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纳米粉体如何进行分散?

发布时间:2020/3/31 17:25:39 人气:1894 来源:admin

纳米粉体如何进行分散?

由于纳米粒子具有大比表面积,随着粒子半径的减小,其表面能和表面张力都急剧增大;此外,还具有小尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效应,因此纳米材料具有独特的力学、光、热、电、磁、吸附、气敏等性质,在信息、能源、环境和生物技术等高科技产业都具有很广泛的应用。

 

由于纳米粉体具有极大的比表面积和较高的表面能,在制备和使用过程中,极易发生粒子团聚,形成二次粒子,使粒径变大,从而失去纳米微粒具备的功能。因而需要对纳米粉体进行分散。

 

纳米粉体产生团聚的原因

所谓纳米粉体的团聚是指原生的纳米粉体颗粒在制备、分离、处理及存放过程相互连接、由多个颗粒形成较大的颗粒的团簇的现象。粉体的团聚一般分为软团聚和硬团聚两种。

 

由于纳米粒子所具有的特殊的表面结构,所以在粒子间存在着有别于常规粒子和颗粒间的作用能——纳米作用能。这种纳米作用能就是纳米粒子的表面因缺少相邻配位的原子,具有很高的活性而使纳米粒子彼此团聚的内在属性,其物理意义应是单位比表面积纳米粒子具有的吸附力,它是纳米粒子几方面吸附的总和:纳米粒子间氢键、静电作用产生的吸附;纳米粒子间的量子隧道效应、电荷转移和界面原子的局部藕合产生的吸附;纳米粒子巨大的比表面产生的吸附。

 

纳米粉体的分散

要使纳米粒子分散,就必须增强纳米粒子间的排斥作用能:强化纳米粒子表面对分散介质的浸润性,改变其界面结构,提高溶剂化膜的强度和厚度,增强溶剂排斥化作用;增大纳米粒子表面双电层的电位绝对值,增强纳米粒子间的静电排斥作用;通过高分子分散剂在纳米粒子表面吸附,产生并强化立体保护作用。

 

物理分散

1、搅拌设备进行分散

机械分散是借助外界剪切力或撞击力等机械能使纳米粒子在介质中分散的一种方法。事实上,这是一个非常复杂的分散过程,是通过对分散体系施加机械力,而引起体系内物质的物理、化学性质变化以及伴随一系列的化学反应来达到分散目的,这种现象称为机械化学反应。

机械分散法有研磨分散、普通球磨分散、振动球磨分散、胶体磨分散、空气磨分散、机械高速搅拌等。

 

2、高能反应分散法

此法是通过高能粒子作用在纳米微粒表面产生活性点,增加表面活性,使其易与其他物质发生化学反应或附着,对纳米微粒表面改性而达到易分散的目的。高能粒子包括电晕、紫外光、微波、等离子体射线等,使纳米微粒的表面受激而产生活性点。

 

3、超声波进行分散

超声波分散是降低纳米微粒团聚的有效方法,利用超声空化时产生的局部高温、高压或强冲击波和微射流等,可较大幅度地弱化纳米微粒间的纳米作用能,有效地防止纳米微粒团聚而使之充分分散,但应避免使用过热超声搅拌,因为随着热能和机械能的增加,颗粒碰撞的几率也增加,反而导致进一步的团聚。因此,应该选择低限度的超声分散方式来分散纳米颗粒。