第一章 特种陶瓷粉体的制备2.ppt

第三节 特种陶瓷粉体的制备 5、水热法 水热法是指密闭体系如高压釜中，以水为溶剂，在一定的温度和水的自生压力下，原始混合物进行反应的的一种合成方法。 由于在高温、高压水热条件下，能提供一个在常压条件下无法得到的特殊的物理化学环境，使前驱物在反应系统中得到充分的溶解，并达到一定的过饱和度，从而形成原子或分子生长基元，进行成核结晶生成粉体或纳米晶。 特点： （1）由于反应是在相对高的温度和压力下进行，因此有可能实现在常规条件下不能进行的反应。 （2）改变反应条件（温度、酸碱度、原料配比等）可能得到就有不同晶体结构、组成、形貌和颗粒尺寸的产物。 （3）工艺相对简单，经济实用，过程污染小。 前驱体和产物的透射电镜照片 如图所示为采用水热法制备的前驱体和Co3O4 产物的透射电镜(TEM)照片。如图(a)可见水热法制备的前驱体经水热处理后为板状；如图(b)所示为前驱体于400℃煅烧3h得到直径约为0.1微米，长度可达1微米的纯物相棒状Co3O4 ；而采用二段热处理方法即将前驱体于350℃ 煅烧1h后再于750℃煅烧2h得到如图(c)所示的纯物相多面体状Co3O4 。 　纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化，如果提高温度和压力，来观察状态的变化，那么会发现，如果达到特定的温度、压力，会出现液体与气体界面消失的现象该点被称为临界点，在临界点附近，会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象 　　温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体(supercritical fluid，简称SCF)。例如:当水的温度和压强升高到临界点(t=374.3 ℃，p=22.05 MPa)以上时，就处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新的流体态──超临界态，该状态的水即称之为超临界水。 第三节 特种陶瓷粉体的制备 6、超临界流体沉积技术 超临界流体由于液体与气体分界消失，是即使提高压力也不液化的非凝聚性气体。超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质。它基本上仍是一种气态，但又不同于一般气体，是一种稠密的气态。其密度比一般气体要大两个数量级，与液体相近。它的粘度比液体小，但扩散速度比液体快(约两个数量级)，所以有较好的流动性和传递性能。 超临界流体的优点 溶解性强 密度接近液体，且比气体大数百倍，由于物质的溶解度与溶剂的密度成正比，因此超临界流体具有与液体溶剂相近的溶解能力。 扩散性能好 因黏度接近于气体，较液体小2个数量级。扩散系数介于气体和液体之间，为液体的10-100倍。具有气体易于扩散和运动的特性，传质速率远远高于液体。 易于控制 在临界点附近，压力和温度的微小变化，都可以引起流体密度很大的变化，从而使溶解度发生较大的改变。（ 常用超临界流体的临界特性 由超临界流体干燥制备的ZnS粉体粒子大小均匀，粒径约为 5～7nm，颗粒外形为球形 ，分散性较好。 超临界流体沉积技术是正在研究中的一种新技术。在超临界情况下，降低压力可以导致过饱和的产生，而且可以达到高的过饱和速率，固体溶质可从超临界溶液中结晶出来。由于这种过程在准均匀介质中进行够更准确地来控制结晶过程。由此可见，从超临界溶液中进行固体沉积是一种很有前途的新技术，能够生产出平均粒径很小的细微粒子，而且还可控制其粒度尺寸的分布。 第三节 特种陶瓷粉体的制备 三、气相法制备粉末 气相法是直接利用气体或者通过各种手段将原料变成气体，使之在气体状态下发生各种物理化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成特种陶瓷的粉体。 蒸发-凝聚法或物理气相沉积（PVD） 化学气相反应法(CVD) 蒸发-凝聚法是将原料加热至高温(用电弧或等离子流等加热)，使之气化，接着在电弧焰和等离子焰与冷却环境造成的 较大温度梯度条件下急冷，凝聚成微粒状物料的方法。 特点：制得颗粒直径在5-100nm范围的微粉，适用于制备单一氧化物、复合氧化物、碳化物或金属的微粉。如果液态的蒸气压低，颗粒是按照蒸气-液体-固体经过液相中间体后形成的，则颗粒成为球状或接近球状。 CVD法通常采用高挥发性金属卤化物、羧基化合物、金属有机化合物和金属醇盐等为原料，在一定温度下发生热分解、合成或者氧化还原等一系列化学反应，最后得到高质量的纳米粉体。 1 . 低压气体中蒸发法（气体冷凝法） 气体冷凝法是采用物理方法制备微粉的典型方法，是在低压的氩、氮等惰性气体中加热金属，使其蒸发后形成超微粒子或者纳米粒子。 加热源：电阻加热法，等离子体喷射法，高频感应法，电子束法，