尖晶石型超微铁氧体粉末合成方法进展（二）

作者：bearingpower        发表时间：2010-12-12

尖晶石型超微铁氧体粉末合成方法进展（二）关键字：尖晶石型超微铁氧体粉末 3.6 喷雾干燥法和喷雾热分解法 喷雾干燥法是将金属盐溶液通过喷雾器使其被分散成非常细小的雾状液滴，并喷入高温介质中，溶剂迅速蒸发从而析出金属盐的超微粉。喷雾热分解法则是把溶液喷入高温的气氛中，溶剂的蒸发和金属盐的热分解同时进行，从而直接制得金属氯化物超微粉的方法。多数情况下使用可燃性溶剂，利用其燃烧热分解金属盐，例如将Mg(NO3)2＋Mn(NO3)2＋4Fe(NO3)3的乙醇溶液进行喷雾热分解，就可得到(Mg,Mn)Fe2O4超微粉，平均粒径为0.05μm。此法已广泛应用于实验室与工厂，其工艺简单，制得的粉体具有化学均匀性好、重复性好和一致性好，以及球状颗粒、流动性好等特点，但有些盐类热分解时产生大量有毒有腐蚀性的气体（如SO2,NO,NO2等），污染环境，腐蚀设备，因而给工业化生产带来一定的困难。 3.7 模板反应法 利用分子筛等具有的特有孔道、笼性结构，先将金属离子交换引入，然后在氧气氛中加热，制得氧化物粒子。此法粒度可控，粒径分布窄，但易引入杂质且结构表征困难。 3.8 其他方法 液相法还有：胶溶法、水解法和共沸蒸馏法等。胶溶法是将欲制备的氧化物的离子反应生成沉淀后，经化学絮凝和胶溶制得水凝胶，再以表面活性剂处理、有机溶剂萃取、减压蒸馏后热处理而得纳米粒子。该法制得的粒子粒径小，粒度分布窄，但存在原料价格高，有机溶剂有毒等缺点。水解法是将金属盐溶液在高温下水解生成氢氧化物或水合氧化物沉淀，经加热分解即得纳米粒子的一种方法。它包括有：无机盐水解法、金属醇盐水解法、喷雾水解法。其中尤以金属醇盐水解法最为常用。醇盐水解法最大的特点是从物质的溶液中直接分离出所需要的超微粒子，粒径细，粒度分布窄而且制备工艺简单，化学组成能精确控制，微体的性能重复性好。但原料昂贵。共沸蒸馏法是在无机盐溶液中加入沉淀剂生成沉淀，洗涤、抽滤、醇化、共沸处理、脱水、干燥得氧化物纳米粒子。此法能有效地防止粒子的团聚，制得的粒子烧结活性高。 4 气相法 气相法是直接利用气体或通过各种手段将物质变为气体，使之在气态下发生物理变化或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成超微粒子的方法。此法在超微粉的制备技术中占有重要的地位。利用此法可以制取纯度高、颗粒分散性好、粒径分布窄、粒径小的超微粉。气相法主要分为气体中蒸发法和气相化学反应法。 4.1 气体中蒸发法 此法是在惰性气体（如He、Ar、Xe等）或活性气体（如O2、CH4、NH3等）中将金属、合金或化合物进行加热蒸发气化，然后在气体介质中冷凝而形成超微粉。常用的蒸发源用电阻加热、高频感应加热，近年来发展用等离子体、激光和电子束加热。电阻加热法的特点是设备简单易行，但一次生成量较少，一般在实验室采用。高频感应加热法的优点是粒径均匀、纯度较高，但对高熔点、低蒸气压物质的超微粉制备非常困难，而且制备速度较慢，产量不高。 等离子体法的基本原理是，在惰性气氛或反应性气氛下通过直流放电使气体电离产生高温等离子体，从而使原料熔化和蒸发，蒸气遇到周围的气体就会被冷却或发生反应形成超微粉。此法能提高超微粉的产量，但存在能效低、稳定性差等缺点。近年来日本采用双射频枪等离子体法使得反应持续进行。 激光加热法就是利用高能激光束在惰性气氛中直接照射金属（如Fe、Ti、Mo等）或氧化物（如Al2O3、Fe3O4等），让这些物质蒸发、冷凝后直接制得这些金属或氧化物的超微粉。该法制取的超微粉纯度高、粒径小，其缺点是能耗大、制取超微粉回收率低、价格昂贵。 采用电子束加热不需要坩埚就可使原料熔融和蒸发，从而防止了由于与坩埚反应而引起杂质的混入。 4.2 气相化学反应法 气相化学反应是一种或几种气体在高温下发生热分解或其他化学反应，从气相中析出超微粉，也叫化学气相沉积法（CVD）。该法采用的原料通常是容易制备、蒸气压高、反应性也比较好的金属氯化物、金属醇盐、烃化物和羰基化合物等。用该法可制备金属及其氧、氮、碳化物的超微粉。其优点是设备简单、容易控制、颗粒纯度高、粒径分布窄、能连续稳定生产，而且能量消耗少，已有部分材料形成工业化生产。在气相化学反应法中，对于一些固体原料也可采用电弧、等离子体、激光等加热使其挥发，再与活性气体反应生成化合物超微粉。等离子体CVD气氛可控，可以得到很高纯度的纳米颗粒，也特别适合制备多组分、高熔点的化合物。激光CVD制备的颗粒粒径小、不团聚、粒径分布窄、产率高，是一种可行的方法。目前，激光气相合成超细粉已成为世界各国关注的高新技术领域。 此外，气相法还有溅射法和流动油面上真空沉积法等。 另外，目前出现了超微粉的有序LB膜，其它有序自组装技术以及复合超微粉等新型制备技术，有待进一步深入的研究。 5 展望 近些年来有关超微粉的制备方法的发展颇为迅速，对其报道日益增多。但是，许多有关超微粉的制备技术仍处于定性探索阶段，其应用很缓慢。今后的研究重点应寻求行之有效的各种高纯均匀超微粉的制备方法并使之工业化，同时建立相应的理论模型，有目的地控制材料尺度、界面状态与表面状态，最终达到定量设计的目的。为此，应大力加强理论研究，特别是研究制备过程的动力学和热力学过程。