纳米锑锡氧化物(ATO)粉体的水热法制备与表征 - 图文(5)

浙江大学硕士学位论文测量用超声波分散及表面活性物质十分重要。由于测量方法不同，测得的粒径和粒径分布也有差别。比表面积的测定比表面积表征了包括粉体颗粒表面及表面缺陷、皱纹和气孔在内的单位质量粉体的总面积。最常用的比表面积测定方法为ＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ—Ｔｅｌｌｅｒ）气体吸附法‘¨１：茄‰２历１ＰＩｐｏ矿（１一）％ｃ＋嚣南Ｐｏ。㈦２，％ｃ‘据实验数据用焉对旦Ｐｏ作图，若得直线，说明该吸附规律符合ＢＥＴ公这就是著名的ＢＥＴ＝常数公式，Ｐｏ是饱和蒸汽压，Ｖ是吸附气体体积，根式。通过直线的斜率和截距可计算出表面盖满一个单分子层时的饱和吸附量圪和常数Ｃ，进而由圪和吸附截面积求出比表面积ｓ。粉体粒子的几何形状的测定粒子的几何形状直接影响粉体的流动性和堆积性能，颗粒与流体的相互作用等。粉体粒子的形状与制备方法关系密切。准确得描述粒子的形状十分困难。有的文献中对颗粒形状作了定性的描述，不同研究者提出了各种不同的形状系数以表征粒子的形状。研究及观察粉体粒子形状的主要方法是光学显微镜或电子显微镜法。粉体中团聚体的结构及特性的测定粉体中的团聚体在烧结时往往先于其它粒子致密化，形成含有气孔的大粒子。在烧结的最后阶段，团聚体形成的大粒子周围的气孔往往不能被排除，严重地降低了材料的性能。团聚体的团聚强度随粉体的制备方法而改变。团聚体根据其团聚强度可分为软团聚和硬团聚，软团聚是指在一般成型压力下可以破坏其团聚结构的粉体，它们对于所制备的材料性能比硬团聚影响要小。浙江人学硕士学位论文可以用团聚系数及孔系数ＰＦ综合表征由一次粒子组成的团聚体的结构特征。孔系数ＰＦ表征了团聚体与其中孔隙的关系，即团聚体本身的疏密度。Ｐｒ越高，说明团聚体越疏松。电子显微镜对粉体的直接观察除能得知粉体的粒径、形貌的信息外，还可了解团聚体的结构等消息。粉体的表面性状的测定随粉体粒径的减小，粉体表面所占比重越来越大且表面结构更复杂，结构缺陷更严重。纳米粉体的表面性状对材料的制备工艺及材料性能将产生很大影响。非氧化物纳米粉体由于表面活性极大，使其表面不可避免地存在着与氧的结合层。结合层的厚度以及氧与粉体表面的结合状态使目前关注的问题之一。ｘ射线光电子能谱仪（ＸＰＳ）在材料的表面研究中得到广泛的应用。它可以获得表面几个原子层厚度的化学信息，表征所测元素的种类及其结合状态。与离子剥离技术相结合，ＸＰＳ还可以对粉体在深度方向上进行研究。俄歇电子能谱仪（ＡＥＳ）同样可以对纳米粉体的表面进行分析。其分析深度也是几个原子层。利用细聚焦入射电子束可以对约５０ｎｍ的微区进行表面二维、三维以至四维（随时间变化）的化学元素定量分析。透射电子显微镜（ＴＥＭ）在高分辨率状态下可获得约１０ｒｉｍ纳米粒子的晶格像，对分析纳米粉体的表面状态极为有用。与电子能量损失谱仪（ＥＥＬＳ）相结合，可获得更多的有关纳米粉体的结构及表面化学信息。由于表面的品格畸变、缺陷、表面化学反应及吸附等常导致纳米粉体表面荷电性的改变。研究纳米粉体表面荷电性以及由纳米粉体形成的悬浮体系的Ｅ电位对于认识及正确使用纳米粉体也十分重要。纳米粉体的流动性的测试纳米粉体的流动性是其工艺性能之一。为获得均匀的粉料成形体，要求纳米粉体具有良好的流动性。纳米粉体的流动性与其粒子形状、团聚状况、粒子或团聚体表面粗糙程度等许多因素有关。现在还没有一个被大家共同接受的指标。浙江大学硕：ｆ二学位论文纳米粉体的组分分析由于纳米粉体的活性极大以及纯度的要求极高，给化学分析带来一定困难。除对纳米粉体的主要化学组分的分析外，纳米粉体的杂质分析也是很重要的。纳米粉体中的主要杂质有Ｏ、ｃ１、ｃ及其它金属杂质。氧测定的较好方法是中子激活法，将样品置于电子束中，使样品中的Ｏ”吸收中子成为０订同位素，测定具有放射性的０１７同位素的放射强度以确定样品中的氧含量。该方法由于需要中子源，应用收到限制。有人用脉冲库仑法测定纳米粉体中的氧含量，是一种简便有效的方法。２．６导电粉体简介导电粉体主要有以下几类：石墨，金属，导电高分子材料，金属氧化物等。２．６．１金属粉末随着涂料工业的迅速发展，涂料已经不仅仅用作保护和装饰，各种具有特殊性能的涂料相继问世。导电涂料就是近二十年来人们开发的一种功能性涂料。绝大多数涂料的主要成分一般都是有机高分子聚合物，是绝缘物质。但是由于某些特殊目的要求，需要涂料具有导电性，例如用于取暖或冬季汽车玻璃防霜等的加热漆，输送气体、液体或固体粉末的管道的防静电漆。一些电子设备消除静电和屏蔽电磁波干扰的导电涂料等。制备导电涂料最简单的方法是在普通涂料中掺入一定量的导电填料。如碳素粉末（炭黑、石墨粉等）和金属粉末等。由于碳素粉末本身的电阻值较低、不能用于制备高导电性能的导电涂料。对于那些对涂层的导电性能要求较高的场合，如作为屏蔽电磁波干扰，常常需要用导电性能优异的金属粉末作为导电填料。金属粉末作为导电填料。除金、银等惰性大的金属外，表面的氧化都很严重。而且粉末的粒度越小．越易氧化，从而使其导电性能明显下降。因此．用金属粉末制备具有长期稳定的、良好的导电性能的导电涂料．必须对金属粉末进行防氧化表面处理，常用的方法有两种【２２】：（１）在金属铅末如铜粉的表面涂敷一层惰性金属如镀银等，（２）金属粉末的表面化学处理，如用有机磷化物、胺类比合物等浙江大学硕：Ｅ学位论文对铜粉、镍粉等进行表面防氧化处理。橡胶、塑料大多是电绝缘体。其体积电阻在ｌＯ“一１０“Ｑ?ｍ。若在其中添加分散性导电填充剂ｆ例如炭黑、石墨、石墨碳纤维或金属粉末的方法。可以制得导电材料，采用炭黑填充剂可以制得体积电阻约１０。胁１２１的材料，而用金属粉末填料可制得体积电阻约１０４Ｑ?ｍ的材料。金属导电粉体主要有金，银，镍，铜等粉体，主要用在导电的涂料和浆料中。而且粉体导电性与粒径有关，粒径越小，导电性越高。但金属不是价格昂贵，就是抗氧化性差，密度大，不易分散，容易沉淀结块。２．６．１．１银粉银粉具有良好的导电性，而且由于银粒子有高塑性和高抗氧化性．对高温水分以及对其中的配合材料具行一定的稳定性，进而相互形成牢固的接触，具有良好的稳定性，所以广泛用于各种导电的涂料和浆料中。但是银粉的价格昂贵，使得它的应用只能被限制在一些特殊应用的地方。银粉的制备有多种方法，如将金属银在真空小作物理热喷镀处理后，随之在锤式粉碎机里粉碎成一定大小的颗粒；其二是把已熔融了的银采用水喷射使之雾化．在这种情况下得到球形银粉粒子；其三用电化学法在较高电流密度下于阴极上离析出高分散银粉，分散度随电流密度的增大而提高，直到产生黑色的胶体粒子为止，此法已得到广泛应用。２．６．１．２镍粉镍粉价格适中，稳定性介于银粉与铜粉之间，在大气中不易生锈，能够抵抗苛性碱的腐蚀，且具有好的导电性，故在２０世纪８０年代，日本开发出镍系防静电涂料。镍常与银制得节银复合型导电填料，还与铝、硼等制成合金粉作为导电填料，从而使防静电涂料具有耐老化、耐湿等优点［２３１。镍粉可以在稀硫酸或者稀盐酸中加工，或者在温度高于６００。Ｃ的氢气流中退火、以除去镍粒子表面的氧化层。在稀盐酸（１：２）中处理１５—２０ｍｉｎ的镍粉、用水洗涤后，再用丙酮干燥、然后在干燥箱中于１０５。Ｃ下烘燥２ｈ。用这种方法处理的电解镍粉在０．３ＭＰａ压力下电阻率为（１－－２）×１０－４Ｑ?ｉｎ。浙江大学硕士学位论文２．６．１．３铜粉铜粉具有较好的导电性，体积电阻率与银相近，而价格仅是银价格的１／２０，但铜粉有一个致命弱点：铜在空气中易氧化，表面形成ＣｕｚＯ和ＣｕＯ不导电的薄膜，使铜的导电性迅速下降，甚至不导电。为防止铜粉的氧化以及保持稳定的导电性能，常对铜粉进行表面处理：（１）添加还原剂，如对苯二酚：（２）用胺类化合物作为络合剂进行表面保护：（３）使用银铜梯度粉。据报道【２”，通过铜粉的选用、制备和处理，制得新涂料具有稳定的导电及防静电性能。２．６．１．４复合型导电金属１２５’２５，２７为了降低防静电涂料的价格，往往在银粉中掺合其他金属粉末，例如：Ｎｉ－－Ａｇ、Ｃｕ－－Ａｇ等，它们可以任意比例组成节银复合型导电填料并且导电性能稳定，或把银粉镀在铜、铝、锡粉的外层，而导电率与纯银相当，ＰＩＰｏｔｔｅｒｓ公司研●制的银涂覆的铜和铝粉，具有高的导电率。２．６．２石墨炭系填料导电性能较好，其中以石墨导电性能最好。但以传统的浮选工艺生产的石墨，已经渐渐不能满足现在的需要，人们现在已经对经深加工制各的高纯纳米石墨进行了大量研究。有人１２８Ｊ通过在石墨中添加分散剂、增稠剂、粘结剂等一系列附加材料，通过提纯、捏合、搅拌、分散等工艺，制备了粒度小，分布均匀，电阻低，稳定性好的石墨涂料，用于彩管的内导电涂料。虽然碳系为主的填料导电性和耐腐蚀性较好，但是附着力和耐渗油性差，本身颜色深，对透明度有一定的影响，所以应用受到了限制。２．６．３结构型高分子材料结构型导电高分子材料［２９－３２Ｉ是指带有共扼双键的结晶性高聚物。其导电机理主要是通过高聚物分子中的电子７【域（结构中带有共扼双键，７【键电子作为载流子）引入导电性基团或者掺杂一些其他物质通过电荷变换形成导电性。结构型导电高分子材料具有有机高分子的低密度、易加工成型的优点，又具有一定导电性的优