编辑: Cerise银子 2014-11-25

4 分散剂对铬粉粒径的控制作用 Fig.

4 TEM photograph of Cr nanometer powder without dispersant 高分子分散剂的存在可以控制颗粒粒度与分布[8,

9 ] . 为改善铬粉的形状与团聚状况, 可向反应体 系中引入高分子分散剂 PV P (图1) , 随w (PV P) w (C rC l3) 值 的增加, 铬粉的形状和团聚状况均得到改善, 粒子趋于球形 且分散性良好;

而未加 PV P 时粒子团聚较严重, 分散性很差 (图4). 一般说来, 高分子分散剂阻止颗粒间的团聚是静电 效应及位阻效应所致 . 吸附了高分子电解质的颗粒表面带有 相同电荷, 使得相邻颗粒间形成双电子层而产生了排斥作 用, 因而可阻止颗粒间的相互团聚 . 由于被吸附的高分子物 质在颗粒表面形成了紧密的保护层, 其长高分子有机链的位 阻作用又使原本相互亲合的纳米铬颗粒表面隔开, 阻止了相 互间的团聚 . PV P 因不带电荷, 故其分散作用仅应归于位阻 效应, 而PV P 对铬粉颗粒形状的改善应归于 PV P 分子的吸 附使铬晶核表面能的均一化 . 当疏水性的铬晶核一旦生成, PV P 分子就以疏水性的C―H 链吸附在晶核表面, 使晶核各 方向的表面能趋于一致, 使得反应后继生成的铬原子在晶核表面均匀生长, 易于得到球形颗粒;

高分 子分散剂 PV P 的存在也增强了粉末的抗氧化能力 . 2.

5 PdCl2 的加入对铬粉粒径、团聚情况及反应预成核期的影响 于333 K 反应且不加成核剂 PdC l2, 则该反应的预成核期高于

6 h;

加入 PdC l2 后, 反应预成核期 缩短, 溶液由紫红色向绿色、黑色转变, 铬粉粒径亦明显下降, 升温至

333 K 后再向反应体系中加入 PdC l2 比室温时加入所制得的铬粉的粒径要小 . 根据超细粒子形成的L am er 图[10 ] 及生长理论[11 ] , 超细 粒子的成核与生长存在竞争, 成核过程越快, 则在过饱和度解除前形成的晶核数目就越多, 得到的粒 子粒径就越小 . 加入少量 PdC l2 可作为反应的成核剂, 若不加 PdC l2, 则整个过程就是均相成核生长过 程.由于铬的电极电位很低, 不易被N aBEt3H 还原, 反应较慢, 故溶液中金属铬的成核速率慢, 反应 初期生成的铬晶核数目少, 最终得到粒径较大的铬粉颗粒;

引入成核剂 PdC l2 后, 反应由均相反应转 变为非均相反应, 同时由于钯的电极电位比铬的高, 故少量 PdC l2 会迅速被还原成纳米级 Pd 金属胶 粒.当铬在溶液中达到一定浓度时可直接在 Pd 晶种上生长, 使得成核速率增加, 铬粉平均粒径显著下 降.由于粒子粒径减小将导致颗粒间团聚加剧, 故一定量的高分子分散剂可减弱团聚的程度 . 2.

6 不同的后处理方式对铬粉形态及其稳定性的影响 经矿物油钝化的铬粉于

313 K 真空干燥后的XRD 图谱中未发现C r 峰, 仅出现了晶体N aC l 的峰,

5 6

2 No.

2 程起林等: 纳米铬粉的制备研究 Fig.

5 EDS of Cr nanometer powder 说明还原出的 C r 是无定形的 . 为证明生成的粉末 是金属 C r, 将制得的粉末用甲苯、无水甲醇洗涤后 用丙酮分散, 然后进行 EDS 分析 (图5) , 发现 C r 峰及少量的O 峰.由于还原出的铬粉平均粒径仅

50 nm , 粒子表面活性高, 对空气、水极为敏感 . 钝 化后的铬粉不经热处理, 直接用去离子水洗去N aC l 后的铬粉呈片状, 团聚较重, TEM 测定结果表明, 该片状铬粉是由

30 nm 左右的粒子团聚而成的, 而 经钝化后的铬粉于

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