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纳米粉体的枯燥体例

信息来历: | 宣布日期: 2006-05-24 11:18:58 | 阅读量:1015
关头词:纳米粉体的枯燥体例

                          陈建荣  张月萍  赵平
                   (河北科技大学,石家庄,050018)
    摘  要:因为纳米粒子的外表效应,用传统的枯燥体例枯燥纳米粉体时极能够发生团圆布局。超临界枯燥、共沸蒸馏、微波枯燥、真空冷冻枯燥等体例下降了枯燥时的毛细管力,消弭了颗粒间的氢键桥接,从而可有用禁止团圆的发生,是合适纳米粉体的新型枯燥体例。
    关头词:纳米粉体;枯燥;团圆

                 drying techniques of nanometer powders
                  chen jianrong,zhang yueping,zhao  ping
   (hebei  university  of  science  and  technology,shijiazhuang  050018,china)
    abstract:due to surface effect of nanometer particle,the nanometer particle cannot be dried by conventional techniques because of forming of aggregation.tedhniques as supercritical fluid drying,azeotropic distillation,vacuum freeze drying,microwave drying,,used for the drying of nanometer particles can decrease capillary force,eliminate hydrogen bond bridging and avoid the aggregation in the drying process.
    key words:nanometer powders; drying;aggregation
    跟着最近几年来我国粉体财产的迅猛成长及颗粒手艺的普遍操纵,纳米粉体加工手艺已愈来愈引发人们的正视。湿化学法是今朝制备纳米粉体的经常利用体例,该体例能够^节制各个组分的含量,使差别组分之间完成份子与原子程度的平均夹杂。但因为纳米粉体粒子的外表效应,用湿化学法分化纳米粉体的全部工艺进程中,极易发生团圆景象[1],是以不能用传统的枯燥体例停止枯燥。团圆的构成有多种缘由[2],此中一个首要缘由是因为水的外表张力较大,在枯燥进程中会发生较强的毛细管力,致使颗粒慎密靠近,相邻颗粒外表上的水份子构成羟基架桥而发生团圆,是以防止团圆的关头在于尽能够削减羟基架桥。接纳无机溶剂洗去水份子,并代替羟基基团是今朝经常利用的体例。
1 超临界枯燥
    超临界枯燥手艺[3]是最近几年来成长起来的化工新手艺,它是操纵枯燥介质在临界温度和临界压力之上,气液界面消逝,外表张力不复存在,从而消弭了枯燥进程中因外表张力引发的毛细孔陷落粉碎而发生的颗粒堆积[4]。今朝经常利用的枯燥介质是甲醇、乙醇和二氧化碳,因为甲醇、乙醇易燃、易爆,故大范围制备时仍接纳二氧化碳[5]。
    超临界枯燥手艺能够防止物料在枯燥进程中的缩短和破裂,从而坚持物料原本的布局与状况,防止低级纳米粒子的团圆和凝并,这对各类纳米资料的制备极具意思。该法可在暖和的前提下停止,出格合用于热敏性物料的枯燥。同济大学李光亮[6]等操纵超临界枯燥手艺已成功地制备出多种气凝胶。气凝胶是一种以纳米粒子或高聚物份子为骨架构成的超低密度多孔固体资料,外洋称为“冻烟”。束缚军后勤工程学院的王立光等用超临界枯燥手艺制得了粒径为30~80nm的晶状氢氧化镍[7]。
2 真空冷冻枯燥
    真空冷冻枯燥手艺[8]是真空手艺与冷冻手艺相连系的新型枯燥脱水手艺。水有固、液、气态三相,按照热力学的三相现实,跟着压力的下降,水的冰点变更不大,而沸点却愈来愈低,向冰点靠近,当压力降到必然真空度时,水的冰点和沸点重合,这时候冰能够不颠末液态水而间接汽化为气体,这一景象称为升华。真空冷冻枯燥便是将物料解冻,而后置于真空器中,在必然的真空度下对物料加热,使物料中的水份从固态间接升华为气态,并经由进程真空体系将水蒸气排走,从而解除湿物料中的水份取得枯燥成品。水的三相点的压力为610.5pa,温度为0.0098℃,但现实操纵前提要刻薄很多,现实操纵中在66.7~133.3pa的真空度和-25℃的温度下,能力保障冷冻枯燥的顺遂停止[9]-[10]。
    真空冷冻枯燥可防止物料因高热而分化蜕变,所得产物粒径较小且质地松散,加水后敏捷消融规复原有特征。同时枯燥在真空中停止,不易氧化,有益于产物持久储存[11]。国际外已有^学者用真空冷冻枯燥手艺制备出纳米粉体。
3 微波枯燥
    微波枯燥[12~13]是经由进程微波与产物间接彼此感化将电磁能在刹时转化为热能,完成产物的疾速脱水枯燥进程。微波是一频次极高的电磁波(频次300~300000mhz),此中电磁场标的目标和巨细随时作周期性变更,而物料里的水是极性份子,它在疾速变更的电磁场感化下,其极性取向将跟着外电场的变更而变更,使份子发生猛烈的活动。这类有纪律的活动遭到邻近份子的搅扰和障碍,发生了近似磨擦活动的效应,从而使物料温度下降到达加热脱水枯燥的目标。
    因为微波枯燥能在刹时渗入到被加热物体外部,无需热传导进程,数分钟就能把微波转换为物资的热能,是以具备反映快、产率高的长处,并且削减了颗粒长大和团圆的能够性,从而更容易获得颗粒平均的藐小粉体。华裔大学的曹爱红等利用微波枯燥法制备出了al2o3、tio2[14]等纳米粉体。
4 共沸蒸馏
    共沸蒸馏[15~17]的道理是:当无机溶剂与水蒸汽气压之和即是大气压时,二相夹杂物起头共沸,溶剂与水起首以共沸物的情势蒸出,到达脱水的目标,从而防止团圆的构成。经常利用的无机溶剂有正丁醇、丙酸、苯等。正丁醇与水在93℃构成的共沸物中水的含量达44.5%,能有用地将水脱出,使颗粒外表的—oh基团被—oc4h9基团代替,是以颗粒间的彼此靠近和构成化学键的能够性大大下降,削减了团圆景象。武汉大学的彭天右等用共沸蒸馏法制备出超细al2o3 [18]粉体。
5 竣事语
    降服团圆的有用体例是停止超临界枯燥和真空冷冻枯燥,但这两种体例别离是在高温、高压和高温、高压下完成,且工艺庞杂,装备复杂。常温、常压下防止团圆的经常利用体例是微波枯燥和共沸蒸馏。该手艺已构成一个较大范围的财产,但仍有很多迷信与手艺题目尚待处置。据今朝文献报道,有关纳米粉体枯燥的研讨远不如分化反映的研讨停止得深切和详实。这类环境下,对纳米粉体的各类枯燥体例停止研讨,从中找出与制备体例相顺应的枯燥体例,将对纳米粉体手艺的深切研讨和纳米手艺的财产化具备极为首要的意思。

参考文献
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