喷雾热解法.ppt

1、喷雾热解法制备喷雾热解法制备陶瓷超微粉体陶瓷超微粉体纳米粉体的制备方法n固固相相法法：固固相相反反应应法法，热热分分解解法法，改改进进的的固固相相反反应应法法，凝胶浇注法凝胶浇注法n液液相相法法：沉沉淀淀法法，溶溶胶胶-凝凝胶胶法法，喷喷雾雾干干燥燥法法,水水热热合合成成法法、甘甘氨氨酸酸法法，柠柠檬檬酸酸盐盐法法,燃燃烧烧法法，喷喷雾雾热热解解法法等等n气气相相法法：蒸蒸发发法法，（磁磁控控，激激光光）溅溅射射法法，等等离离子子体体喷涂法，化学气相淀积喷涂法，化学气相淀积(CVD)法，气溶胶法法，气溶胶法沉淀法的缺点沉淀法的缺点n沉淀为胶状物，水洗、过滤困沉淀为胶状物，水洗、过滤困难；难；n

2、沉淀剂易作为杂质混入沉淀物沉淀剂易作为杂质混入沉淀物或形成络合物；或形成络合物；n沉淀过程各成分的偏析；沉淀过程各成分的偏析；n合适的共沉淀剂寻找困难等合适的共沉淀剂寻找困难等不需沉淀不需沉淀剂的液相反剂的液相反应法应法溶剂溶剂蒸发法，喷蒸发法，喷雾热解法雾热解法溶剂蒸发法溶剂蒸发法n重点重点：溶液被分散成小液滴，使组分偏析体：溶液被分散成小液滴，使组分偏析体积最小。积最小。n优点优点：1)粒子内各成分比例与原溶液相同，且可形粒子内各成分比例与原溶液相同，且可形成多组分氧化物粉末；成多组分氧化物粉末；2)氧化物粒子一般为球形，流动性好；氧化物粒子一般为球形，流动性好；3)易于连续运转，生产能力

3、较大易于连续运转，生产能力较大喷雾干燥法喷雾干燥法就是溶剂蒸发法的一种就是溶剂蒸发法的一种金属盐溶液金属盐溶液喷喷 雾雾 (1020m)冻结液滴冻结液滴溶剂升华溶剂升华热风中溶热风中溶剂蒸发剂蒸发高温介质中高温介质中溶剂蒸发溶剂蒸发溶剂蒸发溶剂蒸发+热分解热分解金属盐粒子金属盐粒子热分解热分解氧化物粒子氧化物粒子冷冻干燥法冷冻干燥法喷雾干燥法喷雾干燥法热煤油法热煤油法喷雾热解法喷雾热解法分类分类喷雾干燥装置图喷雾干燥法的特点n原料盐必须能溶于溶剂中n快速干燥，粉体呈球形；n粉体组分均一，纯度高；n可用于造粒。如镍、铁、锌混合硫酸盐的制备，粒径约1020m盐200nm软铁氧体微粉喷雾热解法n较为

4、新颖的方法，最早出现于较为新颖的方法，最早出现于60年代末；年代末；n溶剂蒸发与金属盐热解在瞬间同时发生，生成产物与溶剂蒸发与金属盐热解在瞬间同时发生，生成产物与原料盐具有不同的化学组成；也称为喷雾焙烧法，火原料盐具有不同的化学组成；也称为喷雾焙烧法，火焰喷雾法，溶液蒸发分解法等。焰喷雾法，溶液蒸发分解法等。n喷雾可进入加热的反应器或喷至高温火焰两种方法，喷雾可进入加热的反应器或喷至高温火焰两种方法，一般用可燃性溶剂，以利用其燃烧热一般用可燃性溶剂，以利用其燃烧热喷雾热解喷雾热解装置图装置图制备过程制备过程 n雾化雾化干燥干燥分解分解灼烧灼烧n干燥阶段的传热传质过程干燥阶段的传热传质过程1)1

5、)气相主体向液滴表面传热过程；气相主体向液滴表面传热过程；2)2)溶剂向液滴表面蒸发，蒸气由液滴表面向气体扩散；溶剂向液滴表面蒸发，蒸气由液滴表面向气体扩散；3)3)溶剂挥发使液滴体积收缩；溶剂挥发使液滴体积收缩；4)4)溶质由液滴表面向中心扩散；溶质由液滴表面向中心扩散；5)5)液滴内部的热量传递液滴内部的热量传递一般来说，溶质扩散及液滴收缩过程为控制步骤一般来说，溶质扩散及液滴收缩过程为控制步骤液滴粒子形貌与制备条件的关系液滴粒子形貌与制备条件的关系(一一)液滴粒子形貌与制备条件的关系液滴粒子形貌与制备条件的关系(二二)粉体特点n兼具液相法和气相法的优点：1、不需过滤、洗涤，2、纯度高，分

6、散性好，粒度均匀可控，可制备多组分的复合超微粉体超声喷雾热解制备超声喷雾热解制备SDC粉体粉体主料：Ce(NO3)3 及Sm(NO3)3水溶液 配料：甘氨酸(g)或尿素(u)载气：空气考察：溶液浓度、还原剂选择、反应温度等对粉体形貌的影响样品制备条件与粒子尺寸原液组分对粉体形貌的影响原液组分对粉体形貌的影响硝酸盐硝酸盐+甘氨酸硝酸盐+尿素原料浓度对粉体形貌的影响0.2 M-g2-4500.1M-g2-4500.5M-g2-450加热温度对粉体形貌的影响0.5M-g2-6000.5M-g2-5000.5M-g2-4500.5M-g2-700还原剂种类对粉体形貌的影响0.5M-u2-6000.5M

7、-u2-5000.5M-g2-500烧结体的SEM0.5M-5000.5M-g2-5000.5M-u2-5000.5M-u2-600SDC样品的电导率与温度的关系800C的电导率：U600:0.087s/cmG700:0.072s/cmG600:0.076s/cm喷雾热解法制备喷雾热解法制备Ni粉体粉体n原料：Ni(NO3)3溶液n加热方式：两段式加热n T1：液滴干燥(200600 oC),T2：固体颗粒分解(4001400 oC)气氛：N2或15%H2+85%N2分解反应过程nNi(NO3)3NiO +NO2+O2 (300oC)nNiO+H2 Ni+H2O (500oC)即(i)液滴干燥

8、,(ii)NiO 还原为 Ni,和(iii)Ni晶体的粒内烧结NiO随反应温度的变化(a)T1=200oC,T2=400 oC;(b)T1=400 oC,T2=1200oC(c)in N2 atmosphere and a carrier gas flow rate of 3.0 cms-1JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 34(1999)1313 1318NiO(Ni)形貌随反应气氛的关系n(a)NiO powder prepared at T1=200 oC,T2=400 oC,N2 atmosphere;n(b)NiO powder prepared at T1=

9、400 oC,T2=1200 oC,N2 atmosphere;n(c)powder containing Ni and NiO,prepared at T1=200oC,T2=400 oC,H2N2 atmosphere;n(d)Ni powder prepared at T1=400 oC,T2=1200 oC,H2N2 atmosphere.Ni 颗粒形貌随反应温度的关系颗粒形貌随反应温度的关系n(a)T1=200 oC,T2=400 oC n(b)T1=400 oC,T2=800 oC;n(c)T1=400oC,T2=1000 oC;n(d)T1=400 oC,T2=1200 oC i

10、n H2N2 atmosphere at a carrier gas flow rate of 3.0 cm s-1致密Ni的制备n改变以表面反应(沉淀)为主的反应方式，到以体内反应(沉淀)为主的反应方式n方法：在Ni(NO3)3溶液中加入一定的氨水，使之与Ni2+形成络合物反应方程式(a)T1=200 oC,T2=400 oC,pure NiO;(b)T1=300 oC,T2.=800oC,containing Ni and NiO;(c)T1=400 oC,T2.1200 oC,pure Ni.(a)T1=200 oC,T2=400 oC,pure NiO;(b)T1=300 oC,T2.=800oC,containing Ni and NiO;(c)T1=400 oC,T2.1200 oC,pure Ni.实际中的粉体形貌