一超細(xì)粉體表面包覆機(jī)理

由無(wú)機(jī)超細(xì)粉體表面包覆形成的新粉末是一種殼−核結(jié)構(gòu)的復(fù)合粉末。包覆機(jī)理主要有如下幾種觀點(diǎn)：

 1) 庫(kù)侖靜電引力相互吸引機(jī)理。

   這種觀點(diǎn)認(rèn)為，包覆劑帶有與基體表面相反的電荷，靠庫(kù)侖引力使包覆劑顆粒吸附到被包覆顆粒表面。

 2) 化學(xué)鍵機(jī)理。

    通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使基體和包覆物之間形成牢固的化學(xué)鍵，從而生成均勻致密的包覆層。包覆層與基體結(jié)合牢固，不易脫落，但需要基體表面具備一定的官能團(tuán)。

 3) 過(guò)飽和度機(jī)理。

    這種機(jī)理從結(jié)晶學(xué)角度出發(fā)，認(rèn)為在某一pH值下，有異相物質(zhì)存在時(shí)，如溶液超過(guò)它的過(guò)飽和度就會(huì)有大量的晶核立即生成，沉積到異相顆粒表面形成包覆層，此時(shí)晶體析出的濃度低于溶液中無(wú)異相物質(zhì)時(shí)的濃度。這是由于在非均相體系的晶體成核與生長(zhǎng)過(guò)程中，新相在已有的固相上成核或生長(zhǎng)，體系表面自由能的增加量小于自身成核(均相成核)，體系表面自由能的增加量，所以分子在異相界面的成核與生長(zhǎng)優(yōu)先于體系中的均相成核。

二微液法超細(xì)粉體表面包覆原理

微乳液法

微乳液是2種互不相溶的液體在表面活性劑作用下形成的熱力學(xué)穩(wěn)定、各向同性、外觀透明或半透明的溶液，其分散相的粒徑為l0～100 nm。

微乳液包覆法首先通過(guò)W/O(油包水)型微乳液提供的微小水核來(lái)制備需要包覆的超細(xì)粉體，然后通過(guò)微乳聚合對(duì)粉體進(jìn)行包覆改性。與其他納米材料的制備方法相比，微乳液法制備納米材料具有以下特點(diǎn)：

①粒徑分布窄且較易控制；

②由于粒子表面包覆一層(或幾層)表面活性劑分子，不易聚結(jié)，得到的有機(jī)溶膠穩(wěn)定性好，可較長(zhǎng)時(shí)間放置；

③在常壓下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度較溫和，裝置簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

三沉淀法和非均相凝聚法超細(xì)粉體表面包覆原理

沉淀法

 沉淀法是向含有粉體顆粒的溶液中加入沉淀劑，或者加入可以引發(fā)反應(yīng)體系中沉淀劑生成的物質(zhì)，使改性離子發(fā)生沉淀反應(yīng)，在顆粒表面析出，從而對(duì)顆粒進(jìn)行包覆。沉淀反應(yīng)包覆往往是在納米粒子表面包覆無(wú)機(jī)氧化物，可以便捷地控制體系中的金屬離子濃度以及沉淀劑的釋放速度和劑量，特別適合對(duì)微納米粉體進(jìn)行無(wú)機(jī)改性劑包覆。

 非均相凝聚法

 非均相凝聚法是根據(jù)表面帶有相反電荷的微粒能相互吸引而凝聚的原理提出的。如果一種微粒的直徑遠(yuǎn)小于另一種電荷微粒的直徑，那么在凝聚過(guò)程中，小微粒就會(huì)吸附在大微粒的外表面形成包覆層。其關(guān)鍵在于對(duì)微粒表面進(jìn)行修飾，或直接調(diào)節(jié)溶液的pH值，從而改變微粒的表面電荷。

四溶膠−凝膠法超細(xì)粉體表面包覆方法的原理及優(yōu)點(diǎn)

溶膠−凝膠法

 采用溶膠−凝膠法包覆的工藝過(guò)程是：首先將改性劑前驅(qū)體溶于水(或有機(jī)溶劑)形成均勻溶液，溶質(zhì)與溶劑經(jīng)水解或醇解反應(yīng)得到改性劑(或其前驅(qū)體)溶膠；

再將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的被包覆顆粒與溶膠均勻混合，使顆粒均勻分散于溶膠中，溶膠經(jīng)處理轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，在高溫下煅燒得到外表面包覆有改性劑的粉體，從而實(shí)現(xiàn)粉體的表面改性。

溶膠−凝膠法制備的包覆復(fù)合粒子具有純度高、化學(xué)均勻性好、顆粒細(xì)小、粒徑分布窄等優(yōu)點(diǎn)。

且該技術(shù)操作容易、設(shè)備簡(jiǎn)單，能在較低溫度下制備各種功能材料，在磁性復(fù)合材料、發(fā)光復(fù)合材料、催化復(fù)合材料和傳感器制備等方面獲得了較好的應(yīng)用。