沉淀法制備納米微粒ppt課件

1、整理課件沉淀法制備沉淀法制備納米微粒納米微粒沉淀法分類沉淀法分類（1）共沉淀法）共沉淀法 (i)單相共沉淀單相共沉淀 ()混合物共沉淀混合物共沉淀 (2)均相沉淀法均相沉淀法 (3)水解沉淀法水解沉淀法金屬醇鹽水解法金屬醇鹽水解法(a)復(fù)合醇鹽法復(fù)合醇鹽法 (b)金屬醇鹽混合溶液金屬醇鹽混合溶液沉淀劑慢慢地生成沉淀劑慢慢地生成 原理：原理：在溶液狀態(tài)下將不同化學(xué)成分的物質(zhì)混合，在混合溶在溶液狀態(tài)下將不同化學(xué)成分的物質(zhì)混合，在混合溶液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯┮褐屑尤脒m當(dāng)?shù)某恋韯?如如OH-，C2O42-，CO32-等等)制備制備納米粒子的前驅(qū)體沉淀物納米粒子的前驅(qū)體沉淀物（氫氧化物、水合氧化物或鹽氫氧

2、化物、水合氧化物或鹽類類），再將此沉淀物進(jìn)行干燥或煅燒，從而制得相應(yīng)的納米，再將此沉淀物進(jìn)行干燥或煅燒，從而制得相應(yīng)的納米粒子。例如粒子。例如; ;沉淀法主要分為：直接沉淀法沉淀法主要分為：直接沉淀法 共沉淀法共沉淀法 均勻沉淀法均勻沉淀法 水解沉淀法水解沉淀法 化合物沉淀法等化合物沉淀法等沉淀法沉淀法生成粒子的粒徑通常取決于沉淀物的溶解度生成粒子的粒徑通常取決于沉淀物的溶解度，沉淀物的溶解，沉淀物的溶解度越小，相應(yīng)粒子徑也越小。度越小，相應(yīng)粒子徑也越小。金屬鹽或氫氧化物金屬鹽或氫氧化物調(diào)節(jié)溶液酸度、溫度、溶劑調(diào)節(jié)溶液酸度、溫度、溶劑沉淀沉淀過濾與溶液分離過濾與溶液分離沉淀物沉淀物洗滌、干燥、

3、加熱洗滌、干燥、加熱納米粒子納米粒子定義：含多種陽(yáng)離子的溶液中加入沉淀劑后，所有離子完定義：含多種陽(yáng)離子的溶液中加入沉淀劑后，所有離子完全沉淀的方法稱共沉淀法，它又可分成單相共沉淀和混合全沉淀的方法稱共沉淀法，它又可分成單相共沉淀和混合物的共沉淀。物的共沉淀。 (i)單相共沉淀：?jiǎn)蜗喙渤恋恚撼恋砦餅閱我换衔锘騿蜗喙倘荏w時(shí)，稱沉淀物為單一化合物或單相固溶體時(shí)，稱為單相共沉淀為單相共沉淀 例如，例如，BaCl2+TiCl4（加草酸）形成了單相化合物（加草酸）形成了單相化合物BaTiO(C2O4)24H2O，經(jīng)（，經(jīng)（450-7500C）分解得到）分解得到BaTiO3的納米粒子。的納米粒子。（1

4、1）共沉淀法）共沉淀法Coprecipitation MethodCoprecipitation Method ()混合物共沉淀混合物共沉淀 共沉淀例子：共沉淀例子：ZrO2-Y2O3（鋯、釔）（鋯、釔）例：例： Y2O3+6HCl=2YCl3+3H2OZrOCl28H2O和和YCl3混合液中加混合液中加NH4ONZrOCl2+2NH4OH+H2O=Zr(OH)4+2NH4ClYCl3+3NH4OH=Y(OH)3+3NH4Cl經(jīng)洗滌、脫水、煅燒得經(jīng)洗滌、脫水、煅燒得ZrO2（Y2O3）微粒）微粒.如果沉淀產(chǎn)物為混合物時(shí)，稱為混合物共沉淀如果沉淀產(chǎn)物為混合物時(shí)，稱為混合物共沉淀 混合物共沉淀過程

5、是非常復(fù)雜的溶液中不同種混合物共沉淀過程是非常復(fù)雜的溶液中不同種類的陽(yáng)離子不能同時(shí)沉淀類的陽(yáng)離子不能同時(shí)沉淀各種離子沉淀的先后各種離子沉淀的先后與溶液的與溶液的pH值密切相關(guān)值密切相關(guān) 例如，例如，Zr，Y，Mg，Ca的氯化物溶入水形成溶液，的氯化物溶入水形成溶液，隨隨pH值的逐漸增大，各值的逐漸增大，各種金屬離子發(fā)生沉淀的種金屬離子發(fā)生沉淀的pH值范圍不同值范圍不同 為了獲得沉淀的均勻性，通常是為了獲得沉淀的均勻性，通常是將含多種陽(yáng)離子的鹽溶液慢慢加到過將含多種陽(yáng)離子的鹽溶液慢慢加到過量的沉淀劑中并進(jìn)行攪拌，使所有沉量的沉淀劑中并進(jìn)行攪拌，使所有沉淀離子的濃度大大超過沉淀的平衡濃淀離子的濃度

6、大大超過沉淀的平衡濃度，盡量使各組份按比例同時(shí)沉淀出度，盡量使各組份按比例同時(shí)沉淀出來來，從而得到較均勻的沉淀物。，從而得到較均勻的沉淀物。 定義：定義： 一般的沉淀過程是不平衡的，但如果控制一般的沉淀過程是不平衡的，但如果控制溶液中的沉淀劑濃度，使之緩慢地增加，則使溶溶液中的沉淀劑濃度，使之緩慢地增加，則使溶液中的沉淀處于平衡狀態(tài)且沉淀能在整個(gè)溶液液中的沉淀處于平衡狀態(tài)且沉淀能在整個(gè)溶液中均勻地出現(xiàn)，這種方法稱為中均勻地出現(xiàn)，這種方法稱為均相沉淀均相沉淀 特點(diǎn)特點(diǎn): 通過溶液中的化學(xué)反應(yīng)使通過溶液中的化學(xué)反應(yīng)使沉淀劑慢慢地生沉淀劑慢慢地生成成，從而克服了由外部向溶液中加沉淀劑而造成，從而克服

7、了由外部向溶液中加沉淀劑而造成沉淀劑的局部不均勻性，結(jié)果沉淀不能在整個(gè)溶沉淀劑的局部不均勻性，結(jié)果沉淀不能在整個(gè)溶液中均勻出現(xiàn)的缺點(diǎn)。液中均勻出現(xiàn)的缺點(diǎn)。 (2)均相沉淀法均相沉淀法 l隨著尿素水溶液的溫度逐漸升高至隨著尿素水溶液的溫度逐漸升高至70附附近，尿素會(huì)發(fā)生分解。近，尿素會(huì)發(fā)生分解。(NH2)2CO+3H2O3NH4OH +CO2 則沉淀劑在金屬鹽溶液中均勻分布，濃度則沉淀劑在金屬鹽溶液中均勻分布，濃度低，使得沉淀物均勻生成，低，使得沉淀物均勻生成，尿素的分解速尿素的分解速率收加熱溫度和尿素濃度的控制率收加熱溫度和尿素濃度的控制，因此可，因此可以使尿素分解速度降得很低。以使尿素分解速

8、度降得很低。特點(diǎn)特點(diǎn) ：(i)采用有機(jī)試劑作金屬醇鹽的溶劑，由于有機(jī)試劑純度采用有機(jī)試劑作金屬醇鹽的溶劑，由于有機(jī)試劑純度高因此氧化物粉體純度高高因此氧化物粉體純度高()可制備化學(xué)計(jì)量的復(fù)合金屬氧化物粉末可制備化學(xué)計(jì)量的復(fù)合金屬氧化物粉末(3)水解沉淀法水解沉淀法 金屬醇鹽水解法原理：金屬醇鹽水解法原理：利用一些金屬有機(jī)醇鹽能利用一些金屬有機(jī)醇鹽能溶于有機(jī)溶劑并可能發(fā)生水解，生成氫氧化物或氧溶于有機(jī)溶劑并可能發(fā)生水解，生成氫氧化物或氧化物沉淀的特性，制備細(xì)粉料的一種方法。化物沉淀的特性，制備細(xì)粉料的一種方法。對(duì)鈦鹽溶液的水解可以使其沉淀，合成球狀的單分散形態(tài)對(duì)鈦鹽溶液的水解可以使其沉淀，合成球

9、狀的單分散形態(tài)的二氧化鈦納米粒子。的二氧化鈦納米粒子。通過水解三價(jià)鐵鹽溶液，可以得通過水解三價(jià)鐵鹽溶液，可以得 Fe2O3納米粒子。納米粒子。l 復(fù)合金屬氧化物粉末最重要的指標(biāo)之一是復(fù)合金屬氧化物粉末最重要的指標(biāo)之一是氧化物粉末顆氧化物粉末顆粒之間組成的均一性粒之間組成的均一性。用醇鹽水解法就能獲得具有同一組。用醇鹽水解法就能獲得具有同一組成的微粒。成的微粒。l例如，由金屬醇鹽合成的例如，由金屬醇鹽合成的SrTiO3通過通過50個(gè)粒子進(jìn)行組分分個(gè)粒子進(jìn)行組分分析結(jié)果見表，由表可知，不同濃度醇鹽合成的析結(jié)果見表，由表可知，不同濃度醇鹽合成的SrTiO3粒子粒子的的Sr/Ti之比都非常接近之比都非

10、常接近1，這表明合成的粒子，以粒子為，這表明合成的粒子，以粒子為單位都具有優(yōu)良的組成均一性，符合化學(xué)計(jì)量組成單位都具有優(yōu)良的組成均一性，符合化學(xué)計(jì)量組成 堿金屬、堿土金屬、鑭系等元素可以與醇直接反應(yīng)生堿金屬、堿土金屬、鑭系等元素可以與醇直接反應(yīng)生成金屬醇鹽和氫。成金屬醇鹽和氫。M十十nROH一一M(OR)n十十n/2H2， 其中其中R為有機(jī)基團(tuán)，如烷基為有機(jī)基團(tuán)，如烷基,C3H7，C4H9等，等，M為金為金屬屬Li，Na，K，Ca，Sr，Ba等強(qiáng)正電性元素在惰性氣等強(qiáng)正電性元素在惰性氣氛下直接溶于醇而制得醇化物但是氛下直接溶于醇而制得醇化物但是Be，Mg，Al，Tl，Sc，Y等弱正電性元素必須

11、在催化劑等弱正電性元素必須在催化劑(I2、HgCl2、HgI2)存存在下進(jìn)行反應(yīng)。在下進(jìn)行反應(yīng)。A 金屬醇鹽的合成金屬醇鹽的合成 (i)金屬與醇反應(yīng)金屬與醇反應(yīng)金屬不能與醇直接反應(yīng)可以用鹵化物代替金屬金屬不能與醇直接反應(yīng)可以用鹵化物代替金屬 (a)直接反應(yīng)直接反應(yīng)(B，Si，P) MCl3+3C2H5OHM(OC2H5)3+HCl， 氯離子與烴氧基氯離子與烴氧基(RO)完全置換生成醇化物完全置換生成醇化物 (b)堿性基加入法堿性基加入法 多數(shù)金屬氯化物與醇的反應(yīng)，僅部分多數(shù)金屬氯化物與醇的反應(yīng)，僅部分C1- 離子與烴氧基離子與烴氧基(RO)發(fā)生置換則必須加入發(fā)生置換則必須加入NH3、吡啶、三烷

12、基胺、醇鈉等、吡啶、三烷基胺、醇鈉等堿性基，使反應(yīng)進(jìn)行到底堿性基，使反應(yīng)進(jìn)行到底。 ()金屬鹵化物與醇反應(yīng)金屬鹵化物與醇反應(yīng) 除硅和磷的醇鹽外，幾乎所有的金屬醇鹽與水反應(yīng)都很快，除硅和磷的醇鹽外，幾乎所有的金屬醇鹽與水反應(yīng)都很快，產(chǎn)物中的氫氧化物、水合物灼燒后變?yōu)檠趸锂a(chǎn)物中的氫氧化物、水合物灼燒后變?yōu)檠趸?迄今為止，己制備了迄今為止，己制備了100多種金屬氧化物或復(fù)合金屬氧多種金屬氧化物或復(fù)合金屬氧化物粉末化物粉末 (i)一種金屬醇鹽水解產(chǎn)物一種金屬醇鹽水解產(chǎn)物 由于水解條件不同，沉淀的類型亦不同。由于水解條件不同，沉淀的類型亦不同。 B 超細(xì)粉末的制備超細(xì)粉末的制備 金屬醇鹽與水反應(yīng)生成氧化物、氫氧化物、水合金屬醇鹽與水反應(yīng)生成氧化物、氫氧化物、水合氧化物的沉淀氧化物的沉淀 金屬酵鹽法制備各種復(fù)合金屬氧化物粉末金屬酵鹽法制備各種復(fù)合金屬氧化物粉末是本法的優(yōu)越性之所是本法的優(yōu)越性之所在表中列出了根據(jù)氧化物粉末的沉淀狀態(tài)分類的復(fù)合氧化物在表中列出了根據(jù)氧化物粉末的沉淀狀態(tài)分類的復(fù)合氧化物 ()復(fù)合金屬氧化物粉末復(fù)合金屬氧化物粉末 由由Ba與醇直接反應(yīng)得到與醇直接反應(yīng)得到Ba的醇鹽，并放出氫氣；的醇鹽，并放出氫氣； 醇與加有氨的四氯化鈦反醇與加有氨的四氯化鈦反應(yīng)得到應(yīng)得到Ti的醇鹽，然后濾掉的醇鹽，然后濾掉氯化銨