【正文】 與晶核的形成 生長基元在固 液生長界面上的吸附與運動 生長基元在界面上的結晶或脫附 武漢理工大學材料學院 ? 生長基元與晶核的形成： 環(huán)境相中由于物質的相互作用，動態(tài)地形成不同結構形式的生長基元，它們不停的運動，相互轉化，隨時產(chǎn)生或消滅。當滿足線度和幾何構型要求時，晶核即生成。 ? 生長基元在固 液生長界面上的吸附與運動： 在由于對流、熱力學無規(guī)則運動或者原子吸引力，生長基元運動到固液生長界面并被吸附，在界面上遷移運動。 ? 生長基元在界面上的結晶或脫附： 在界面上吸附的生長基元 ， 經(jīng)過一定距離的運動 ， 可能在界面某一適當位置結晶并長入晶相 ， 使得晶相不斷向環(huán)境相推移 ， 或者脫附而重新回到環(huán)境相中 。 武漢理工大學材料學院 水熱與溶劑熱合成的生產(chǎn)設備 高壓釜 是進行高溫高壓水熱與溶劑熱合成的基本設備 高壓容器一般用特種不銹鋼制成 ,釜內(nèi)襯有化學惰性材料 ， 如 Pt、 Au等貴金屬和聚四氟乙烯等耐酸堿材料 。 帶攪拌高壓反應釜裝置圖 武漢理工大學材料學院 水熱與溶劑熱合成的一般工藝 武漢理工大學材料學院 實例 水熱合成 單分散 Fe3O4的粒子的 采用主要原料為 TA（ 酒石酸 ） ， FeCl3， 無水 C2H5OH，NH4OH以及各種的分析純試劑通過酒石酸輔助水熱合成單分散 Fe3O4納米材料 。 制備工藝： 1ml NH4OH加入 25ml的 FeCl3水溶液中 ， 攪拌得到紅褐色泥漿 ， 泥漿通過多次離心分離 ， 得到了鐵的先驅體 。 將不同含量的 TA(0mmol， ， ，1mmol， 2mmol)加入到上述先驅體中 ， 之后轉移到 100ml的聚四氟乙烯內(nèi)襯的壓熱器中 ， 充入去離子水攪拌 ， 之后壓熱器密封并且加熱 ， 壓熱器在 180℃ 下保溫 1小時 ， 在空氣中緩慢冷卻 。 產(chǎn)物離心并用酒精和去離子水清洗 ， 重復此過程多次 ， 產(chǎn)物在真空箱中 60℃ 干燥 4h， 獲得最終產(chǎn)物 。 武漢理工大學材料學院 在 180℃ 下攪拌 1小時，不同 TA含量水熱合成產(chǎn)物 TEM照片 (a)0mmol， (b)， (c)， (de)1mmol， (f)2mmol 武漢理工大學材料學院 在 180℃ 下攪拌 1小時，不同 TA含量水熱合成產(chǎn)物的 XRD圖 (a)0mmol， (b)， (c)， (de)1mmol， (f)2mmol， H： Fe2O3， M： Fe3O4 武漢理工大學材料學院 實例 水熱合成 分等級球狀 TiO2納米結構 合成過程如下： TiCl3水溶液溶于 80ml去離子水 ，持續(xù)攪拌下 ， 加入 ， 將混合物攪拌10min， 之后封入容積為 100ml帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應釜 ， 180℃ 下保溫 24h， 反應釜冷卻后 ， 沉淀離心分離 ，水洗 ， 80℃ 干燥 24h， 550℃ 培燒 4h得到最終產(chǎn)物 。 產(chǎn)物 TiPU的 FESEM圖像 武漢理工大學材料學院 制備出四針狀 ZnO納米棒，并發(fā)現(xiàn)其生長機制為八面體孿晶核生長模型 。 實例 水熱合成 四針狀 ZnO納米棒可控制備 武漢理工大學材料學院 實例 水熱合成 實現(xiàn) 一維納米材料有序構筑 ?VO2納米棒 LB膜有序組裝 循環(huán)伏安和電導率測試發(fā)現(xiàn) LB 組裝后的納米線薄膜的鋰離子嵌 /脫容量明顯增加 ， 電導率提高了兩個數(shù)量級 。 VO2納米線 LB 膜表現(xiàn)出順磁特性 ， 磁化率隨著溫度的升高而降低 ， 且溫度變化過程中不存在磁化率的最大值 。 武漢理工大學材料學院 ?MoO3納米帶陣列 ?TiO2納米管陣列 陽極氧化法制備出的 Ag修飾 TiO2納米管陣列 (a)純管 (b)1%,(c)3%,(d) 7% Ag TiO2納米管陣列薄膜的光催化性能 ?Fe3O4 納米針 武漢理工大學材料學院 四、粉末材料的結構特征 粉體顆粒： 指在物質的結構不發(fā)生改變的情況下，分散或細化得到的固態(tài)基本顆粒。 一次顆粒： 指沒有堆積、絮聯(lián)等結構的最小單元的顆粒。 二次顆粒： 指存在有在一定程度上團聚了的顆粒。 團聚： 一次顆粒之間由于各種力的作用而聚集在一起稱為二次顆粒的現(xiàn)象。 硬團聚體與軟團聚體： 一次顆粒之間發(fā)生部分燒結，形成了較強的鍵合，顆粒之間難以分離，這樣的團聚體稱為 硬團聚體 。 粉體顆粒 武漢理工大學材料學院 團聚體 一次顆粒 武漢理工大學材料學院 團聚的原因： （ 1）分子間的范德華引力； （ 2）顆粒間的靜電引力； （ 3）吸附水分產(chǎn)生的毛細管力； （ 4）顆粒間的磁引力； （ 5）顆粒表面不平滑引起的機械糾纏力。 武漢理工大學材料學院 由此式確定的顆粒直徑即為斯托克斯直徑。 粒度 是粉體顆粒 在空間范圍所占大小的線性尺寸 。粒度的表示方法有 體積直徑 、 Stoke’s直徑 等。 體積直徑： 某種顆粒所具有的體積用同樣體積的球來與之相當，這種球的直徑，就代表該顆粒的大小，即體積直徑 斯托克斯徑： 也稱為等沉降速度相當徑，斯托克斯假設，當速度達到極限值時，在無限大范圍的粘性流體中沉降的球體顆粒的阻力，完全由流體的粘滯力所致。這時可用下式表示沉降速度與球徑的關系： 218)( Dgfsst k ???????粉體的粒度 武漢理工大學材料學院 粒度分布 粒度分布： 分為頻率分布和累積分布，常見的表達形式有粒度分布曲線、平均粒徑、標準偏差、分布寬度等。 頻率分布 : 表示與各個粒徑相對應的粒子占全部顆粒的百分含量。 累積分布 : 表示小于或大于某一粒徑的粒子占全部顆粒的百分含量，累積分布是頻率分布的積分形式。 粒度分布曲線： 包括累積分布曲線和頻率分布曲線。 武漢理工大學材料學院 頻率分布曲線 累積分布曲線 粒度分布曲線 何謂 d50, d97? 武漢理工大學材料學院 測試方法 （見下表） 方法 條件 技術和儀器 顯微鏡法 干或濕 光學顯微鏡 干 透射電鏡（ TEM）、掃描電鏡（ SEM） 篩分法 干 自動圖像與分析儀 干或濕 編織篩和微孔篩 濕 自動篩 沉降法 干 /重力沉降 微粒沉降儀 濕 /重力沉降 移液管，密度差光學沉降儀， β射線返回散射儀，沉降天平， X射線沉降儀 濕 /離心沉降 移液管， X射線沉降儀，光透儀，累積沉降儀 感應區(qū)法 濕 電阻變化技術 濕或干 光散射，光衍射，遮光技術 武漢理工大學材料學院 方法 條件 技術和儀器 X射線法 干 吸收技術， 低角度散射 和線疊加 濕 β射線吸收 表面積法 干 外表面積滲透 干 總表面積、氣體吸收或壓力變化，重力變化，熱導 率變化 濕 脂肪酸吸收，同位素，表面活性劑，溶解熱 其他方法 干或濕 全息照相，超聲波衰減，動量傳遞，熱金屬絲蒸發(fā) 與冷卻 續(xù)上表 總之， SEM、 TEM、 XRD及激光粒度分析儀是表征粉體粒徑的常用方法。但要注意它們的特點。 武漢理工大學材料學院 武漢理工大學材料學院