精细化工概论课件 第二章 无机精细化学品.ppt

精细化工概论 第二章 无机精细化学品 第一节 超 细 化 目前，超细颗粒的制备途径大体上有两个方面：一是通过机械力将常规粉末材料进一步超细粉化；一是借助于各种化学和物理的方法，将新形成的分散状态的原子或分子逐渐生长成或凝聚成所希望的超细颗粒。前者难以得到微米级以下的粉末，这有待于技术的进一步发展来实现；后者是当今超细化的主要方法，其最大优点是容易制得超细粉末，具体方法很多，若按原料物质的状态分，可分为气相法、液相法和固相法。 第一节 超 细 化 一、气相法 气相法目前分为：物理气相沉积(PVD)法和化学气相沉积(CVD)法两种。 PVD法是利用电弧、高频电场或等离子体等高温热源将原料加热，使之气化或形成等离子体，然后通过骤冷，使之凝聚成各种形态(如晶须、薄片、晶粒等)的超细粒子。其优点是可以通过输入惰性气体和改变压力，从而控制超细粒子的尺寸。该方法特别适合于制备由液相法和固相法难以直接合成的非氧化系(如金属、合金、氮化物、碳化物等)的超细粉，粒径通常在0.1?以下，且分散性很好。其中真空蒸发法是目前在理论上研究最多和制造超细粉最常用的方法之一。 第一节 超 细 化 二、液相法 1、化学法 化学法是通过化学反应，如离子之间的反应或水解反应，生成草酸盐、碳酸盐、氢氧化物、水合氧化物等有效成分的沉淀物，沉淀颗粒的大小和形状可由反应条件来控制。然后再经过滤、洗涤、干燥、有时还需经过加热分解等工艺过程，最终得到超细粉体材料。必须注意的是加热分解过程温度的高低和加热时间的长短，不仅影响颗粒的大小，还会影响颗粒的晶型，粉料的性能。化学法包括许多具体方法，其中研究和应用较多的主要有沉淀法，纯盐法，水热法。沉淀法又包括直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、水解法、胶体化学法等，水热法亦包括水热氧化、水热沉淀、水热合成、水热还原、水热分解、水热结晶等。沉淀法是工业化采用最多的方法；水热法目前在我国仍属试验研究阶段。 第一节 超 细 化 ⑴沉淀法 沉淀法是在原料溶液中添加适当的沉淀剂，使原料溶液中的阳离子形成各种形式的沉淀物。如果原料溶液中有多种成分的阳离子，经沉淀反应后，就可以得到各种成分均一的混合沉淀物，这就是所谓的共沉淀法。利用该法可以制备含有两种以上金属元素的复合氧化物超细粉。如向BaCl2和TiCl4混合溶液中滴加草酸溶液，能沉淀出BaTiO(C2O4)2·4H2O，经过滤、洗涤和加热分解等处理，即可得到具有化学计量组成的、所需晶型的BaTiO3超细粉。 共沉淀法目前已广泛应用于制备钙钛矿型、尖晶石型、PLZT、BaTiO3系材料、敏感材料、铁氧体以及荧光材料的超细粉。在制备过程中，需要特别重视的是洗涤操作。 第一节 超 细 化 ⑵醇盐法 所谓醇盐法就是利用金属醇盐的水解制备超细粉体材料的一种方法。首要条件是要有金属醇盐化合物作为原料。 金属醇盐是金属置换醇中羟基的氢而生成的含M—O—C键的金属有机化合物的总称。化学通式为M(OR)n，M为金属，R代表烷基或烯丙基。 合成预定金属元素醇盐所用的方法，主要取决于金属醇盐中中心金属原子的电负性。一般说来，常用的合成方法主要有六种： ①金属与醇直接反应或催化下的直接反应； ②金属卤化物与醇或碱金属醇盐反应； ③金属氢氧化物或氧化物与醇反应； ④金属有机盐与碱金属醇盐反应； ⑤醇解法制备醇盐； ⑥电化学合成法。 第一节 超 细 化 ⑶水热法 指在水溶液中或大量水蒸气存在下，以高温高压或高温常压所进行的化学反应过程。如在无机合成反应中，有一些反应从热力学角度分析，认为是可以进行的反应，但在常温常压下实际的反应速度却极慢，甚至丧失其实用价值。而在水热条件下，情况则立即得到明显改善，有可能得到人们所需要的超细粉。 水热反应用于制备无机材料超细粉及晶体材料。作为一种新技术，水热反应引起世界各国科学家高度重视是近十多年的事情。初步研究认为，水热条件(高温高压)下可以加速水溶液中的离子反应和促进水解反应，有利于原子、离子的再分配和重结晶等，因此具有很广的实用价值。 第一节 超 细 化 2、物理法 物理法的主要过程是将溶解度大的盐的水溶液雾化成小液滴，使其中的水分迅速蒸发，而使盐形成均匀的球状。如再将微细的盐粒加热分解，即可制得氧化物超细粉。该法与沉淀法