液相化学法制备的纳米粉体处理团聚问题方法简介

 纳米粉体很容易产生团聚，团聚问题常常会使得纳米材料的纳米效应不能充分发挥，限制了其应用领域。本文将向读者简要阐述一下纳米粉体产生团聚的原因。由于目前很多纳米颗粒都是使用液相化学法生产的，故笔者还将着重介绍用液相化学法制备纳米粉体时，常常用来解决纳米粉体的团聚问题的一些方法。

一、纳米粉体团聚的原因

纳米粉体产生团聚的原因引起纳米粉体团聚的原因很多，有关机理尚需进一步研究，但归纳起来主要是以下几个方面:

1、分子间力、静电作用、活性高的化学键(氢键)等通常是引起纳米颗粒团聚的因素，在纳米粒子中小尺寸效应和表面效应表现得更为强烈

。

2、由于纳米颗粒的量子隧道效应、电荷转移和界面原子的相互耦合，使纳米颗粒极易通过界面发生相互作用和固相反应而团聚。

3、由于纳米粒子的比表面积大，使之与空气或各种介质接触后，极易吸附气体、介质或与其作用，从而失去原来的表面性质，导致粘连与团聚。

4、因其极高的表面能和较大的接触界面，使晶粒生长的速度加快，因而颗粒尺寸很难保持不变。

5、有些纳米粒子(如CaCO3)由于水解作用，表面呈较强的碱性、羟基性或配位水分子，它们可通过羟基和配位水分子缩合，生成硬团聚。

二、液相化学法制备纳米粉体工艺流程中如何解决团聚问题

显然，防止纳米粉体团聚，获得分散性好的纳米粒子，是目前该领域亟待解决的问题之一。用液相化学法制备纳米粉体时，在溶液反应、洗涤、干燥、煅烧等环节可通过以下方法改善纳米粉体的团聚问题：

1、加入反絮凝剂在颗粒表面形成双电层

反絮凝剂的选择可依纳米颗粒的性质、带电类型来确定，即选择适当的电解质作为分散剂，使纳米粒子表面吸引异电离子形成双电层。通过双电层之间库仑排斥作用使纳米粒子之间发生团聚的引力大大降低，从而有效地防止纳米颗粒的团聚，达到纳米颗粒分散的目的。而排斥力的大小取决于颗粒的表面电位，作用范围取决于双电层厚度。

2、运用超声技术分散纳米颗粒

近年来，声化学领域的研究非常活跃。声化学在纳米材料制备中的应用主要是基于超声波的特殊分散性能，即利用超声空化作用所产生的冲击波和微射流所具有的粉碎作用，达到分散颗粒的目的，进而解决纳米颗粒间的团聚问题。

3、洗涤除水方式

沉淀物中的水是引起纳米粒子团聚的重要因素之一，因此采用适当洗涤方法将沉淀物中的水去除是防止纳米粒子团聚的常用方法。首选物质为低沸点有机物，如用无水乙醇洗涤Zr(OH)4，既能起到表面活性剂的作用，又能防止其在煅烧过程中发生团聚;再如，用热乙醇萃取Ni(OH)2胶状沉淀，不仅能制出晶状高纯Ni(OH)2，而且可防止其在煅烧过程的团聚。

4、低温快速干燥及悬态煅烧

实验证明，在保证沉淀物干燥完全、煅烧分解完全的基础上，温度越低、时间越短越好。目前，纳米粉体的干燥可采用以下几种方式:闪蒸、冷冻干燥、超临界干燥、喷雾干燥、真空干燥等方式。纳米粉体在煅烧时可采用目前最先进的煅烧方式——悬态锻烧，该方法使粉体煅烧瞬间完成。