【2000字】第二篇示例：粉体的均匀分散，是指将固体颗粒均匀地分散在液体或气体中，使其不产生团聚现象，保持稳定状态。
粉体均匀分散的原理涉及到物理学、化学学和工程学等多个领域，下面我们将从不同角度来探讨粉体均匀分散的原理。
第三章4 纳米粉体分散及表面修饰
4 高能量表面修饰 利用电晕放电、紫外线、等离子束射线等对粒 子进行表面改性
纳米微粒表面物理修饰
表面物理修饰总的来说就是通过吸附、涂敷、包敷等物理作用对微 粒进行表面改性，利用紫外线、等离子射线等对粒子进行表面改性 也属于物理修饰。从机理上主要有以下两种方法：
1 通过范德华力、库仑力等将异质材料吸附在纳米微粒的表面以改 性
先前认为是由颗粒表面物理配位结合的水分子间的氢 键作用引起的，但最新研究认为，水分子间即使存在 氢键，但水分子蒸发也不可能导致多余的氧原子留下 而形成氧桥键，氧桥键的形成应该是由颗粒表面化学 结合的羟基团间的氢键作用引起的。 2OHH2O(g)+O2-
氢氧化物在分解失水时氧桥键的形成是颗粒硬团聚的主 要原因，在干燥前用醇类洗涤前驱物，在一定温度下使 前驱物在醇类中时效或与醇类共沸蒸馏，以醇类的－OR 基团取代氢氧化物中非桥联结合的－OH基团，可以导致 只有软团聚形成 调整pH值
对纳米微粒的表面修饰研究主要包括以下三个方面的内容（思路 或步骤）：
1 研究超微粒子的表面特性，以便有针对性地进行改性处理。这种研 究包括用高倍电子显微镜对粒子的表面结构状态进行观察分析，用 XPS和FTIR测试粒子的表面组成及成分迁移，用电势滴定仪测定粒子 的表面电势，用电泳仪测定粒子的表面电荷，用能谱仪测定粒子的表 面能态，用表面力测定仪测定粒子的表面粘着力、润湿角和其他作用 力。
2 酯化反应法 金属氧化物与醇的反应称为酯化反应。利用该法对纳 米微粒表面修饰最重要的是使原来亲水疏油的表面变 成亲油疏水的表面。 酯化反应中采用的醇类最有效的是伯醇，其次是仲醇 ，叔醇通常是无效的。 该表面修饰方法对于表面为弱酸性和中性的纳米粒子 最有效，如SiO2, Fe2O3, TiO2, Al2O3, ZnO等 3 表面接枝改性法 通过化学反应将高分子链接到无机纳米粒子表面上的 方法称为表面接枝法。 表面接枝改性方法可以充分发挥无机纳米粒子与高分 子各自的优点，实现优化设计，制备出具有新功能的 纳米粒子。纳米粒子经表面接枝后，大大提高了它们 在有机溶剂和高分子中的分散性，使人们有可能根据 需要制备含有量大、分布均匀的纳米粒子添加的高分 子复合材料。
粉体工程-粉体分散课件
陶瓷行业
陶瓷制品制备
在陶瓷制品的制备过程中，粉体分散技术用于制备高质量的陶瓷 浆料和陶瓷制品。
陶瓷表面改性
通过粉体分散技术，可以对陶瓷表面进行改性处理，提高陶瓷表面 的润湿性、抗腐蚀性和耐磨性。
陶瓷复合材料制备
粉体分散技术用于制备陶瓷复合材料，通过在陶瓷基体中添加增强 相，提高材料的力学性能和耐热性能。
通过化学反应对粉体进行分散的方法。
总结词
输入 标题
详细描述
利用表面活性剂、分散剂等化学物质与粉体颗粒表面 的相互作用，改变颗粒表面的性质，降低颗粒间的聚 集力和粘附力，从而达到分散的目的。
适用范围
分散效果好，但化学试剂的种类和用量需要根据粉体 的性质进行选择和调整，成本较高。
优缺点
适用于各种粒径的粉体，尤其适用于粒径较小、易团 聚的粉体。
比表面积评价
比表面积是指单位质量粉体所具有的总 表面积，也是评价粉体分散效果的一个
重要参数。
比表面积的评价方法有气体吸附法和直 比表面积对于粉体的反应性、吸附性、
接测量法等。通过测量粉体的比表面积， 流动性等性能有重要影响，因此在进行
可以了解粉体的颗粒大小、孔隙结构和 粉体分散时，也需要关注比表面积的变
分散稳定性评价
分散稳定性是指粉体在分散介质中保 持稳定悬浮状态的能力，是评价粉体 分散效果的另一个重要指标。
分散稳定性对于产品的生产和应用过 程至关重要，如果粉体分散不稳定， 会导致产品性能下降、分离和沉降等 问题。
分散稳定性的评价方法包括静置观察 法、离心沉降法、电导率法等。通过 观察粉体的沉降速度或电导率的变化， 可以评估分散稳定性。
物理法
总结词
利用物理场对粉体进行分散的方法。
粉体的表面物理化学性质
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➢ 物相的表面：接触的两相之间约几个分子厚度的过渡区 所形成的界面，当其中一相为气体时，这种界面通常称 为表面。
➢ ——— 液-气界面；固-气界面 ➢ 粉体的表面：粉体中所有集合的固体颗粒的表面。 ➢ 粉体的表面物理化学性质：由于表面现象引起粉体，即
属丝不再滑动。
这时
F2σl
l是滑动边的长度，因膜有两个面， 所以边界总长度为2，σ就是作用于 单位边界上的表面张力。
2l
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表面张力（surface tension）
2l
8
表面张力（surface tension）
如果在金属线框中间系一线圈，
一起浸入肥皂液中，然后取出，上面
形成一液膜。
(a)
由于以线圈为边界的两边表面张 力大小相等方向相反，所以线圈成任 意形状可在液膜上移动，见(a)图。
保持温度、压力和组成不变，每增加单位表面积 时，Gibbs函数的增加值称为表面Gibbs函数，或 简称表面自由能或表面能，用符号γ或 表示，单 位为J·m-2。
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表面张力（surface tension）
在两相(特别是气-液)界面上，处 处存在着一种张力，它垂直于表面的 边界，指向液体方向并与表面相切。
如果刺破线圈中央的液膜，线圈 内侧张力消失，外侧表面张力立即将 (b) 线圈绷成一个圆形，见(b)图，清楚的 显示出表面张力的存在。
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表面张力（surface tension）
（a）
（b）
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影响表面张力的因素
（1）分子间相互作用力的影响 对纯液体或纯固体，表面张力决定于分子间形成
奈米粉体的分散及表面改性
颗粒尺寸的正态分布模式
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颗粒尺寸的双峰分布模式
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动态雷射散射法优点
无需标准样品进行校正 宽的动态范围 灵活性 干粉 悬浮体和微乳 可以对整个样品进行测定 非破坏性测定法，样品可以再回收、利用 测定速度快 测定结果重现性好 高分辨率
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表面傅立叶变换光谱提供讯息 表面种类的组成和结构 吸附分子与表面间的键合性质 活性表面中心的不同类型
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SiCN粉体的红外谱图
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SiCN粉体上H/D同位素交换
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表面元素分析
研究原先入射粒子的性质
弹性电子的绕射谱 非弹性电子的能量损失谱 低能离子表面散射谱
研究新生成粒子的性质
测量欧杰电子能量谱 光电子能量谱 二次离子质量谱 辐射光子能谱
「能量谱」(能量分析)
将不同能量带电粒子所组成的粒子束，按能量的大小区分，测其强度 与对应的能量的关系曲线
4.4 粉体在液相中相互作用力测定
4.4.1 表面作用力仪 4.4.2 原子力显微镜
4.5 分形理论研究奈米粉体分散
4.5.1 分形理论简介 4.5.2 分形理论在胶体化学中的应用 4.5.3 计算团聚体分维值的方法
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4.1 表面元素分析
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依赖于表面原子的性质 且与表面内部原子的配位数有关
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Michelson干涉器的原理示意图
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粉体分散性实验
粉体的分散性实验一、实验目的1、了解粉体的分散性概念2、了解粉体分散的目的性3、了解粉体分散性的基本研究方法。
二、实验原理无机粉体在实际应用中经常遇到的问题是干粉或分散液中粉体聚集，分散不均匀造成应用不便或造成产品的质量出现问题，所以必须解决干粉或干粉在液体介质中的分散性问题。
对粉体如不采取适当的手段阻止原生粒子再团聚，团聚体分散将不能进行完全。
因此为获得良好的分散效果，一是润湿：粉体润湿过程的目的是使粒子表面上吸附的空气逐渐被分散介质取代，或者在制备过程中使每一个新形成的粒子表面能迅速被介质润湿，即被分散介质所隔离，以防重新聚集，影响粒子润湿性能的因素有很多种，如粒子形状、表面化学极性、表面吸附的空间气量、分散介质的极性等。
良好的润湿性能可以使粒子迅速地与分散介质互相接触，有助于粒子的分散；二是表面能：要求能量能够足够高以防止粒子相互间膨胀接触重新团聚。
由于超细粒子的粒径近似于胶体粒子，所以可以用胶体的稳定理论来近似探讨超细粒子的分散性。
胶体的稳定或聚沉取决于胶粒之间的排斥力和吸引力。
前者是稳定的主要因素，而后者则为聚沉的主要因素。
根据这两种力产生的原因及其相互作用的情况，建立起胶体的三大稳定理论：（1）DLVO理论；（2）空间位阻稳定理论（3）静电位阻稳定理论。
DLVO理论：DLVO理论是研究带电胶粒稳定性的理论。
它是1941年由前苏联的德尔加昆和朗道（Darjaguin and Landon）以及1948年由荷兰的维韦和奥弗比克（V erwey and Overbeek）分别独立地提出来的。
DLVO理论主要是通过粒子的双电层理论来解释分散体系稳定的机理及影响稳定性的因素的。
根据双电层模型，因颗粒表面带电荷，颗粒被离子氛包围（见图1）。
图中胶粒带正电，线圈表示正电荷的作用范围。
由于离子氛中反离子的屏蔽效应，线圈以外不受胶粒电荷的影响，因此，当两个粒子趋近而离子氛尚未接触时，粒子间无排斥作用；当粒子相互接近到离子氛发生重叠时（见图2），处于重叠区中的离子浓度显然较大，破坏了原来电荷分布的对称性，引起了离子氛中电荷的重新分布，即离子从浓度较大区间向未重叠区间扩散，使带正电的粒子受到斥力而相互脱离，这种斥力是粒子间距离的指数函数。
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2、材料在纳米化过程中,吸收了大量机械能或热能,从而使新生的 纳米颗粒表面具有相当高的表面能,粒子为了降低表面能,往往通 过相互聚集而达到稳定状态,因而引起粒子团聚。
粉体的分散与表面能
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粉体的表面现象
最大特点：具有大的比表面积和表面 能。
1、粉体颗粒表面表面的不饱和性 2、粉体颗粒表面表面的非均质性
粉体颗粒为何需要分散？
粉体颗粒由于粒径小, 表面原子比例大, 比表面大, 表面能大, 处于能量不稳定 状态 , 因此很容易团聚导致颗粒增大.
引起纳米粉体产生团聚的原因
颗粒在液体中的分散
1、颗粒的浸润 2、颗粒团聚体在机械力作用下的解体和分
散 3、颗粒或较小的团聚体稳定，阻止进一步
发生团聚
固体在固液体系中的分散调控
介质调控 分散剂调控 机械调控 超声调控
无机电解质 高分子分散剂 表面 活性剂
END 谢谢，请多指教
3、当材料纳米化至一定粒径以下时,颗粒之间的距离极短,颗粒之 间的范德华力远远大于颗粒自身的重力,颗粒往往互相吸引团聚。
4、由于纳米粒子表面的氢黏附聚集。
分散
在空气中的分散方法
机械分散 干燥分散 颗粒表面改性分散 静电分散 复合分散