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《沉淀法制备纳米级粒子的研究_化学原理及影响因素_徐华蕊.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、NewTeChnologyDOmestiCandInternational履爵豹豢遵孔非屯之研规魄粉剑箭的奥化学原理及影响因素—徐华蕊李凤生陈舒林宋洪昌,,(南京理工大学超细粉体与表面科学技米研究所南京210094)提要本文详细介绍了沉淀法制备纳米级粒子的化学原理,重点讨论了反应物浓度、反应温、、、。度表面活性剂pH值及反应时间等诸因素对粒子大小形状的影响,,,影响因素关扭词纳米粒子沉淀法化学原理,1前言淀可分为两个过程即晶粒的形成过程和晶粒沉淀法是液相化学合成高纯纳米级粒子采的长大过程闭。用的最
2、广泛的方法[1j。它是把沉淀剂加入金属2.1晶粒的形成[’,5],,,盐溶液中进行沉淀处理再将沉淀物加热分解溶液处于过饱和的介稳态时由于分子或。,得到所需的最终化合物产品的方法它包括共离子的运动某些局部区域内的分子凝聚而形沉淀法、水解法、均匀沉淀法、氧化水解法及成集团,形成这种分子集团后可能聚集更多的2。,,还原法等〔〕虽然用沉淀法制取纳米级粒子尚分子而生长也可能分解消失这种分子集团,、,,,有不少问题有待解决例如水洗过滤等但称为胚芽它是不稳定的只有当体积达到相,,,。是其工艺简单所得粉料性能良好
3、并且由于当程度后才能稳定而不消失此时称为晶粒、n,该法的不少问题正通过选择适当原料修改与由Kelvi公式及过饱和度条件可知只有,16叮a3Z·,完善工艺等手段取得了新的技术突破[s]所以E一二M、或成立时晶粒才当布轰签3(RTPlnS瓷。沉淀法仍得到最广泛的应用可能出现。,本文结合作者部分实际工作就沉淀法制,式中E为晶粒生成时供给扩大固体表面的能备纳米级粒子的化学原理及影响因素进行讨量;。为液固界面张力;M为溶质分子质量;p,,论以助于控制好操作条件得到高质量的纳为溶质颗粒的密度;S为溶液的过饱和
4、度;r为。米级粒子晶粒半径。2化学原理,晶粒生成速度即单位时间内单位体积中,在难溶盐的溶液中当浓度大于它在该温形成的晶粒数为,。,度下的溶解度时就出现沉淀或者说在难,、一万a3Z溶电解质的溶液中如果溶解的阴阳离子各N一K一p16M〔3R33n“T尸(Is)以其离子数为乘幂的浓度的乘积(即离子积)大sp,于该难溶物的溶度积K时这种物质就会沉,。式中K为反应速度常数。,,淀下来。可以看出过饱和度S愈大界面张力愈在过饱和溶液中的溶质分子或离子互相碰,,。小所需活化能愈低生成晶粒的速度愈大,撞聚结成晶粒然
5、后溶液中的溶质分子扩散到,晶粒表面使晶粒长大而成为晶体因此结晶沉2995一11一05收稿。化工进展I夕,‘卒第东娜29NewTeehnologyDomestieandInternational2.25习,;晶粒的长大[’,剪切碰撞凝并仅考虑布朗凝并生长(5)粒,,在过饱和溶液中形成晶粒以后溶质在晶内部无孔洞,则可导出凝并生长子均为球形,。:粒上不断地沉积晶粒就不断长大晶粒长大的数学模型如下,过程和其他具有化学反应的传递过程相似可:dQ,l,2,‘之、分为两步一是溶质分子向晶粒的扩散传质过nlQ一Q
6、艺双Qdt一2,;程二是溶质分子在晶粒表面固定化即表面沉淀反应过程。其中扩散速度为,l、,’二__dmD.dQ又一~「了一下A(C一『)丽一丁台台氏“间一OtO,‘Z‘3,,‘,‘式中m为时间t内所沉积固体量;D为溶质扩Q艺nilQ一粤几Q,一Q艺双Q.一l‘百~l十1散系数;占为滞流层厚度;A为晶粒表面积;日。:,为界面浓度考虑边界条件t一。Q=cM/脚表面沉积速度为‘Q=0(17、l段中粒子的体积浓度双风禹几,;。式中kl为表面沉积速度常数“为固体表面浓为凝并常数;M为摩尔质量;脚为粒子密度度(或饱和浓度)。计算工作主要包括凝并系数的计算及方程,当过程达到稳态平衡时可得。。的求解凝并系数采用Gaus积分法求解其,os’Smoluchwki公式dmAec中碰撞粒率函数用表达(一)dt一oes一sen。劣+李扩散系数用SkkEinti公式表达丸左d3影响因素,d。式中k一会为传质系数3.1浓度,‘d,溶液浓度对晶粒生成和长大速度均有影在晶粒长大过程中当k》k即表面沉积,,,;当
8、响但对晶粒生成速度影响更大这是因为增速度远大于扩散速度时为扩散控制戍》。,。大溶液浓度更有利于晶粒数目的增多川由实k’时为表面沉积控制,验得出晶粒大小与溶液浓度有图1所示的变晶粒长大过程是扩散控制还是表面沉积控,,,,。化关系说明在缓慢沉淀过程中溶液的过饱制或者二者各占多大比例主要由实验决定2.3沉淀过程晶粒生长模型困,,在沉淀反应中一般反应速率很大在瞬,,间大量成核迅速降低了溶液中的过饱和度这。便抑制了二次成核及粒子的生长在这种情况"勺拭娜喂,。下碰撞凝并生长是晶粒生长的主要方式
