材料合成与制备第3章课件

第三章第三章 粉体的合成粉体的合成 粉粉体体，特特别别是是高高性性能能的的微微粉粉和和超超微微粉粉，是是材材料料领领域域的的重重要要基基础础材材料料，其其应应用用领领域域极极广广，包包括括光光学学材材料料、电电子子学学材材料料、磁磁性性材材料料、高高强强高高韧韧材材料料、催催化化剂剂材材料料、传传感器材料、以及各种填料、涂料等。感器材料、以及各种填料、涂料等。在在很很多多应应用用领领域域，对对粉粉体体的的要要求求常常包包括括两两个个方方面面，即即纯纯度度和和粒粒度度。对对于于天天然然材材料料来来说说，要要同同时时满满足足这这两两个个要要求求常常是是很很困困难难的的。另另外外，很很多多材材料料在在天天然然界界是是不不存存在在的的。采用合成方法是获得这类粉体的主要途径。采用合成方法是获得这类粉体的主要途径。2021/7/131第三章 粉体的合成 粉体，特别是高性能的粉体的合成有三大类方法：粉体的合成有三大类方法：湿化学合成法湿化学合成法：通过液体介质合成；固相合成法固相合成法：原料及产物均为固相；气相合成法：气相合成法：原料为气相或被气化。微粉的粒径大约为微粉的粒径大约为 0.1 2 m（也有人提出在也有人提出在 0.1 1 m）；超微粉（或称纳米粉体）的粒径范围约为）；超微粉（或称纳米粉体）的粒径范围约为 1100nm。粉体进入超微细化之后，其物理化学性质均表现出很多粉体进入超微细化之后，其物理化学性质均表现出很多独特的特征，因而成为近二十多年来材料科学与工程领域的独特的特征，因而成为近二十多年来材料科学与工程领域的主要研究热点之一。主要研究热点之一。2021/7/132粉体的合成有三大类方法：微粉的粒径大约为 0第一节 粉体的湿化学法合成湿化学法合成主要是指化合物材料的形成过程在液湿化学法合成主要是指化合物材料的形成过程在液相中进行。相中进行。湿化学法合成粉体工艺方法很多，主要有：湿化学法合成粉体工艺方法很多，主要有：水热法水热法沉淀法沉淀法水解法水解法喷雾干燥法喷雾干燥法冷冻干燥法冷冻干燥法溶胶凝胶法溶胶凝胶法2021/7/133第一节 粉体的湿化学法合成湿化学法合成主要是指化合物材料的一、粉体的水热法合成一、粉体的水热法合成 以沸石以沸石(Zeolite)分子筛分子筛 的合成为例的合成为例 沸石是一种具有独特性能的沸石是一种具有独特性能的铝硅酸盐铝硅酸盐多孔材料，是重要多孔材料，是重要的分子筛、催化剂、催化剂载体。的分子筛、催化剂、催化剂载体。结构结构2021/7/134一、粉体的水热法合成 沸石是一种具有独特性能的（一）水热合成技术（一）水热合成技术 水水热热合合成成是是在在水水溶溶液液体体系系中中于于一一定定温温度度条条件件下下进进行行。合合成成温温度度在在25150时时，称称低低温温水水热热合合成成。合合成成温温度度在在150以以上上时时，称称高高温温合合成成。沸沸石石的的合合成成大大多多为为低低温温合合成成。由由于于在在较较高高温温度度下下生生成成的的铝铝硅硅酸酸盐盐类类晶晶体体的的水水合合程程度度较较小小，因因此此，较较低低的的合合成成温温度度有有利利于于使使较较多多的的水水结结合合到到沸沸石石晶晶体体中，从而得到较大孔径的产品。中，从而得到较大孔径的产品。关于沸石的合成，早在二十世纪初就开始了研究。关于沸石的合成，早在二十世纪初就开始了研究。经过数十年的探索，最终找到了适合了合成方法经过数十年的探索，最终找到了适合了合成方法 水热合成法水热合成法。2021/7/135（一）水热合成技术 水热合成是在水溶液体系中于 低温水热合成的沸石大多处于非平衡状态的介稳低温水热合成的沸石大多处于非平衡状态的介稳相，它们是在自然界中不存在的沸石品种。另外，由相，它们是在自然界中不存在的沸石品种。另外，由于合成温度低（通常为于合成温度低（通常为100左右），所以有利于进行左右），所以有利于进行大规模的工业生产。大规模的工业生产。沸石的合成原料主要有：沸石的合成原料主要有：含硅化合物、含铝化合物、含硅化合物、含铝化合物、碱和水四种碱和水四种。含硅化合物含硅化合物：硅胶、硅溶胶、硅酸钠（水玻璃）、石：硅胶、硅溶胶、硅酸钠（水玻璃）、石英玻璃或各种二氧化硅微粉以及硅酸酯等，其中以水玻璃英玻璃或各种二氧化硅微粉以及硅酸酯等，其中以水玻璃最常用。最常用。含铝化合物含铝化合物：活性氧化铝、氢氧化铝、铝酸钠以及各：活性氧化铝、氢氧化铝、铝酸钠以及各种铝的无机盐类等。种铝的无机盐类等。碱碱：主要为：主要为NaOH和和KOH等。等。2021/7/136 低温水热合成的沸石大多处于非平衡状态的介稳 为了降低合成成本，二十世纪八十年代以来广泛进行为了降低合成成本，二十世纪八十年代以来广泛进行了利用天然资源如铝硅酸盐矿物为原料来合成沸石的研究。了利用天然资源如铝硅酸盐矿物为原料来合成沸石的研究。利用铝土矿、高岭土、膨润土、天然沸石等合成沸石的研利用铝土矿、高岭土、膨润土、天然沸石等合成沸石的研究先后取得的进展。以铝土矿为铝源的沸石合成在九十年究先后取得的进展。以铝土矿为铝源的沸石合成在九十年代初就已成功应用于生产。代初就已成功应用于生产。（二）（二）4A沸石的合成沸石的合成 4A沸石是自然界中不存在的沸石品种，其化学式为：沸石是自然界中不存在的沸石品种，其化学式为：Na2O Al2O3 2SiO2 5H2O 4A沸石具有大量孔洞（孔道），其孔径约为沸石具有大量孔洞（孔道），其孔径约为 4，是，是一种分子筛。由于其对一种分子筛。由于其对Ca2、Mg2等离子具有很强的吸附等离子具有很强的吸附作用，因此是一种很好的洗涤剂助剂，可取代传统的洗涤作用，因此是一种很好的洗涤剂助剂，可取代传统的洗涤剂助剂剂助剂三聚磷酸钠三聚磷酸钠。2021/7/137 为了降低合成成本，二十世纪八十年代以来广泛进 4A沸石合成的各组分配比应满足两个要求：沸石合成的各组分配比应满足两个要求：适于生成纯的适于生成纯的4A沸石产品；沸石产品；有利于经济核算，在同一容积的合成装置中，获得有利于经济核算，在同一容积的合成装置中，获得尽可能高的单批产量。尽可能高的单批产量。研究表明，研究表明，4A沸石合成原料配比最好为：沸石合成原料配比最好为：Na2O:Al2O3:SiO2:H2O 3:1:2:185 所用原料主要为：硅酸钠、氢氧化铝或活性氧化铝、所用原料主要为：硅酸钠、氢氧化铝或活性氧化铝、氢氧化钠和水。各组分的配制方法为：氢氧化钠和水。各组分的配制方法为：硅酸钠溶液的配制：工业上一般选用模数（即硅酸钠溶液的配制：工业上一般选用模数（即SiO2/Na2O）为为 2.5的工业用水玻璃。加水稀释至的工业用水玻璃。加水稀释至Na2O为为 1.01.2 mol/L，SiO2为为 2.53.0mol/L。加热至沸腾半小加热至沸腾半小时，分离杂质。时，分离杂质。2021/7/138 4A沸石合成的各组分配比应满足两个要求：202铝硅酸钠的配制：铝硅酸钠的配制：NaOH加水，制成加水，制成Na2O为为 68 mol/L。加热至沸腾，按加热至沸腾，按Na2O/Al2O31.82.0加入氢氧化铝或活性加入氢氧化铝或活性氧化铝，加热使其完全溶解。然后加水稀释至氧化铝，加热使其完全溶解。然后加水稀释至Na2O为为2.02.7mol/L，Al2O3为为1.01.3mol/L。反应式为：反应式为：2NaOH 2Al(OH)3 Na2Al2O4 4H2O 氢氧化钠溶液的配制：氢氧化钠加水制成氢氧化钠溶液的配制：氢氧化钠加水制成Na2O为为 34mol/L的溶液。的溶液。配制的原料按配比混合后，加入反应釜，在不断搅拌配制的原料按配比混合后，加入反应釜，在不断搅拌下，加热至下，加热至100 2，反应，反应5小时。在这一过程中，可通过小时。在这一过程中，可通过取样测试或显微镜观察，确定晶形和质量。取样测试或显微镜观察，确定晶形和质量。2021/7/139铝硅酸钠的配制：NaOH加水，制成Na2O为 68 mo4A沸石合成的流程图为：沸石合成的流程图为：NaOHAl(OH)3H2O铝酸钠溶液铝酸钠溶液水玻璃水玻璃NaOH溶液溶液混混 胶胶晶晶 化化洗涤、脱水洗涤、脱水干燥干燥4A沸石沸石产品产品搅拌搅拌100，5h尾水回收再利用尾水回收再利用2021/7/13104A沸石合成的流程图为：NaOHAl(OH)3H2O铝酸钠溶4A沸石合成实例沸石合成实例“偏高岭石碱水偏高岭石碱水”体系体系中中 4A 沸石晶体生长规律及生沸石晶体生长规律及生长机理探讨长机理探讨以高岭石为原料合成以高岭石为原料合成 4A 沸石沸石2021/7/13114A沸石合成实例“偏高岭石碱水”体系中 4A 沸石晶高高 岭岭 石石 晶晶 体体 形形 貌貌蠕虫状高岭石集合体蠕虫状高岭石集合体2021/7/1312高 岭 石 晶 体 形 貌蠕虫状高岭石集合体2021/7/1沸石在偏高岭石表面成核沸石在偏高岭石表面成核4A2021/7/1313沸石在偏高岭石表面成核4A2021/7/13134A沸石晶体在偏高岭石表面上生长沸石晶体在偏高岭石表面上生长2021/7/13144A沸石晶体在偏高岭石表面上生长2021/7/1314沸石晶体与母体分离沸石晶体与母体分离4A2021/7/1315沸石晶体与母体分离4A2021/7/1315沸石双晶及晶体缺陷沸石双晶及晶体缺陷4A2021/7/1316沸石双晶及晶体缺陷4A2021/7/1316二次成核与二次成核与沸石双晶沸石双晶2021/7/1317二次成核与沸石双晶2021/7/1317（三）分子筛的模板法合成（三）分子筛的模板法合成20世世纪纪90年年代代初初期期，美美国国Mobil公公司司Beck等等人人突突破破性性地地运运用用季季铵铵盐盐类类表表面面活活性性剂剂作作为为多多孔孔硅硅酸酸盐盐的的模模板板剂剂，成成功功地地合合成成了了孔孔径径在在1.510nm内内可可调的新型沸石族调的新型沸石族M41S材料。材料。MCM-41是是M41S族族中中的的典典型型代代表表，它它具具有有六六方方有有序序孔孔道道结结构构，孔孔径径均均匀匀，比比表表面面积积高高，吸吸附附容容量量大大，更更加加有有利利于于大大分分子子的的快快速速扩扩散散，在在石石油油化化工工方面有很大的应用价值。方面有很大的应用价值。2021/7/1318（三）分子筛的模板法合成20世纪90年代初期，美国Mobil液液-晶模板机理（晶模板机理（Liquid-crystaltemplatingmechanism）协同作用机理（协同作用机理（Cooperativeformationmechanism）MCM41的形成机理的形成机理2021/7/1319液-晶模板机理（Liquid-crystal templaSchematic representation of the mesoporous array of the MCM-41 before and after the calcination.()Surfactant molecule;wt,silica wall thickness;d(100),interplanar distance in the(1 0 0)plane and a0,mesoporous parameter.AlMCM-41molecularsievesmolar composition4.58 SiO2:0.0485 Na2O:1 CTMABr:0.038 Al2O3:200H2O.2021/7/1320Schematic representation of th协同作用模板机理协同作用模板机理Cooperativetemplatingmechanism2021/7/1321协同作用模板机理2021/7/1321中性模板机理中性模板机理Neutraltemplatingmechanism2021/7/1322中性模板机理2021/7/1322通过静电吸附组装通过静电吸附组装合成合成Synthesispathwaysbasedonelectrostaticinterations.2021/7/1323通过静电吸附组装合成2021/7/1323Schematic illustration of proposed patterning mechanism in mesolamellar aluminophosphates.中孔层状磷酸铝的制备中孔层状磷酸铝的制备中孔层状磷酸铝的制备中孔层状磷酸铝的制备2021/7/1324Schematic illustration of propTEMimagesofdodecylaminemesolamellaraluminophosphate:(a)lamellarstructure;(b)hexagonal-likearraysofconcentricrings;(c)close-upshowingconcentricrings;(d)schematiceillustrationofedge-onviewoftheinorganic-organicbilayerscoaxiallywrappedaroundarod-likemicelle.多孔磷酸铝多孔磷酸铝多孔磷酸铝多孔磷酸铝2021/7/1325TEM images of dodecylamine mesSchematicdiagramofthescaffoldingmechanisminlong-chainalkytrimethylammonium（三甲基乙醇胺）（三甲基乙醇胺）incorporatedZrO2.ZrOZrO2 2多孔材料的制备工艺多孔材料的制备工艺多孔材料的制备工艺多孔材料的制备工艺2021/7/1326Schematic diagram of the scaffPossible pathways for the synthesis of mesostructured niobium oxide under a ligand-assisted templating mechanism.中孔氧化铌模板法制备中孔氧化铌模板法制备中孔氧化铌模板法制备中孔氧化铌模板法制备2021/7/1327Possible pathways for the syntTEM images of as-sythesized mesoporous niobium oxide prepared via the ligand-assisted templating approach.中孔中孔Nb2O3模板法合成模板法合成2021/7/1328TEM images of as-sythesized me二、二、粉体的沉淀法合成粉体的沉淀法合成 沉沉淀淀法法是是利利用用某某些些电电荷荷相相反反的的离离子子在在溶溶液液中中发发生生反反应应生生成成不不溶溶于于水水的的晶晶质质的的性性质质而而进进行行合合成成的的方方法法。一一般般来来说说，生生成物粒径大于成物粒径大于 1 m 时，便发生沉淀。时，便发生沉淀。产产生生沉沉淀淀的的过过程程中中，粉粉体体颗颗粒粒的的粒粒径径取取决决于于核核形形成成和和成成长长的的速速率率。若若成成核核速速率率小小于于核核成成长长的的速速率率，则则生生成成的的颗颗粒粒数数就少，单个颗粒的粒径就大。反之，粒径则小。就少，单个颗粒的粒径就大。反之，粒径则小。由由于于颗颗粒粒的的生生长长沉沉淀淀过过程程是是一一个个极极复复杂杂的的过过程程，有有关关成成核核控控制以及核成长控制的问题仍有很多工作要做。制以及核成长控制的问题仍有很多工作要做。一一般般来来说说，沉沉淀淀物物的的溶溶解解度度越越小小，沉沉淀淀物物的的粒粒径径也也越越小小；而而溶液的过饱和度越小，则沉淀物的粒径越大。溶液的过饱和度越小，则沉淀物的粒径越大。2021/7/1329二、粉体的沉淀法合成 沉淀法是利用某些电沉淀法包括共沉淀法和化合物沉淀法两种。沉淀法包括共沉淀法和化合物沉淀法两种。1.共沉淀法共沉淀法 所所谓谓共共沉沉或或共共沉沉淀淀是是指指在在分分析析化化学学上上，使使溶溶液液中中某某些些特特定定的的离离子子分分别别沉沉淀淀时时，共共存存于于溶溶液液中中的的其其他他离离子子也也与与特特定定离离子一起沉淀的现象。子一起沉淀的现象。用用于于共共沉沉淀淀法法合合成成粉粉体体的的原原料料主主要要为为：氢氢氧氧化化物物、碳碳酸酸盐、硫酸盐、草酸盐等。盐、硫酸盐、草酸盐等。溶溶液液中中沉沉淀淀生生成成的的条条件件因因不不同同金金属属离离子子而而异异。即即同同一一条条件件下下，要要使使组组成成材材料料的的多多种种离离子子同同时时沉沉淀淀几几乎乎是是不不可可能能。实实际际上上，共共沉沉淀淀是是使使金金属属离离子子按按满满足足条条件件顺顺序序依依次次沉沉淀淀下下去去，形形成成单单一一或或多多种种金金属属离离子子构构成成的的混混合合沉沉淀淀物物。因因因因此此此此，共共共共沉沉沉沉淀淀淀淀法本质上是分别沉淀，其沉淀物不是一种化合物。法本质上是分别沉淀，其沉淀物不是一种化合物。法本质上是分别沉淀，其沉淀物不是一种化合物。法本质上是分别沉淀，其沉淀物不是一种化合物。2021/7/1330沉淀法包括共沉淀法和化合物沉淀法两种。1.共沉淀法 2.化合物沉淀法化合物沉淀法 本法是使金属离子以与配比组成相等的化学计量化合物本法是使金属离子以与配比组成相等的化学计量化合物的形式沉淀的，沉淀物具有在原子尺度上的组成均匀性。的形式沉淀的，沉淀物具有在原子尺度上的组成均匀性。盐混合溶液盐混合溶液恒温器恒温器加热器加热器应用草酸盐进行化合物沉淀的合成装置应用草酸盐进行化合物沉淀的合成装置BaTiO(C2O4)24H2O、BaSn(C2O4)21/2H2O、CaZrO(C2O4)22H2O分别合成分别合成BaTiO3、BaSnO3、CaZrO3等粉体。等粉体。化合物沉淀法是一种化合物沉淀法是一种能够得到组成均匀性能够得到组成均匀性优良的粉体方法。要优良的粉体方法。要获得最终产物还需对获得最终产物还需对沉淀物进行加热处理。沉淀物进行加热处理。草酸溶液草酸溶液2021/7/13312.化合物沉淀法 本法是使金属离子以与配比三、粉体的水解法合成三、粉体的水解法合成 本法是利用某些化合物可水解生成沉淀的性质来合成超细本法是利用某些化合物可水解生成沉淀的性质来合成超细粉体的。反应产物一般为氢氧化物或水合物。由于反应体系仅粉体的。反应产物一般为氢氧化物或水合物。由于反应体系仅由金属盐和水组成，只要利用高纯度的金属盐，就可以合成出由金属盐和水组成，只要利用高纯度的金属盐，就可以合成出高纯度的超细粉体。高纯度的超细粉体。1.无机盐水解法无机盐水解法 利利用用金金属属的的明明矾矾盐盐溶溶液液、硫硫酸酸盐盐溶溶液液、氯氯化化物物溶溶液液、硝硝酸酸盐盐溶溶液液，通通过过实实现现胶胶体体化化，可可用用来来合合成成超超细细粉粉体体。最最早早为为人人熟熟知知的的是是制制备备金金属属氧氧化化物物和和含含水水金金属属氧氧化化物物。TiO2 和和 Fe2O3 粉粉体是最典型的例子。体是最典型的例子。三氧化二铁（三氧化二铁（-Fe2O3）粉体可通过水解三价铁的盐溶粉体可通过水解三价铁的盐溶液来获得。液来获得。2021/7/1332三、粉体的水解法合成 本法是利用某些化合物可水EC C C EC EC EC EC NCC C C C C C E N C C C C C I I N E E E IE I I I N-0.5-1.0-1.5-2.0-3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0Log(HCl/mol L-1)Log(FeCl3/mol L-1)在在 50%的乙醇水溶液中，的乙醇水溶液中，FeCl3 浓度、浓度、HCl浓度与生成颗粒形状的关系浓度与生成颗粒形状的关系C：立方体；立方体；E：椭圆形体；：椭圆形体；I：不规则形状；：不规则形状；N：不发生沉淀：不发生沉淀白色区域为单分散立白色区域为单分散立方体形方体形 -Fe2O3 的合的合成范围。成范围。原料：三氯化铁。原料：三氯化铁。高温水热合成后得到高温水热合成后得到 -FeOH和和-Fe2O3 的的混合物。两者粒度相混合物。两者粒度相差很大，可通过离心差很大，可通过离心分离或自然沉降分离。分离或自然沉降分离。-Fe2O3的形状随反的形状随反应物浓度的不同而不应物浓度的不同而不同。同。2021/7/1333EC C C EC EC 2.醇盐水解法醇盐水解法 金金属属醇醇盐盐是是有有机机金金属属化化合合物物的的一一类类，通通式式为为M(OR)x。习习惯惯上上常常把把正正硅硅酸酸盐盐、正正硼硼酸酸盐盐、正正钛钛酸酸盐盐等等称称为为烷烷基基正正脂脂或烯丙基正脂，如硅乙醇盐或烯丙基正脂，如硅乙醇盐 Si(OEt)4 一般称为正硅酸乙脂。一般称为正硅酸乙脂。金金属属醇醇盐盐与与水水反反应应生生成成氧氧化化物物、氢氢氧氧化化物物及及其其水水合合物物的的沉沉淀淀。沉沉淀淀物物为为氧氧化化物物时时可可直直接接干干燥燥，是是氢氢氧氧化化物物、水水合合物物时，可经煅烧，使其转化成氧化物粉体。时，可经煅烧，使其转化成氧化物粉体。利用利用Ba的醇盐和的醇盐和Ti的醇盐来合成的醇盐来合成BaTiO3实例：实例：以以金金属属Ba直直接接与与醇醇反反应应制制取取钡钡醇醇盐盐；以以四四氯氯化化钛钛在在NH3存在的条件下与醇反应制取钛醇盐。存在的条件下与醇反应制取钛醇盐。按按Ba:Ti1:1 的的比比例例将将两两种种醇醇盐盐混混合合，环环流流两两小小时时。然然后，加入蒸馏水，搅拌水解，得白色后，加入蒸馏水，搅拌水解，得白色BaTiO3超细粉体沉淀。超细粉体沉淀。2021/7/13342.醇盐水解法 金属醇盐是有机金属化合物金属钡金属钡四氯化钛四氯化钛钡醇盐钡醇盐钛醇盐钛醇盐钛酸钡钛酸钡乙醇乙醇氢氢乙醇乙醇氨氨氯化铵氯化铵水水乙醇乙醇钛酸钡的粉体的合成工艺流程钛酸钡的粉体的合成工艺流程甲甲醇醇、乙乙醇醇、异异丙丙醇醇、正正丁丁醇醇等等，其其对对合合成成的的粉粉体体都都没没有有本本质质的的影影响响，即即醇醇盐盐的的烃烃基基对对粉粉体体的的粒粒径径及及形形状状都都没没有有多多大大影影响响，都都可可以以得得到到单单相相的的钛酸钡晶体。钛酸钡晶体。2021/7/1335金属钡四氯化钛钡醇盐钛醇盐钛酸钡乙醇氢乙醇氨氯化铵水乙醇钛酸四、粉体的喷雾法合成四、粉体的喷雾法合成这是应用最广泛的以溶液为初始原料来合成粉体的方法之一。这是应用最广泛的以溶液为初始原料来合成粉体的方法之一。1.喷雾干燥法喷雾干燥法 将原料制成溶液或泥浆，然后用喷嘴喷成雾状，使原料将原料制成溶液或泥浆，然后用喷嘴喷成雾状，使原料微细化。这种雾状微粒在干燥器中干燥，并用旋风吸尘器收微细化。这种雾状微粒在干燥器中干燥，并用旋风吸尘器收集，而后进行高温（集，而后进行高温（8001000）焙烧，可制成粒度）焙烧，可制成粒度 1 m的粉体。的粉体。其经涡轮搅拌机处理，可很容易制成亚微米其经涡轮搅拌机处理，可很容易制成亚微米级的微粉。级的微粉。以镍、锌、铁的硫酸盐一起作为原料制成溶液，经喷以镍、锌、铁的硫酸盐一起作为原料制成溶液，经喷雾干燥处理后，煅烧，可制得镍、锌铁氧体。雾干燥处理后，煅烧，可制得镍、锌铁氧体。2021/7/1336四、粉体的喷雾法合成这是应用最广泛的以溶液为初始原料来合成粉混合盐水溶液混合盐水溶液排气口排气口喷雾器喷雾器气体喷头气体喷头热气热气干燥室干燥室旋风器旋风器混合盐微粒混合盐微粒喷雾干燥装置示意图喷雾干燥装置示意图 本装置适用于本装置适用于软铁氧体超微粉体软铁氧体超微粉体的合成。研究表明，的合成。研究表明，该装置制备的超微该装置制备的超微粉体不仅粒径小，粉体不仅粒径小，而且组成极均匀。而且组成极均匀。2021/7/1337混合盐水溶液排气口喷雾器气体喷头热气干燥室旋风器混合盐微粒喷2.喷雾水解法喷雾水解法 这这是是一一种种利利用用物物理理方方法法和和化化学学方方法法相相结结合合来来合合成成单单分分散性粉体的方法。散性粉体的方法。其其基基本本原原理理是是：将将金金属属醇醇盐盐制制成成气气溶溶胶胶，然然后后与与水水蒸蒸汽汽反反应应，实实现现水水解解，形形成成单单分分散散性性氢氢氧氧化化物物或或水水合合物物颗颗粒粒，再再经高温焙烧即得氧化物微粉。经高温焙烧即得氧化物微粉。用用喷喷雾雾水水解解法法合合成成粉粉体体的的典典型型实实例例是是氧氧化化铝铝微微粉粉的的合合成成。其其是是将将铝铝醇醇盐盐的的蒸蒸汽汽通通过过分分散散在在载载气气体体中中的的氯氯化化银银核核后后冷冷却却，生生成成以以氯氯化化银银为为核核的的丁丁醇醇盐盐气气溶溶胶胶。这这种种气气溶溶胶胶由由单单分分散散液液滴滴构构成成。这这种种气气溶溶胶胶与与水水蒸蒸气气反反应应便便实实现现水水解解，形成单分散性氢氧化铝。其经焙烧后便得氧化铝微粉。形成单分散性氢氧化铝。其经焙烧后便得氧化铝微粉。2021/7/13382.喷雾水解法 这是一种利用物理方法和化学载体气体载体气体干燥剂干燥剂过滤器过滤器计量计计量计成核炉成核炉锅炉锅炉泵泵冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器加热器加热器水解器水解器冷凝器冷凝器加热部件加热部件气溶胶出口气溶胶出口喷雾法合成氧化铝的装置喷雾法合成氧化铝的装置 载气体氦经干燥后，载气体氦经干燥后，在成核炉将氯化银核载上，在成核炉将氯化银核载上，然后通入锅炉。锅炉主要然后通入锅炉。锅炉主要用于产生丁基醇铝蒸汽。用于产生丁基醇铝蒸汽。在锅炉中，载有氯化银核在锅炉中，载有氯化银核的氦气被丁基醇铝饱和。的氦气被丁基醇铝饱和。其经冷凝器冷却后，形成其经冷凝器冷却后，形成气溶胶。这种气溶胶经加气溶胶。这种气溶胶经加热器（热器（130左右）气化左右）气化后，再次有冷凝器冷却凝后，再次有冷凝器冷却凝缩，然后送入水解器与水缩，然后送入水解器与水蒸气混合，进行水解反应。蒸气混合，进行水解反应。之后，再由冷凝器冷却，之后，再由冷凝器冷却，最后有微孔过滤器收集。最后有微孔过滤器收集。2021/7/1339载体气体干燥剂过滤器计量计成核炉锅炉泵冷凝器冷凝器加热器水3.喷雾焙烧法喷雾焙烧法盐溶液盐溶液加压空气加压空气热电偶热电偶喷嘴喷嘴电炉电炉捕集器捕集器旋风器旋风器 液态原料经压缩空气送液态原料经压缩空气送至喷嘴，喷雾成细小液滴。至喷嘴，喷雾成细小液滴。液滴在随气流向下移动过程液滴在随气流向下移动过程中，受热而发生热解，形成中，受热而发生热解，形成微粒。微粒。石英管石英管 硝酸镁与硝酸铝的混硝酸镁与硝酸铝的混合溶液经喷雾、焙烧后，合溶液经喷雾、焙烧后，合成了镁铝尖晶石。合成了镁铝尖晶石。2021/7/13403.喷雾焙烧法盐溶液加压空气热电偶喷嘴电炉捕集器旋风器 五、粉体的冻结干燥法合成五、粉体的冻结干燥法合成 本本法法适适应应于于合合成成活活性性高高、反反应应性性强强的的微微粉粉。其其特特点点是是可可制制备备出出成成分分复复杂杂的的微微粉粉，且且干干燥燥时时颗颗粒粒产产生生大大量量孔孔洞洞，有有利利于于煅煅烧烧时时产产生生的的气气体体的排出，粉碎性也好，容易微细化。的排出，粉碎性也好，容易微细化。2021/7/1341五、粉体的冻结干燥法合成 本法适应于合成活性高温度温度压力压力EM冰的溶解度曲线冰的溶解度曲线水的蒸汽压曲线水的蒸汽压曲线盐溶液蒸汽盐溶液蒸汽冰盐蒸汽冰盐蒸汽盐水溶液的温度压力图盐水溶液的温度压力图M水的三相点；水的三相点；E：（冰、盐、溶：（冰、盐、溶液、蒸汽的）四相共存点液、蒸汽的）四相共存点 点点为初始状态，即为初始状态，即处于液态的盐水溶液。经处于液态的盐水溶液。经急激冷冻（冻结），溶液急激冷冻（冻结），溶液转化至点转化至点，溶液物系变，溶液物系变为冰与盐的固体化合物。为冰与盐的固体化合物。降低压力，物系会逐渐转降低压力，物系会逐渐转至点至点，再升温，物系向，再升温，物系向盐蒸汽的区域移动，至盐蒸汽的区域移动，至状态状态，将蒸汽排出，最，将蒸汽排出，最后只剩下盐。后只剩下盐。冷冻过程中，将溶液冷冻过程中，将溶液变成细小的液滴有利于避变成细小的液滴有利于避免溶液中的盐发生分离。免溶液中的盐发生分离。冰溶液蒸汽冰溶液蒸汽冰盐溶液冰盐溶液2021/7/1342温度压力EM冰的溶解度曲线水的蒸汽压曲线盐溶液蒸发热体发热体冷冻颗粒冷冻颗粒丙酮干冰冷浴丙酮干冰冷浴抽真空抽真空液氮液氮冷冻液滴的干燥装置冷冻液滴的干燥装置 干燥过程必须确保液滴不解冻，而是发生升华。升华干燥过程必须确保液滴不解冻，而是发生升华。升华时加热，可加速干燥。此外，降低系统中的水的蒸汽压，时加热，可加速干燥。此外，降低系统中的水的蒸汽压，也能有效加快干燥。利用冷凝器来捕集升华后的水。也能有效加快干燥。利用冷凝器来捕集升华后的水。2021/7/1343发热体冷冻颗粒丙酮干冰冷浴抽真空液氮冷冻液滴的干燥装置 六、火花放电法六、火花放电法电源接线柱电源接线柱反应槽反应槽铝电极铝电极铝粒铝粒 火花放电在短时间内能放火花放电在短时间内能放出很大的电能，因此，在放电出很大的电能，因此，在放电瞬间产生高温。瞬间产生高温。火花放电法合成氧化铝微粉装置火花放电法合成氧化铝微粉装置 水槽中放入铝粒，电极水槽中放入铝粒，电极插入铝粒层中，放电电压为插入铝粒层中，放电电压为 24kV，放电频率为放电频率为 1200次次/秒。经反复多次稳定的火秒。经反复多次稳定的火花放电后，发生铝粒表层剥花放电后，发生铝粒表层剥离和水的电解，离和水的电解，Al与与 OH 基基团作用，形成团作用，形成 Al(OH)3 浆状浆状沉淀。这种浆状物经分离干沉淀。这种浆状物经分离干燥和煅烧之后，得粒径为燥和煅烧之后，得粒径为 0.6 1 m的的 Al2O3 微粉。微粉。本法可合成高纯度的微本法可合成高纯度的微粉。粉。纯水纯水2021/7/1344六、火花放电法电源接线柱反应槽铝电极铝粒 火花七、七、溶胶溶胶-凝胶法（凝胶法（Sol-gel法）法）这是氧化物纳米粉体的重要制备方法之一。这是氧化物纳米粉体的重要制备方法之一。选选择择可可溶溶性性金金属属无无机机盐盐或或有有机机盐盐，以以有有机机溶溶剂剂溶溶解解，加加入入适适量量催催化化剂剂和和稳稳定定剂剂，在在一一定定温温度度条条件件下下形形成成均均一一稳稳定定的的溶溶胶胶。这这种种溶溶胶胶在在一一定定条条件件下下转转化化成成凝凝胶胶。再再经经一一定定温温度度处处理理，使使其其有有机机物物及及某些无机物分解，形成氧化物纳米粉体。某些无机物分解，形成氧化物纳米粉体。优优点点：制制备备温温度度低低，纯纯度度高高，粒粒径径分分布布均均匀匀，能能制得化学活性大、单组分或多组分的化合物。制得化学活性大、单组分或多组分的化合物。2021/7/1345七、溶胶-凝胶法（Sol-gel法）这是氧化物纳米粉体的重溶胶溶胶：是指分散相的尺寸很小：是指分散相的尺寸很小(0.1m)时的分散体系。时的分散体系。主要特性是固相颗粒能在体系中保持很长的分散状态，主要特性是固相颗粒能在体系中保持很长的分散状态，体系呈液态。体系呈液态。凝胶凝胶：是指在一个分散体系中，呈固相的分散相颗粒互：是指在一个分散体系中，呈固相的分散相颗粒互相连接而构成一个网络。主要特性是体系呈类固态，即相连接而构成一个网络。主要特性是体系呈类固态，即有一定的弹性模量。有一定的弹性模量。凝胶与溶胶有很大的不同。溶胶具有良好的流动性；凝胶则凝胶与溶胶有很大的不同。溶胶具有良好的流动性；凝胶则不然，分散相质点互相连接，在整个体系内形成网络结构，不然，分散相质点互相连接，在整个体系内形成网络结构，液体包在其中。液体包在其中。凝胶和真正的固体又不完全一样，它由固液两相组成，属于凝胶和真正的固体又不完全一样，它由固液两相组成，属于胶体分散体系，其结构强度往往有限，易于遭受变化。胶体分散体系，其结构强度往往有限，易于遭受变化。2021/7/1346溶胶：是指分散相的尺寸很小(0.1m)时的分散体系。主溶溶胶胶的的形形成成实实际际上上是是金金属属有有机机分分子子或或离离子子聚聚合合的的结结果果。有有两两种聚合作用：种聚合作用：(1)羟联羟联OlationM-OH+M-OH2M-OH-M+H2O羟羟联联过过程程是是带带负负电电性性的的OH基基团团与与带带正正电电的的金金属属离离子子作作用用，引引起起水水分分子子配配体体离离去去，形形成成OH桥桥联联。只只有有在在金金属属离离子子具具有有最大配数和水分子配体条件下，羟联过程才能发生。最大配数和水分子配体条件下，羟联过程才能发生。(2)氧联氧联OxolationM-OH+HO-MM-O-M+H2O金金属属有有机机分分子子或或离离子子的的OH基基团团相相互互作作用用，放放出出一一个个水水分分子，通过氧联结在一起，即产生桥氧作用。子，通过氧联结在一起，即产生桥氧作用。2021/7/1347溶胶的形成实际上是金属有机分子或离子聚合的结果。有两种聚合作溶胶的形成过程可能包含以下反应过程：溶胶的形成过程可能包含以下反应过程：M-O-R+H2OM-OH+R-OH (hydrolysis)M-OH+HO-MM-O-M+H2O (water condensation)M-O-R+HO-MM-O-M+R-OH (alcohol condensation)(M=Si,Zr,Ti)2021/7/1348溶胶的形成过程可能包含以下反应过程：M-O-R+H2O n凝胶的结构凝胶的结构凝胶内部呈现三维网状结构，一般有以下四种类型：凝胶内部呈现三维网状结构，一般有以下四种类型：球形质点相互联结，呈线性排列，如球形质点相互联结，呈线性排列，如TiO2凝胶。凝胶。板或棒状质点搭成网状架子，如板或棒状质点搭成网状架子，如V2O5凝胶、白土浆体、石凝胶、白土浆体、石墨浆体，等等。墨浆体，等等。线性高分子构成的凝胶，骨粱中部分长链有序排列成微晶线性高分子构成的凝胶，骨粱中部分长链有序排列成微晶区，如明胶凝胶等。区，如明胶凝胶等。线性大分子间通过化学桥键而形成网状结构，硫化橡胶即线性大分子间通过化学桥键而形成网状结构，硫化橡胶即属此类。属此类。2021/7/1349凝胶的结构凝胶内部呈现三维网状结构，一般有以下四种类型：20凝胶中质点间具有连结的本性，有以下三种情形：凝胶中质点间具有连结的本性，有以下三种情形：质质点点间间靠靠vanderWaals力力形形成成凝凝胶胶结结构构。此此类类结结构构不不稳稳定定，在在外外力力作作用用下下容容易易破破坏坏，静静置置后后又又可可恢恢复复，表表现现出触变性。出触变性。大大分分子子间间靠靠氢氢键键相相互互连连接接,形形成成网网络络结结构构，如如蛋蛋白白质质类类凝凝胶胶。该该种种结结构构较较第第一一种种牢牢固固，膨膨胀胀常常与与温温度度有有关关，低低温时为有限膨胀，加热时转化为无限膨胀。温时为有限膨胀，加热时转化为无限膨胀。分分子子间间靠靠化化学学键键形形成成网网状状结结构构，如如硅硅胶胶硫硫化化橡橡胶胶等等。这这类类结结构构非非常常稳稳定定，即即使使结结构构单单元元是是柔柔性性大大分分子子(如如硫硫化化橡胶橡胶)，加热时也只表现为有限膨胀。，加热时也只表现为有限膨胀。2021/7/1350 凝胶中质点间具有连结的本性，有以下三种情形：202第二节第二节粉体的固相法合成粉体的固相法合成粉体的固相法合成主要有以下几种方法：粉体的固相法合成主要有以下几种方法：固相反应法固相反应法：高温下多种组分在固相状态下反应。高温下多种组分在固相状态下反应。机械化学法机械化学法：通过机械碾磨作用促进组分反应。通过机械碾磨作用促进组分反应。熔盐法熔盐法：在熔点较低的盐类的熔融状态下反应。在熔点较低的盐类的熔融状态下反应。2021/7/1351第二节 粉体的固相法合成粉体的固相法合成主要有以下几种方法一、固相反应法一、固相反应法固相合成是指通过一般的固相操作而完成粉固相合成是指通过一般的固相操作而完成粉料合成的一大类工艺。所谓固相操作主要是料合成的一大类工艺。所谓固相操作主要是指指:原料形态为固态;反应室内原料堆放固定;合成完成后不需要进行气固或液固分离等粉体收集处理。2021/7/1352一、固相反应法 固相合成是指通过一般的固相操作而完成粉料固固相相反反应应法法：是是把把金金属属盐盐或或金金属属氧氧化化物物按按配配方方充充分分混混合合，研研磨磨后后进进行行煅煅烧烧，直直接接得得到到超超微粉或再研磨得到超微粉。微粉或再研磨得到超微粉。固固相相反反应应法法包包括括固固相相热热分分解解法法、高高温温固固相相反反应法应法等等.固固相相热热分分解解法法制制备备超超微微粉粉比比较较简简单单,但但生生成成的的粉粉末易团聚末易团聚,需要进行二次粉碎需要进行二次粉碎.高高温温固固相相化化学学反反应应法法利利用用混混合合氧氧化化物物在在高高温温下下发生化学反应来制备复合氧化物纳米粉体发生化学反应来制备复合氧化物纳米粉体.2021/7/1353固相反应法：是把金属盐或金属氧化物按配方充分混合，研磨后进行（一）固相热分解法（一）固相热分解法利利用用固固体体原原料料的的热热解解生生成成新新的的固固相相。固固体体物物料料的的分分解一般有以下解一般有以下3种情况种情况:式式中中：S为为固固体体，G为为气气体体。显显然然要要通通过过热热分分解解制制粉粉必必须须是是(1)或或(2)。常常用用作作热热分分解解原原料料的的有有碳碳酸酸盐盐、草酸盐及硫酸盐等。草酸盐及硫酸盐等。固固相相热热分分解解法法制制备备超超微微粉粉比比较较简简单单，但但生生成成的的粉粉末末易易团团聚聚，需要进行二次粉碎。需要进行二次粉碎。在此工艺中可能有大量废气排出，必须注意处理。在此工艺中可能有大量废气排出，必须注意处理。S1S2+G1(1)S1S2+G1+G2(2)S1S2+S2(3)2021/7/1354（一）固相热分解法 利用固体原料的热解生成新的固相。固体（二）高温固相反应法（二）高温固相反应法高温固相反应法一般分两步进行高温固相反应法一般分两步进行:首首先先根根据据所所要要制制造造的的粉粉料料的的成成分分设设计计参参加加反反应应的的物物质质的的组组成成和和用用量量,然然后后将将反反应应物物充充分分均均匀匀混混合合，再再压压成成坯坯体体,于于适适当当高高温温下下煅煅烧烧合合成成。常用的反应物为氧化物、碳酸盐、氢氧化物。将合成好的熟料块体用粉磨机械磨至所需粒度。将合成好的熟料块体用粉磨机械磨至所需粒度。该法常被用于制造成分复杂的电子陶瓷原料。该法常被用于制造成分复杂的电子陶瓷原料。2021/7/1355（二）高温固相反应法高温固相反应法一般分两步进行:2021/本法的缺点：本法的缺点：本本法法需需通通过过机机械械粉粉磨磨获获得得粉粉料料，因因此此粉粉料料不不可可能能很很细细，利利用用高高效效搅搅拌拌磨磨可可制制得得颗颗粒粒直直径径为为10.5 m的粉料。的粉料。机械粉磨容易引入杂质。机械粉磨容易引入杂质。此此法法适适合合大大批批量量合合成成，并并且且所所用用的的反反应应物物容容易易获获得得，价价格格不不太太高高，因因此此适适合合大大量量生生产产制制造造，例例如如电电子工业中大量使用的钛酸钡粉料就可以这样制造子工业中大量使用的钛酸钡粉料就可以这样制造:BaCO3+TiO2BaTiO3+CO22021/7/1356本法的缺点：2021/7/1356二、机械化学法二、机械化学法l机机械械化化学学（Mechanochemistry）亦亦称称为为机机械械力力化化学学，是是专专门门研研究究物物体体在在高高能能机机械械力力作作用用和和诱诱发发下下发发生生物物理理化化学学变变化化的的一门学科。一门学科。l1919年年德德国国学学者者W.Ostwald从从化化学学分分类类的的角角度度首首次次提提出出机机械械化化学这一概念。学这一概念。l1962年年奥奥地地利利学学者者Peters与与Pajoff在在第第一一届届欧欧洲洲粉粉体体会会议议上上发发表表了了题题为为“机机械械力力化化学学反反应应”论论文文，阐阐述述了了粉粉碎碎技技术术与与机机械械化化学学的关系，明确指出机械化学反应是由机械力诱发的化学反应。的关系，明确指出机械化学反应是由机械力诱发的化学反应。l几几 十十 年年 来来，机机 械械 化化 学学 日日 益益 受受 到到 世世 界界 各各 国国 科科 学学 界界 的的 重重 视视。Avvakumov等出版了无机化学中的机械合成方法。等出版了无机化学中的机械合成方法。l1991年年成成立立国国际际机机械械化化学学会会（IMA），并并创创办办了了学学术术期期刊刊国国际际机机 械械 化化 学学 与与 机机 械械 力力 合合 金金 化化（Internation Journal ofMechanochemistryandMechanicalAlloing）2021/7/1357二、机械化学法 机械化学（Mechanochemistry）1.机械化学法合成粉体的特点机械化学法合成粉体的特点机机械械化化学学法法是是在在室室温温下下对对反反应应物物直直接接进进行行研研磨磨，合合成成中间化合物，再对化合物进行适当处理得到最终产物。中间化合物，再对化合物进行适当处理得到最终产物。该法不用溶剂，可以合成在溶液中不能合成的物质。该法不用溶剂，可以合成在溶液中不能合成的物质。该该法法属属于于机机械械力力作作用用下下的的低低温温固固相相化化学学反反应应合合成成，具具有有高高选选择择性性，高高产产率率，低低成成本本，工工艺艺流流程程简简单单，产产品品性性能能优优良良，对对环环境境污污染染小小等等优优点点，并并且且减减少少了了由由于于高高温温固固相相反反应应所所引引起起的的诸诸如如产产物物不不纯纯、粒粒子子团团聚聚、回回收收困难等不足。困难等不足。2021/7/13581.机械化学法合成粉体的特点机械化学法是在室温下对反应物直2.机械化学反应机理机械化学反应机理在在高高能能球球磨磨过过程程中中,机机械械力力使使粉粉末末颗颗粒粒发发生生强强烈烈塑塑性性变变形形，产产生生应应力力和和应应变变，使使颗颗粒粒内内产产生生大大量量的的缺缺陷，颗粒非晶化。陷，颗粒非晶化。元元素素的的扩扩散散激激活活能能显显著著降降低低，使使组组元元间间在在室室温温下下可可显显著著进进行行原原子子或或离离子子扩扩散散，颗颗粒粒不不断断破破裂裂、细细化化，形形成成了了无无数数的的扩扩散散活活性性点点，同同时时扩扩散散距距离离也也大大大大缩缩短。短。应应力力、应应变变、缺缺陷陷和和大大量量纳纳米米晶晶界界、相相界界的的产产生生，使使系系统统储储能能很很高高（达达十十几几kJ/mol），粉粉末末活活性性大大大大提高，从而诱发多相化学反应。提高，从而诱发多相化学反应。2021/7/13592.机械化学反应机理在高能球磨过程中,机械力使粉末颗粒发一些典型的机械化学反应一些典型的机械化学反应2021/7/1360一些典型的机械化学反应2021/7/13603.合成实例合成实例Cd-SnO2纳米粉体的制备纳米粉体的制备原料：原料：AR-gradeCdCl2，SnCl2，Na2CO3反应：反应：(withaplanetarymillfor6hat1400rpm)CdCl2+SnCl2+2Na2CO3CdCO3+SnO+CO2+4NaCl(1)SnO+O2+CdCOSnO+CdO+CO(2)SnCl2+Na2CO3SnO+CO2+2NaCl(3)SnO+O2SnO2（4）2021/7/13613.合成实例Cd-SnO2纳米粉体的制备CdCl2+SCd-SnO2纳米粉体纳米粉体XRDpatternsofthe1wt%Cd-SnO2nanoparticles.2021/7/1362Cd-SnO2纳米粉体XRD patterns of theMgAl2O4尖晶石的合成尖晶石的合成原料：原料：-Al2O3，一，一水软铝石（水软铝石（AlO(OH)），），MgO反应：反应：（usingalow-energymillingdevice）2021/7/1363MgAl2O4 尖晶石的合成2021/7/13635h160hMgO-Al2O3AlO(OH)MgAl2O42021/7/13645h160hMgO-Al2O3AlO(OH)MgAl2O4ZnO合成合成原料：原料：ZnSO4 7H2O,NaOH反应：反应：（电动搅拌器搅拌（电动搅拌器搅拌20min）ZnSO4 7H2O+2NaOHZn(OH)2+Na2SO4Zn(OH)2+2NaOHNa2Zn(OH)4Zn(OH)2ZnO+H2O2021/7/1365ZnO 合成ZnSO47H2O+2NaOHZn(OHZnO纳米粉体纳米粉体粒度：粒度：4080nm2021/7/1366ZnO纳米粉体2021/7/1366三、熔盐法三、熔盐法熔盐合成法是近代发展起来的一种无机材料合成方法。熔盐合成法是近代发展起来的一种无机材料合成方法。其其主主要要原原理理是是：采采用用一一种种或或数数种种低低熔熔点点的的盐盐类类作作为为反反应应介介质质，在在高高温温熔熔盐盐中中完完成成合合成成反反应应。反反应应结结束束后后，将将熔熔盐盐冷冷却却，用用合合适适的的溶溶剂剂将将盐盐类类溶溶解解，过过滤滤洗洗涤涤后后即即可可得得到到合合成成产物。产物。自自1973年年ArendtR.H.首首先先用用熔熔盐盐法法合合成成出出BaFe12O19和和SrFe12O19以以来来，该该方方法法在在合合成成电电子子陶陶瓷瓷粉粉体体方方面面得得到到了了广广泛的应用。泛的应用。近近年年来来，随随着着研研究究的的不不断断深深入入，熔熔盐盐合合成成法法的的优优势势逐逐渐渐显显示示出出来来，在在合合成成金金属属间间化化合合物物材材料料、无无机机非非金金属属材材料料等等方方面均有应用，并且应用范围越来越广泛。面均有应用，并且应用范围越来越广泛。2021/7/1367三、熔盐法熔盐合成法是近代发展起来的一种无机材料合成方法。2熔盐法的特点：熔盐法的特点：参参与与合合成成的的反反应应物物在在熔熔融融态态盐盐中中有有一一定定的的溶溶解解度度，有有利利于于各各反应组分实现原子尺度的混合。反应组分实现原子尺度的混合。组分在液相介质中有更快的扩散速度，有利于晶体的生长。组分在液相介质中有更快的扩散速度，有利于晶体的生长。这两种效应能使合成反应在较短的时间内和较低的温度下完成。由由于于反反应应体体系系为为液液相相，合合成成产产物物各各组组分分配配比比准准确确，成成分分均均匀匀，无偏析。无偏析。在在反反应应过过程程中中，熔熔融融盐盐贯贯穿穿在在生生成成的的粉粉体体颗颗粒粒之之间间，阻阻止止了了颗颗粒粒之之间间的的相相互互连连接接，使使合合成成的的粉粉体体的的分分散散性性很很好好。经经溶溶解解洗涤后的产物几乎没有团聚现象存在。洗涤后的产物几乎没有团聚现象存在。在在熔熔盐盐中中反反应应以以及及随随后后的的清清洗洗，有有利利于于杂杂质质的的清清除除，形形成成纯纯度较高的反应产物。度较高的反应产物。2021/7/1368熔盐法的特点：2021/7/1368熔盐法的模板效应熔盐法的模板效应2021/7/1369熔盐法的模板效应2021/7/1369原料：原料：Bi4Ti3O12Bi1/2(Na,K)1/2TiO30.94Bi1/2Na1/2TiO3 0.06BaTiO3模板效应模板效应2021/7/1370原料：Bi4Ti3O12Bi1/2(Na,K)1/2TiO3模板效应模板效应熔盐法合成的板状尖晶石熔盐法合成的板状尖晶石原料：板状的原料：板状的-Al2O32021/7/1371模板效应熔盐法合成的板状尖晶石原料：板状的-Al2O32熔盐法合成粉体实例熔盐法合成驰豫型铁电粉体熔盐法合成驰豫型铁电粉体Pb(Mg1/3Nb2/3)O3（PMN）粉体的熔盐法制备）粉体的熔盐法制备驰豫型铁电材料是一种重要电子材料，被广泛驰豫型铁电材料是一种重要电子材料，被广泛应用于电容器、执行器、换能器等电子元器件应用于电容器、执行器、换能器等电子元器件的制备。的制备。熔盐：熔盐：KCl，NaClKCl，NaClLiCl，Li2SO4Na2SO42021/7/1372熔盐法合成粉体实例熔盐法合成驰豫型铁电粉体2021/7/13