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熔盐法

MoltenSaltMethod原理与应用尤朋

01熔盐法简介熔盐法的基本原理和特征熔盐法的应用02实例：利用熔盐法制备Bi4Ti3O12粉体主要内容

所谓熔盐法，即将盐与反应物按照一定的比例配制反应混合物，混合均匀后，加热使盐熔化，反应物在盐的熔体中进行反应，生成产物，冷却至室温后，以去离子水清洗数次以除去其中的盐得到产物粉体。熔盐法是一种在较低的反应温度下和较短的反应时间内制备特定组分的各向异性粉体的简便方法。12熔盐法的定义

熔盐法合成粉体过程选择原料和熔盐混匀熔融、保温溶解盐类过滤、洗涤、烘干粉体

1973年利用熔盐法合成了BaFe12O19和SrFel2O1901之后，各国研究工作者先后用这种方法制备了各种电子陶瓷粉体，包括SrBi4Ta4O15、SrBi2Ta2O9、Bi4Ti3O12、Na0.5Bi4.5Ti4O15等01熔盐法的历史和进展

熔盐法合成粉体的优点可以明显地降低合成温度和缩短反应时间。这可以归结为由于盐的熔体的形成，使反应成分在液相中的流动性增强，扩散速率显著提高。同时由于熔盐贯穿在生成的粉体颗粒之间，阻止颗粒之间的相互连结，因此熔盐法制得的粉体无团聚，或仅有弱团聚。

熔盐法合成粉体的优点通过熔盐法可以更容易地控制粉体颗粒的形状和尺寸。这种性质同反应物与盐的熔体之间的表面能和界面能有关，由于表面能和界面能有减小的趋势，最终导致熔盐法合成的粉体具有特定的形貌。控制熔盐法所合成的粉体形状的因素包括所用的盐的种类和含量，反应温度和时间，起始氧化物的粉末特征等。通过改变这些条件，可以制得特定的具有形状各向异性的粉体，进而通过流延等工艺制备晶粒取向陶瓷。

另外，熔盐法的反应过程以及随后的清洗过程中，也会有利于杂质的消除，形成高纯的反应产物。0102因此，有人认为熔盐法是合成高纯的符合化学计量比的多组分氧化物粉体最简单的方法。熔盐法合成粉体的优点

几种无机材料合成方法比较

熔盐法合成粉体可以分为两个过程：粉体颗粒的形成过程和生长过程。01颗粒的形成过程依赖于参与反应的氧化物在盐中的溶解速率的差异。因此粉体的形态最初由形成过程所控制，随后由生长过程所控制。02熔盐法的基本原理

组分氧化物在熔盐中都有一定的溶解度，由于其迁移率在熔盐中(1×10-5~1×10-8cm2sec-1)比在固相中(1×10-18cm2sec-1)高，故能在较短的时间内扩散到一起进行反应。当反应生成的化合物超过其溶解度，达到过饱和时即沉淀出来。01某组分氧化物在熔盐中的溶解度大于其它组分氧化物的溶解度，这样前者扩散到后者的表面，在其表面生成产物。02熔盐法合成多组分物质的两种机理

从上我们可以得知：在熔盐法中，粉体颗粒通过其在液相中的传质过程而形成和长大，因此可以通过调节合成温度以及盐的含量和种类来控制粉体颗粒的形状和尺寸。Cahn根据自己的研究，提出颗粒的形状是由其生长机制决定的，由扩散机制控制的生长过程，颗粒容易发育成球形，而由界面反应控制的生长过程，颗粒则按一定的取向生长，表现出各向异性。Vark等人曾用熔盐法合成了铁酸锶，随着合成温度从900oC升高至1200oC，粉体的形状越来越接近球形，另外，在1200oC时，随着液相的增加，粉体颗粒的尺寸减小。这表明在低温下(900oC)，铁酸锶粉体颗粒的生长受界面反应机制控制，在高温时(1200oC)粉体颗粒的生长由扩散机制控制。

一类是金属或合金熔液(通常为Ga、In和Sn等)，主要用于半导体单晶的生长；另一类是化合物类，包括氧化物和盐类(如PbO、NaCI和K2SO4等)熔盐主要有两种类型：熔盐的类型

熔盐的主要特征最常见的熔盐是由碱金属或碱土金属的卤化物、硫酸盐、硝酸盐等组成。熔盐作为一种高温熔剂，是一种优良的化学反应介质．它的主要特征表现在以下几个方面：(1)是离子熔体，这是熔盐体系的最大特征．熔赫体系由阳离子和阴离子组成，碱金属卤化物形成简单的离子熔体，而二价或三价的阳离子或复杂阴离子如硝酸根，硫酸根和碳酸根等则容易形成复杂的络合离子。由于是离子熔体，因此熔盐具有良好导电性，其电导率一般比电解质溶液高一个数量级．(2)具有广泛的使用温度范围。通常的熔盐使用温度在300～1000oC之间，且具有相对的热稳定性．(3)低的蒸气压。熔盐具有较低的蒸气压，特别是混合熔盐，蒸气压更低。(4)对物质有较高的溶解能力．(5)较大的热容量和热传导值。(6)较低的粘度和较大的质量传递速度。(7)具有化学稳定性。

熔盐法中盐的种类对所制备粉体的形貌和性质非常关键，通常选择所用盐的种类时要遵循以下两条主要原则：1对晶体材料应具有足够大的溶解度，一般应为10～50wt％。在生长温度范围内，还应有适度的溶解度的温度系数，该系数太大时生长速率不易被控制，温度稍有变化则会引起大量的结晶物质析出