納米粒子的團(tuán)聚形成機(jī)理及分散方法

1、納米粒子的團(tuán)聚形成機(jī)理及分散方法納米粉體也叫納米顆粒，一般指尺寸在1100nm之間的超細(xì)粒子。納米粉體具有的體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、介電限域效應(yīng)等各種效應(yīng)，使得它表現(xiàn)出強(qiáng)吸光能力、高活性、高催化性、高選擇性、高擴(kuò)散性、高磁化率和矯頑力等特殊理化性能[1]；使它具備獨(dú)特的力學(xué)、光、熱、電、磁、吸附、氣敏等性質(zhì)[2]。在傳統(tǒng)材料中加入納米粉體將大大改善其性能或帶來意想不到的性質(zhì)。目前已用于納米固體的壓制、納米涂層、環(huán)境保護(hù)以及納米

2、粒子光催化上。納米材料科學(xué)及工業(yè)應(yīng)用已成為國內(nèi)外跨新世紀(jì)研究開發(fā)熱點(diǎn)，并開拓發(fā)展成為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在電子、化工、機(jī)械、生物醫(yī)學(xué)等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，具有日益廣泛發(fā)展的應(yīng)用前景。隨著納米科技的發(fā)展，制備納米粉體的方法越來越多。在制備納米粉體過程中，存在的最大問題就是納米顆粒的團(tuán)聚，這也是當(dāng)今納米技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)普遍關(guān)心、亟待解決的一個(gè)難題?？刂萍{米顆粒團(tuán)聚已成為制備納米顆粒的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，所以很有必要對納米顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象進(jìn)行深入研究。2團(tuán)聚分類團(tuán)聚分

3、類所謂納米粉體的團(tuán)聚是指原生的納米粉體顆粒在制備、分離、處理及存放過程中相互連接、由多個(gè)顆粒形成較大的顆粒團(tuán)簇的現(xiàn)象。由于團(tuán)聚顆粒粒度小，表面原子比例大，比表面積大，表面能大，處于能量不穩(wěn)定狀態(tài)，因而細(xì)微的顆粒都趨向于聚集在一起，很容易團(tuán)聚，形成團(tuán)聚狀的二次顆粒，乃至三次顆粒，使粒子粒徑變大，在每個(gè)顆粒內(nèi)部有細(xì)小孔隙。納米顆粒的團(tuán)聚一般分為兩種：軟團(tuán)聚和硬團(tuán)聚。對于軟團(tuán)聚機(jī)理，人們的看法比較一致，即，軟團(tuán)聚是由納米粉體表面分子或原子之間

4、的范德華力和靜電引力所致，由于作用力較弱，可以通過一些化學(xué)作用或施加機(jī)械能的方式來消除。對于硬團(tuán)聚，不同化學(xué)組成不同制備方法有不同的團(tuán)聚機(jī)理，無法用統(tǒng)一的理論來解釋。因此需要采取一些特殊的方法來對其進(jìn)行控制。VS溶劑化膜作用能；VST空間排斥作用能。3.2干燥過程中團(tuán)聚顆粒團(tuán)聚的機(jī)理干燥過程可看作固液分離過程，目前有代表性的理論有：晶橋理論，毛細(xì)管力吸附理論，氫鍵作用理論和化學(xué)鍵作用理論[13]。實(shí)際上，單一的理論很難解釋團(tuán)聚形成的機(jī)理

5、，必須綜合目前的理論，具體實(shí)驗(yàn)具體分析。在制各超細(xì)氧化鋁的實(shí)驗(yàn)[14]中已經(jīng)表明：粉體的一次顆粒團(tuán)聚成二次顆形成硬團(tuán)聚的機(jī)理在于：在制備粉體的過程中，濕凝膠的脫水干燥，煅燒過程是引起粉體中硬團(tuán)聚形成的主要原因。膠體進(jìn)入干燥階段，不同的干燥方法也會(huì)產(chǎn)生不同的團(tuán)聚效果。納米顆粒的團(tuán)聚與分散取決于其形態(tài)和表面結(jié)構(gòu)等，而納米顆粒的形態(tài)和表面結(jié)構(gòu)又與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)、表面吸附和化學(xué)反應(yīng)、制備工藝、環(huán)境狀態(tài)等諸多因素有關(guān)，因而導(dǎo)致了納米粉體團(tuán)聚與分

6、散機(jī)制的復(fù)雜性和多樣性。4納米顆粒團(tuán)聚分散方法納米顆粒團(tuán)聚分散方法納米顆粒團(tuán)聚分散就是采用一定的手段獲得粒子細(xì)小、粒徑分布窄、分散性好的顆粒。目前就團(tuán)聚的分散有多種分類。常用的分散方法有物理的和化學(xué)的方法，制備、儲運(yùn)、使用過程中納米顆粒分散方法等分類。4.1制備過程中納米粉體團(tuán)聚的解決方法4.1.1表面改性采用物理和化學(xué)方法對納米顆粒進(jìn)行表面處理，有目的地改變其表面物理化學(xué)性質(zhì)，稱為表面改性。其目的是變相降低納米粉體顆粒的表面能，提高納