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如何有效控制纳米颗粒粉体的团聚

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      纳米粒子具有特殊的表面结构,其表面缺少邻近配位原子,具有很高的活性,因而很容易发生团聚。由于纳米材料颗粒间的强自吸特性,纳米颗粒的团聚体是不可避免的。团聚体可分为硬团聚体和软团聚体两种,团聚体的形成过程使体系能量下降。


      软团聚:一种由范德华力引起的颗粒间聚集。软团聚可以用机械的方法重新分散。机械分散是用机械力把颗粒聚团打散。机械分散的必要条件是机械力(通常是指流体的剪切力及压差力)应大于颗粒间的粘着力。机械分散的实现比较容易,但它是一种强制性分散。互相粘结的颗粒尽管可以通过机械力被打破,但是它们之间的作用力仍然存在,处理过程完成以后它们可能重新团聚。因此,增加后续工作,与其它方法配合使用可以使本方法的工艺更加完善。目前,此方法多用于防止颗粒间软团聚的形成以及消除已经形成的软团聚。

      硬团聚:形成的原因除了静电力和范德华力外,还存在化学键作用,因此硬团聚不易破坏,需要采取一些特殊措施进行控制和分散。纳米颗粒可以通过做表面修饰来防止硬团聚,另外储存方法也是重要因素。一些纳米颗粒可以通过表面包覆SiO2,PVP,PEG等聚合物,使其形成核壳结构,不容易团聚。纳米贵金属颗粒可以用柠檬酸修饰,使纳米粒子表面有带负电荷的柠檬酸根离子,颗粒之间的静电斥力使纳米粒子稳定不团聚,比如宏武纳米生产的纳米金粉体纳米钯粉体都可以用柠檬酸处理。


      为了保证纳米颗粒在液体介质中的良好分散,可以加入适当的分散剂。常用的分散剂主要有:  

1、无机电解质。例如聚磷酸钠、硅酸钠、氢氧化钠及苏打等。此类分散剂的作用是提高粒子表面电位的绝对值,从而产生强的双电层静电斥力作用,同时吸附层还可以产生很强的空间排斥作用,有效地防止粒子的团聚。

2、有机高聚物。常用的有聚丙烯酰胺系列、聚氧化乙烯系列及单宁、木质素等天然高分子。此类分散剂主要是在颗粒表面形成吸附膜而产生强大的空间排斥效应,因此得到致密的有一定强度和厚度的吸附膜是实现良好分散的前提。有机高聚物类分散剂随其特性的不同在水中或在有机介质中均可使用。  

3、表面活性剂,包括阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂。此类分散剂可以在粒子表面形成一层分子膜阻碍颗粒之间相互接触,并且能降低表面张力,减少毛细管吸附力以及产生空间位阻效应。表面活性剂的分散作用主要表现为它对颗粒表面润湿性的调整上。


      纳米颗粒虽然易团聚,但只要针对不同的团聚机理,采用相应的分散技术是可以使团聚得到控制的。宏武纳米可以根据客户的特殊需求和参数订制特殊规格的产品,为了客户更好的应用,我们在纳米级粉体表面修饰和分散等领域不断探索和实验,为客户提供更完善的咨询服务和技术支持。欢迎咨询洽谈!



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