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液相化學法制備的納米粉體處理團聚問題方法簡介

 納米粉體很容易產(chǎn)生團聚，團聚問題常常會使得納米材料的納米效應不能充分發(fā)揮，限制了其應用領域。本文將向讀者簡要闡述一下納米粉體產(chǎn)生團聚的原因。由于目前很多納米顆粒都是使用液相化學法生產(chǎn)的，故筆者還將著重介紹用液相化學法制備納米粉體時，常常用來解決納米粉體的團聚問題的一些方法。

一、納米粉體團聚的原因

納米粉體產(chǎn)生團聚的原因引起納米粉體團聚的原因很多，有關(guān)機理尚需進一步研究，但歸納起來主要是以下幾個方面:

1、分子間力、靜電作用、活性高的化學鍵(氫鍵)等通常是引起納米顆粒團聚的因素，在納米粒子中小尺寸效應和表面效應表現(xiàn)得更為強烈

。

2、由于納米顆粒的量子隧道效應、電荷轉(zhuǎn)移和界面原子的相互耦合，使納米顆粒極易通過界面發(fā)生相互作用和固相反應而團聚。

3、由于納米粒子的比表面積大，使之與空氣或各種介質(zhì)接觸后，極易吸附氣體、介質(zhì)或與其作用，從而失去原來的表面性質(zhì)，導致粘連與團聚。

4、因其極高的表面能和較大的接觸界面，使晶粒生長的速度加快，因而顆粒尺寸很難保持不變。

5、有些納米粒子(如CaCO3)由于水解作用，表面呈較強的堿性、羥基性或配位水分子，它們可通過羥基和配位水分子縮合，生成硬團聚。

二、液相化學法制備納米粉體工藝流程中如何解決團聚問題

顯然，防止納米粉體團聚，獲得分散性好的納米粒子，是目前該領域亟待解決的問題之一。用液相化學法制備納米粉體時，在溶液反應、洗滌、干燥、煅燒等環(huán)節(jié)可通過以下方法改善納米粉體的團聚問題：

1、加入反絮凝劑在顆粒表面形成雙電層

反絮凝劑的選擇可依納米顆粒的性質(zhì)、帶電類型來確定，即選擇適當?shù)碾娊赓|(zhì)作為分散劑，使納米粒子表面吸引異電離子形成雙電層。通過雙電層之間庫侖排斥作用使納米粒子之間發(fā)生團聚的引力大大降低，從而有效地防止納米顆粒的團聚，達到納米顆粒分散的目的。而排斥力的大小取決于顆粒的表面電位，作用范圍取決于雙電層厚度。

2、運用超聲技術(shù)分散納米顆粒

近年來，聲化學領域的研究非?；钴S。聲化學在納米材料制備中的應用主要是基于超聲波的特殊分散性能，即利用超聲空化作用所產(chǎn)生的沖擊波和微射流所具有的粉碎作用，達到分散顆粒的目的，進而解決納米顆粒間的團聚問題。

3、洗滌除水方式

沉淀物中的水是引起納米粒子團聚的重要因素之一，因此采用適當洗滌方法將沉淀物中的水去除是防止納米粒子團聚的常用方法。首選物質(zhì)為低沸點有機物，如用無水乙醇洗滌Zr(OH)4，既能起到表面活性劑的作用，又能防止其在煅燒過程中發(fā)生團聚;再如，用熱乙醇萃取Ni(OH)2膠狀沉淀，不僅能制出晶狀高純Ni(OH)2，而且可防止其在煅燒過程的團聚。

4、低溫快速干燥及懸態(tài)煅燒

實驗證明，在保證沉淀物干燥完全、煅燒分解完全的基礎上，溫度越低、時間越短越好。目前，納米粉體的干燥可采用以下幾種方式:閃蒸、冷凍干燥、超臨界干燥、噴霧干燥、真空干燥等方式。納米粉體在煅燒時可采用目前最先進的煅燒方式——懸態(tài)鍛燒，該方法使粉體煅燒瞬間完成。