粉體表征和制備技術(shù)(與“粉體”有關(guān)的文檔共62張)

第三章粉體表征和制備技術(shù)第一頁，共62頁。

超細(xì)顆粒：尺寸介于原子、分子與塊狀固體之間，通常泛指尺度為1–1000nm之間的微小固體顆粒，是微觀粒子與宏觀物體之間的過渡區(qū)。★超細(xì)陶瓷粉體是獲得高技術(shù)先進(jìn)陶瓷的基礎(chǔ)

由超細(xì)陶瓷粉體可以制備各種形態(tài)的新陶瓷材料（塊，板，帶，膜，條，纖維）★陶瓷粉體本身是材料的一種應(yīng)用形態(tài)。人們可以直接利用它們的功能性質(zhì)：

-力學(xué)性能：磨料，研磨膏，潤滑劑，增強填料

-熱學(xué)性能：保溫涂層，熱交換膜層。。。

-電學(xué)性能：導(dǎo)電涂層，絕緣涂層，

-光學(xué)性能：發(fā)光粉，熒光粉。。。

-磁學(xué)性能：磁粉

-催化性能：催化劑，環(huán)保涂料

-能量轉(zhuǎn)換功能：發(fā)光粉（電致發(fā)光），熱電材料，氣敏材料

★粉體漿料－利用粉體與各種有機輔助劑（黏合劑、表面活性劑，增綢劑等）復(fù)合形成的高分散體系，作為材料應(yīng)用（如磁流體）和陶瓷涂層的前驅(qū)體。

★粉體超細(xì)化后性能上出現(xiàn)與大塊固體完全不同的行為，成為“物質(zhì)新狀態(tài)”，行將發(fā)展多種高新技術(shù)應(yīng)用，構(gòu)成了一個極為活躍的新研究領(lǐng)域3.1簡介第二頁，共62頁?！锵冗M(jìn)無機材料是現(xiàn)代科技和社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要支柱,特別是新型無機功能材料是高新技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而超細(xì)陶瓷粉體是獲得高技術(shù)無機新材料的前題和條件。

★無機非金屬(陶瓷)材料超細(xì)粉體的制備原理、技術(shù)與工藝、設(shè)備和操作，以及粉體結(jié)構(gòu)和性能與制備工藝的關(guān)系?！飩?cè)重介紹各種超細(xì)粉體,特別是納米粉體的化學(xué)制備方法、原理、技術(shù)與工藝過程基礎(chǔ),以及粉體的物相、晶體結(jié)構(gòu)、微結(jié)構(gòu)、粒徑尺寸與形貌、裝填性能、燒結(jié)特性、化學(xué)性能和各種功能性質(zhì)的表征方法等。第三頁，共62頁。●粉體定義:

固體粒子的集合體。與均一的氣體或液體相比較，粉體中沒有任何兩個組分粒子完全一樣。

超細(xì)粉體：尺寸介于原子、分子與塊狀固體之間，通常泛指尺度為1–1000nm之間的微小固體顆粒，是微觀粒子與宏觀物體之間的過渡區(qū)。●超細(xì)粉體構(gòu)成特征：1)一次粒子:普通電鏡下放大倍數(shù)再增加，也只能看到具有明顯輪廓的單個粒子。由XRD衍射峰變寬效應(yīng)可以計算納米尺寸粒徑。

一次粒子可能是：單晶,如-Al2O3，或多晶,-FeOOH(取向一致)或CaCO3(取向不一致)2）二次或高次粒子：多個一次粒子（堅固的或松散的）聚集體（團(tuán)聚體）第四頁，共62頁。超細(xì)粉體按顆粒尺寸進(jìn)行分類分類直徑原子數(shù)目表面效應(yīng)特征微米>1μm

>1011

-體效應(yīng)亞微米1μm–100nm

108

有一定的體效應(yīng)納米100-10nm10-1nm

105

103

顯著表面原子占優(yōu)勢小尺寸效應(yīng)表面效應(yīng)量子效應(yīng)團(tuán)簇分子<1nm<102

團(tuán)簇分子第五頁，共62頁。

●納米粉體：1-100nm的微小顆粒的集合體。最突出地代表微細(xì)粉體的特性超細(xì)粉體的結(jié)構(gòu)特征：★比表面積大：考慮半徑為r的球形粒子，其比表面積：

σF=S/V=4πr2/（4/3πr3）

=3/r,非球形顆粒σF將更大。直徑2μm的球狀顆粒的σF

＝3/10-4=3x104(cm-1),1cm3的粉體總表面積=30000cm2=3m2(1cm3

的表面積為6cm2)100nm粒徑，

每cm3

具有

3/(0.05x10–4)=60m2

的表面積

★表面原子數(shù)多：設(shè)定，邊長為d的立方型原子，總體積V的微粒中有V/d3

個原子，在表面上的原子數(shù)為V/d2

表面原子分?jǐn)?shù)Σb=(S/d2)/(V/d3)=dS/V

若為半徑為r的球狀顆粒，

Σb=dS/V=d.4πr2/4πr3/3=3d/r

可見取決于d/r之比的大小其他形狀的粒子此值更大第六頁，共62頁。

表1一個顆粒中的原子數(shù)和表面原子所占的比例粒徑（nm）

總原子數(shù)表面原子（%）1000

∞0100

6000006103000020540004022508013099

第七頁，共62頁。

★表面能高，表面張力大：Es=ΣAσ★晶界和粒子的體積比大，5nm時V晶界/V粒子=1：1，例如粒子、粒界相對電阻變化，使材料性能變化第八頁，共62頁。納米陶瓷粉體的效應(yīng)奇異效應(yīng)(固體物理知識）：將導(dǎo)致新的功能性質(zhì)和應(yīng)用小尺寸效應(yīng)：表面效應(yīng)：量子尺寸效應(yīng)：宏觀量子隧道效應(yīng)：第九頁，共62頁。納米陶瓷粉體性能變化1）力學(xué)性能的變化納米材料的強度比常規(guī)材料有了很大提高。納米材料的韌性和塑性比常規(guī)材料有了很大提高。納米材料的硬度有反常變化。第十頁，共62頁。納米陶瓷粉體性能變化2）光學(xué)性能的變化納米材料的反光能力大大降低，能夠全吸收太陽光，利用這一特性可以制成隱身材料。有些納米粉體具有很好的透光性能。第十一頁，共62頁。納米陶瓷粉體性能變化3）電、磁學(xué)性能的變化4）其他性能的變化第十二頁，共62頁。概述

粉體是顆粒與顆粒間的空隙所構(gòu)成的分散體系粉體的研究和表征應(yīng)包括單顆粒、粉體和空隙的性質(zhì)●單顆粒的性質(zhì)（1）由材料本身決定的性質(zhì)：晶體結(jié)構(gòu)，固體密度，熔點，彈性，硬度，電學(xué)性質(zhì)，磁學(xué)性質(zhì)，光學(xué)性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)（2）由粉體制備方法所決定的性質(zhì)：粒度，顆粒形狀，有效密度，表面狀態(tài)，晶體結(jié)構(gòu)與缺欠，顆粒內(nèi)氣孔，表面氣體吸附，反應(yīng)活性●粉體的性質(zhì)：除單顆粒性質(zhì)外，還包括：平均粒度，粒度分布，比表面，松裝密度，搖實密度，流動性，顆粒間的摩擦狀態(tài)等●粉體空隙的性質(zhì)：總孔隙體積P，顆粒間的空隙體系P1，顆粒內(nèi)空隙體積（P2=P0–P1），空隙形狀、空隙大小及其分布3.2微細(xì)無機粉體的表征第十三頁，共62頁。

粉體的物相組成與化學(xué)組成物相組成：以XRD檢測

-

高純粉體為單一物相

-存在相變時，可能同時有兩相

-復(fù)合物粉體為多相

-雜質(zhì)物相和孔隙

化學(xué)組成：各種化學(xué)成分分析技術(shù)（1）構(gòu)成粉體的各物相一次晶粒的化學(xué)組成（2）粉體合成和制備過程的機械雜質(zhì)（3）粉體表面吸附的氧、水分和其他氣體

第十四頁，共62頁。粒子形狀與形貌觀測（1）

顆粒形貌——各種顯微鏡（光學(xué)顯微鏡、SEM，TEM，AFM）觀測決定于粉體制備過程：方法和條件，同時也決定于物質(zhì)的分子或原子排布規(guī)則形狀與不規(guī)則形狀，如球形、多角形、片狀、棒狀、針狀、樹枝狀、多孔海綿狀。。。直接影響粉體的流力性，裝密度，氣體透過性，壓制性，燒結(jié)性。

第十五頁，共62頁。顆粒的顯微圖像(a)碳化硅微粉顯微圖像(b)理想的圓形顆粒第十六頁，共62頁。陶瓷粉體制備工藝特定工藝特定形貌和粒徑有機物輔助固相反應(yīng)法化學(xué)共沉淀法均勻沉淀法甘氨酸－硝酸鹽法第十七頁，共62頁。（2）形狀因子——當(dāng)顆粒不規(guī)則時以形狀因子表征★延伸度:定義為n=l/b，其中l(wèi)為最長尺寸長度，b為顆粒最大數(shù)的寬度。★扁平度:片狀粉體m=b/t,b為寬度，t為厚度。★齊格（Zigg）指數(shù):延伸度/扁平度=(l/t)/(b/t)=lt/b2

其值偏離1愈大，則表示顆粒形狀對稱性愈小?！?/p>

球形度:與顆粒相同體積的球體表面積對實際表面積之比，既表征了顆粒的對稱性，也與表面粗糙度有關(guān)。★

圓形度:

與顆粒具有相等投影的圓的周長對顆粒投影像的實際周長之比稱為圓形度。第十八頁，共62頁。★

粗糙度::（皺度系數(shù)）

球形度的倒數(shù)稱粗糙度——通過測量顆粒的比表面確定以上形狀因子多為使用顯微鏡方法觀測時提出的，在測定顆粒粒徑時（如用吸附法，沉淀法，透過法）常用名義直徑或當(dāng)量直徑。形狀因子用于表示實際粉體顆粒偏離球形的程度。直徑為d的均勻球體，其表面積和體積分別為S=πd2，V=πd3/6其中π和π/6分別為表面形狀因子和體積形狀因子。一般地，V=m/nd比，m為質(zhì)量，n為顆粒數(shù)，d比為比重瓶法測定的密度。若平均顆粒投影是由投影面直徑計算的體積平均徑，則V=Kd3平=m/nd比→K=m/nd比d3平（K－體積形狀因子）Boddow-Ehilich-Meloy把顆粒形狀定義為“顆粒表面上全部點的圖象”。則用（R,θ）=A0+Ancos(nθ-αn)A0——顆粒的名義直徑;An——富里哀系數(shù);αn——相角;n——級數(shù)的項數(shù);n級數(shù)越多，也就是點取得越多，描述越準(zhǔn)確。第十九頁，共62頁。

(3)顆粒密度粉體材料的理論密度通常不能代表顆粒的實際密度，因為粉體顆粒幾乎總是有孔的，包括開孔或半開孔、閉孔?！镎婷芏取垠w的固體密度★相對密度第二十頁，共62頁。

（4）顯微硬度—以顯微硬度計測量金剛石角錐壓頭的壓痕對角線長，經(jīng)計算得到顯微硬度。粉末試樣與有機樹脂粉混勻，在100~200MPa下制成壓坯，加熱至1400C固化樣品研磨拋光后，在20—30g負(fù)荷下測定顯微硬度。顯微硬度值決定于晶格強度和缺陷、雜質(zhì)，因而與制備方法與過程密切相關(guān)，也代表了粉體塑性。第二十一頁，共62頁。

3.2.4粉體的工藝性能(1)松裝密度與振實密度由粉體壓制成型操作中，常采用容量裝粉法。要保證壓坯的密度和質(zhì)量恒定重現(xiàn)性，則要求每次裝填的粉末應(yīng)有不變的質(zhì)量。因而用松裝密度或振實密度來描述這種“容積性質(zhì)”。松裝密度——規(guī)定條件下自然充填容器時單位體積內(nèi)的粉末密度（GB1478-84，GB5060-85）。振實密度——在規(guī)定條件下，經(jīng)過振動后測量粉末密度（GB5162-85）。

松裝密度取決于顆粒間的黏附力。相對滑動的阻力和粉體空隙被填充的程度。

第二十二頁，共62頁。（2）空隙度—空隙體積與粉末樣的表觀體積之比。

?=1-ρ/ρ理

ρ/ρ理為相對密度；

β=ρ理/ρ為相對體積；

?=1-1/β；一般的說，球形粉體的松狀密度最高，空隙度最低，50%，片狀粉體θ可達(dá)90%,SiO2氣凝膠空隙度可達(dá)95%粒度組成的影響：粒度范圍窄的粉體，松裝密度低。當(dāng)不同的粒徑粉體按一定比例混合時會得到較大的松裝密度，原因是小粒子填充了大粒子的堆積空隙。第二十三頁，共62頁。（3）流動性——干壓成型時，

50g粉末從標(biāo)準(zhǔn)流速漏斗中流出所需的時間，s/50g稱為流速（標(biāo)準(zhǔn)漏斗，是用150目金剛砂粉末，在40秒內(nèi)測定50g來標(biāo)定和校準(zhǔn)的）.另外，還可采用粉末的自然堆積角（又稱安息角）實驗測定流動性.安息角：讓粉末自然下流并堆積在直徑1英寸的圓板上，以粉末的高度衡量流動性，粉末的底角為安息角.（4）壓縮性和成型性壓縮性與燒結(jié)性是最為重要的性能。第二十四頁，共62頁。

粒度和粒度分布及其測定（1）粒度和粒度分布顆粒直徑：粒徑或粒度—以mm、μm、nm表示。粒徑分布：組成粉體的不同粒徑的顆粒占全部粉體的百分含量稱為粒度分布或粉體組成。粒徑基準(zhǔn) 用直徑表示的顆粒大小稱粒徑（取決于測定方法）

?

幾何學(xué)粒徑dg——顯微鏡按投影幾何學(xué)原理測得的粒徑投影稱投影徑，還與粉體顆粒的幾何形狀有關(guān)；（?

當(dāng)量粒徑de，用沉降法，離心法或水力學(xué)方法（風(fēng)篩法，水簸法）測定的粒度。其中斯托克斯徑與被測粒末具有相同沉淀速度且服從斯托克斯定律的同質(zhì)球形粒子的直徑；第二十五頁，共62頁。

?比表面粒徑dsp,

利用吸附法，透過法和潤濕熱法測定粉末的比表面，再換算為相同比表面的均勻球形顆粒的直徑。

?衍射粒徑dsc

利用光或電磁波（如x光等）的衍射現(xiàn)象測得的粒徑稱為衍射粒徑。

例如用X射線衍射峰變寬現(xiàn)象的Sherer公式計算

d=lkhl=kλ/ρcosθk:衍射因子λ:x射線波長（）β:為半峰寬

θ:為衍射角

第二十六頁，共62頁。

化學(xué)法合成YSZ晶粒尺寸灼燒溫度（0C）晶粒尺寸L/nm（XRD法）比表面積S(m2/g)計算粒徑D/nm5003.4163.26.176005.590.711.190012.226.737.8

第二十七頁，共62頁。等效體積球直徑，等效面積球直徑，

假定原顆粒是立方體，邊長為a，體積為a3，等效體積球直徑Xv=(6/)1/3a，等效面積球直徑Xs=(6/)1/2a

顯然，Xv<Xsc)具有相同投影面積的圓的直徑（采用透射電鏡測量時的粒徑）d)具有同樣沉降速度的等效沉降直徑（沉降法時）e)Feret（費萊特）粒徑：最大弦的長度f)Martin（馬?。┝剑浩椒至Ｗ用娣e的弦的長度

(掃描電鏡測量時多用e、f)第二十八頁，共62頁。

（2）粒度分布基準(zhǔn)粒度分布是指不同粒徑的顆粒在粉體總量中所占的百分?jǐn)?shù)，可用某種統(tǒng)計分布曲線或分布函數(shù)描述，可以選擇四種不同的基準(zhǔn)1）

顆粒個數(shù)基準(zhǔn)分布（頻度分布）2）

長度基準(zhǔn)分布3）

面積基準(zhǔn)分布4）

質(zhì)量基準(zhǔn)分布（質(zhì)量分布）四種基準(zhǔn)之間存在一定的換算關(guān)系，但實際應(yīng)用中頻度分布和質(zhì)量分布最為方便。第二十九頁，共62頁。

（3）粒度分布函數(shù)粒度分布曲線若用數(shù)學(xué)式表達(dá)，成為分布函數(shù)。Hatch-Choate由正態(tài)幾率分布函數(shù)導(dǎo)出的粒徑的顆粒粒度幾率公式

f(d)=n=n/σaexp[1-1/2(d-da/σa)]da——算術(shù)平均粒徑

σa——標(biāo)準(zhǔn)偏差

（4）平均粒徑

許多情況下，只需要知道粉體的平均粒徑就行了。一般是按一定統(tǒng)計規(guī)律計算的統(tǒng)計平均粒徑，

可按上述四種基準(zhǔn)中的任一種統(tǒng)計。

第三十頁，共62頁。（5）中位徑：粒徑小于它和大于它的粒子數(shù)目相等的顆粒粒徑，可以看成是平均粒徑的另一種表示形式。（6）邊界粒徑：邊界粒徑用來表示樣品粒度分布的范圍用χy(χ16,χ50,χ84)表示，意指粒徑小于χ的顆粒（7）粒度分布的離散度離散度=分布寬度/平均粒度第2章微細(xì)無機粉體的表征第三十一頁，共62頁。中位徑和邊界粒徑的物理含義第三十二頁，共62頁。

表1粒度測定方法一覽表

粒徑基準(zhǔn)

方法名稱

測量范圍（μm）

粒度分布基準(zhǔn)

幾何學(xué)粒徑

篩分析光學(xué)顯微鏡電子顯微鏡電阻（庫爾特計數(shù)器）

<

40500–0.210–0.01

500–0.5質(zhì)量分布個數(shù)分布個數(shù)分布個數(shù)分布

當(dāng)量粒徑

重力沉降離心沉降比濁沉降擴散50–1.010–0.0550–0.050.5–0.001質(zhì)量分布質(zhì)量分布質(zhì)量分布質(zhì)量分布

比表面粒徑氣體吸附氣體滲透潤濕熱20–0.00150–0.210–0.001比表面粒平均粒徑

光衍射粒徑光衍射(激光粒度儀）XRD10–0.0010.05-0.0001體積分布體積分布

第三十三頁，共62頁。

(A)篩分析法——適合于40μm以上的粗粉篩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)——目數(shù)：篩網(wǎng)1英寸長度上的網(wǎng)孔數(shù)mm=25.4×103μm泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩制目數(shù)m篩孔尺寸（μm）網(wǎng)絡(luò)直徑（μm）3249530042351254602461781001471071501406620074534003825

第三十四頁，共62頁。

篩分法：

根據(jù)能通過篩子的“目”數(shù)，來判斷粒子大小的方法。目=孔數(shù)/英寸長度，不難計算得出，2500目即孔為5m；

625目即孔為20m；400目即孔為38m；如果某粉體粒徑范圍記為：（-80目+120目），說明：80目>粉體粒徑>120目篩分檢測方法適用范圍:500038m

特點:簡單,結(jié)果比較粗糙第三十五頁，共62頁。顆粒通過篩孔跟其落向篩面的取向的關(guān)系第三十六頁，共62頁。

第三十七頁，共62頁。（B)沉降法:(液體沉降和氣體沉降法)

重力沉降法:

原理：粒子在較低密度的粘性液體中時,會瞬間加速,然后以固定極限速度V下落,當(dāng)粒子雷諾數(shù)Re<2時（Re=

a·V·DL/L），形成層流。顆粒下降時受力:重力,浮力,阻力下降阻力，

Fup=6rLv,，重力-浮力,Fdown=4r3(–L)g/3式中d:粒子直徑;:粒子密度;L:流體密度;

g:重力加速度;L:流體黏度;H:粒子沉降高度

第三十八頁，共62頁。

m.dv/dt=4r3(–l)g/3-6rLvv=2r2(–l)g/9L=d2(–l)g/18L

粒子沉降一個高度H所用的時間為t，則：t=18LH/d2

(–l)g=H/vd=[18L

/(–l)g]1/2（H/t）1/2利用厘米、克、秒制，d=175[

L

/(–L)g]1/2（H/t）1/2

這是理想球形顆粒的斯托克斯沉降方程的基本形式。正方形d=141[L

/(–l)g]1/2（H/t）1/2

一般的，用常數(shù)C

稱沉降系數(shù)（隨粒度基準(zhǔn)而變）特點：重力沉降法適合測量不大（<50m

）不?。?gt;1m）的粒子。例如，Al2O3

，10m粒子下降1cm大約一分鐘；

1m粒子下降1cm則需要2小時第三十九頁，共62頁。離心沉降法：知道沉降所需時間t，就可從下面公式求出粒徑d：

t=

18L

Ln(Rt/R0)/[d2

(–l)2]

：角速度；

R0和Rt分別為粒子離心前后的徑向位置；

特點：與重力沉降法相比，離心沉降時間減小?？蓽y小粒徑粒子，粒子尺寸下限一般為0.1m兩種沉降法都只能測相同密度的粒子；重復(fù)性好。第四十頁，共62頁。沉降天平法：連續(xù)稱量降落到稱盤上粉體的量，可以計算出不同粒徑的不同重量分布光度沉降裝置1光源2聚光系統(tǒng)3沉降管4透鏡5光電管6光電指示計第四十一頁，共62頁。（C）激光散射法（用激光粒度測定儀）原理：依據(jù)米氏（Mie)光散射理論

光散射現(xiàn)象：

光行進(jìn)中遇到顆粒（障礙物）時，將有部分偏離原來的傳播方向：散射偏離的角度（散射角）與顆粒大小有關(guān)，粒子大散射角小，粒子小散射角反而大。

第四十二頁，共62頁。激光粒度儀原理結(jié)構(gòu)(圖)從激光器發(fā)出的激光束經(jīng)顯微鏡聚焦，針孔濾波和準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后,變成直徑約10mm的平行光束。該光束照射到待測的顆粒上，一部分光被散射，散射光經(jīng)付里葉透鏡后，照射到光電探測器陣列上，由于光電探測器處在付里葉透鏡的焦平面上，因此探測器上的任一第四十三頁，共62頁。點都對應(yīng)于某一確定的散射角，換句話說，即對應(yīng)于某一尺寸大小的粒子。探測器將投射到其上面的散射光能線性的轉(zhuǎn)換成電壓，然后送給數(shù)據(jù)采集卡，卡將信號放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入計算機，即可列表或畫圖得到粉體的粒徑的頻率分布和積累分布。注意：探測器能接收的最大散射角小于14=時，儀器只能測量1m

以上的顆粒。通常光正入射（如上圖）的情況下，由于散射光在測量窗口玻璃表面的掠射和全反射的影響，能被接收的前向散射光（空氣中）的最大散射角約為65=

，對應(yīng)于0.2m

的測量下限。實際上，付里葉鏡頭要接收如此大的散射角是非常困難的。儀器制造商發(fā)展各種光學(xué)結(jié)構(gòu)來擴展測量下限，如：球面接收技術(shù)等。第四十四頁，共62頁。粉體粒徑的分布（列表法與圖示法）第四十五頁，共62頁。Rosin-Rammler分布曲線示例第四十六頁，共62頁。§粉體的比表面及其測定

比表面屬于粉體的一種綜合性質(zhì)，是由單顆粒性質(zhì)和粉體性質(zhì)共同決定的。粉體的比表面是粉末的平均粒度、顆粒形狀和顆粒密度的函數(shù),能給人以直觀、明確的概念比表面與粉體的許多物理、化學(xué)性質(zhì)，如吸附、溶解速度、燒結(jié)活性等直接相關(guān)質(zhì)量比表面積Sw：1g質(zhì)量的粉體所具有的總表面積，用m2/g或cm2/g表示體積比表面積Sv：即顆?？偙砻娣e/顆?？傮w積，單位是m2/cm3

第四十七頁，共62頁。比表面是代表粉體粒度的一個單質(zhì)參數(shù)，同平均粒度一樣，所以用比表面法測定粉末的平均粒度稱為單值法，以與分布法相區(qū)別。1969年國際會議推薦的比表面積測定方法共有：氣體容量吸附法、氣體質(zhì)量吸附法、氣體或液體透過法、液體或液相吸附法、潤濕熱法及尺寸效應(yīng)法等。通常采用的是吸附法和透過法。尺寸效應(yīng)法是根據(jù)粉體粒度組成和形狀因子計算比表面的一種方法。第四十八頁，共62頁。假如將粉體按粒徑間隔δx和平均粒徑x1、x2……分成若干級別，各粒級顆粒數(shù)為δN1，δN2…。，則總表面積為fΣx2dN,總質(zhì)量為ρeKΣx3dN此處，f為表面形狀因子；K是體積形狀因子；ρe為顆粒有效密度，則計算的比表面積Scalc等于：

Scalcu=(f/ρeK)Σx2dNΣx2dN/Σx3dN即Scalcu=(f/ρeK)104/dvs

（2－11）式中dvs

為體面積平均徑(μm)按式2－11由均勻球形顆粒比表面積計算的統(tǒng)計粒徑即為體表面平均徑。

第四十九頁，共62頁。

如果采用透過法或氮氣吸附法測定比表面積，再按式2－11計算平均粒徑dvs

，則由于透過法和氮氣吸附法測得的更接近全比表面（即包括內(nèi)比表面），所以，兩者均比Scalcu

大?；蛘哒f，透過法平均粒徑和吸附法平均粒徑比計算平均粒徑都要小，特別是吸附法平均粒徑更小。由吸附法或透過法比表面積計算的平均粒徑并不反映顆粒的實際大小，因為，計算中將顆粒假定為均勻球形，有相同的平均直徑。由2－11式和f/K=6可以直接得到下面兩個計算式：透過比表面平均徑d透＝（6/ρe）104/S透吸附比表面平均徑d吸＝（6/ρe）104/S吸

第五十頁，共62頁。1氣體吸附法:

利用氣體在固體表面的物理吸附測定物質(zhì)比表面積測量吸附在固體表面上氣體單分子層的質(zhì)量或體積，再由氣體分子橫截面積計算1g物質(zhì)的總表面積，即得質(zhì)量比表面積。由Lamgmuir吸附等溫式計算Lamgmuir吸附等溫式

V=Vmbp/(1+bp)

可以寫成如下形式：

p/V=1/Vmb+p/Vm

（2－12）式中，V――當(dāng)壓力為p時被吸附氣體的容積；

Vm――全部表面被單分子層覆蓋時的氣體容積，稱飽和吸附量；b――常數(shù)第五十一頁，共62頁。由BET公式計算一般情況下，氣體不是單分子層吸附，而是多分子層吸附。不能采用Lamgmuir吸附等溫式，應(yīng)該用多分子層吸附BET公式：

或改寫為BET二常數(shù)式：式中p――吸附平衡時的氣體壓力；

p0――吸附氣體的飽和蒸汽壓；

V――被吸附氣體的體積；

Vm――固體表面被單分子層氣體覆蓋所需氣體的體積；

C――常數(shù)第五十二頁，共62頁。考慮到低溫吸附是在氣體液化溫度下進(jìn)行的，被吸附的氣體分子類似于液體分子，以球形最密集方式排列，因此，以一個氣體分子的橫截面積Am去乘VmNA/22400W則得：粉體的質(zhì)量比表面積S為：S=AmVmNA/22400W（2－14）由直線的斜率和截距還可以求得時2－13中的常數(shù)C,C=(斜率/截距)+1其物理意義為：C=exp(E1

–EL/RT)式中E1

為第一層分子的摩爾吸附熱；

EL

為第一層分子的吸附熱，等于氣體的液化熱氣體吸附法測定比表面積的靈敏度和精確度最高，它分為靜態(tài)法和動態(tài)法兩大類。靜態(tài)法又包括容量法、質(zhì)量法、單點吸附法

第五十三頁，共62頁。

化學(xué)法合成YSZ晶粒尺寸灼燒溫度（0C）晶粒尺寸L/nm比表面積S(m2/g)計算粒徑D/nm5003.4163.26.176005.590.711.190012.226.737.8

第五十四頁，共62頁。

sampleCalcinedtemperature(C)Surfacearea(m2/g)Particlesize(nm)averageagglomeratedsize(nm)averagecrystallitesize(nm)(ccaculatedbysurfacearea)NiOSDCA60051.417.023217.9418.14B70031.627.433827.7425.46C80023.037.636233.8326.76

Table1Particulatepropertiesofas-formedNiO-SDCpowders

第五十五頁，共62頁。陶瓷粉體制備工藝特定工藝特定形貌和粒徑有機物輔助固相反應(yīng)共沉淀法均相沉淀法甘氨酸－硝酸鹽法第五十六頁，共62頁。

與比表面有關(guān)粉體特性

1)