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埃尔派知识课堂:金属超细粉体的制备方法有哪些

2021-04-06
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作者:埃尔派
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各国对于金属超细粉体的研制一直非常活跃,一些大学和企业对金属超细粉体的制备、应用及物理性能测试开展了系统全面的研究,并且将其列为材料科学四大研究任务之一。...

各国对于金属超细粉体的研制一直非常活跃,一些大学和企业对金属超细粉体的制备、应用及物理性能测试开展了系统全面的研究,并且将其列为材料科学四大研究任务之一。

水热法

在高温高压条件下,于水溶液或蒸汽等流体中进行化学反应,可分为水解氧化、水解沉淀、水解合成、水解还原等,用以制备金属超细粉体。

雾化法

雾化制粉是先将金属熔融成液体,再在雾化室中将金属液雾化分散为微小液滴,最后迅速冷凝成固态粉体。该方法可制造金属或合金的超细粉,但耗能巨大,对设备要求很高。

溅射法

用蒸发材料和金属板作阴极和阳极,在两极间充入氩气并施加电压,通过辉光放电形成氩离子。氩离子在电场的作用下冲击阴极,使靶材原子蒸发出来形成超细粉体,并沉积下来。

激光法

激光法以激光为加热热源,选用吸收带与激光的激发波长相吻合的反应气体,通过对激光能量的共轭和碰撞传热,使气体分子在瞬间达到自发反应温度并完成气相反应。激光法主要用于合成一些用常规方法难以获得的化合物超细粉,其制粉成本非常高。

沉淀法

沉淀法通过溶液的化学反应得到金属化合物沉淀,进一步煅烧还原得到金属粉体。

爆破法

将金属或化合物与火药一起放入容器内并使之爆炸,在瞬间高温高压的环境下形成超细粉体。

电解法

将锌、铁、镍、钴等金属盐溶液电解后析出金属粉体。

电弧法

以贵金属为电极,在液体中引弧,通过电弧产生金属蒸汽,蒸汽在液体环境中冷却形成贵金属颗粒。

电爆法

电爆法利用高压脉冲放电,使金属丝熔融汽化发生爆炸,金属蒸汽在介质气体的碰撞下急速冷却形成超细粒子。

等离子法

在等离子射流中金属发生物理化学变化,得到金属蒸汽,进而骤冷得到粉体。

机械粉碎法

机械粉碎法是利用高能球磨将大块金属或合金材料进行粉碎,适当控制球磨机条件可制备出纳米级的纯元素、合金或复合材料。

冷冻干燥法

将金属盐溶液雾化为微小液滴后快速冷冻成固体,加热固体使其中的水升华汽化形成溶质的无水盐,最后经煅烧合成超细粉体。

化学燃烧法

化学燃烧法以火焰燃烧器为加热热源,将金属盐溶于含水溶液,再通过喷嘴雾化到氢-氧、氢-空气、氢-空气-氮火焰上,金属盐受热发生氧化-还原反应,析出金属超细颗粒。

微乳化液法

微乳化液法首先制备得到金属盐的均相微乳溶液,化学反应在微乳化液滴内进行,颗粒也在小液滴内形成。金属颗粒形成后均相溶液可分为两相,一相含有大量金属超微粒子,另一相含有大量表面活性剂,金属颗粒从一相中分离、干燥,从而得到粉体。

溶胶-凝胶法

将金属醇盐或无机盐分解,使溶质聚合凝胶化,再将凝胶干燥、焙烧,最后得到金属超细粉体。

超声波粉碎法

超声波粉碎法是将细粉装入盛有酒精的不锈钢容器内并通入惰性气体,以一定的频率和功率的超声波进行粉碎。

真空蒸发镀膜法

将待成膜的基片放在蒸发容器中部,原材料涂敷于容器内壁,使蒸发容器呈真空状态,在容器外加热使原料飞溅到基片上,从而冷却形成超细粉体膜。

固液置换反应法

置换反应是利用活泼金属置换不活泼金属,用容易制得的金属微粒置换出相对较难制得的金属微粒。

金属蒸气合成法

以电子束激发金属,在低温中使金属蒸气与有机溶剂蒸气共同凝聚,再加热升温形成溶剂稳定的金属超细粉体粒子,此法可制备呈高度分散状态的贵金属超细粉体粒子。

气相沉积合成法

将真空室抽成高真空后通入惰性气体,从蒸发源蒸发金属,蒸发源附近的超微粒子被惰性气流带到液氮冷凝器上。蒸发结束后将真空室抽至高真空,把纳米粉体刮下,在与真空室相连的成型装置中压缩成型,得到金属超细材料。

气相化学还原法

气相化学还原法以卤化物为原料,首先制备卤化物晶体,再加热成气体,在氢气还原气氛中发生氧化-还原反应,从而生成金属颗粒。该方法对设备和能量的要求很高,实用性不强。

固相还原反应法

该方法先将金属的纯净氧化物用高能球磨机磨成超细粉,再用还原剂还原得到纯金属粉。但工艺流程太多,成本较高。

液相化学还原法

液相化学还原法是在常压常温状态下,金属盐溶液被还原剂直接还原,还原生成的金属超微粒子均匀分散于保护介质中形成金属胶体,经后处理得到金属超细粉。

辐射分解还原法

辐射法是采用Y射线或高能电子束辐射金属盐溶液,激发或电离金属盐溶液中的溶剂分子,使其产生荣计划电子、离子或自由基。水化电子和氢将前驱体化合物还原,还原性的水化电子与金属离子发生反应,将金属离子还原为金属原子,制备得到金属超细粉体粒子。

活性氢-熔融金属反应法

该法利用含有氢气的等离子体与金属产生电弧使金属熔融,电离的氮气、氩气等和氢气溶入熔融金属,含有金属超微粒子的气体被释放出来,超微粒子的生成量随等离子气体中氢气浓度的增加而增加。

金属有机化合物热分解法

该方法利用金属和有机化合物的热不稳定性将金属有机物溶于有机溶剂,加热使之发生分解反应,成长为金属超细颗粒,加入第二种金属有机化合物时可形成合金。金属有机物的制备成本很高,有机反应本身也有反应不完全、不易控制等缺点。

由于金属超细粉体的特异性质,其被广泛用于催化剂、电极材料、导电涂料、感光材料、光学材料、硅酸盐材料、磁记录材料、化妆品填料等领域,其应用前景十分广阔。

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