喷雾热分解制备粉体材料研究进展.pdf

喷雾热分解制备粉体材料研究进展 1 刘智勇，刘志宏 ，李启厚，艾 侃，张多默 中南大学冶金科学与工程学院，湖南长沙，410083 摘要：喷雾热分解技术是新兴的制备粉体材料的方法，该技术制备的粉体材料粒径分布均匀、 比表面积大、颗粒之间化学成分相同以及颗粒的流动性较好等特点。此法需要的设备简单, 可连续生产,生产成本低,必将成为材料生产的新方向。本文对喷雾热分解研究在发光材料、 超导陶瓷材料、催化剂材料、电池材料等领域的最新研究进展进行综合评述，指出了进一步 发展方向。 关键词：喷雾热分解；粉体材料；超导陶瓷；薄膜；多孔 1．引言 随着功能材料、复合材料、陶瓷材料在各行业中应用范围的不断扩大,对材料本身性能 的要求也越来越高。因此必须对材料制备的初级阶段粉体制备进行严格控制,如何制备出超 细、高纯度、形貌规则、表面性能优良的粉体材料成为了人们关注的热点。由于颗粒均匀混 合和分散的困难，阻碍了超细复合物和纳米复合物的发展。SP技术能克服这些困难而直接 生产出所需相结构和分布较好的复合物颗粒。SP过程可以简单描叙为将各金属盐按制备复 合型粉末所需的化学计量比配成前驱体溶液,经雾化器雾化后, 由载气带入高温反应炉中,在 反应炉中瞬间完成溶剂蒸发、溶质沉淀形成固体颗粒、颗粒干燥、颗粒热分解、烧结成型等 [1] 一系列的物理化学过程,最后形成超细粉末 。 喷雾热分解制备粉体材料的优点:(1)原料在溶液状态下混合,可保证组分分布均匀,而且 工艺过程简单,组分损失少,可精确控制化学计量比,尤其适合制备多组分复合粉末;(2)微粉由 悬浮在空气中的液滴干燥而来,颗粒一般呈规则的球形,而且少团聚,无需后续的洗涤研磨,保 证了产物的高纯度,高活性;(3)整个过程在短短的几秒钟迅速完成,因此液滴在反应过程中来 不及发生组分偏析,进一步保证组分分布的均一性;(4)工序简单,一步即获得成品,无过滤、洗 涤、干燥、粉碎过程,操作简单方便,生产过程连续,产能大,生产效率高,非常有利于大工业化 生产。 Gary L.Messing，Shi-Chang Zhang等在此方面做了大量的研究工作，在总结前人的基础 上，曾在1993年写过综述性的文章。详细阐述了SP各过程操作参数对颗粒形貌的影响。 Manuel Gaudon研究在超声雾化过程中雾化速率、超声波频率、炉膛温度、烧结温度对最后 形貌的影响。Kang,Park研究在高浓度的前驱体溶液中添加有机的高聚合体作为凝固剂，生 成实心固体颗粒的方法。Shengli Lei等研究了在液滴干燥过程中引入化学反应加速沉淀生 成，最后得到实心固体颗粒的过程。 2 ．喷雾热分解制备金属或金属氧化物材料 合成粒度细、分布窄, 具有良好的球形的超细金属粉末至关重要。喷雾热解制备金属材 1 作者简介：刘志宏，男，教授，从事功能粉体材料及湿法冶金研究 论文联系人：刘智勇，男，硕士生，电话传真：0731-8830478 ；E-mail:liuzhiyonga1@21 - 1 - 料的优势是在很短的停留时间内快速的使粉末烧结，粉末的形貌为类球形。 Song-Yi Yang等[2]采用硝酸银在900 ℃制备了球形度很好的超细银粉，他们还研究采用 硝酸镍和硝酸银的混合溶液在N 和H （N :H =9:1 ）的混合气体条件下制得银和镍的复合粉。 2 2 2 2 采用喷雾热分解法制备镍粉的研究很多，早在十几年前Nagashima等[3]就用Ni(NO ) 和NiCl 3 2 2 在H -N (3%-20%H )气氛下制