镁铝尖晶石粉体的制备方法
【摘 要】：综述了目前常用的制备镁铝尖晶石粉体的各种方法的工艺过程、特点及其产物的性能特征。经分析指出纯度和粒度是粉体最重要的两个性能指标；降低合成温度、简化工艺过程是今后制备技术发展的趋势。金属醇盐可能成为获得高纯度产物最有应用前景的前驱物；水热处理、溶剂蒸发、超临界干燥等物理手段是解决粒度最有效的途径。
【关键词】：耐火材料，镁铝尖晶石，粉体，制备方法
引 言
镁铝尖晶石(Magnesium Aluminium Spinel，以下简称MAS)材料是一种熔点高、热膨胀系数小、热导率低、抗热震性好、抗碱侵蚀能力强的材料[1]，主要应用于钢包内衬、平炉炉顶、水泥回转窑烧成带衬砖。MAS单晶体是一种高熔点、高硬度的晶体材料。在10GHz以上的微波段上，MAS单晶的声衰减比蓝宝石或石英低得多，可作为介质制作微波声体波器件[2]。MAS还具有优良的电绝缘性，且与Si的匹配性能好，其线膨胀系数与Si相近，因而其外延Si形成膜的形变小，是一种重要的集成电路衬底材料[3]。
近年来，制备MAS粉体的方法受到人们的广泛关注，并在原有制备工艺基础上，涌现出许多新的制备技术。本文拟总结近年来国内外对获取高性能MAS体制备方法，以期找到解决粉体的纯度、粒度、化学均匀性等问题的途径，从而在获取高性能粉体，发挥其优越性能。
1 固相法
1.1传统固相法
固相法是固体与固体之间发生化学反应生成新的固体物质的反应过程，其中反应温度高于600℃称为高温
固相反应。Lepkova D[4]等研究了MgO和Al
2O
3
的固
相反应中，添加剂对尖晶石形成温度和转化率的影响。
将α-Al
2O
3
和Mg(HCO
3
)
2
分解后的MgO及添加剂均
匀混合后，在一定的温度下反应制备尖晶石粉，添加剂
为B
2O
3
和TiO
2
，或B
2
O
3
和氟化物(LiF，CaF
2
，ZnF
2
，
BaF
2
)的混合物。尖晶石合成转化率在85%～95％之间，
加入B
2
O
3
和TiO
2
复合添加剂时，尖晶石粉的生成量最大。
传统固相法无疑是最简单、最方便的合成尖晶石的工艺，
存在的显著缺点是合成温度高。而添加剂又会影响产物
的纯度，无法满足高技术领域的要求。
1.2凝胶固相法
凝胶固相法是将初始原料同有机单体、交联剂、引
发剂等混合形成凝胶，干燥后经焙烧制备粉体。粉体具
有颗粒细小均匀、纯度高、分散性好等优点。仝建峰[5]
等以Mg(OH)
2
·4MgCO
3
·6H
2
O和Al
2
O
3
按n(Mg)∶
n(Al)=1∶2进行混合，有机单体丙烯酰胺(C
3
H
5
NO)为
凝胶，N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵
(NH
2
)
2
SO
6
水溶液为引发剂，4-甲基乙二胺(C
6
H
16
N
2
)
为催化剂，选用JA-281试剂为分散剂，用NH
3
·H
2
O
调节pH值。将干凝胶在1250℃左右保温3h，便可得到
平均粒径为0.5μｍ的球形MgAl
2
O
4
微粉。王修慧[6]等
先以异丙醇水溶液将高纯MgO粉体分散成浆体，再将异
丙醇铝水解得到凝胶，然后按n(Mg)∶n(Al)=1∶2配
料球磨混合24h，干燥后进行焙烧，800℃即开始出现尖
晶石相，1200℃时形成了完善的MAS相结构，最终得
到纯度高达99.99%MAS粉体。之所以能够降低合成温
度，是原因反应物之一的AlOOH凝胶替代Al
2
O
3
，活性
高，粒度细，混合过程中可达到高度的均匀性；在加热
至500℃～600℃范围内会生成高活性Al
2
O
3
。此法解决
了产物的纯度问题，可以应用于提拉法生长尖晶石单晶
材料；但其缺点是粒度偏粗大，不适于透明多晶体的制备。
2 沉淀法
2.1 均匀沉淀法
均匀沉淀法是利用某一化学反应，将溶液中的构
晶离子从溶液中缓慢、均匀地释放出来，与溶液中的
Mg2+和Al3+生成沉淀，然后再经干燥、焙烧制得粉
体。Hokazono S[7]等采用2种溶液体系来制备MAS粉
体：一是Al(NO
3
)
3
、Mg(NO
3
)
2
、尿素水溶液体系；二
是Al
2
(SO
4
)
3
、MgSO
4
、尿素水溶液体系。按n(Mg)∶
n(Al)=1∶2进行配料；其中，C
尿素
=1.8mol·L-1，
C
Al
3+=0.1mol·L-1，C
Mg
2+= 0.08mol·L-1，分别用
HNO
3
、H
2
SO
4
调至pH值为2，在90℃水浴分别加热
22.5h和38h，生成的沉淀经离心分离后于100℃干燥
24h，在800℃～1000℃焙烧，得到比表面积为25～
66m2·g-1的MAS粉体。硝酸盐体系制备的前驱物含
镁铝尖晶石粉体的制备方法
王修慧1,2，王程民2，司 伟2，李 刚2，曹冬鸽2，翟玉春1
(1东北大学材料与冶金学院， 沈阳 110006；
2大连交通大学材料科学与工程学院， 大连 116028)
收稿日期:2008-1-24
基金项目:国家自然科学基金资助项目，编号:50104003
作者简介:王修慧（1964-），男，博士研究生，副教授；
从事金属醇盐、高纯氧化物粉体制备研究。
E-mail:dl_wangxh@https://www.docsj.com/doc/0812682130.html,
文章编号：1001-9642（2008）07-0003-04
中 国 陶 瓷2008年 第 7 期
有非晶态的Al(OH)
3、Mg
4
Al
2
(OH)
4
·3H
2
O以及少量的
碳酸盐和硝酸根离子，在干燥过程中容易形成团聚，所以，该体系制备的粉体烧结性较差，烧结体相对密度低于95%。硫酸盐体系制备的前驱物含有Mg(OH)
2
、
Al(OH)
3、Mg
5
Al
4
O
11
·15H
2
O，还有少量的碳酸盐和硫酸
根离子，该体系制备的粉体烧结活性较好、体密度高。
2.2共沉淀法
共沉淀法是在同一溶液中加入沉淀剂生成两种或两种以上的沉淀物，再经热处理来制备粉体的方法。马
亚鲁[8]等人以AlCl
3·6H
2
O、MgCl
2
·6H
2
O为原料，
NH
3·H
2
O作沉淀剂，按n(MgO)∶n(Al
2
O
3
)=1∶1.5
配制成浓度为0.5mol·L-1的混合盐溶液，在快速搅拌下缓慢滴入氨水，调节pH值至11～12， 65℃下反应30min便可得到白色絮状凝胶，经水洗、离心分离后于85℃干燥，并在900℃下焙烧1h，便得到MAS粉体。该粉体成分均匀、晶粒尺寸40nm，颗粒近似球形，无硬团聚，粉体的比表面积在100m2·g-1以上。
沉淀法虽然是最简单、最方便的湿化学法，但其致命缺陷是很难制得高纯产物。有人报道制得高纯产物，但从其制备过程看，全部原料试剂和添加剂均为分析纯，最终产物的纯度连99.9％也达不到；另外，湿化学法的普遍问题是粉体的团聚，为解决颗粒团聚加入的添加剂也会影响粉体的纯度。
3 溶胶凝胶法
3.1溶胶凝胶法
溶胶凝胶法是将有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶、干燥, 再经热处理而制备氧化物或其它化合物的方法，简称Sol－Gel法。王修慧[9]等按n(Mg)∶n(Al)=1∶2、将镁、铝碎片加入正丁醇中，在AlCl
3催化下反应生成正丁醇镁铝(Mg[Al(OBn)
4
]
2
)；然后在1333Pa、354℃下减压蒸馏得到高纯度的正丁醇镁铝；再将醇盐水解、干燥得到干凝胶粉体，最后焙烧制得尖晶石粉体。经XRD检测结果表明，在1100℃下焙烧即可获得完好的尖晶石结构，且未见任何杂质相。由Bragg方程计算晶粒大小在19～54nm之间。经ICP-MS检测表明粉体纯度为99.995％。图1为1100℃下焙烧制得的尖晶石粉体SEM照片，其一次粒子在0.3～0.5μm左右，存在轻微团聚。图2为干凝胶粉体在不同温度下焙烧制得尖晶石粉体的XRD谱图。该法之所以能够制得如此高纯度的产物，是因为制备过程中不加任何添加剂，避免了杂质的引入。
Varnicr O[10]等将Mg[Al(OR)
4
]
2
，加入聚乙烯二醇，通过水解聚合反应生成凝胶，超临界干燥后，于700℃焙烧，可制备粒径为5～20nm的单相尖晶石粉。该法制备温度低，尖晶石粉无团聚，且粒度分布窄，在1200～1500℃温度热压可制备透明体。Pommier C[11]等将
Mg[Al(OR)
4
]
2
溶入二丁醇中，然后慢慢加入乙醇水溶液，控制水解形成凝胶，干燥后在1200℃焙烧制得尖晶石
粉，但存在团聚。Lepkava J[12]等用Mg(NO
3
)
2
·6H
2
O、
Al(OC
4
H
8
)
3
为原料采用Sol－Gel法制得尖晶石粉。以
Ti(OC
4
H
9
)
4
、B(OCH
3
)
3
作添加剂，可降低尖晶石合成温度，所制粉体粒度均匀，分散性好。
3.2聚合物网络凝胶法
聚合物网络凝胶法是利用高分子聚合机制，加入网络交联剂、引发剂，诱发聚合形成凝胶，然后再将凝胶
干燥、焙烧得到粉体的方法。仝建峰[13]等以 Mg(NO
3
)
2和Al(NO
3
)
3
为原料，加入丙烯酰胺、N, N′—亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵，在60～100℃下聚合后获得凝胶，经过干燥、高温焙烧获得MAS粉体。由于聚合物
网络的位阻作用，阻止了MgAl
2
O
4
颗粒的团聚，颗粒尺寸50nm左右。该法的优点在于采用普通的无机盐为原料，通过简单的工艺即可获得颗粒尺寸细小，团聚较少
的MgAl
2
O
4
粉体。
溶胶凝胶法有两种工艺路线：一是以金属醇盐为初始原料；二是以无机盐为初始原料。由于后者无法解决高纯度问题，要制备高性能尖晶石粉体，无论溶胶凝胶法在解决粒度问题上拥有多大的优势，此种工艺也无法满足其要求。而前者应该是比较有前途的。金属醇盐具有独特的性质—在减压条件下蒸馏提纯，可以达到99.99％以上的纯度。金属醇盐水解得到的胶体颗粒的粒度均在
图1 醇盐水解制备尖晶石粉体的SEM照片Fig.1 A SEM photo of spinel powders obtained by alkoxide hydrolysis method
图2 醇盐水解制备尖晶石粉体的XRD谱图Fig.2 XRD patterns of spinel powders obtained by alkoxide hydrolysis method
2008年 第 7 期中 国 陶 瓷
纳米级，如果采用适当的干燥方式，完全可以制备出粒
度分布均匀、细微、高活性的高纯纳米粉体。
4 水热合成法
水热合成法一般以氧化物或氢氧化物为原料，在
密封压力容器中，以水为溶媒，在高温高压条件下制备
粉体。其实质是一个前驱物在水热介质中溶解，进而成
核、生长，最终形成具有一定粒度和结晶形态晶粒的过
程。Krijgsman P[4]等用Al(OH)
3和Mg(OH)
2
作原料，
经水热合成过程，在4MPa、250℃条件下制备组成为
Mg(OH)
2和(AlOOH)
45
的复合粉体，粒径在2～10μm
范围，后经一定温度焙烧制得尖晶石粉体。水热法可获得通常条件下难以获得的几nm到几十nm的粉体，粉体晶粒发育较完整，粒径分布均匀，团聚程度很低，易得到合适的化学计量物和晶粒形态，且制备过程污染小、成本低，但生产周期较长。
5 燃烧合成法
燃烧合成法是利用反应物间燃烧的热效应在短时间内产生高温来合成粉体的方法。Kingsley J. J[14]等将
Mg(NO
3)
2
·6H
2
O、Al(NO
3
)
3
·9H
2
O和尿素溶解于少量
水中，然后装入容器内放入500℃的炉内，溶液即发生脱水、分解及燃烧，反应物温度瞬间高达1600℃左右。燃烧生成物为单相高性能的尖晶石粉，粉体比表面积为21.8m2·g-1，晶粒径约为100nm，团聚体平均尺寸为5.2μm。该法具有省时、低温、节能、工艺参数易于控制的优点，缺点是制备的粉体颗粒尺寸较大。
6 溶液蒸发法
6.1 火焰喷射热解法
火焰喷射热解法是将金属盐溶液喷入到加热的反应器中，引起溶剂的蒸发和燃烧，从而直接合成粉体的方法。Bickmore C. R[4]等在200℃加热含有三乙醇胺的铝和镁的氧化物或氢氧化物的乙二醇悬浮液，制备双醇盐尖晶石前驱物。通过加热溶解去除产物水，然后真空蒸发去除乙二醇溶剂，形成聚合物状前驱物。用干乙烯醇稀释前驱物，同时乙烯醇也是附加的燃料源。通过气溶胶发生器将前驱物喷射到燃烧室内，液滴被快速燃烧生成超细、均匀、晶态的尖晶石粉。改变输入速度可以控制燃烧室的温度。该法可制备高纯纳米级的尖晶石粉，平均粒径可达25～45nm，比表面积为40～60m2·g-1。产量为50～100g·h-1，粉体受污染少，设备简单。
6.2蒸发分解法
蒸发分解法是利用溶剂蒸发和盐类自身分解生产粉状物，再经焙烧制备粉体的方法。Adak A. K[15]等
将Al(NO
3)
3
和Mg(NO
3
)
2
·6H
2
O溶于蒸馏水中，并加入
聚乙烯醇。聚乙烯醇的作用是使金属离子均匀嵌入在聚合物的网络结构中以防偏析和沉聚。将混合液在130～160℃下加热并不断搅拌蒸发，随着溶剂减少，硝酸盐离子形成使聚乙烯醇分解的氧化环境。当溶剂完全蒸发后，硝酸盐自身也分解，形成松软的粉状物，在1000℃焙烧
2h便可生成晶态的尖晶石粉，晶粒尺寸约为30nm。
6.3气溶胶热解法
Yang N.[4]等将Mg(NO
3
)
2
·6H
2
O和A1(NO
3
)
3
·
9H
2
O配制成一定浓度的溶液(MA)，并加入wt0.5%丙三醇形成溶液(MAG)，经气溶胶发生器喷至反应器内，经过干燥、热解、氧化和结晶化，最终制得粉体。该法制备的粉体为球形、粒度分布很窄、无团聚；缺点是粉体微粒常为厚壁中空球。TEM分析显示由MA所制得的微粒表面有一多孔层，电子能量损失谱方法证实该多孔层为热分解过程中MgO从中心偏析至表面所致，故球形颗粒中心为富铝尖晶石。而由MAG制得的粉体不含多孔层，成分均匀性优于MA。由此可见丙三醇可以阻止MgO的偏析，使尖晶石的化学成分更加均匀。
6.4冷冻干燥法
冷冻干燥法是将金属盐水溶液喷雾到低温液体上，使液滴瞬时快速冷冻，然后在低温降压条件下升华脱水，再通过热分解制备粉体的方法。Wang C. T[16]等用洁净的铝溶胶和甲氧基镁作为起始反应物。铝溶胶是铝醇盐水解而制得，甲氧基镁由纯度为99.99%的镁球和过量的
甲醇在N
2
气中反应24h经分馏而制得。按配比将铝溶胶缓慢引入到甲氧基镁溶胶中便可形成尖晶石前驱物溶胶，在85℃反应48h后，蒸馏出过量的水和有机溶剂，再喷射到盛有液氮的盘子上凝固，再将凝固后的溶胶放在压力为8.0Pa的干燥箱内，逐步加热到50℃直至所有的冰升
华为止。在加热过程中，Mg(OH)
2
和Al(OH)
3
反应生成
MgAl
2
(OH)
8
，得到组成为AlOOH和MgAl
2
(OH)
8
的复合体。干燥后的粉体在1100℃焙烧2h后便得到为50nm 的尖晶石粉体。该法虽然避免了干燥过程中颗粒的团聚，但并未改变生成凝胶时胶体颗粒的团聚。
7 超临界法
超临界法是利用反应溶剂在超临界条件下出现的气液界面消失，表面张力消失的特性，使溶质分解成固态粒子，经热处理结晶化生成粉体的方法。此法可避免物料在干燥过程中的收缩和破碎，保持物料原有的结构和状
态，防止初级粒子的团聚。Barj M[17]等用Mg[Al(OR)
4
]
2作前驱物，在超临界态的乙烯醇中分解形成固体粒子，经1100℃热处理制得MAS粉体，其化学组成符合MgAl
2
O
4化学计量比，相组成均一，均为尖晶石相；粉体粒度随热处理时间不同稍有增加，平均粒径在4.3～9.8μm范围内。SEM分析显示这些微粒是由更小的粒子团聚而形成，经超声波处理，团聚体很容易分散，单个粒子的直径可达20nm。
8 结 语
虽然制备MAS粉体的方法很多，但仍存在一些问题。由于受到近年来纳米粉体热的影响，绝大多数研究者更注重粉体的粒度研究，而忽略了其纯度。在高技术
中 国 陶 瓷2008年 第 7 期
领域的应用中，粉体的纯度比粒度更为重要。从原料上讲，
如果选择无机盐为初始原料，一般要加入添加剂，这就
对本来纯度就存在缺陷的技术产生了更加不良的影响。
因此，选择金属醇盐作为前驱物似乎是唯一可以制得高
纯尖晶石粉体的选择。而简单的醇盐水解—溶胶凝胶技
术也存在着颗粒团聚、粒度分布不均匀的致命缺陷。所以，
要解决粒度的问题，只能依靠物理手段。比如，以醇盐
水解制备前驱物，辅之于水热处理使颗粒的团聚状态得
以重组来解决湿态下的团聚，再采用溶剂蒸发或超临界
干燥等手段解决干燥过程中的颗粒团聚。
参 考 文 献
[1]荆桂花,肖国庆. 镁铝尖晶石基耐火材料的最新研究进展.
耐火材料, 2004,38(5)347
[2]陈淑芬,胡少勤,赵鹏等. 高质量镁铝尖晶石单晶生长的
研究. 压电与声光, 1995, 12:19
[3]何捷,林理彬,王鹏等. MgAl
2O
4
透明陶瓷电子辐照及退
火效应. 微电子学, 2001, 8.31(4):279
[4]吴义全,张玉峰. 镁铝尖晶石超微粉的制备方法. 材料导报, 2000, 14(4):41
[5]仝建峰,周洋,杜林虎等. 凝胶固相反应法制备镁铝尖晶石微粉的研究. 航空材料学报,2000,20(3):144
[6]王修慧,刘炜,张洋等. 凝胶固相法制备高纯镁铝尖晶石纳米粉体. 大连铁道学院学报,2006,27(2):77
[7]Hokazono S, Manako K, Kato A. The sintering behaviour of spinel powders produced by a homogeneous precipitation technique. Br Ceram Trans,1992,91(3):77
A REVIEW ON PREPARATION METHODS OF MgAl
2O
4
SPINEL POWDERS
Wang Xiuhui1，2, Wang Chengmin2, Si Wei2，Li Gang2，Cao Dongge2，Zhai Yuchun1
（1Northeastern University， Shenyang 110006；
2 School of Materials and Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028）
【Abstract】：A brief reviewed on the processes and characteristics of various techniques preparing magnesium aluminate spinel powders, and their product properties. Its purity and particle size distribution is the
two most important indexes of MgAl
2O
4
Spinel Powders. Preparation technologies are about to lower synthesis
temperature and simplify process. Metal alkoxides may be the most potential precursors. Hydrothermal method, evaporation technique, supercritical drying etc. may be the most effective routes.
【Keywords】: Refractory materials，MgAl
2O
4
Spinel，Powders，Preparation methods
[8]马亚鲁.化学共沉淀法制备镁铝尖晶石粉体的研究.无机
盐工业,1998,30(1):3
[9]王修慧,刘炜,翟玉春等. 双金属醇盐水解制备高纯镁铝
尖晶石纳米粉体. 东北大学2006年全国博士生学术论坛《论
文摘要集》,2006,10:82
[10]Varnier O, Hovnanian N, Larbot A, et al. Sol-
gel synthesis of magnesium-Aluminum spinel from a
heterometallic alkoxide. Mat. Res. Bull, 1994, 29(5):479
[11]Pommie C, Chhor K, Bocquet J. F, et al. Reactions
in supercritical fluids a new route for oxide ceramic
powder elaboration Synthesis of the spinel MgAl
2
O
4
.
Mat. Res. Bull, 1990, 25:213
[12]Lepkava D, Baatarjav A, Pavlova L. Effect of
addictives on the firing and the properties of magnesium
spinel ceramics. Interceram, 1993, 42(2):89
[13]仝建峰,陈大明,刘晓光等. 水性聚合物网络凝胶法制备
纳米镁铝尖晶石粉体. 材料工程,2004,05:40
[14]Kingsley J J, Suresha K, Patil K C. Combustion
synthesis of fine-particle metal aluminates. Mater Sci,
1990,25(2B):1305
[15]Adak A. K, Saha S K, Pramanik P. Synthesis and
characterization of MgAl
2
O
4
spinel by PVA evaporation technique. Mater Sci, 1997, 16(3):234
[16]Wang C T, Lin L S. Preparation of MgAl
2
O
4
spinel powders via freeze-drying of alkoxide precursors. Am
Ceram Soc, 1992, 75(8):2240
[17]Barj M, Bocquet J F, Chhor L, et al. Submicronic
MgAl
2
O
4
powder synthesis in supercritical ethanol. Mater Sci. Bull, 1992, 27:2187
纳米粉体制备方法
纳米粉体制备方法 纳米技术是当今世界各国争先发展的热点技术，纳米技术和材料的生产及其应用在中国已起步，可以产业化的只有为数不多的几个品种，纳米二氧化钛（ＴｉＯ2）、纳米氧化锌（ＺｎＯ）、纳米碳酸钙（ＣａＣＯ3）便是其中较具代表性的几个品种。纳米粉体的制备方法很多，可分为物理方法和化学方法。以下是对各种方法的分别阐述并举例。 1. 物理方法 (1)真空冷凝法 用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。1。金属烟粒子结晶法是早期研究的一种实验室方法。将金属原料置于真空室电极处，真空室抽空（真空度1P a）导入102到103 P a压力的氩气或不活泼性气体，然后像通常的真空蒸发那样，用钨丝蓝蒸发金属。在气体中，通过蒸发、凝聚产生的金属蒸气形成金属烟粒子，像煤烟粒子一样沉积于真空室内壁上。在钨丝篮上方或下方位置可以预先放置格网收集金属烟粒子样品，以备各类测试所用。2。流动油面上的真空蒸发沉积法（VEROS），VEROS法是将物质在真空中连续的蒸发到流动着的油面上，然后把含有纳米粒子的油回收到贮存器内，再经过真空蒸馏、浓缩，从而实现在短时间制备大量纳米粉体。 (2)物理粉碎法 通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。例，有一种制备纳米粉体材料新方法，最适用于碳化物、氮化物及部分金属粉体的制备。其方法是先对反应器抽真空，然后充入保护气体或反应气体，在反应器中设置石墨电极，在石墨电极与反应器坩埚中的金属之间通电，使之产生高温碳电弧，由高温电弧产生金属蒸汽。采用保护气体可以生产出由石墨原子包覆的纳米镍粉、铜粉、铝粉等不易团聚的金属纳米粉末；采用反应气体可以生产碳化物、氮化物纳米粉末。与现有技术相比，生产的纳米粉末不易团聚，具有成本低，电弧功率大，可以实现规模化生产，具有广泛的实用性。用冲击波处理共沉淀法制备的氧化铁与氧化锌混合物合成了铁酸锌，用XRD、TEM 和电子衍射法对这种产品进行了鉴定．与传统的高温焙烧法相比，这种产品的特点是其颗粒尺寸为纳米级．主要原因可能在于冲击波的作用时间极短，因此生成的铁酸锌不会生长成为完整的晶粒．由此可以认为，冲击波处理可能是一种制备复合金属氧化物的纳米粉体的新方法． (3)机械球磨法 采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素纳米粒子、合金纳米粒子或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。例，一种钛合金纳米粉体制备方法，原料包括钛合金粗粉、助磨键合剂、分散剂、表面活性剂；制备方法是，将所述原料按配比投入反应釜，反应釜转速２００－３００ｍｐｒ、温度５０℃－６０℃，反应釜旋转时间１５－３０分钟；反应釜转速升高至达１０００ｍｐｒ以上，维持该转速１．５－２．５小时，温度为１８０℃以上；反应釜转速降到３００ｍｒｐ以下，在０．５－１．０小时内降低温度至４０℃－５０℃，停机，即完成纳米粉体的制备。它稳定地对钛合金实现了纳米化加工；由此为利用纳米粉体的小尺寸效应、表面积效应而使它的耐蚀优点得到提升得以实现，使之可作为一种活性添加剂与各种优良树脂结合成一种新型复合材料。 2. 化学方法 (1)气相沉积法 利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。其特点产品纯度高，粒度分布窄。例，TiCl4气相氧化法，其基本化学反应式为：TiCl4(g)+O2(g)=TiO2(s)+Cl2(g) 施利毅、李春忠等利用
制备纳米钛酸钡粉体
化学共沉淀法 ——制备纳米钛酸钡粉体 目录 (1) 成绩考评表 (2) 中文摘要 (3) 英文摘要 (4) 1前言 (5) 1 .1制备方法介绍 (6) 1.2所制备的材料介绍 (9) 1.3本实验主要研究内容 (12) 2.实验实施阶段 2.1方案介绍 (13) 2.2方案具体实施 (15) 3实验结果分析与讨论 (17) 参考文献 (22)
综合实验感想 (23) 3Ba TiO 纳米粉体的制备 摘要 以4TiCl 为钛源，2BaCl 为钡源，采用草酸共沉淀法制备batio3粉体， 研究了前驱体的煅烧温度对产物的影响，实验结果表明当煅烧温度控制在800度以上时，可制的纯度高结晶好的batio3超细粉体。 关键词：钛酸钡，草酸共沉淀，前驱体，温度
English abstract Thought of 4TiCl for titanium source 2BaCl for barium source, using oxalate coprecipitation preparation of batio3 powders, studied the precursor of the influence of calcining temperature on the product, the experimental results show that when the calcination temperature control over 800 degrees, can be made of high purity crystal good batio3 ultrafine powders. Key words: barium titanate, oxalate coprecipitation, precursor , temperature
镁铝尖晶石粉体的制备方法
【摘 要】：综述了目前常用的制备镁铝尖晶石粉体的各种方法的工艺过程、特点及其产物的性能特征。经分析指出纯度和粒度是粉体最重要的两个性能指标；降低合成温度、简化工艺过程是今后制备技术发展的趋势。金属醇盐可能成为获得高纯度产物最有应用前景的前驱物；水热处理、溶剂蒸发、超临界干燥等物理手段是解决粒度最有效的途径。 【关键词】：耐火材料，镁铝尖晶石，粉体，制备方法 引 言 镁铝尖晶石(Magnesium Aluminium Spinel，以下简称MAS)材料是一种熔点高、热膨胀系数小、热导率低、抗热震性好、抗碱侵蚀能力强的材料[1]，主要应用于钢包内衬、平炉炉顶、水泥回转窑烧成带衬砖。MAS单晶体是一种高熔点、高硬度的晶体材料。在10GHz以上的微波段上，MAS单晶的声衰减比蓝宝石或石英低得多，可作为介质制作微波声体波器件[2]。MAS还具有优良的电绝缘性，且与Si的匹配性能好，其线膨胀系数与Si相近，因而其外延Si形成膜的形变小，是一种重要的集成电路衬底材料[3]。 近年来，制备MAS粉体的方法受到人们的广泛关注，并在原有制备工艺基础上，涌现出许多新的制备技术。本文拟总结近年来国内外对获取高性能MAS体制备方法，以期找到解决粉体的纯度、粒度、化学均匀性等问题的途径，从而在获取高性能粉体，发挥其优越性能。 1 固相法 1.1传统固相法 固相法是固体与固体之间发生化学反应生成新的固体物质的反应过程，其中反应温度高于600℃称为高温 固相反应。Lepkova D[4]等研究了MgO和Al 2O 3 的固 相反应中，添加剂对尖晶石形成温度和转化率的影响。 将α-Al 2O 3 和Mg(HCO 3 ) 2 分解后的MgO及添加剂均 匀混合后，在一定的温度下反应制备尖晶石粉，添加剂 为B 2O 3 和TiO 2 ，或B 2 O 3 和氟化物(LiF，CaF 2 ，ZnF 2 ， BaF 2 )的混合物。尖晶石合成转化率在85%～95％之间， 加入B 2 O 3 和TiO 2 复合添加剂时，尖晶石粉的生成量最大。 传统固相法无疑是最简单、最方便的合成尖晶石的工艺， 存在的显著缺点是合成温度高。而添加剂又会影响产物 的纯度，无法满足高技术领域的要求。 1.2凝胶固相法 凝胶固相法是将初始原料同有机单体、交联剂、引 发剂等混合形成凝胶，干燥后经焙烧制备粉体。粉体具 有颗粒细小均匀、纯度高、分散性好等优点。仝建峰[5] 等以Mg(OH) 2 ·4MgCO 3 ·6H 2 O和Al 2 O 3 按n(Mg)∶ n(Al)=1∶2进行混合，有机单体丙烯酰胺(C 3 H 5 NO)为 凝胶，N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵 (NH 2 ) 2 SO 6 水溶液为引发剂，4-甲基乙二胺(C 6 H 16 N 2 ) 为催化剂，选用JA-281试剂为分散剂，用NH 3 ·H 2 O 调节pH值。将干凝胶在1250℃左右保温3h，便可得到 平均粒径为0.5μｍ的球形MgAl 2 O 4 微粉。王修慧[6]等 先以异丙醇水溶液将高纯MgO粉体分散成浆体，再将异 丙醇铝水解得到凝胶，然后按n(Mg)∶n(Al)=1∶2配 料球磨混合24h，干燥后进行焙烧，800℃即开始出现尖 晶石相，1200℃时形成了完善的MAS相结构，最终得 到纯度高达99.99%MAS粉体。之所以能够降低合成温 度，是原因反应物之一的AlOOH凝胶替代Al 2 O 3 ，活性 高，粒度细，混合过程中可达到高度的均匀性；在加热 至500℃～600℃范围内会生成高活性Al 2 O 3 。此法解决 了产物的纯度问题，可以应用于提拉法生长尖晶石单晶 材料；但其缺点是粒度偏粗大，不适于透明多晶体的制备。 2 沉淀法 2.1 均匀沉淀法 均匀沉淀法是利用某一化学反应，将溶液中的构 晶离子从溶液中缓慢、均匀地释放出来，与溶液中的 Mg2+和Al3+生成沉淀，然后再经干燥、焙烧制得粉 体。Hokazono S[7]等采用2种溶液体系来制备MAS粉 体：一是Al(NO 3 ) 3 、Mg(NO 3 ) 2 、尿素水溶液体系；二 是Al 2 (SO 4 ) 3 、MgSO 4 、尿素水溶液体系。按n(Mg)∶ n(Al)=1∶2进行配料；其中，C 尿素 =1.8mol·L-1， C Al 3+=0.1mol·L-1，C Mg 2+= 0.08mol·L-1，分别用 HNO 3 、H 2 SO 4 调至pH值为2，在90℃水浴分别加热 22.5h和38h，生成的沉淀经离心分离后于100℃干燥 24h，在800℃～1000℃焙烧，得到比表面积为25～ 66m2·g-1的MAS粉体。硝酸盐体系制备的前驱物含 镁铝尖晶石粉体的制备方法 王修慧1,2，王程民2，司 伟2，李 刚2，曹冬鸽2，翟玉春1 (1东北大学材料与冶金学院， 沈阳 110006； 2大连交通大学材料科学与工程学院， 大连 116028) 收稿日期:2008-1-24 基金项目:国家自然科学基金资助项目，编号:50104003 作者简介:王修慧（1964-），男，博士研究生，副教授； 从事金属醇盐、高纯氧化物粉体制备研究。 E-mail:dl_wangxh@https://www.docsj.com/doc/0812682130.html, 文章编号：1001-9642（2008）07-0003-04
纳米粉体制备方法总结文档(最新版)
纳米粉体制备方法总结文档(最新版) Summary document on preparation methods of nano powder (latest edition) 汇报人：JinTai College
纳米粉体制备方法总结文档(最新版) 前言：本文档根据题材书写内容要求展开，具有实践指导意义，适用于组织或个人。便于学习和使用，本文档下载后内容可按需编辑修改及打印。 1、化学沉淀法： 沉淀法主要包括共沉淀法、均匀沉淀法、多元醇为介质 的沉淀法、沉淀转化化、直接沉淀法等。 共沉淀法 在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，使金属离子完 全沉淀的方法称为共沉淀法共沉淀法.可制备BaTiO3、PbTiO3等PZT系电子陶瓷及ZrO2等粉体.与传统的固相反应法相比，共沉淀法可避免引入对材料性能不利的有害杂质，生成的粉末具有较高的化学均匀性，粒度较细，颗粒尺寸分布较窄且具有一定形貌。 均匀沉淀法 在溶液中加入某种能缓慢生成沉淀剂的物质，使溶液中 的沉淀均匀出现，称为均匀沉淀法本法克服了由外部向溶液中直接加入沉淀剂而造成水热合成反应釜沉淀剂的局部不均匀性本法多数在金属盐溶液中采用尿素热分解生成沉淀剂NH4OH，
促使沉淀均匀生成制备的粉体有Al、Zr、Fe、Sn的氢氧化物[12-17]及Nd2（CO3）3等。 多元醇沉淀法 许多无机化合物可溶于多元醇，由于多元醇具有较高的 沸点，可大于100°C，因此可用高温强制水解反应制备纳米 颗粒[20]例如Zn（HAC）2·2H2O溶于一缩二乙醇（DEG），于100-220°C 下强制水解可制得单分散球形ZnO纳米粒子又如 使酸化的FeCl3—乙二醇—水体系强制水解可制得均匀的Fe （III）氧化物胶粒。 沉淀转化法 本法依据化合物之间溶解度的不同，通过改变沉淀转化 剂的浓度、转化温度以及表面活性剂来控制颗粒生长和防止颗粒团聚例如：以Cu（NO3）2·3H2ONi（NO3）2·6H2O为原料，分别以Na2CO3、NaC2O4为沉淀剂，加入一定量表面活性剂， 加热搅拌，分别以NaC2O3、NaOH为沉淀转化剂，可制得CuO、Ni（OH）2、NiO超细粉末。该法工艺流程短，操作简便，但 制备的化合物仅局限于少数金属氧化物和氢氧化物。 2、化学还原法 水溶液还原法
镁铝尖晶石透明陶瓷的制备与性能研究
摘要 令狐采学 本文主要综述了镁铝尖晶石透明陶瓷制备的研究进展；分别介绍了镁铝尖晶石透明陶瓷的抗钢包渣侵蚀性能研究和透光性能研究，同时介绍了不同的镁铝尖晶石的制备，还有镁铝尖晶石在各领域的应用，并对其发展前景做了展望。 关键词：镁铝尖晶石；透明陶瓷；镁铝尖晶石性能；镁铝尖晶石制备 MgAl2O4 transparent ceramic preparation and Properties Research Abstract This paper reviewed the research progress in MgAl2O4 transparent ceramic preparation; then introduces the research study and transmittance properties of ladle slag resistance of mg Al spinel transparent ceramics erosion, also introduces the different preparation of magnesia alumina spinel, spinel and application in various fields, and has made the forecast to its development prospects. Keywords: Magnesia alumina spinel; Transparent ceramics; Magnesia alumina spinel properties; Preparation of magnesia alumina spinel 1 绪论 尖晶石是一组分子组成为AB2O4的等轴晶系的系列化合物。在所有的尖晶石类结构中，氧原子是等同的，以立方密堆积排列[1]在镁铝尖晶石(MgAl2O4)中，由于氧原子比阳离子大得多，铝和镁的金属离子分别按一定的规律插入在O2-按最密堆积形成的八面体和四面体空隙中，并保持电中性[2]。
镁铝尖晶石
尖晶石型化合物属于等轴晶系，其结构中氧作最紧密堆积，阳离子填充四面体、八面体间隙，每个晶胞中8/64的四面体间隙和16/32的八面体间隙被填充。 镁铝尖晶石是具有相同晶体结构的氧化物中的一种，这种晶体结构称为尖晶石结构。尖晶石组有二十多种氧化物，但只有很少数是常见的。尖晶石组的结构式是AB2O4, 这里A代表二价金属离子，例如镁、铁、镍、锰和/或锌，B代表三价金属离子，例如铝、铁、铬或锰。除非特别指明，本文的尖晶石表示MgAl2O4, 矿物尖晶石是二元系统MgO –Al2O3 的唯一化合物。尖晶石族矿物的明显特征是，它是一种组分可被替代的固溶体，尖晶石组分中一种或两种都可以被这组矿物中的其他组分大量的代替，而且是在晶体结构不改变或晶格没有任何变形的情况下。镁离子和铝离子都可被较小尺寸的其他离子代替，保持电化学平衡。因此尖晶石族矿物有很多种固溶体。另外，随温度的增加，MgAl2O4 相区域增加，尤其是朝着氧化铝含量较高的方向增加。通过这个结构中金属离子和氧离子的空位保持电化学平衡。以后将讨论这一特征，它在尖晶石抗钢渣的侵蚀上起很重要的作用。2.2 物理性能镁铝尖晶石的熔点是2135℃，是熔点较高的耐火材料。表1是MgO、Al2O3和尖晶石相的体积密度、热膨胀系数和热导率的对比。这些相在热膨胀系数上的差别体现出尖晶石优异的抗热震性。MgO和Al2O3生成尖晶石时，密度下降，体积增加，这使我们想到了技术应用上，例如生产浇注料，在浇注料里，MgO和Al2O3原位反应生
作为耐火材料原料的尖晶石的天然资源还没有发现，因此尖晶石必须通过合成来制备。尖晶石生产的两个主要途径是烧结和电熔。大多数耐火材料使用的尖晶石是由高纯合成氧化铝和化学级氧化镁来合成的。烧结尖晶石在竖窑中合成，电熔尖晶石在电弧炉中合成。因为从动力学上说形成固态尖晶石是非常困难的，所以要求原材料很细、反应活性大。烧结合成尖晶石的优点是它是一个连续的陶瓷过程，喂料速度可控，窑内温度分布均匀，可以生产出晶粒尺寸为30-80μm 和气孔率较低(<3%)的非常匀质的产品。另一方面，电熔生产尖晶石是一个典型的批量生产过程。大的晶锭需要很长的冷却时间，导致倒出的晶锭在冷却过程中微观结构不均匀。外部的尖晶石冷却速度比内部的快，晶体尺寸比内部的小。杂质因熔点最低集中在晶锭中心。因此，匀质的电熔尖晶石材料只有通过已加工材料的仔细挑选才能获得。使用高纯原材料的另一个优点，是所得材料的杂质含量很低(MgO+Al2O3 >99%), 尤其是氧化硅含量，这样尖晶石的高温性能很好。矾土基尖晶石已经根据它的几种合成原料进行了评估。Moore et al[2]在实验室合成的矾土和水铝石基尖晶石与合成的氧化铝基尖晶石相比，表现出高的蠕变速率。这是由于矾土中杂质(SiO2, TiO2, Fe2O3, 碱金属)在骨料中形成较多的玻璃相。矾土基尖晶石没有合成氧化铝基尖晶石的性能好，所以它只能用在抗侵蚀性和高温强度要求不高的环境下。 4 产品类型工业尖晶石产品以化学计量比Al2O3/MgO=28.2/71.8作为分界点分为两类，见图1。富镁尖晶石MR66含有过量MgO, 而富铝尖晶石AR78和AR90含有
纳米粉体的制备方法
纳米粉体的制备方法 一、纳米粉体应具备的特性 1、化学成分配比准确：尽量符合化学计量，避免烧结出现液相或阻碍烧结； 2、纯度高：出现液相或影响电性能； 3、成分分布均匀：尤其微量掺杂； 4、粒度要细，尺寸分布范围要窄；结构均匀，密度高； 5、无团聚体：软团聚，硬团聚。 二、制备方法分类 化学法 化学法是指通过适当的化学反应，从分子、原子、离子出发制备纳米物质，它包括化学气相沉积法、化学气相冷凝法、溶胶一凝胶法、水热法、沉淀法、冷冻干燥法等。 化学气相沉积(CVD)是迄今为止气相法制备纳米材料应用最为广泛的方法，该方法是在一个加热的衬底上，通过一种或几种气态元素或化合物产生的化学元素反应形成纳米材料的过程，该方法主要可分成热分解反应沉积和化学反应沉积。该法具有均匀性好，可对整个基体进行沉积等优点。其缺点是衬底温度高。随着其它相关技术的发展，由此衍生出来的许多新技术，如金属有机化学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积门、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相沉积等技术。 化学气相冷凝法(CVC)主要通过有机高分子热解获得纳米粉体，具体过程是先将反应室抽到或更高真空度，然后注入惰性气体He，使气压达到几百帕斯卡，反应物和载气He从外部系统先进入前部分的热磁控溅射CVD装置由化学反应得到反应物产物的前驱体，然后通过对流达到后部分的转筒式骤冷器，用于冷却和收集合成的纳米微粒。 化学沉淀法是在金属盐类的水溶液中控制适当的条件使沉淀剂与金属离子反应，产生水合氧化物或难溶化合物，使溶液转化为沉淀，然后经分离、干燥或热分解而得到纳米级超微粒。化学沉淀法可分为直接沉淀法、均匀沉淀法、共沉淀法和醇盐水解沉淀法。 物理法 早期的物理制备方法是将较粗的物质粉碎，如低温粉碎法、超声波粉碎法、冲击波粉碎法、蒸气快速冷却法、蒸气快速油面法等等。近年来发展了一些新的物理方法，如旋转涂层法将聚苯乙烯微球涂敷到基片上，由于转速不同，可以得到不同的空隙度．然后用物理气相沉积法在其表面上抗积一层膜，经过热处理，即可得到纳米颗粒的阵列。这些方法我们统称为物理凝聚法，物理凝聚法主要分为： （1）真空蒸发靛聚法 将原料用电弧高频或等离子体等加热，使之气化或形成等离子体，然后骤冷，使之凝结成纳米微粒。其粒径可通过改变通入惰性气体的种类、压力、蒸发速率等加以控制，粒径可达1—100nm。具体过程是将待蒸发的材料放人容器中的柑锅中，先抽到或更高的真空度，然后注人少量的惰性气体或性2N、3NH等载气，使之形成一定的真空条件，此时加热，使原料蒸发成蒸气而凝聚在温度较低的钟罩壁上，形成纳米微粒。 （2）等离子体蒸发凝聚法 把一种或多种固体颗粒注人惰性气休的等离子体中，使之通过等离子体之间时完全蒸发，通过骤冷装置使蒸气奴聚制得纳米微粒。通常用于制备含有高熔点金属合金的纳米微粒，如Fe-A1,Nb-Si等。此法常以等离子体作为连续反应器制备纳米微粒。 综上所述，物理方法通常采用光、电等技术使材料在真空或惰性气氛中蒸发，然后使原子或分子形成纳米颗粒，它还包括球磨、喷雾等以力学过程为主的制备技术。物理法的特点是：操作简单，成本低，但产品纯度不高，颗粒分布不均匀，形状难以控制。 物理化学方法
钛酸钡粉体制备
钛酸钡纳米粉体的制备方法 摘要：钛酸钡粉体是陶瓷工业的重要原料，本文将简要介绍钛酸钡纳米粉体的一些制备工业，如固相法、水热法、溶胶-凝胶法、沉淀法等。 关键词：钛酸钡；粉体;制备方法； 1.引言 钛酸钡是制备陶瓷电容器和热敏电阻器等许多介电材料和压电材料的主要原料, 近几年来, 随着陶瓷工业和电子工业的快速发展,BaTiO3 的需求量将不断增加，对其质量要求也越来越高。制备高纯、超细粉体材料是提高电子陶瓷材料性能的主要途径。所以高纯、均匀、超细乃至纳米化钛酸钡的制备研究一直 是各国科学家的研究重点。钛酸钡的应用越来越广泛。目前制备钛酸钡的方法主要有:共沉淀法、溶胶- 凝胶法、固相法、反相微乳液法、水热法。 2.钛酸钡粉体的制备工艺 2.1固相研磨-低温煅烧法 传统钛酸钡的制备主要采用高温煅烧碳酸钡和二氧化钛的混合物或高温煅 烧草酸氧钛钡的方法, 它是我国目前工业制备钛酸钡的主要方法, 但由于煅烧 温度高达1000~ 1200℃, 因而制得的粉体硬团聚严重、颗粒大而粒度分布不均匀, 纯度低, 烧结性能差。 朱启安[1]等采用室温下将氢氧化钡与钛酸丁酯混合研磨, 再在较低温度( < 300 ℃) 下煅烧的方法制得了钡钛物质的量比约为1. 0、颗粒大小分布均匀、粒径在15~ 20nm 的钛酸钡纳米粉体, 既克服了高温固相煅烧法反应温度高、产品质量低的缺点, 又克服了液相法在水溶液中制备易引入杂质、粒子易团聚等缺点其煅烧温度比传统的固相反应法降低了约700 ~900℃ 2.2水热法合成 水热合成是指在密封体系如高压釜中, 以水为溶剂, 在一定的温度和水的 自生压力下, 原始混合物进行反应的一种合成方法。由于在高温、高压水热条件下, 能提供一个在常压条件下无法得到的特殊的物理化学环境, 使前驱物在反 应系统中得到充分的溶解, 并达到一定的过饱和度, 从而形成原子或分子生长 基元, 进行成核结晶生成粉体或纳米晶[2]。 水热法制备的粉体, 晶粒发育完整、粒度分布均匀、颗粒之间少团聚, 可以得到理想化学计量组成的材料, 其颗粒度可控, 原料较便宜, 生成成本低。而且粉体无须煅烧, 可以直接用于加工成型, 这就可以避免在煅烧过程中晶粒的 团聚、长大和容易混入杂质等缺点[2]。 2.3 溶胶凝胶法 钛酸钡( BaTiO3 ) 在当今科技领域里占有重要地位, 它是电子陶瓷领域应用最广泛的材料之一。钛酸钡是钛酸盐系电子陶瓷的主要原料, 是一种具有高介电常数和低介电损耗的铁电材料,被广泛应用于制作热敏电阻器( PTCR) 、多层陶瓷电容器(MLCC) 、电光器件和DRAM 器件。现代技术要求BaTiO3 粉料具有高纯、
粉体材料的制备方法有几种
粉体材料的制备方法有几种？各有什么优缺点？（20分） 答：粉末的制备方法: 气相合成、湿化学合成、机械粉碎. 1. 物理方法 (1)真空冷凝法 用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。 (2)物理粉碎法 通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。 (3)机械球磨法 采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素纳米粒子、合金纳米粒子或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。 2. 化学方法 (1)气相沉积法 利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。其特点产品纯度高，粒度分布窄。 (2)沉淀法 把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料。其特点简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备氧化物。 (3)水热合成法 高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子。其特点纯度高，分散性好、粒度易控制。 (4)溶胶凝胶法 金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物的制备。 (5)微乳液法 两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备 2. 为什么要对粉体材料的表面进行改性？什么是物理吸附？什么是化学吸附？试举例说明。（20分） 答: 材料表面改性的目的 力学性能：表面硬化、防氧化、耐磨等 电学性能：表面导电、透明电极 光学性能：表面波导、镀膜玻璃 生物性能：生物活性、抗菌性 化学性能：催化性 装饰性能：塑料表面金属化 材料表面改性的意义 通过较为简单的方法使一个部件部件或产品产品具有更为综合的性能第一节材料表面结构的变化 粉体表面改性是指用物理、化学、机械等方法对粉体材料表面进行处理，根据应用的需要有目的改变粉体材料表面的物理化学性质，如表面组成、结构和官能团、
实验二 溶胶-凝胶法制备钛酸钡纳米陶瓷粉体
醋酸钡255.21、钛酸丁酯340.3 实验二溶胶－凝胶法制备纳米钛酸钡陶瓷粉体 一、实验目的 1、了解溶胶－凝胶制备纳米粉体的方法 2、制备纳米钛酸钡陶瓷粉体 二、实验背景和原理 1. 实验背景 钛酸钡(BaTiO )具有良好的介电性，是电子陶瓷领域应用最广的材料之一。传 3 制备方法是固相合成，这种方法生成的粉末颗粒粗且硬，不能满足高统的BaTiO 3 科技应用的要求。现代科技要求陶瓷粉体具有高纯、超细、粒径分布窄等特性，与粗晶材料相比在物理和机械性能方面有极大的差别：熔点降低，烧结温度降低、荧光谱峰向低波长移动、铁电和铁磁性能消失、电导增强等。溶液化学法是制备超细粉体的一种重要方法，其中以溶胶－凝胶法最为常用。 2. 溶胶－凝胶法合成BaTiO3纳米粉体的基本原理 溶胶—凝胶(简称Sol—Gel)法是以金属醇盐的水解和聚合反应为基础的。其反应过程通常用下列方程式表示： （1）水解反应： M(OR)4 + χ H2O = M(OR)4- χ OH χ + χ ROH （2）缩合-聚合反应： 失水缩合－M-OH + OH-M－＝－M-O-M－＋H2O 失醇缩合－M-OR + OH-M－＝－M-O-M－＋ROH 缩合产物不断发生水解、缩聚反应，溶液的粘度不断增加。最终形成凝胶——含金属—氧—金属键网络结构的无机聚合物。正是由于金属—氧—金属键的形成，使Sol—Gel法能在低温下合成材料。Sol—Gel技术关键就在控制条件发生水解、缩聚反应形成溶胶、凝胶。
本次实验使用的钛酸丁酯(亦称丁醇钛)是一种非常活泼的醇盐，遇水会发生剧烈的水解反应。在Sol—Gel工艺中，让溶液系统暴露在空气中从空气中吸收水分，使水解反应不充分(或不完全)，其反应式可表示为 Ti(OR)4 + χ H2O = Ti(OR)4- χ OH χ + χ ROH （1） 式中,R=C 4H 9 为丁烷基，RO或OR为丁烷氧基。未完全水解反应的生成物 Ti(R) 4-χ (OH)χ中的(OH)-极易与丁烷基(R)或乙羰基(R′=CH3CO)结合,生成丁醇或乙酸,而使金属有机基团通过桥氧聚合成有机大分子。如本实验可能发生典型的聚合反应的结构反应式为 R′-O-Ba-O-R Ti OH+Ti O Ba O R'+ R'OH （2） 或 Ti OR Ti OH +Ti O Ti+ ROH （3）实验中的水解及聚合反应在缓慢吸收空气中水分的过程中不断地进行着，实际 上是金属有机化合物经过脱酸脱醇反应，金属Ti4+和Ba2+通过桥氧键聚合成了有机大分子团链，随着这种分子团链聚合度的增大，溶液粘度增加，溶胶特征明显，经过一定时间就会变成半固体透明的凝胶。凝胶经过烘干，煅烧得到钛酸钡粉末。三、主要仪器与药品 仪器：烧杯，机械搅拌、烘箱； 药品：醋酸钡，乙酸，钛酸丁酯，无水乙醇。 四、实验步骤 1.称取醋酸钡0.02mol (5g)，量取36％的乙酸20ml，倒入烧杯中，搅拌使醋 酸钡完全溶解。 2.称取钛酸丁酯0.02mol (6.8g), 量取无水乙醇10ml，倒入锥形瓶中, 摇匀。 3.将上述两种溶液迅速混合，快速搅拌，溶液澄清后减慢搅拌速度，继续搅拌 2小时，停止搅拌，此时已经形成透明溶胶，使透明溶胶在空气中静置3－4小时，得到透明凝胶。 4.将凝胶取出，置于干燥皿中，在120°C下烘干。得到干凝胶，研磨得到淡 黄色粉末。
镁铝尖晶石的制备方法研究
镁铝尖晶石的制备方法研究 镁铝尖晶石因具有优异的化学、光学、热力学性质而倍受学术界及工业部门关注。本文介绍了镁铝尖晶石的制备方法，比较了它们之间的优缺点及适用范围。 标签：镁铝尖晶石；固相反应法；湿化学法 镁铝尖晶石为标准型AB2O4构造，Mg2+置于四面体中，Al3+置于八面体中，其具有高熔点 （2135℃）、高硬度（莫氏硬度为8）、高强度（常温，135-216MPa；1300℃，120-205MPa）、高电阻率、宽的能量带隙、热膨胀系数小（30-1400℃，9×10-6℃-1）、密度较低（3.58g/cm3）、抗腐蚀及热震性能好等优异性能，所以镁铝尖晶石在窗口材料、绝缘材料、耐磨材料及耐火材料中得到广泛应用。目前，制备镁铝尖晶石的方法主要是固相反应法和湿化学法。 一、固相反应法 （一）烧结法 批量制备镁铝尖晶石最常用的方法是含有Mg、Al前驱体的传统的固相烧结法，具体有它们的氧化物、氢氧化物以及碳酸盐类等。以方镁石和刚玉为原料来制备镁铝尖晶石，其反应机理是在较高的温度（>1400℃）下，阳离子Mg2+和Al3+之间的相互扩散，但是固相烧结法生成的镁铝尖晶石会产生8%的体积膨胀，此膨胀相当于2.6%的线性膨胀，阻碍了镁铝尖晶石的烧结。通常情况下，在工业生产中采用二步煅烧法来控制镁铝尖晶石的体积膨胀，以获得致密的镁铝尖晶石颗粒。因为二步煅烧法包含两段烧制周期，所以固相烧结法制备镁铝尖晶石会增加成本。于是，大量学者致力于研究镁铝尖晶石的体积膨胀机理以及降低镁铝尖晶石的生产成本。 （二）电熔法 电熔镁铝尖晶石是以氧化铝粉和高纯轻烧氧化镁粉为主要原料，在电弧炉内经2000℃以上高温熔炼而成。电熔法制备的镁铝尖晶石纯度很高，因为此方法生产过程中温度很高，使得原料中的杂质挥发。然而，电熔法能源消耗量大，所以对于一些电力昂贵的国家的企业此方法是不可行的。 （三）熔盐合成法 熔盐合成法是新型的镁铝尖晶石的合成方法，其采用低熔点的盐熔体作为反应介质，利用反应物在熔盐中的溶解，将某些通常情况下的固相反应变为液相之间的反应，从而有利于反应物的传质和扩散，最终达到降低反应温度和提高反应速率的效果。此外，由于熔盐所提供的特殊液相环境有利于晶体的生长，使得反
粉体纳米材料制备方法及其应用前景
收稿日期:2000-03-14 作者介绍:李芳宇,1977—,南方冶金学院机械系98级研究生。 纳米粉体制备方法及其应用前景 李芳宇,刘维平 (南方冶金学院机械系,江西赣州341000) 摘 要:论述了纳米粉末材料的物理、化学及其他的一些特殊制备方法,并详述了纳米粉末材料在高强度、高韧性材料、电磁材料、光学材料、催化剂材料、传感器材料、医学和生物工程材料等领域的应用。关键词:纳米粉体;制备;应用 中图分类号:TQ029+.1 文献标识码:A 文章编号:1008-5548(2000)05-0029-04 近年来,随着科学技术的发展,世界各地许多科学家都在积极开展新材料尤其是纳米材料的研究。纳米材料包括零维颗粒材料、一维纳米针、二维纳米膜材料以及三维纳米晶体材料。纳米颗粒一般在1～100nm 之间,处于微观粒子和宏观物体之间的过渡区域。它具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性。这些特性使其呈现出一系列奇异的物理、化学性质,目前在国防、电子、化工、轻工、核技术、航空航天、医学和生物工程等领域中具有重要的应用价值。 在纳米粉体材料的研究中,它的制备、特性和应用是比较重要的方面,本文将着重介绍近期国内外的一些关于这些方面的研究现状。 1 纳米粉体材料的制备方法 1.1 物理法1.1.1 气体冷凝法 气体冷凝法(IGC ),其主要过程是在低压的氩、 氦等惰性气体中加热金属,使其蒸发,产生原子雾,经冷凝后形成纳米颗粒。纳米合金可通过同时蒸发数种金属物质得到;纳米氧化物可在蒸发过程中真空室内通以纯氧使之氧化得到。这种方法是制备清洁界面的纳米粉体的主要方法之一。1.1.2 测射法 用两块金属板分别作阳极和阴极,阴极为蒸发 用的材料,在两电极间充入氩气,在两电极之间施加适当电压,两电极间的辉光放电促使氩离子的形成,在电场作用下,氩离子冲击阴极材料,使靶材原子从其表面沉积下来。而且加大被溅射的阴阳表面可提高纳米微粒的获得量。该方法可有效制备多种高熔点和低熔点的纳米金属;能制备多组元的化合物纳米颗粒。 1.1.3 高能机械球磨法 高能球磨法是近年来发展起来的一种制备纳米粉体材料的方法,该方法尤其是在制备合金粉末方面具有较好的工业应用前景。它是将欲合金化的元素粉末混合起来[1],在高能球磨机长时间运转,将回转机械能传递给金属粉末,依靠球磨过程中粉末的塑性变形产生复合,并发生扩散和固态反应而形成合金粉末。由于该过程引入大量的粉末颗粒应变、缺陷以及纳米量级的微结构,使合金过程的热力学和动力学不同于普通的固态反应过程,有可能制备出用常规液态或气相法难以合成的新型合金。此外,通过高能机械球磨中气氛的控制与外部磁场的引入,使这一技术得到了较大的发展。1.2 化学法 1.2.1 固相配位化学法 固相配位化学法在物质合成方面特别是在利用固相配位化学反应合成金属簇合物和固相配合物等方面显示了极大的优势,是一种非常有前途的纳米粉体制备方法。用此法制备氧化物纳米粉体的主要过程[2],就是首先在室温或低温下制备可在较低温度分解的固相金属配合物,然后将固相产物在一定的温度下进行热分解,得到氧化物纳米粉体。与液相合成法相比,具有纯度高、工艺简单、可缩短制备时间等特点。在400℃热分解就可得到平均晶粒尺寸约为10nm 具有纤锌矿结构的ZnO 纳米粉体。1.2.2 溶胶-凝胶法(sol -gel ) 溶胶-凝胶法是指在高分子界面活性剂存在及 第6卷第5期2000年10月 中 国 粉 体 技 术 China Powder Science and T echnology Vol 16No 15 October 2000
镁铝尖晶石砖性能特点
铝镁尖晶石砖以镁铝尖晶石为基质，以抗热震性优于镁砖而见长，被广泛应用于砌筑炼钢碱性平炉和电炉的炉顶等，关于这种晶石砖的特点大家是否了解呢，下面简单的给大家介绍一下。 1、镁铝砖的热震稳定性好，可承受水冷20～25次，甚至更高。这是它最突出的优点，比普通镁砖好得多。研究认为，镁铝砖热震稳定性好，是由于镁铝尖晶石和方镁石都属于立方晶系，沿各个晶轴方向的热膨胀大小都相同，故温度波动时膨胀和收缩都比较均匀，产生的热应力较小。 2、镁铝砖的主要性能也比镁砖稍强。由于镁铝尖晶石本身的熔点较高，故镁铝砖的荷重软化温度比镁砖有所改善，达到1620～1690℃。 3、镁铝尖晶石保护方镁石颗粒免受熔渣侵蚀的能力比钙镁橄榄石强，故镁铝砖抵抗碱性熔渣以及氧化铁熔渣的能力较镁砖有所加强。 镁铝砖具有以上优良性能，故在我国已广泛用做炼钢平炉，炼铜反射炉等高温熔炼炉炉顶的砌筑材料，取得了延长炉子寿命的效果。大型平炉可达300炉左右，中小型平炉在1000炉以上。
接下来再给大家说下铝镁尖晶石砖的生产工艺： 镁铝砖的生产工艺与烧成镁砖大致相同，只是在配料中加入一定比例的工业氧化铝或特级铝矾土熟料。工业氧化铝的杂质含量比高铝矾土熟料低。配料中加入天然铝矾土熟料，可改善泥料的塑性，在同样条件下，砖坯体积密度较高。 工业氧化铝的加入量一般为5%～10%，通常按一定比例与镁砂共同细磨后，以细粉形式加入，这有利于在制品基质中形成分布均匀的镁铝尖晶石新晶相。也有采用预合成镁铝尖晶石再进行配料制砖的生产方法。配料时临界粒度大，有利于提高制品的抗热震性，但不利于制品的密度和强度，一般采用3mm。 粒度一般采用3～1mm与1～0.088mm且应控制3～2mm粗颗粒与小于0.088mm细粉的比例，来提高制品的抗热震性。镁铝砖的烧成温度要根据原料的纯度来确定，一般要比镁砖的烧成温度高30～50℃，高纯镁铝砖的烧成温度达1750～1800℃。 以上就是金京窑业带给大家的分享，希望对大家有所帮助，同时也感谢大家一直以来对金京窑业的关注与支持！
纳米钛酸钡的研究
纳米钛酸钡的研究 摘要：钛酸钡具有高介电常数、低介质损耗等优异的性能，广泛地应用于多层陶瓷电容器、热敏电阻、光电器件等电子元件，是电子工业中应用最广泛的陶瓷材料之一。本文介绍了钛酸钡结构、性能、用途及制备方法。制备超细，高纯和粒径分布均匀的纳米BaTiO3粉体的制备成为了纳米材料制备领域的研究热点之一。 关键词：钛酸钡，结构，性能，制备方法，粉体 1. 引言 钛酸钡(BaTiO3)是最早发现的一种具有ABO3型钙钛矿晶体结构的典型铁电体，它具有高介电常数、低的介质损耗及铁电、压电和正温度系数效应等优异的电学性能，被广泛应用于制备高介陶瓷电容器、多层陶瓷电容器、PTC热敏电阻、动态随机存储器、谐振器、超声探测器、温控传感器等，被誉为“电子陶瓷工业的支柱”。 2. 钛酸钡晶体的结构 钛酸钡是一致性熔融化合物，其熔点为1618℃。在此温度以下，1460℃以上结晶出来的钛酸钡属于非铁电的六方晶系6/mmm点群。此时，六方晶系是稳定的。在1460~130℃之间钛酸钡转变为立方钙钛矿型结构。在此结构中Ti4+(钛离子)居于O2-(氧离子)构成的氧八面体中央，Ba2+(钡离子)则处于八个氧八面体围成的空隙中。此时的钛酸钡晶体结构对称性极高，因此无偶极矩产生，晶体无铁电性，也无压电性。 随着温度下降，晶体的对称性下降。当温度下降到130℃时，钛酸钡发生顺电-铁电相变。在130~5℃的温区内，钛酸钡为四方晶系4mm点群，具有显著地铁电性，其自发极化强度沿c轴方向，即[001]方向。钛酸钡从立方晶系转变为四方晶系时，结构变化较小。从晶胞来看，只是晶胞沿原立方晶系的一轴（c轴）拉长，而沿另两轴缩短。
ZnO纳米粉体材料的制备
实 验 2 ZnO 纳米粉体材料的制备 （一）实验类型：综合性 （二）实验类别：设计性实验 （三）实验学时数：16 （四）实验目的 （1）掌握沉淀法制备纳米粉体的工作原理。 （2）了解X-射线粉末衍射仪鉴定物相的原理。 （五）实验原理 纳米ZnO 是一种新型高功能精细无机材料, 其粒径介于1～ 100 nm 之间，又称为超微细ZnO 。由于颗粒尺寸的细微化，使得纳米ZnO 产生了其本体块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等，因而使得纳米ZnO 在磁、光、电、敏感等方面具有一些特殊的性能, 主要用来制造气体传感器、荧光体、紫外线遮蔽材料、变阻器、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。合成纳米ZnO 的方法有多种，沉淀法工艺简单,成本低, 便于实现工业化生产。 合成纳米ZnO 的方法有多种，本实验采用化学沉淀法是在可溶性锌盐溶液中加入沉淀剂后，于一定条件下生成沉淀从溶液中析出，将阴离子洗去，经分离、干燥、热处理后，得到纳米氧化锌。该方法操作简单，对设备和技术要求不太苛刻，产品纯度高，不易引入杂质，成本低。 X-射线粉末衍射仪是分析材料晶体结构的重要工具。晶体的Ｘ射线衍射图象实质上是晶体微观结构形象的一种精细复杂的变换。由于每一种结晶物质，都有其特定的结构参数，包括点阵类型、晶胞大小、单胞中原子(离子或分子)数目及位置等，而晶体物质的这些特定参数，反映在衍射图上机表现出衍射线条的数目、位置及相对强度各不相同。因此，每种晶态物质与其Ｘ射线衍射图之间有着一一对应的关系。任何一种晶态物质都有自己独立的Ｘ射线衍射图，不会因为他种物质混聚在一起而产生变化。这就是Ｘ射线衍射物相定性分析的方法的依据。 根据粉体X-射线衍射图得到的相关数据，利用谢乐公式（如下），可以计算纳米粒子的晶粒尺寸。 0.89cos D λ βθ= （λ为X 射线的波长，β为最强峰的半峰宽，θ 为衍射角） （六）实验内容 1. 制备 以Zn(NO 3)2·6H 2O 与NH 4HCO 3为原料，聚乙二醇（PEG 600）为模板剂，采用直接沉淀法将制得的沉淀，洗涤后经煅烧制备纳米ZnO 。 2. 称量、计算产率 3. X-射线物相测定：计算晶粒尺寸 （七）实验要求 1、设计实验方案： (1)设计不同煅烧温度及时间 (2)设计不同原料比及模板剂 设计实验方案要求：方案必须切合实际，具有可操作性；尽量选择原料易得，反应条件温和，催化剂价廉，后处理方便，收率高及环境友好的方案。
纳米粉体制备方法的研究
纳米粉体制备方法地研究 辛辉，易贝贝 （平顶山工业职业技术学院化工系，河南平顶山） 摘要：纳米粉体具有独特地性能而被广泛应用.其制备方法地研究已经成为材料研究领域地重要内容.本文对纳米粉体地制备方法进行了研究，总结出各种方法地利弊.文档来自于网络搜索 关键词：纳米粉体制备方法团聚性质 （文档来自于网络搜索 ） : . . .文档来自于网络搜索 : ; ; ; 文档来自于网络搜索 引言 纳米粉体泛指粒径在范围内地粉末.由于纳米粉体地晶粒小，表面曲率大或表面积大，所以它在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出奇特地性能，因而广泛应用于高性能结构与功能陶瓷材料、涂层材料、磁性材料、催化材料、气敏材料、医药和石油化工领域.纳米粉体制备方法地研究已经成为材料研究领域地一个重要内容.文档来自于网络搜索 激光法制备纳米粉体 激光法制备粉体是以激光为加热源，利用激光地诱导作用和作用物质对特定激光波长地共振吸收制备出所要求地纳米粉体[].激光法有激光诱导化学气相沉积法（）和激光烧蚀法（）.文档来自于网络搜索 激光诱导化学气相沉积法 激光诱导化学气相沉积法是利用反应气体分子（或光敏分子）对特定波长激光地共振吸收，诱导反应气体分子地激光热解、激光离解（如紫外光解、红外多光子离解）、激光光敏化等化学反应，在一定工艺条件下（激光功率密度、反应池压力、反应气体配比、流速和反应温度等）反应生成物成核和生长，通过控制成核与生长过程，即可获得纳米粒子[].文档来自于网络搜索 激光烧蚀法 激光烧蚀法是将作为原料地耙材置于真空或充满氩等保护气体地反应室中，耙材表面经激光照射后，与入射地激光束相作用.耙材吸收高能量激光束后迅速升温、蒸发形成气态.气态物质可直接冷凝沉积形成纳米微粒，气态物质也可在激光作用下分解后再形成纳米微粒.若反应室中有反应气体，则蒸发物可与反应气体发生化学反应，经过形核生长、冷凝后得到复合化合物地纳米粉体.文档来自于网络搜索 激光烧蚀法与激光诱导化学气相法相比，生产率更高，使用范围更广，并可合成更为细小地纳米粉体. 溶剂蒸发法制备纳米粉体 常用地溶剂蒸发法有喷雾干燥法、喷雾热分解法.喷雾干燥法是将金属盐溶液喷入热风中，溶剂迅速蒸发从而析出金属盐地纳米颗粒.喷雾热分解法则是将溶液喷入高温气氛中，使溶剂蒸发和金属盐地热分解同时进行，从而用道工序制得氧化物纳米颗粒.文档来自于网络搜索 采用喷雾法生成地氧化物颗粒一般为球状，流动性好且易于处理，并且可以连续进行，因而