课程设计报告水热法制备超细二氧化钛粉体

目录

水热法制备超细二氧化钛粉体

1.1 超细二氧化钛粉体的性能

超微粉体由于粒度小、比表面积大、化学反应活性高而具有一系列特殊的性能,引起了人们的普遍关注,目前已开发出多种微粉体材料。二氧化钛微粉体的制备报道不多。二氧化钛微粉体具有良好的耐候性、耐化学腐蚀性、抗紫外线能力强、透明性优异、粒度分布均匀等特点,可用于紫外线吸收剂、化妆品原料、包装材料、涂料、精细陶瓷等行业。二氧化钛是一种价格便宜且应用极广的材料,制备简单并且无毒、稳定,且抗腐蚀性能好。日本钛工业公司和日本帝国公司相继开发了超细二氧化钛,已进行工业化生产,并把开发二氧化钛微粉体新产品列为重要课题之一[1 2]。

1.2 超细二氧化钛粉体的应用

工业作用

二氧化钛是世界上白色粉体，l克二氧化钛可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍，因此是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛，一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里，使纸变白并且不透明，效果比其他物质大10倍，因此，钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。

为了使塑料的颜色变浅，使人造丝光泽柔和，有时也要添加二氧化钛。

在橡胶工业上，二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。

半导体二氧化钛的光化学性能已使其可用于许多领域，如空气、水和流体的净化。以碳或其他杂原子掺杂的光催化剂也可用于具有散射光源的密封空间或区域。用于建筑、人行石板、混凝土墙或屋顶瓦上的涂料中时，它们可以明显增加对空气中污染物如氮氧化物、芳烃和醛类的分解。

此外还广泛应用于生产防晒霜，无毒性，对人体无害。

超细二氧化钛具有优异紫外光屏蔽性和透明性。被广泛用在化妆品、木器保护、食品包装塑料、耐久性家用薄膜、人造纤维和天然纤维、透明涂料中。在金属闪光涂料中的特殊光学效应,使之在高级轿车漆中得到重视和应用。[2] TiO2粉体的制备作为一种21世纪的新型多功能材料，广泛应用于环境保护、化妆品、涂料、特殊材料的制备以及医药等方面。

在环保领域中的应用

目前纳米TiO2在环保领域中主要用于净化水和空气。

在光催化剂方面的应用

纳米二氧化钛光催化剂是近年来国际学术界最活跃的研究领域之一。光催化技术在环境保护、太阳能利用和新功能材料开发等方面具有广阔的应用前景,是具有重大经济效益和社会效益的高新技术。该技术不会产生二次污染,应用范围相当广泛,且降解反应在常温常压下即可进行。TiO2的能带是不连续的,价带(VB)和导带(CB)之间存在一个禁带,由于n型半导体的这种特殊的电子结构,当光子能量达到或超过其带隙能时,其价带电子被激发到导带,激活态的导带电子(e-)和价带空穴(h+)能够重新合并,使光能转化为热能而散失。

TiO2+hMyTiO2(h+ + e-)

e- + h+→yenergy (hν

h+ +OH→-OH

h+ +H2Oy→OH+H+

h ++A→A+(A代表有机物)

根据电子自旋谐振(ESR)检测,光催化体系中-OH是主要的自由基。该基团的氧化作用几乎无选择性,可以氧化包括难生物降解化合物在内的众多有机物,还原沉淀吸附无机离子。

金属离子掺杂就是将一定量的杂质金属引入到TiO2晶格中,从而引入缺陷位置或改变结晶度,影响电子与空穴的复合,提高光催化活性。

在空气净化中的应用

近年来，随着工业的发展和人们生活水平的提高，空气污染越来越受到人们的重视，环境有害气体主要包括室内有害气体和大气污染气体。室内有害气体主要有：装饰材料等析出的甲醛及生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢、氨等。纳米TiO2通过光催化作用可将吸附于其表面的这些物质氧化分解，从而使空气中这些物质的浓度降低。大气污染气体，主要是由汽车尾气与工业废气等带来的氮氧化物和硫氧化物。利用纳米TiO2的催化作用将这些气体氧化成蒸汽压低的硫酸和硝酸，在降雨过程中除去，从而达到降低大气污染的目的。日本利用氟树脂、纳米TiO2等开发出了一种抗剥离光催化薄板，可利用太阳光有效去除空气中的

NOx 气体，薄板表面生成的HNO3可由雨水冲洗掉，保证了催化剂活性的稳定。在化妆品中的应用

纳米TiO2具有优异的紫外线屏蔽作用、透明性以及无毒等特点，使其广泛地应用于防晒霜类护肤产品。用于防晒的纳米二氧化钛，要求白度低、防晒系数高。为降低白度，可采用碱式脂肪酸铁盐包覆纳米TiO2颗粒，适当提高其含量，可提高防晒系数。如当含有10%纳米二氧化钛时，防晒系数可达30。

在涂料中的应用

室内的木器在日光灯发出的紫外线照射下，容易发黑，并降低其使用寿命，采用含0.5%~4%纳米TiO2的透明涂料，可使木器不被紫外线损害。

在医药方面的应用

在医学上将纳米二氧化钛材料制成介孔分子筛，对小牛血清蛋白进行分离，在医药领域取得了良好的效果，并发现介孔纳米结构材料用于色谱分离具有高效并保持生理活性的优点。此外，在陶瓷、塑料、纺织以及电子等行业，纳米二氧化钛也具有广阔的应用前景。随着应用领域的日益扩大，纳米二氧化钛的制备研究逐渐受到国内外生产厂家和研究单位的广泛关注。

其他方面的应用

二氧化钛是白色涂料中着色力、遮盖力最强的颜料,所以在涂料行业中是人们熟悉的一种颜料。纳米级的二氧化钛具有独特的性能:如比表面积大、磁性强、吸收紫外线能力强、表面活性大、热导性好、分散性好等,在涂料领域具有广阔的应用前景。

同时二氧化钛用于化妆品具有安全无毒、屏蔽紫外线、消色力高、遮盖力强或透明度高等优异性能,已越来越受到国内外化妆品配方设计师的青睐,成为高档化妆品中最重要和用量最大的无机添加剂。

1.3 水热法的基本原理

水热法常用氧化物或者氢氧化物或凝胶体作为前驱体，以一定的填充比进入高压釜，它们在加热过程中溶解度随温度的升高而增大，最终导致溶液过饱和，并逐步形成更稳定的新相。反应过程的驱动力是最后可溶解的前驱体或中间产物与最终产物之间的溶解度差，即反应向吉布斯焓减少的方向进行。但严格来说，

水热技术中几种重要的反应机理并不完成相同，即并非都可用这种“溶解—结晶”机理来解释，水热反应的微观机理是急需解决的问题。同时，反应过程中的有关矿化剂的作用、中间产物对产物的影响等也不十分清楚。

水热生长体系中的晶粒形成可分为以下三种类型：

（1）“均匀溶液饱和析出”机制；

（2）被广泛采用的“溶解—结晶”机制；

（3）“原位结晶”机制。

水热条件下晶体生长包括以下步骤：

（1）营养料在水热介质中溶解，以离子、分子或离子团的形式进入溶液（溶解阶段）；

（2）由于体系存在十分有效的热流以及溶解区和生长区之间的浓度差，这些离子、分子或离子团被运输到生长区（运输阶段）；

（3）离子、分子或离子团在生长界面上的吸附分解与脱附；

（4）吸附物质在界面上的运动；

（5）结晶。

以上步骤，（3）、（4）、（5）统称为结晶阶段。水热制备过程可以用传统的成核和生长两个阶段的相关理论描述。

1.4 水热法的影响因素[3]

（1）前驱体选择水热反应所用前驱体必须满足有利于水热的合成、尽量减少杂质的污染和保证化学计量比等要求。例如，采用水热法制备陶瓷粉体时所使用的前驱体的选择关系到最终粉体的质量以及制备工艺的复杂程度，影响到粉体晶粒的合成机制等。水热法制备粉体所选的前驱体与最终产物在水热溶液中应有一定的溶解度差，以推动反应向生成的方向进行；前驱体应保证不与衬底反应，并且前驱体所用的其他杂质，不参与反应保证材料的纯度，另外，还应考虑制备工艺因素影响。

（2）介质选择在水热法合成的过程中，介质的选择是关键。溶剂不仅为反应提供了一个反应场所，而且是反应物溶解或部分溶解，生成溶剂化合物，溶剂化过程会影响反应速率。溶剂的一些物理性质，在很大程度上也决定它的适用范围。这些性质主要有熔点、沸点、熔化热、介电常数和黏度等。溶剂的作用是使

反应物充分接触，水热的研究是物质在中温、密封高压条件下溶液中的化学反应规律，所以反应物应完全或部分溶解在溶剂中。选择水热法的合成溶剂是，应充分考虑反应物的性质、生成物的性质和溶剂的性质。

（3）水热反应的主要影响因素

温度。水热反应温度能够影响化学反应过程中的物质性质，影响生成物的种类。反应温度还影响生成物的晶粒粒度。实验结果证明，当反应时间一定时，水热反应温度越高，晶粒平均粒度越大，晶粒分布范围越宽。在温差和其他物理、化学条件恒定的情况下，晶体生长速率一般随着温度的提高而加快。

压强。在水热实验中，压强不仅是选择反应设备的标准，而且还影响反应物的溶解度，从而影响反应速率以及产物的形貌和粒度。在一定温度和溶剂你浓度条件下，高压釜内的压强高低取决于填充度的大小，填充度越大，压强越大。人们往往通过控制填充度的大小来控制压强。

pH值。pH值在晶体生长、材料合成与制备以及工业处理等过程中伴有极为重要的角色，它会影响过饱和度、动力学、形态和颗粒大小等。改变溶液的pH 值，不但可以影响溶质的溶解度、影响晶体的生长速率，更重要的是改变溶液中生长基元的结构，并最终决定晶体的结构、形状、大小和开始结晶的温度。

反应时间。晶粒粒度会随着水热反应时间的增长而逐渐增大。

杂质。水热反应中，有些杂质可以改善物质的性能。在生长晶体时以适当比例掺入特定的杂质可以改变生成晶体的结构和颜色，以获得具有特殊性能的晶体材料。杂质不仅可以改变晶体的结构和颜色，还会影响晶体的形貌。

2. TiO2超细粉体的制备设计方案

高压反应釜的体积为10L，反应釜的最大压强为30MPa。以无水TiCl4为原料，取一只大量型的量筒，将其放进干燥箱中进行彻底干燥后（因为TiCl4极易被水解）取出，多次量取无水TiCl4溶液，最终的量达到173mL，将所量取的无水TiCl4依次倒入已经洗干净的、并且已经干燥过的高压反应釜的内衬中。取1.4L 的去离子蒸馏水并快速倒入高压反应釜的内衬中。反应温度设为120℃，反应时的浮动温度为0.5℃之间，在高压反应釜中的反应时间为10 h。反应量完全反应后则反应釜进行冷却，冷却后，将悬浮液高速离心分离，并用去离子水进行洗涤。最终在80℃的干燥箱中进行干燥10 h，550℃煅烧5 h得到最终产物。

TiCl4的密度为1.73g/ml、摩尔的物质量为189.71g/mol；

TiO2的摩尔的物质量为79.86g/mol；

TiCl4的物质量为n(TiCl4）=(173ml×1.73g/ml)÷189.71g/mol≈1.57 mol H2O的物质量为n(H2O) =(1.4L×1000g/L)÷18g/mol≈77.78 mol

反应方程式为（完全反应）：

TiCl4 + 2H2O →TiO2 + 4HCl

初： 1.57mol 77.78mol 0 0

反应量： 1.57mol 3.14mol 1.57mol 6.28mol

后：0 74.64mol 1.57mol 6.28mol

反应中水的消耗量=3.14×18÷1.0=56.52ml

填充比=物料的体积÷反应釜的总体积

1）反应前的物料填充比：TiCl4 的填充比=173ml÷10L=0.0173；

H2O 的填充比=1.4L÷10L=0.14

总填充比=0.0173+0.14=0.157

2）理论产量=1.57mol×79.86g/mol≈125.38g

反应物料填充比表格

2.2 制备流程：

选择反应物（H2O、TiCl4）

↓

确定物料配方（173ml TiCl4、1.4L H2O）

↓（洗净与干燥使用设备仪器）

裝釜、封釜

↓

确定反应温度、压力、时间等实验条件

（温度为120℃、最大压强为30MPa、时间为10 h）

↓

冷却、开釜

↓（去离子水洗涤）

液、固分离

↓（去离子水洗涤并用AgNO3检验）

干燥

（温度为80℃、时间为10 h）

↓

煅烧

（温度为550℃、时间为5 h）

水热法制备超细TiO2粉体的工艺流程图

3 干燥过程

3.1 干燥的介绍[4]定义：用加热的方法排除固体物料中水分的过程称为干燥。

干燥方法物料的干燥方法可分为两种：自然干燥和人工干燥。

（1）自然干燥。自然干燥是将湿物料放在室内或室外自然晾干，借风吹日晒的自然条件使其干燥。这种方法的特点是不需要专门的设备，也不耗费劳动力和燃料。但干燥速度慢，产量低，劳动强度大，操作条件差，且收气候影响较大。（2）人工干燥。人工干燥就是讲湿物料放入专门的干燥设备中进行干燥。其特点是速度快，产量高，能人为操作控制，便于实现自动化，但要消耗动力和燃料。

根据加热方式的不同，人工干燥方法主要有一下几种：

对流干燥利用热气流以对流的方式传热给物料，使其物料的水分蒸发而干燥。

辐射干燥利用辐射元件表面所产生的热能，以辐射方式向物料传热，使其水分蒸发而干燥。根据辐射能的波段范围的不同，可分为红外干燥和微波干燥。传导干燥利用热的壁面以传导方式传热给物料表面而使物料干燥。

工频干燥利用工频电流通过物料时的放热效应使物料干燥。

干燥设备通常由一下几种部分组成：1）干燥器，湿物料在其中与干燥介质接触，物料受热水分蒸发而被干燥，水汽被干燥介质带走。2）空气预热器或燃烧室，预热空气或产生高温烟气作干燥介质用。3）通风设备，有风机、管道、烟囱等，供给燃烧室空气，使干燥介质流动并排出废气。4）其他辅助设备，如喂料、输送、收尘等设备。

影响干燥速率的主要因素有：

1）干燥介质条件，即温度、湿度、流态（流速的大小和方向）；

2）物料或制品的性质、结构、几何形态和粒度；

3）干燥介质与物料的接触情况；

4）干燥器的结构、大小、操作参数及自动化程度；

5）加热方式；

6）物料或制品的初水分及最终水分要求等。

4 焙烧原理的介绍

焙烧：固体物料在高温不发生熔融的条件下进行的反应过程，可以有氧化、热解、还原、卤化等，通常用于焙烧无机化工和冶金工业。

焙烧过程有加添加剂和不加添加剂两种类型。

1）不加添加剂的焙烧

也称煅烧，按用途可分为：

①分解矿石，如石灰石化学加工制成氧化钙，同时制得二氧化碳气体；

②活化矿石，目的在于改变矿石结构，使其易于分解，例如：将高岭土焙烧脱水，使其结构疏松多孔，易于进一步加工生产氧化铝；

③脱除杂质，如脱硫、脱除有机物和吸附水等；

④晶型转化，如焙烧二氧化钛使其改变晶型，改善其使用性质。

按生产工艺可分为烧胀法和烧结法两种。烧胀法是将原料加热至熔融温度，产生气体使其膨胀。烧结法通过加热使某些原料熔化，将整个颗粒黏结在一起。2）加添加剂的焙烧

添加剂可以是气体或固体，固体添加剂兼有助熔剂的作用，使物料熔点降低，以加快反应速度。按添加剂的不同有多种类型：

A 氧化焙烧

粉碎后的固体原料在氧气中焙烧，使其中的有用成分转变成氧化物，同时除去易挥发的砷、锑、硒、碲等杂质。在硫酸工业中，硫铁矿焙烧制备二氧化硫是典型的氧化焙烧。冶金工业中氧化焙烧应用广泛，例如：硫化铜矿、硫化锌矿经氧化焙烧得氧化铜、氧化锌，同时得到二氧化硫。

B 还原焙烧

在矿石或盐类中添加还原剂进行高温处理，常用的还原剂是碳。在制取高纯度产品时，可用氢气、一氧化碳或甲烷作为焙烧还原剂。例如：贫氧化镍矿在加热下用水煤气还原，可使其中的三氧化二铁大部分还原为四氧化三铁,少量还原为氧化亚铁和金属铁;镍、钴的氧化物则还原为金属镍和钴。因为该过程中的三氧化二铁具有弱磁性，四氧化三铁具有强磁性，利用这种差别可以进行磁选，故此过程又称磁化焙烧。

C 氯化焙烧

在矿物或盐类中添加氯化剂进行高温处理,使物料中某些组分转变为气态或凝聚态的氧化物,从而同其他组分分离。氯化剂可用氯气或氯化物（如氯化钠、氯化钙等）。例如：金红石在流化床中加氯气进行氯化焙烧，生成四氯化钛，经进一步加工可得二氧化钛。又如在铝土矿化学加工中，加炭（高质煤）粉成型后氯化焙烧可制得三氯化铝。若在加氯化剂的同时加入炭粒，使矿物中难选的有价值金属矿物经氯化焙烧后，在炭粒上转变为金属，并附着在炭粒上，随后用选矿方法富集，制成精矿，其品位和回收率均可以提高，称为氯化离析焙烧。

D硫酸化焙烧

以二氧化硫为反应剂的焙烧过程，通常用于硫化物矿的焙烧，使金属氧化物为易溶于水的硫酸盐。

若以Me表示金属，硫酸化焙烧主要包括下列过程：

2MeS+3O2─→2MeO+2SO2 例如：闪锌矿经硫酸化焙烧制得硫酸锌、硫化铜经硫酸化焙烧制得硫酸铜等。

碱性焙烧以纯碱、烧碱或石灰石等碱性物质为反应剂，对固体原料进行高温处理的一种碱解过程。例如：软锰矿与苛性钾焙烧制取锰酸钾；铬铁矿与苛性钾焙烧制取铬酸钾。

钠化焙烧在固体物料中加入适量的氯化钠、硫酸钠等钠化剂，焙烧后产物为易溶于水的钠盐。例如：湿法提钒过程中，细磨钒渣，经磁选除铁后，加钠化剂在回转窑中焙烧，渣中的三价钒氧化成五价钒。

影响固体物料焙烧的转化率与反应速度的主要因素是焙烧温度、固体物料的粒度、固体颗粒外表面性质、物料配比以及气相中各反应组分的分压等。

焙烧过程所用设备，按固体物料运动特性，可分为固定床、移动床和流动床几类；按其所用加热炉的形式可分为反射炉、多膛炉、竖窑、回转窑、沸腾炉、施风炉等。

文献

[1] 苏威译1超细二氧化钛〔J〕1无机盐工业,1987,(5):42~441

[2] 苏威译1精细二氧化钛〔J〕1无机盐工业,1985,(1):431

[3] 食品增白剂二氧化钛．食品级二氧化钛[引用日期2013-11-12]

[4] 乔英杰、强亮生，《材料合成与制备》，国防工业出版社

[5] 《无机材料热工基础》（本科教材）

水热法制备纳米材料

实验名称：水热法制备纳米TiO2 水热法属于液相反应的范畴，是指在特定的密闭反应器中采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。在水热条件下可以使反应得以实现。在水热反应中，水既可以作为一种化学组分起反应并参与反应，又可以是溶剂和膨化促进剂，同时又是一种压力传递介质，通过加速渗透反应和控制其过程的物理化学因素，实现无机化合物的形成和改进。 水热法在合成无机纳米功能材料方面具有如下优势：明显降低反应温度（100-240℃）；能够以单一步骤完成产物的形成与晶化，流程简单；能够控制产物配比；制备单一相材料；成本相对较低；容易得到取向好、完美的晶体；在生长的晶体中，能均匀地掺杂；可调节晶体生成的环境气氛。 一．实验目的 1.了解水热法的基本概念及特点。 2.掌握高温高压下水热法合成纳米材料的方法和操作的注意事项。 3.熟悉XRD操作及纳米材料表征。 4.通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题的能力。 二．实验原理 水热法的原理是：水热法制备粉体的化学反应过程是在流体参与的高压容器中进行，高温时，密封容器中有一定填充度的溶媒膨胀，充满整个容器，从而产生很高的压力。为使反应较快和较充分的进行，通常还需要在高压釜中加入各种矿化物。 水热法一般以氧化物或氢氧化物（新配置的凝胶）作为前驱物，他们在加热过程中溶解度随温度的升高而增加，最终导致溶液过饱和并逐步形成更稳定的氧化物新相。反应过程的驱动力是最后可溶的的前驱物或中间产物与稳定氧化物之间的溶解度差。 三．实验器材 实验仪器：10ml量筒；胶头滴管；50ml烧杯；高压反应釜；烘箱；恒温磁力搅拌器。 实验试剂：无水TiCl4；蒸馏水；无水乙醇。 四．实验过程 1.取10mL量筒, 50mL的烧杯洗净并彻底干燥。 2.取适量冰块放入烧杯中，并加入一定的蒸馏水形成20mL的冰水混合物，用恒温磁力搅拌器搅拌，速度适中。

超细磨粉机是超细粉体生产的主要设备

超细磨粉机是超细粉体生产的主要设备 超细粉体技术是20世纪70年代中期发展起来的新兴学科，超细粉体几乎应用于国民经济的所有行业。它是改造和促进油漆涂料、信息纪录介质、精细陶瓷、电子技术、新材料和生物技术等新兴产业发展的基础，是现代高新技术的起点。在造纸行业中，造纸施胶普遍要添加10%&mdash；20%的超细粉；在高档铜板纸中，高岭土(或碳酸钙)超细粉的添加量高达40%。又如塑料制品，改性超细粉的添加量，根据产品要求的不同可高达30%&mdash；50%。在一些PVC产品的添加量已高达70%。超细粉在塑料、橡胶、电子、电缆、油漆、涂料、磨料、药品、化妆品、陶瓷、建材、食品加工和家用电器方面用量极大，如美国的面粉生产就规定了一定的滑石粉添加量。6000目以上的超细粉添加到塑料制品里(如电视机壳)，不仅可以改善制品外观尺寸、光洁度、颜色、手感等物理指标，还可改善制品的强度、弹性、悠韧性和抗老化能力。超细粉体需要优质的磨粉机做生产设备，三环中速超细磨粉机，主要适用于对中、低硬度，莫氏硬度&le；6级的非易燃易爆的脆性物料的超细粉加工；与一般磨粉机相比，三环中速超细磨粉机的优势还在于：1.高效、节能、环保、清洁，集四大优势于一体在成品细度及电动机功率相同的情况下，比气流磨、搅拌磨、球磨机的产量高一倍以上；采用脉冲除尘器捕捉粉尘，采用消声器降低噪声，具有环保、清洁的特点。2.易损件使用寿命可达2-5年磨辊、磨环采用特殊材料锻制而成，从而使利用程度大大提高。在物料及成品细度相同的情况下，比冲击式破碎机与涡轮粉碎机的磨损件使用寿命长2-5倍，一般可达一年以上，加工碳酸钙、方解石时，使用寿命可达2-5年。3.产品细度高，安全可靠性高三环中速超细磨粉机产品细度一次性可达到D97&le；5&mu；m；因磨腔内无滚动轴承、无螺钉，所以不存在轴承及其密封件易损的问题，不存在螺钉易松动而毁坏机器的问题。工欲善其事，必先利其器。良好的超细粉体出自优质的超细磨粉机，素有&ldquo；微粉专家&rdquo；之称的上海机器有限公司生产的三环中速超细磨粉机，是用于超细粉体生产的首选设备。 不可否认当前我国超细磨粉机行业发展取得了不小的成绩，从长远来看我国超细磨粉机发展还要经历长期的过程，才能达到国际领先水平。就目前来说，我国内超细磨粉机生产行业还面临着核心技术、环保节能、人民币升值和成本上涨等种种难题。1、核心技术难题。核心技术决定了超细磨粉机

粉体材料科学与工程培养方案

粉体材料科学与工程培养方案 一、专业简介 粉体材料科学与工程”专业依托“材料科学与工程”一级国家重点学科建设，设有博士点、博士后科研流动站，是国家特色专业和国家本科质量工程重点建设专业，是首批国家“卓越工程师”专业。本专业涉及金属或化合物粉末的制备、并以此为原料制备先进材料，研究材料成分、制备工艺、组织结构和性能之间相互关系，以满足航空航天、新能源技术、生物技术、微电子、汽车工业、国防军工等领域对关键新材料的迫切需求。本专业培养具有坚实的专业理论基础以及材料科学知识、较强的新材料研发能力和创新能力的粉末冶金技术高级专门人才。 二、培养目标 本专业秉承“厚基础、宽专业、高素质、强能力”的人才标准，培养政治思想正确、具有高度的社会责任感、优良的科学文化素养和创新精神、坚实的专业基础、较强的工程实践和工程创新能力、组织和管理能力以及良好国际化视野的高层次、复合型人才。能在材料科学与工程领域，特别是在粉末冶金基础理论、粉末冶金材料（如难熔金属与硬质合金、磁性材料、摩擦减磨材料、粉末高温合金、特种陶瓷材料、电工电子材料）等研究和制造领域从事科学研究与技术开发、工艺设计、材料加工制备、性能检测和生产经营管理、具有国际竞争力的高级专门人才。学生毕业后可在高等院校、科研院所和高新技术企业等从事教学、科研、生产、新材料与材料制备新技术开发以及相关管理方面的工作。 三、培养要求 1、知识要求 拥有良好的人文与社会知识、学科基础知识、专业基础与专业知识。 ①人文与社会知识：掌握一定的哲学、政治学、法学、社会学、心理学等知识。掌握一定的经济、管理等知识，满足工程应用中管理和交流的需要。 ②外语及计算机知识：掌握一门外国语，能顺利地阅读和翻译专业外文技术资料，有较强的听说读写能力；了解计算机基本原理，掌握一种以上计算机语言，能熟练应用计算机解决本专业问题。 ③学科基础知识：掌握材料科学与工程学科所需的数学、物理、化学等自然科学基础的知识

纳米粉体制备方法

纳米粉体制备方法 纳米技术是当今世界各国争先发展的热点技术，纳米技术和材料的生产及其应用在中国已起步，可以产业化的只有为数不多的几个品种，纳米二氧化钛（ＴｉＯ2）、纳米氧化锌（ＺｎＯ）、纳米碳酸钙（ＣａＣＯ3）便是其中较具代表性的几个品种。纳米粉体的制备方法很多，可分为物理方法和化学方法。以下是对各种方法的分别阐述并举例。 1. 物理方法 (1)真空冷凝法 用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。1。金属烟粒子结晶法是早期研究的一种实验室方法。将金属原料置于真空室电极处，真空室抽空（真空度1P a）导入102到103 P a压力的氩气或不活泼性气体，然后像通常的真空蒸发那样，用钨丝蓝蒸发金属。在气体中，通过蒸发、凝聚产生的金属蒸气形成金属烟粒子，像煤烟粒子一样沉积于真空室内壁上。在钨丝篮上方或下方位置可以预先放置格网收集金属烟粒子样品，以备各类测试所用。2。流动油面上的真空蒸发沉积法（VEROS），VEROS法是将物质在真空中连续的蒸发到流动着的油面上，然后把含有纳米粒子的油回收到贮存器内，再经过真空蒸馏、浓缩，从而实现在短时间制备大量纳米粉体。 (2)物理粉碎法 通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。例，有一种制备纳米粉体材料新方法，最适用于碳化物、氮化物及部分金属粉体的制备。其方法是先对反应器抽真空，然后充入保护气体或反应气体，在反应器中设置石墨电极，在石墨电极与反应器坩埚中的金属之间通电，使之产生高温碳电弧，由高温电弧产生金属蒸汽。采用保护气体可以生产出由石墨原子包覆的纳米镍粉、铜粉、铝粉等不易团聚的金属纳米粉末；采用反应气体可以生产碳化物、氮化物纳米粉末。与现有技术相比，生产的纳米粉末不易团聚，具有成本低，电弧功率大，可以实现规模化生产，具有广泛的实用性。用冲击波处理共沉淀法制备的氧化铁与氧化锌混合物合成了铁酸锌，用XRD、TEM 和电子衍射法对这种产品进行了鉴定．与传统的高温焙烧法相比，这种产品的特点是其颗粒尺寸为纳米级．主要原因可能在于冲击波的作用时间极短，因此生成的铁酸锌不会生长成为完整的晶粒．由此可以认为，冲击波处理可能是一种制备复合金属氧化物的纳米粉体的新方法． (3)机械球磨法 采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素纳米粒子、合金纳米粒子或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。例，一种钛合金纳米粉体制备方法，原料包括钛合金粗粉、助磨键合剂、分散剂、表面活性剂；制备方法是，将所述原料按配比投入反应釜，反应釜转速２００－３００ｍｐｒ、温度５０℃－６０℃，反应釜旋转时间１５－３０分钟；反应釜转速升高至达１０００ｍｐｒ以上，维持该转速１．５－２．５小时，温度为１８０℃以上；反应釜转速降到３００ｍｒｐ以下，在０．５－１．０小时内降低温度至４０℃－５０℃，停机，即完成纳米粉体的制备。它稳定地对钛合金实现了纳米化加工；由此为利用纳米粉体的小尺寸效应、表面积效应而使它的耐蚀优点得到提升得以实现，使之可作为一种活性添加剂与各种优良树脂结合成一种新型复合材料。 2. 化学方法 (1)气相沉积法 利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。其特点产品纯度高，粒度分布窄。例，TiCl4气相氧化法，其基本化学反应式为：TiCl4(g)+O2(g)=TiO2(s)+Cl2(g) 施利毅、李春忠等利用

粉体加工技术

第一讲绪论 粉体工程(粉体加工技术)：是一门在掌握超细粉碎理论基础上，以超细粉碎设备结构及工作原理、超细粉碎工艺流程为主要学习内容的课程。 一非金属矿产及加工利用简介 1非金属矿产发展 非金属矿产：是指金属矿产和燃料矿产以外，自然产出的一切可以提取非金属元素或具有某种功能可供人们利用的、技术经济上有开发价值的矿产资源。 （因此类矿产大多不是以化学元素，而是以有用矿物为利用对象，所以亦称为工业矿物与岩石。）在人类发展过程中，非金属矿产起了决定性作用。 古代：石器（工具）陶器青铜器（金属）非金属矿产受挫 近代：技术的进步和材料结构的多元化，促使了非金属矿产地位不断上升。 从科学技术角度看：已进入信息时代 从矿产资源利用看：进入一个以非金属资源为中心的综合开发时代。 (50年代开始，世界非金属矿产产值已经超过金属矿产产值，发达国家非矿产值超过金属矿产2~3倍。) 我国非金属矿产发展情况 我国是世界上最早利用非金属矿产的国家之一。但是近代由于封建制度的闭关自守及帝国主义国家列强的侵略掠夺，我国的非金属矿产发展落后于西方发达国家。 我国已发现有经济价值的非金属矿产有100多种，是世界上品种齐全、储量丰富的少数国家之一。 储量居世界前列的非金属矿产有：石膏、石墨、滑石、膨润土、石棉、萤石、重晶石等 储量在世界上有重要地们的非金属矿产有：高岭土、硅藻土、沸石、珍珠岩、石灰石等。非常具有发展潜力的非金属矿产有：硅灰石、长石、凸凹棒石、海泡石等。 80年代开始我国非金属矿产日益受到关注（非金属在世界市场走俏）近十几年来我国非金属矿产出口增长，已成为出口创汇的一个重要方面。 但我国非金属矿产加工技术――比较落后 出口的非金属矿产产品种类――原矿和初级产品 （许多工业部门和人们日常生活所需的非金属矿深加工产品还需进口，有的甚至是我们出口的原矿或初级产品加工而成。） 2非金属矿产开发利用新趋势 从目前国内外非金属矿产开发利用的特点，可反映出如下几个趋势： （1）已开发的老品种，其利用范围和开发深度不断扩大。 体现形式――大部分矿种已不限于一两个工业部门的少数用途，老矿种的新特 性新功能不断被发现并得到利用(如高岭土)。 （2）新开发的新矿种不断出现，且许多新矿种在应用方面表现出独特性能。 （3）由直接利用非金属矿原料或粗加工产品（选矿精矿及粉料产品）向深加工及制成品方向扩展。

除尘课程设计

第一章绪论 (5) 1.1车间粉尘性质 (6) 1.2 车间粉尘危害及治理 (6) 1.2.1 粉尘危害 (6) 1.2.2 碳黑治理方法 (7) 1.2.3 旋风除尘器的原理 (7) 1.3 除尘系统 (8) 1.4 课程设计背景、主要内容、意义与预期目标 (9) 1.4.1 主要内容课程设计背景 (9) 1.4.2 主要内容 (9) 1.4.3 课程设计意义 (10) 1.4.4 课程设计预期目标 (10) 第2章数据分析 (11) 2.1 已知数据 (11) 2.2 风量确定 (12) 2.3 净化设备选择或设计 (12) 第3章集气罩设计 (13) 3.1集气罩设计的设计原则 (13) 3.2设计方法选择 (13) 3.2.1控制风速法原理 (13) 3.2.2 控制风速选择 (14) 3.3 集气罩选择 (14) 3.3.1 集气罩集气原理 (14) 3.3.2 集气罩类型和选择 (15) 3.3 风量计算 (15) 3.3.1 风量计算方法选择 (15) 3.3.2 风量计算 (15) 3.4 集气罩的尺寸 (16) 第4章管道、弯头及三通设计 (17) 4.1 管道设计 (17) 4.1.1 管道速度选择 (17) 4.1.2 管径选择 (18) 4.2 弯头、三通管的设计 (20) 第5章管道阻力计算及风机的选择 (21) 5.1各管道的阻力计算 (21) 5.1.1计算最不利环路的压力损失 (21) 5.1.2 并联管路压力损失计算 (22) 5.2选择风机和电动机 (23) 第6章除尘器的设计 (25) 6.1 除尘器的分类及选择 (25) 6.1.1除尘器的分类 (25) 6.1.2 除尘器的选择 (25) 6.2 旋风除尘器尺寸 (27) 总结 (28)

粉体材料的制备方法有几种

粉体材料的制备方法有几种？各有什么优缺点？（20分） 答：粉末的制备方法: 气相合成、湿化学合成、机械粉碎. 1. 物理方法 (1)真空冷凝法 用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。 (2)物理粉碎法 通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。 (3)机械球磨法 采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素纳米粒子、合金纳米粒子或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。 2. 化学方法 (1)气相沉积法 利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。其特点产品纯度高，粒度分布窄。 (2)沉淀法 把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料。其特点简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备氧化物。 (3)水热合成法 高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子。其特点纯度高，分散性好、粒度易控制。 (4)溶胶凝胶法 金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物的制备。 (5)微乳液法 两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备 2. 为什么要对粉体材料的表面进行改性？什么是物理吸附？什么是化学吸附？试举例说明。（20分） 答: 材料表面改性的目的 力学性能：表面硬化、防氧化、耐磨等 电学性能：表面导电、透明电极 光学性能：表面波导、镀膜玻璃 生物性能：生物活性、抗菌性 化学性能：催化性 装饰性能：塑料表面金属化 材料表面改性的意义 通过较为简单的方法使一个部件部件或产品产品具有更为综合的性能第一节材料表面结构的变化 粉体表面改性是指用物理、化学、机械等方法对粉体材料表面进行处理，根据应用的需要有目的改变粉体材料表面的物理化学性质，如表面组成、结构和官能团、

超细粉体的应用及制备

应用与开发 超细粉体的应用及制备 刘宏英,李春俊,白华萍,李凤生 (南京理工大学超细粉体与表面科学技术研究所,江苏南京210094) 摘要:介绍了超细粉体在国民经济各领域的应用,研究了各种超细粉体的制备技术、分级技术及设备的性能特点,分析了国内外相关技术,对超细粉体技术今后的发展和研究方向提出了建议。 关键词:超细粉碎;制备;分级 中图分类号:T B44 文献标识码:A 文章编号:1002-1116(2001)01-0030-03 超细粉体技术是指制备与使用超细粉体及其相关的技术。其研究内容包括超细粉体的制备技术,分级技术,分离技术,干燥技术,输送、混合与均化技术,表面改性技术,粒子复合技术,检测及应用技术等。南京理工大学超细粉体与表面科学技术研究所在国内率先开展了易燃易爆材料、纤维材料、塑性材料和刚柔混合材料等特殊材料的超细粉碎、混合、乳化、分级与表面改性技术研究。经过多年的研究和实际应用,取得了一些成功的经验。目前该技术与设备已广泛用于军民各个领域,为国防现代化和国民经济的发展作出了一定的贡献。由于超细粉体技术是一门综合性很强的技术,涉及知识面很广,本文就超细粉体的应用、超细粉碎技术、分级技术作简要综述。 1　超细粉体应用的研究进展 超细粉体不仅本身是一种功能材料,而且为新的功能材料的复合与开展展现了广阔的应用前景[1]。超细粉体由于粒度细、分布窄、质量均匀,因而具有比表面积大、表面活性高、化学反应速度快、溶解速度快、烧结体强度大以及独特的电性、磁性、光学性等,因而广泛应用于许多高新技术领域。 1.1　在材料领域的应用 超细粉体在材料领域应用广泛。如磁性材料、隐身隐形材料、高耐磨及超塑材料、新型冶金材料及建筑材料。利用超细陶瓷粉可制成超硬塑性抗冲击材料,可用其制造坦克和装甲车复合板,这种复合板较普通坦克钢板重量轻30%～50%,而抗冲击强度较之提高1～3倍,是一种极好的新型复合材料[2]。将固体氧化剂、炸药及催化剂超细化后,制成的推进剂的燃烧速度较普通推进剂的燃烧速度可提高1～10倍[3],这对制造高性能火箭及导弹十分有利。1.2　在化工领域的应用 将催化剂超细化后可使石油的裂解速度提高1～5倍,赤磷超细化后不仅可制成高性能燃烧剂,而且与其它有机物反映可生成新的阻燃材料。油漆、涂料、染料中固体成分超细化后可制成高性能高附着力的新型产品。在造纸、塑料及橡胶产品中,其固体填料如:重质碳酸钙、氧化钛、氧化硅等超细化后可生产出高性能的铜板纸、塑料及橡胶产品。 1.3　在生物医药领域的应用 医药经超细化后,外用或内服时可提高吸收率、疗效及利用率,适当条件下可改变剂型,如微米、亚微米及纳米药粉可制成针剂使用[4]。在医疗诊断方面可将超细粉经适当处理后注入或服入人体内进行各种病理诊断。 南京理工大学超细粉体与表面科学技术研究所已成功地为上海XX医药公司、常州XX公司及浙江XX公司等单位生产了大量超细硫糖铝及超细阿基诺维奇等药,产品性能提高,达到国际标准,因而大 第29卷第1期2001年2月 江苏化工 Jiangsu Chem ical Industry V ol.29N o.1 　Feb.2001 收稿日期:2000-10-18 作者简介:刘宏英(1954年出生),女,江苏南京人,高级工程师,1980年毕业于华东工学院机械制造专业,长期从事超细粉体物料的制备、粉碎、分级等技术研究,已发表论文数篇。

超细粉体洗涤

超细粉体洗涤 超细粉体（纳米粉体）洗涤纯化 1、超细粉体（纳米粉体）洗涤纯化 ?纳米氧化钛、氧化锌、氧化铝等氧化物的洗涤 ?纳米钛酸钡、碳酸钡等无机盐的洗涤 ?纳米抗菌材料的洗涤 ?纳米金刚石、银粉等的洗涤 ?纳米高岭土、蒙矿石等矿石的洗涤 ?纳米药粉的洗涤 ?纳米钛硅分子筛的洗涤 ?纳米催化剂的洗涤、浓缩 1.1 超细粉体陶瓷膜处理技术 在化工等领域，经常面临粉体颗粒悬浮液的固液分离过程。随着科技的进步，粒子的尺度逐渐趋于超细化，超细粒子的固液分离，特

别是固液非均相高效分离极为困难。由于微粒的布朗运动，传统的重 力沉降几乎无法使用。 以滤布为过滤介质的各类过滤技术，一方面由于过滤介质的制约，对超细颗粒过滤的截留性能差，产品流失严重，另一方面它是靠滤饼层颗粒的架桥作用来实现颗粒的截留，如果颗粒越小，形成的滤饼层就越致密，随着滤饼层的不断增厚，过滤阻力大，过滤速度越来越小，滤饼的洗涤也十分困难，洗涤效果差，操作劳动强度大。离心分离难以实现大型化，一般的工业离心机只能分离粒径在微米级的颗粒，而且离心洗涤操作复杂，劳动强度大，效率低。水力旋留器也是依靠离心力的作用，使固体颗粒进行分离，但是主要用于液相湿法分级，而且其分离的临界粒径一般在 10 微米以上。 近年来发展的无机陶瓷膜在液体分离领域应用日益广泛，它独特的错流过滤方式优异的物理、化学性能和机械强度，为超细粉体的生 产提供了新型的分离与洗涤技术。 无机陶瓷膜具有耐腐蚀，机械强度高，孔径分布窄等突出优点，并且清洗方便，膜通量高，使用寿命长。处理粉体洗涤和浓缩时具有操作稳定，通量较高，出水水质好，占地面积小。 1.2 陶瓷膜回收硫酸法生产钛白粉中废酸和废水中的钛白颗粒实 例： 钛白粉是重要的化工产品，可广泛地用于涂料、塑料、造纸、化纤、橡胶、搪瓷等行业。硫酸法钛白粉生产工艺中最大的问题在于

粉体工程与设备

北方民族大学课程设计报告 院（部、中心）材料科学与工程学院 姓名王芳学号 专业材料科学与工程班级 082 同组人员王选、高稳成、闫晓展、代新、马海龙 课程名称粉体工程与设备 年产3000吨碳化硅微粉的生产线的项目名称 可行性研究报告 起止时间 2010-11-21至2009-12-3

成绩 指导教师王正粟祁利民 北方民族大学教务处制 录目 一、项目的目的和意义··············································二、工艺参数的计算··············································三、设备的选择依据··············································四、成本核算··············································五、效益分析··············································六、环境保护及措施··············································七、小节··············································八、参考文献··············································

一、目的及意义 碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑为原料通过 电阻炉高温冶炼而成。 首先，其硬度介于刚玉和金刚石之间，机械强度高于刚玉，同时分解温度（2400℃）高、优良的化学稳定性，较强的韧性、良好的抗热震性、显著的电学性能和高导热性能等诸多优良特性，因而被广泛用磨具磨料、耐火材料、耐蚀材料、结构陶瓷等产品的生产原料，也可用作电热原器件、半导体器件等产品生产的原料。 其次，碳化硅微粉堆积密度高，耐磨能力强，硬度高，切削能力强，粒度分布集中并且均匀；具有耐高温,强度大,热膨胀系数小，导热性能良好,抗冲击,作高温间接加热材料.有四大应用领域：功能

超细粉体材料的制备技术现状及应用形势

文章编号:1008-7524(2005)03-0034-03 超细粉体材料的制备技术现状及应用形势* 房永广1,梁志诚2,彭会清3 (1.江西理工大学环建学院,江西赣州341000;2.化工部连云港设计研究院, 江苏连云港222004;3.武汉理工大学资环学院,湖北武汉430070) 摘要:综述了国内超细粉体材料的制备工艺、设备现状及进展,并介绍了超细粉体材料在电子信息、医药、农药、模具、军事、化工等方面的应用。 关键词:超细粉体;制备;综述 中图分类号:TD921+.4文献标识码:A 0引言 从上世纪50年代日本首先进行超细材料的研究以后,到上世纪80~90年代世界各国都投入了大量的人力、物力进行研究。我国早在上世纪60年代就对非金属矿物超细粉体技术、装备进行了研究,对于超细粉体材料的系统的研究则开始于上世纪80年代后期。 超细粉体从广义上讲是从微米级到纳米级的一系列超细材料,在狭义上讲是从微米级、亚微米级到100纳米以上的一系列超细材料。材料被破碎成超细粉体后由于粒度细、分布窄、质量均匀,因而具有比表面积大、表面活性高、化学反应速度快、溶解速度快、烧结体强度大以及独特的电性、磁性、光学性等,因而广泛应用于电子信息、医药、农药、军事、化工、轻工、环保、模具等领域。可以预见超细粉体材料将是21世纪重要的基础材料。1超细粉体的制备设备 超细粉体的制备方法有很多,但从其制备的原理上分主要有两种:一种是化学合成法,一种是物理粉碎法。化学合成法是通过化学反应或物相转换,由离子、原子、分子经过晶核形成和晶体长大而制备得到粉体,由于生产工艺复杂、成本高、而产量却不高,所以化学合成法在制备超细粉体方面应用不广。物理粉碎法是通过机械力的作用,使物料粉碎。物理粉碎法相对于化学合成法,成本较低,工艺相对简单,产量大。因此,目前制备超细粉体材料的主要方法为物理粉碎法。常用的超细粉碎设备有气流粉碎机、机械冲击粉碎机、振动磨、搅拌磨、胶体磨以及球磨机等。 1.1气流粉碎机 自从1892年美国人戈麦斯第一次提出挡板式气流粉碎机的模型并申请专利以来,经过百余年的发展,目前气流磨已经发展成熟,成为国内外用于超细粉体加工的主要设备。我国研制气流粉碎机开始于上世纪80年代初。目前气流粉碎机可分为圆盘式、对喷式、靶式、循环式、流化床式等。 气流粉碎机又称流能磨或喷射磨,由高压气体通过喷射嘴产生的喷射气流产生的巨大动能,使颗粒相互碰撞、冲击、摩擦、剪切而实现超细粉碎。粉碎出的产品粒度细,且分布较集中;颗粒表面光滑,形状完整;纯度高,活性大,分散性好。目前超细粉碎机有很多的机型,其中流化床式气流粉碎机是其效率最高的。其工作原理为物料进入粉碎室,超音速喷射流在下部形成向心逆喷射流场,在压差作用下,使磨底物料流态化,被加速的物料在多喷嘴的交汇点汇合,产生剧烈的冲击碰撞,摩擦而粉碎,被粉碎的细粉随气流一起运动至上部的涡轮分级机处,在离心力作用下,将符合细度要求的微粉排出。其优点是粉碎效率高,能耗 # 34 # *收稿日期:2004-09-24

金属超细粉体制备的研究进展

金属超细粉体制备的研究进展 摘要：简要介绍了超细粉体的制备方法，并介绍了电爆炸法和电弧等离子法制备AI、Mg 粉体的工艺技术及其研究进展。这2种方法具有产品颗粒直径分布窄、粒度大小易于控制和调节、产品纯度高、便于收集、无污染等优点，且易于工业化。它们是目前生产金属细颗粒较环保和成本较低的方法。 关键词：水反应金属燃料；Al；M g；粉体；电爆炸法；电弧等离子法 1. 引言 俄罗斯“暴风雪”超高速鱼雷利用“超空泡”(supercavitation)原理突破了水下航行体的速度限制．达到了200节航速【1】。。其所用动力推进系统为水冲压发动机，该发动机使用的燃料是“水反应金属燃料”，该鱼雷具体使用的是“Mg基水反应金属燃料”【2】。“暴风雪”鱼雷的出现引起了美、德、日等国对水冲压发动机和水反应金属燃料的极大关注，并展开大规模的研究。水反应金属燃料的优点是不仅能量特性高，而且具有充分利用雷外海水作为能源的特点，能够显著提高燃料单位体积的能量密度，使鱼雷超高速、远航程航行成为可能【3】。 目前研究所采用的水反应金属燃料的主要原料有：活性金属如Al、Mg、B、Ti、Li、Na、K、zr、w等，金属氢化物如AlH 3、M gH 2、B 2H。、ZrH：及LiAIH。及一些活性较高的金属氧化物和金属碳化物等。考虑到成本、毒性、能量密度等各方面的问题，Mg和Al 是最佳选择14】。与Mg基金属水反应燃料相比，A1的成本更低，来源更广，稳定性更好，最主要的是Al基燃料的比冲要大于Mg基燃料的比冲【5】。 对于金属燃料能否用于水冲压发动机的要求，除了看其能量密度能否满足要求外，还要看其粒度、纯度能否满足点火要求等；而决定其点火温度的主要因素是金属粒子粒度的大小。若想降低或选择合适的金属粒子的点火温度，就必须制备出超细颗粒(包括微米级、亚微米级和纳米级粒子)的金属粒子。 超细粒子的制备方法 对于超细粒子的制备已经报道了许多方法，从这些报道来看，超细粉体的制备方法可根据反应体系的不同而分为气相法、液相法和固相法【6】。 气相法一般是指用气体原料或将原料蒸发成气体，然后通过化学反应或物理作用再生成超细颗粒的方法。这类方法中包括气相化学反应、激光合成法、电爆炸法、惰性气体冷凝法和电弧等离子体法。 气相法制备金属超细粒子的特点是产品纯度高、分散性良好、粒子粒径分布窄、粒径小。此外，通过控制气氛可以制备液相法难以制备的金属、碳化物、氮化物、硼化物等非氧化物超细粉体【7】o 液相法(也称溶液反应法)是当前实验室和工业上广泛采用的合成高纯超细粉体的方法。其主要优点是能精确控制化学组成，易于添加微量有效成分，超细粒子形状和尺寸也较容易

(完整word版)粉体技术在药物制剂中如何提高制剂质量

粉体技术在药物制剂中如何提高制剂质量 多数固体制剂在制备过程中需要进行粒子加工以改善粉体性质，从而满足产 品质量和粉体操作的需求。粉体技术能为固体制剂的处方设计、生产过程以及质量控制等诸方面提供重要的理论依据和试验方法。因此，对粉体技术的了解对于制药工程技术人员具有重要的实际意义。本文从多角度阐述了粉体技术对固体 药物制剂的影响，并介绍了近年来两种粉体新技术的发展，内容翔实，有助于读者对粉体技术的进一步了解和在实际生产过程中好地应用。 ——编者按 粉体技术在药物制剂中的应用起步较晚，使制剂过程中的粉体操作带有一定的盲目性和经验化，随着现代科学的发展和GMP规范化的广泛实施，粉体的理论和处理方法不断地被引入固体物料的各种单元操作中，使固体药物制剂的研究、开发和生产从盲目性和经验模式走上量化控制的科学化、现代化轨道，引起了药学工作者的广泛兴趣和重视。 ■粉体性质与制剂质量关系密切 固体制剂的质量控制方面，重量差异、混合均匀度、片剂的强度等多与粉体操作有关，而崩解、溶出度和生物利用度则与药物处方中各种物料的粉体性质有关。 ★孔隙率增大促进崩解 固体制剂的最终命运是崩解、释药和被人体吸收，其中崩解是药物溶出及发挥疗效的首要条件，而崩解的前提则是药物制剂必须能被水溶液所润湿。因此水渗入片剂内部的速度与程度对崩解起到决定性作用，而又与片剂的孔隙径、孔 隙数目以及毛细管壁的润湿性等有关。片剂的孔隙率不但与物料性质有关，即易产生塑性变形的物质压片后孔隙率小难以崩解，弹性变形的物料压缩后孔隙率较大，易于崩解；还与压缩过程有关，在一定的压力范围内，压力越大，压缩时间越长，片剂的孔隙率越小，越难以崩解。物料的润湿性很差，将很难使水通过毛细管渗入到片剂内部，则片剂难以崩解。 常用于润滑剂的硬脂酸镁具有较强的疏水性，用量不当会严重影响片剂的崩解度，必要时可加入表面活性剂以改善片剂的润湿性，促进水的渗入而加快崩解速度和溶出度。如用阿拉伯胶作黏合剂，喷雾干燥，可提高水杨酸的溶出度；磺胺药物加泊洛沙姆可显著增加溶出度；脂溶性药物同乳糖混合，也可提高药物的溶出度。 ★降低粒径提高溶出度 药物的溶出度除与药物的溶解度有关外，还与物料的比表面积有关，一定温度下固体的溶解度和溶解速度与其比表面积成正比。而比表面积主要与药物粉末的粗细、粒子形态以及表面状态有关，对片剂和胶囊剂来说与崩解后的粒子状态有关。因此药物粒度大小可以直接影响药物溶解度、溶解速度，进而影响到临床疗效。例如，微粉化醋酸炔诺酮比未微粉化的溶出速率要快很多，在临床上微粉化的醋酸炔诺酮包衣片比未微粉化的包衣片活性几乎大5倍。 对难溶性药物或溶出速率很慢的药物来说，药物的溶出过程往往成为吸收的限速过程。药物的粒径降低时其比表面积增大，药物与介质的有效接触面积增加，

超细粉体存在的技术问题

超细粉体加工中的几个技术问题 摘要:介绍了超细粉体的应用、制备设备、发展趋势，以及超细粉体在加工发面的几个技术问题。 关键词:超细粉体;制备; 应用；分散 1.超细粉体概述 1.1定义 对于超细粉体的粒度界限,目前尚无完全一致的说法。各国、各行业由于超细粉体的用途、制备方法和技术水平的差别,对超细粉体的粒度有不同的划分,例如日本将超细粉体的粒度定为0.1μｍ以下。最近国外有些学者将100μｍ～1μｍ的粒级划分为超细粉体,并根据所用设备不同,分为一级至三级超细粉体。对于矿物加工来说,我国学者通常将粒径小于10μｍ的粉体物料称为“超细粉体”。 1.2超细粉体的特性 目前,对超细粉体的特性还没有完全了解,已经比较清楚的特性可归纳为以下几点：(1)比表面积大。由于超细粉体的粒度较小,所以其比表面积相应增大,表面能也增加。比表 面积大,使其具有较好的分散性和吸附性能。 (2)活性好。随着粒度的变小,粒子的表面原子数成倍增加,使其具有较强的表面活性和催化 性,可起补强作用,具有良好的化学反应性。 (3)熔点低。许多研究表明,物质的粒径越小,其熔点就越低。 (4)磁性强。超细粉体的体积比强磁性物质的磁畴还小,这种粒子即使不磁化也是一个永久磁 体,具有较大的矫顽力，是制造高密度记录磁带的优良原料。 (5) 光吸收性和热导性好。超细粉体特别是超细金属粉体,当粒度小于100ｎｍ以后,大部分 呈黑色,且粒度越细色越黑,这是光完全被金属粉体吸收的缘故。 1.3超细粉体的制备方法 超细粉体的制备方法有很多,但从其制备的原理上分主要有两种:一种是化学合成法,一种是物理粉碎法。化学合成法是通过化学反应或物相转换,由离子、原子、分子经过晶核形成和晶体长大而制备得到粉体,由于生产工艺复杂、成本高、而产量却不高,所以化学合成法在制备超细粉体方面应用不广。物理粉碎法是通过机械力的作用,使物料粉碎。物理粉碎法相对于化学合成法,成本较低,工艺相对简单,产量大。因此,目前制备超细粉体材料的主要方法为物理粉碎法。常用的超细粉碎设备有气流粉碎机、机械冲击粉碎机、振动磨、搅拌磨、胶体磨以及球磨机等。 2超细粉体的应用 超细粉体不仅本身是一种功能材料,而且为新的功能材料的复合与开发展现了广阔的应用前景。超细粉体由于粒度细、分布窄、质量均匀,因而具有比表面积大、表面活性高、化学反应速度快、溶解速度快、烧结体强度大以及独特的电性、磁性、光学性等,因而广泛应用于许多技术领域。 2.1化工、轻工行业 超细粉体可用作填料填充ＰＰ和ＰＶＣ等塑料,降低原料成本,改善制品性能。将石墨加工成ＧＲＴ节能减磨添加剂,可改善机械润滑性,节约汽车燃油,减少大修次数;超细高岭土作纸张填料,能提高纸的白度,提高产品档次;另外还可将许多超细粉体制成高效催化剂,应用于石油工业的催化裂化。目前还结合低温、冷冻及脆化技术,将橡胶、塑料和合成树脂等有机高分子材料加工成有机物超细粉体。 2.1微电子工业 超细粉体在微电子行业中应用的典型代表有电子浆料(ＴｉＯ2、ＢaTiO3、Ｃｕ)、磁记录材料(γ--Ｆｅ2Ｏ3)及电子陶瓷粉料(BaTiO3)。另外还有传感器(ＳｎＯ2)和光、电波吸收材料及

啤酒瓶玻璃厂课程设计.doc

温州大学07材料 课程设计任务书 设计题目年产1.5-3万吨啤（白）酒瓶玻璃工厂工艺初步设计本设计工作期限2010.12.13-2010.12.25 指导教师周永强 设计者江丽军

设计的原始资料 一、建厂地址 温州滨海工业园区 二、燃料 重油 三、水电供应及交通运输情况 城市自来水:供水能力100000吨/日 国家电网供电:供电能力300000KVA/日 铁路专用线入厂辅以汽车运输 四、建厂地点气象水文资料 1.气象资料 年平均湿度81%全年主导风向：偏北风年均降水量1385.3毫米 2.建厂地点地下水位高度 3.建厂地点土壤耐压力

年产2.38万吨啤酒瓶玻璃工厂工艺 初步设计指导书 第1章玻璃工厂工艺初步设计说明书内容和要求 1.1总论 （—）建设规模和生产方法 全厂总面积：50000㎡ 办公生活区面积：5000㎡ 后期预留面积：10000㎡ 生产方法：机械吹制法 （二）厂区位置 温州滨海工业园区 （三）概述设计产品的生产发展概况（历史、现状、发展前景）及其在国民经济中的作用和地位 玻璃制品生产在我国历史悠久，但由于种种原因，玻璃工业始终没有发展，在建国初期，我国日用玻璃基本是手工生产，厂家很少，技术落后，谈不上规模，当时全国产量不过一万吨左右，保温瓶不过10万支左右。50年代和60年代，我国日用玻璃处于发展时期，本着自力更生、艰苦奋斗的精神，开始用池炉熔化、机械制瓶，但发展速度较慢。到70年代由于逐步解决了窑炉及成型设备制造技术，使用国内自制的自动或半自动制瓶机，使我国日用玻璃产量由40万吨绯徊的局面发展到百万吨产量。到了80年代，引进和借鉴国外的先进技术和设备，我国日用玻璃行业有了很大的发展。９０年代，我国日用玻璃行业随着改革开放的深入发展，企业通过股份制等深层次改革，打破了旧国有体制的束缚，股份制极大调动了职工的积极性，一大批民营、合资、股份制企业相继涌现，加上国外大量先进技术、先进设备的引进及我国玻璃机器制造业的发展，促进了日用玻璃行业的发展，使我国日用玻璃行业进入了高速发展阶段。 特别是在2003年以来日用玻璃产量每年以一百万吨速度递增，据2008年底统计，日用玻璃全国产量已达1446万吨，全国日用玻璃行业企业已达1300家，职人数30多万人，工业总产值784亿元。近几年玻璃瓶罐行业涌现出广东华兴、河北索坤年产量过50万吨的龙头企业。涌现出河北北雄、承德华富、山西大华、宏艺、安徽德力等近百家玻璃器皿出口企业。涌现出北玻仪、山东力诺、重庆正川等拉管企业 改革开放以来，日用玻璃行业的高速发展，中国产业研究院咨询集团认为，主要原因有以下几条：1、人民生活水平的极大提高，促进了我国轻工业的飞速发展，并由此带动了日用玻璃行业的发展。国外市场对玻璃器皿的极大需求及国内啤酒行业的快速发展，使玻璃器皿、瓶罐生产更是突飞猛进。2、改革开放以来，用玻璃行业引进大量国外先进技术、先进设备，国内玻璃机器制造业的高速发展，使日用玻璃生产技术越来越成熟。进入行业的门坎越来越容易，使得民营资本大量涌入。3、玻璃制品的安全、卫生、经济和不污染盛装物等特点是其他包装物无法替代的，可回收使用的环保性得到使用者的认可，市场需求量逐年增加。 展望未来日用玻璃行业的未来，依旧有着很大的发展空间。首先，世界发达国家由于

纳米粉体的制备方法

纳米粉体的制备方法 一、纳米粉体应具备的特性 1、化学成分配比准确：尽量符合化学计量，避免烧结出现液相或阻碍烧结； 2、纯度高：出现液相或影响电性能； 3、成分分布均匀：尤其微量掺杂； 4、粒度要细，尺寸分布范围要窄；结构均匀，密度高； 5、无团聚体：软团聚，硬团聚。 二、制备方法分类 化学法 化学法是指通过适当的化学反应，从分子、原子、离子出发制备纳米物质，它包括化学气相沉积法、化学气相冷凝法、溶胶一凝胶法、水热法、沉淀法、冷冻干燥法等。 化学气相沉积(CVD)是迄今为止气相法制备纳米材料应用最为广泛的方法，该方法是在一个加热的衬底上，通过一种或几种气态元素或化合物产生的化学元素反应形成纳米材料的过程，该方法主要可分成热分解反应沉积和化学反应沉积。该法具有均匀性好，可对整个基体进行沉积等优点。其缺点是衬底温度高。随着其它相关技术的发展，由此衍生出来的许多新技术，如金属有机化学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积门、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相沉积等技术。 化学气相冷凝法(CVC)主要通过有机高分子热解获得纳米粉体，具体过程是先将反应室抽到或更高真空度，然后注入惰性气体He，使气压达到几百帕斯卡，反应物和载气He从外部系统先进入前部分的热磁控溅射CVD装置由化学反应得到反应物产物的前驱体，然后通过对流达到后部分的转筒式骤冷器，用于冷却和收集合成的纳米微粒。 化学沉淀法是在金属盐类的水溶液中控制适当的条件使沉淀剂与金属离子反应，产生水合氧化物或难溶化合物，使溶液转化为沉淀，然后经分离、干燥或热分解而得到纳米级超微粒。化学沉淀法可分为直接沉淀法、均匀沉淀法、共沉淀法和醇盐水解沉淀法。 物理法 早期的物理制备方法是将较粗的物质粉碎，如低温粉碎法、超声波粉碎法、冲击波粉碎法、蒸气快速冷却法、蒸气快速油面法等等。近年来发展了一些新的物理方法，如旋转涂层法将聚苯乙烯微球涂敷到基片上，由于转速不同，可以得到不同的空隙度．然后用物理气相沉积法在其表面上抗积一层膜，经过热处理，即可得到纳米颗粒的阵列。这些方法我们统称为物理凝聚法，物理凝聚法主要分为： （1）真空蒸发靛聚法 将原料用电弧高频或等离子体等加热，使之气化或形成等离子体，然后骤冷，使之凝结成纳米微粒。其粒径可通过改变通入惰性气体的种类、压力、蒸发速率等加以控制，粒径可达1—100nm。具体过程是将待蒸发的材料放人容器中的柑锅中，先抽到或更高的真空度，然后注人少量的惰性气体或性2N、3NH等载气，使之形成一定的真空条件，此时加热，使原料蒸发成蒸气而凝聚在温度较低的钟罩壁上，形成纳米微粒。 （2）等离子体蒸发凝聚法 把一种或多种固体颗粒注人惰性气休的等离子体中，使之通过等离子体之间时完全蒸发，通过骤冷装置使蒸气奴聚制得纳米微粒。通常用于制备含有高熔点金属合金的纳米微粒，如Fe-A1,Nb-Si等。此法常以等离子体作为连续反应器制备纳米微粒。 综上所述，物理方法通常采用光、电等技术使材料在真空或惰性气氛中蒸发，然后使原子或分子形成纳米颗粒，它还包括球磨、喷雾等以力学过程为主的制备技术。物理法的特点是：操作简单，成本低，但产品纯度不高，颗粒分布不均匀，形状难以控制。 物理化学方法

超细粉体测试技术

超细粉体的表面特征及测试技术 钟家湘（北京理工大学） 一．超细粉体的表面科学与技术 由于固体材料与外界的相互作用是通过表面来实现的,因而材料表面的特征,无论从基础理论或技术应用的角度看,都是至关重要的.随着超细微粒与纳米材料的发展,表面的作用愈显突出,粉体材料表面科学与技术的进步极大地影响和推动着现代粉体工业的发展。 处于固体自由表面上的原子，其键合状态与体内不同，由于键的不饱和性，和近邻原子数的减少，表面的能量显著提高，这就是表面能或表面张力的来源。为了降低自由能，固体倾向于缩小表面积，因此许多粉体都呈球形，一些处于结构不稳定状态的纳米颗粒也是球形或近球形的形态；对于晶体而言，由于各向异性，不同晶面上的原子密度、配位数、键合角不同，颗粒经常成为多面体的形状，显露在外的晶面一般是表面能低的原子密排面，由于某些原因偏离密排面时，在表面上会出现台阶或扭折；对于非晶或无定形的固体颗粒一般呈多孔的复杂形状。值得注意的是，表面的结构缺陷大大的影响着表面的特性，例如，表面的催化活性大为提高，此外，表面吸附、表面偏析、表面腐蚀、表面电导、介电击穿、解理断裂等物理、化学、力学行为都将受到重要影响。近些年来，扫描隧道显微镜和原子力显微镜的成功应用，不但证实了一系列关于表面的物理模型，还直接观察到固体表面的一系列新的构象。低能电子显微术、高分辨电子显微术的不断完善，通过研究还发现了固体表面结构与内部结构的重要差别，一是表面弛豫，二是表面重构，前者有助于了解更多的表面现象，后者可以发现更多与表面相关的超结构。对于固体表面的微观结构的观察与研究已经深入到原子的尺度，可以期待未来还会有更多新的惊人的发现。 诚然，科学家对固体表面结构的深入探索十分引人注目，但最吸引人们的还是表面能够被利用的性能，换句话说，研究与挖掘表面状态与性能之间的关系，并加以工程应用。对于超微粉和纳米微粉来说，表面尤其重要，他涉及一系列的学科领域。例如，表面吸附科学，吸附是一种重要的界面现象，即界面（包括表面）上一种组分或多种组分的浓度与体相中不同的现象，对于粉体材料而言，他们总是被包围在其他的气体、液体或固体之中，吸附现象即是表面原子与周围物质的一种最重要的交互作用形式，吸附现象的本质、吸附规律、具有特殊吸附能力的材料、以及吸附现象与吸附材料的工业应用