水熱法制備粉體

1、用水熱法制備特殊納米粉體，小組成員：余陽(yáng)雷小班李劍云孫慧里，雪，記錄，1，2，3，4，5，6，粉末的概念和制備方法，水熱法合成粉末的原理和特性，水熱法制備粉末的反應(yīng)分類(lèi)，水熱法的裝置和特性宏觀上是大量粒子的集合體。顆粒之間有相互作用。粉末制備方法、粉末的合成制備已經(jīng)發(fā)展了很多年，制備合成方法已經(jīng)有多種理論，物理化學(xué)方法等納米粒子的制備方法有多種，可以分為物理方法和化學(xué)方法1。物理方法真空凝固法物理粉碎法機(jī)械球磨法2?；瘜W(xué)方法氣相沉積法沉淀水熱法、水熱法、溶膠凝膠法、微乳液法、反應(yīng)物相可分為三類(lèi)：氣相合成法、固相合成法和液相合成法1、氣相合成法電阻加熱法、電子束加熱法、化學(xué)火焰法等離子法激光法2

2、。固相合成法熱分解法復(fù)合氧化物固相反應(yīng)-燒結(jié)法減少-火法自擴(kuò)散高溫合成法電爆炸機(jī)械力化學(xué)法3。液相合成法沉淀：共沉淀法直接沉淀法水熱合成法熔融鹽合成法溶膠凝膠法有機(jī)樹(shù)脂法噴霧熱分解法乳液合成法，1。水熱法(熱液法)將密閉容器中的水作為溶劑(固相成分之一)，在恒溫(100)，壓力(9.8MPa)下，在超臨界流體狀態(tài)下進(jìn)行研究，準(zhǔn)備，準(zhǔn)備，1。水熱合成粉末的原理和特性，水熱研究的溫度范圍：水的沸點(diǎn)和臨界點(diǎn)(374)之間常用的是130250，相應(yīng)的水蒸氣壓力為0.34Mpa。水熱法原理：將常溫常壓下不容易氧化、不合成的物質(zhì)放在高溫高壓水溶液條件下，加速氧化、合成反應(yīng)的進(jìn)行。2 .水熱法特征：離子在水

3、溶液狀態(tài)下混合均勻性好的水隨著溫度上升和壓力增加而轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w光化劑，具有很大的解聚能力和氧化能力，在超細(xì)晶化、純度高的粉末水熱法條件下，離子根據(jù)化學(xué)反應(yīng)容易，結(jié)晶根據(jù)結(jié)晶習(xí)性增長(zhǎng)，成為完全理想的晶體，自定型。提供了在高溫高壓水熱條件下在常溫條件下無(wú)法得到的特殊物理化學(xué)環(huán)境，使前驅(qū)體在反應(yīng)系統(tǒng)中充分溶解，達(dá)到一定的超飽和度，形成原子或分子生長(zhǎng)元素，通過(guò)核結(jié)晶生成粉末或納米晶體。(約翰f肯尼迪，原子，分子，分子，分子，分子，分子，分子，分子，分子，分子水熱法制備陶瓷粉末，實(shí)質(zhì)上是前驅(qū)體溶解于水熱法介質(zhì)中成為核，長(zhǎng)大后最終形成一定粒度和晶狀顆粒的過(guò)程。1 .均勻溶液飽和析出機(jī)理第2。溶解結(jié)晶劑3。原

4、位結(jié)晶，水熱法制備粉體的反應(yīng)原理和特點(diǎn)，1?！熬芤猴柡臀龀鑫铩睓C(jī)制。水熱反應(yīng)溫度和體系壓力上升的溶質(zhì)在溶液中溶解減少，到達(dá)飽和，以某種化合物結(jié)晶狀態(tài)在溶液中析出。使用金屬鹽溶液作為前驅(qū)體，隨著水熱反應(yīng)溫度和體系壓力的增加。溶質(zhì)(金屬陽(yáng)離子的水合物)通過(guò)水解及縮聚反應(yīng)生成相應(yīng)的配位凝聚體，濃度達(dá)到過(guò)飽和時(shí)，析出晶核，最終長(zhǎng)成結(jié)晶。2 .“溶解結(jié)晶”機(jī)制。當(dāng)選定的前驅(qū)體在常溫常壓下不能溶解的固體粉末、凝膠或沉淀時(shí)，在水熱法條件下， 溶解是指在水熱法反應(yīng)初期，前驅(qū)體粒子之間的團(tuán)聚和結(jié)合被破壞，粒子本身以離子或離子團(tuán)的形式進(jìn)入溶液，形成核，晶體，形成顆粒?！敖Y(jié)晶”是指當(dāng)水熱法介質(zhì)的溶質(zhì)濃度高于結(jié)晶核

5、所需的過(guò)飽和度時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生結(jié)晶核和生長(zhǎng)。隨著結(jié)晶過(guò)程的進(jìn)行，用于結(jié)晶的介質(zhì)中的物質(zhì)濃度低于前驅(qū)體的溶解度，前驅(qū)體的溶解繼續(xù)。3 .“原位結(jié)晶”機(jī)制使用常溫常壓下不能溶解的固體粉末、凝膠或沉淀物作為前驅(qū)體。如果前驅(qū)體和晶體的溶解度沒(méi)有太大差別，或者“溶解結(jié)晶”的力學(xué)速度太慢，前驅(qū)體可以通過(guò)脫氧器(或脫水)、原子原位重排，變成結(jié)晶狀態(tài)。水熱法合成粉末的特點(diǎn)：在水熱法條件下，反應(yīng)物的性能變化、活性提高、水熱法合成能代替部分高相反應(yīng)促進(jìn)低溫化學(xué)的發(fā)展。在水熱法條件下，特殊的中間狀態(tài)和特殊相容易生成，合成具有特殊結(jié)構(gòu)或特殊凝聚狀態(tài)的新化合物。低熔點(diǎn)化合物，高壓蒸氣壓，不能在熔體中生成的物質(zhì)的高溫分解結(jié)

6、晶或生成可以在水熱法低溫下進(jìn)行。在水熱的低溫、等壓、溶液條件下，平衡缺陷濃度、規(guī)律方向、晶體完美的晶體材料，合成物高，易于控制產(chǎn)物晶體的粒度。在水熱法條件下，易于調(diào)節(jié)環(huán)境氣象，有利于低、中、價(jià)、特殊價(jià)化合物的生成，可以均勻混合。熱液氧化利用高溫高壓水溶液或有機(jī)溶劑直接與金屬或合金反應(yīng)，獲得新的氧化物、復(fù)合物或金屬有機(jī)化合物。m是鉻、鈦、鐵等合金水熱結(jié)晶水熱法，以非晶氫氧化物或凝膠為前驅(qū)體，在水熱法條件下可確定為具有一定晶型的結(jié)晶粉末。避免不同液相法在煅燒工藝中出現(xiàn)的硬團(tuán)聚難題。2 .用水熱法制備粉末的反應(yīng)分類(lèi)，水熱沉淀水熱沉淀是指與高壓釜中添加可溶性鹽或化合物的各種沉淀劑反應(yīng)，形成不溶性氧化物

7、或氧鹽的沉淀。水熱法合成是一元金屬氧化物或鹽在水熱法條件下反應(yīng)，合成二元，甚至多元化合物。以H2TiO3和Ba(OH)28H2O為原料，用水熱法合成鈦酸粉末。合成了CaZrO3、SrTiO3、ZrSiO3、BaZrO3、CaSnO3等電子陶瓷粉體。水熱還原水熱分解，1 .裝置：高壓反應(yīng)容器高壓部。高壓釜取決于壓力源的內(nèi)部加壓和外部形態(tài)。本實(shí)驗(yàn)采用內(nèi)壓式，它依賴(lài)于浮力的一定充填度的溶劑在高壓下膨脹產(chǎn)生壓力。主要結(jié)構(gòu)及工作原理1)反應(yīng)部長(zhǎng)由1Cr18Ni9Ti不銹鋼制成的浮體、浮蓋組成，浮體和法蘭由雙體螺紋連接，浮體和浮蓋均由8個(gè)均勻分布的合金鋼主螺栓緊密組裝。3 .水熱方式及特征、水熱反應(yīng)部圖、

8、水熱反應(yīng)部圖、水熱反應(yīng)部圖、水熱反應(yīng)部圖、水熱反應(yīng)部圖、水熱反應(yīng)部圖、裝置特征：1。確保高壓部的正常運(yùn)行和安全運(yùn)行。2.爆破片裝置是由爆破片和夾具等組裝構(gòu)成的壓力放電安全裝置，當(dāng)爆破片兩側(cè)的壓力差達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，通過(guò)爆破片動(dòng)作(破裂或脫落)釋放壓力介質(zhì)。3.電爐是圓柱形的，爐內(nèi)裝有通用硅芯，加熱電阻線連接，其末端從底部連接到源插座，使用時(shí)用橡膠電纜連接到控制器。4.電氣控制部有溫度指示器調(diào)節(jié)器、加熱電壓表、電源和加熱信號(hào)燈、加熱調(diào)節(jié)按鈕、電源、電加熱開(kāi)關(guān)。1 .加熱爐組2。茶壺組3。進(jìn)氣閥組4。壺蓋組5。攪拌傳動(dòng)組6。馬達(dá)支架群組7。壓力表8。熱電偶9。爆破安全閥10。內(nèi)冷長(zhǎng)官高壓罐結(jié)構(gòu)圖，4

9、。用水熱法制備粉末的過(guò)程，1.(2)固體粉末準(zhǔn)備多元氧化物粉末時(shí)，可以直接選擇相應(yīng)的金屬氧化物和氫氧化物固體粉末作為前驅(qū)物。(3)膠體準(zhǔn)備金屬氧化物粉末時(shí)，在相應(yīng)的金屬溶性鹽溶液中加入過(guò)多的堿，得到氫氧化物膠體，反復(fù)清洗，去除負(fù)離子，然后用作前驅(qū)物。(4)膠體和固體粉末的混合。2.水熱反應(yīng)前驅(qū)體添加到具有聚乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)部，充電費(fèi)5080之間，高壓部密封，3。用超聲波分散機(jī)分散處理通過(guò)機(jī)械分散而得到的產(chǎn)物，分離在水熱反應(yīng)過(guò)程中形成的軟骨料，提高粉末的分散性。4.粉末清洗，過(guò)濾使用去離子水反復(fù)洗滌，直到清洗液的負(fù)離子含量下降到一定值為止。用有機(jī)溶劑浸泡一定的時(shí)間。粉末太細(xì)，可以進(jìn)行離心處理。5.

10、粉末干燥和保存(80120)在干燥烤箱中干燥一定時(shí)間(也可以使用真空烤箱或紅外線干燥技術(shù))，將粉末保存在烘干機(jī)中，或分散在乙醇或其他有機(jī)溶劑中，準(zhǔn)備檢查。例如，用水熱法制備ZrO2納米粉末1)，將钚鹽水溶液直接作為前驅(qū)體進(jìn)行水熱反應(yīng)。鋯鹽是氯氧鋯(ZrOCl2)硫酸鋯Zr(SO4)2。2)在钚鹽水溶液中加入一定量的堿(NaOH)，以pH值形成的懸浮液作為前驅(qū)體進(jìn)行水熱法實(shí)驗(yàn)。5 .用水熱法制備ZrO2納米粉，3)在鋯鹽水溶液中加入一定量的堿(NaOH、氨等)，得到的沉淀物(膠體)與液體分離，反復(fù)清洗，然后加入堿(NaOH)或乙酸(HAc)調(diào)節(jié)其PC。4)反應(yīng)鋼大小為27 70毫米，在內(nèi)襯聚四氟

11、乙烯的不銹鋼高壓部?jī)?nèi)進(jìn)行，充電度一般為75。反應(yīng)完成后，進(jìn)行固體、液體分離，反復(fù)清洗反應(yīng)物，然后在1100C處干燥，得到松散的ZrO2粉末。直接使用0.5毫升ZrOCl2水溶液作為前驅(qū)體，通過(guò)水熱反應(yīng)(200政治反應(yīng))獲得單斜相納米ZrO2粉末。在ZrOCl2水溶液中加入適量的堿，調(diào)節(jié)pH值，在溶液中加入懸浮物。懸浮物作為前兆，有相同的水熱反應(yīng)。溶液pH3，產(chǎn)物單斜ZrO2結(jié)晶。PH5，產(chǎn)物中出現(xiàn)立方相ZrO2，前驅(qū)體的PH值提高，水熱反應(yīng)產(chǎn)物中立方相含量也逐漸增加。用ZrOCl2水溶液直接調(diào)節(jié)酸性后，前驅(qū)體水熱反應(yīng)產(chǎn)物XRD光譜(A)2000 c 0.5mol/L；(b)2000C，ph=3

12、；(c)2000C，ph=5；(d)2000C，ph=7；(e)2000C，ph=10(f)2000C，pH=12，水熱產(chǎn)品中立方相含量與前驅(qū)氯氧鋯水溶液的酸性關(guān)系，(a)2000 c 0.5mol/l 12h 10納米，(b) 2000c，ph=24h，(d)2000C，ph=7；(e)2000C，ph=10，(f)在2000C，pH=12，0.5mol/L的ZrOCl2水溶液中加入NaOH，將使用萃取技術(shù)制作的膠體與液體分離，用去離子水清洗膠體部分多次，在1200C干燥，用干膠作為水熱反應(yīng)的前驅(qū)體。通過(guò)膠體和液體的分離及膠體的多次清洗，可以基本去除前驅(qū)體中的氯離子，調(diào)節(jié)反應(yīng)介質(zhì)的酸性，進(jìn)行水熱反應(yīng)。PH值為3和11時(shí)經(jīng)過(guò)2000C水熱反應(yīng)12h后，產(chǎn)物為單斜相和立方相ZrO2結(jié)晶的混合物，使用分離、洗滌、干燥的膠體作為水熱反應(yīng)前體，其優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品中晶粒間的團(tuán)聚明顯減少。(a)2000C，ph=3；(XRD光譜，將2000C，pH=1l，ZrOCl2和NaOH混合所得的膠體分離、清洗、