1、目錄1 文獻綜述11.1 我國稀土資源狀況11.2稀土新材料及其對氧化物顆粒性能的要求11.2.1 稀土陶瓷材料21.2.2 稀土催化材料21.2.3 稀土拋光材料31.2.4 稀土發(fā)光材料41.2.5 稀土永磁材料51.3 稀土氧化物的制備方法61.3.1沉淀法61.3.2溶膠凝膠法61.3.3水熱法71.3.4微乳液法71.4 團聚機理及控制方法81.4.1團聚過程及產生的原因81.4.2 團聚的表征141.4.3團聚的消除192 選題的目的和意義222.1選題的目的222.2選題的意義223 研究方案及進度安排233.1研究方案233.2進度安排244參 考 文 獻2538 / 40文檔

2、可自由編輯1 文獻綜述1.1 我國稀土資源狀況我國稀土資源具有分布廣，品種多，質量好的特點1。內蒙古、四川、江西、山東、云南、浙江等?。ㄗ灾螀^(qū)）都有豐富的稀土資源。特別是內蒙古包頭市的白云鄂博稀土礦，其品味及儲量都舉世無雙。據公布資料顯示，我國稀土工業(yè)儲量為4300萬噸(以REO計)，遠景儲量為4800萬噸，我國占全球儲量的43.4%左右，居全球之首。我國稀土資源具有四大特點：1）儲量大。據報道稱遠景儲量為4800萬噸，局世界首位；2）品種齊全。常見礦物10多種，工業(yè)上常用的7種；3）分布廣。分布于20多個?。▍^(qū)）；4）質量好。在7種工業(yè)礦物中有的以含有輕稀土（ La、Ce、Pr、Nd）為主，

3、有的以含有中稀土（Sm、Eu、Gd）為主，有的以含有重稀土（Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y）為主。這些特點為我國大力發(fā)展稀土工業(yè)奠定了堅實的基礎。1.2稀土新材料及其對氧化物顆粒性能的要求21世紀，我國將大力發(fā)展電子信息、生物醫(yī)藥和新材料等高新技術產業(yè)，新材料將是整個高新技術產業(yè)的基礎2。稀土元素因其特有的電子層排列組態(tài)而帶來的在光、電、磁等方面的特殊性能，可制備出許多不同用途的新材料，尤其是通過與其他金屬和非金屬形成各種各樣的合金和化合物，可得到新的物理和化學性質，這些性質為稀土新材料的應用奠定了廣泛的基礎，因而稀土被譽為新材料的寶庫。稀土新材料被分為合金和非金屬材料兩類。合金

4、類有：稀土永磁材料、稀土貯氫材料、稀土超磁致伸縮材料、磁光存儲材料等；非金屬類材料包括稀土陶瓷材料、稀土催化劑材料、稀土發(fā)光材料、稀土拋光材料、巨磁阻材料、磁致冷材料、光致冷材料等。其中稀土陶瓷材料、稀土催化劑材料、稀土發(fā)光材料、稀土拋光材料是目前主要的非金屬類稀土新材料3。稀土氧化物是制備非金屬類稀土新材料的重要原材料。為了最終所制的新材料達到預期的物理化學性能，就必須控制材料的結構和組成，這就給作為原料的稀土氧化物的純度和物理性能提出了不同的要求。經過20多年的不懈努力，我國的稀土分離技術已足夠先進，稀土氧化物化學純度方面的問題已經基本解決。為了滿足新材料用戶對稀土氧化物物理特性的要求，我

5、國稀土廠對物理性能的控制技術需求迫切。稀土氧化物顆粒性能控制是稀土冶煉加工的最后一步，也是稀土新材料制備的開始，因而是連接稀土產業(yè)與新材料的橋梁，對稀土工業(yè)和新材料工業(yè)均具有重要意義。1.2.1 稀土陶瓷材料稀土氧化物在精細陶瓷材料中的廣泛應用只有近20年的時間。國內外廣大陶瓷材料科研人員大量工作證明，稀土氧化物作為穩(wěn)定劑、燒結助劑加入到不同的精細陶瓷材料中，可以極大的提高和改善某些結構陶瓷材料的強度、韌性等技術指標，降低其反應燒結溫度，從而降低生產成本；同時稀土氧化物也在半導體氣敏元件材料、微波介質材料、壓電陶瓷材料等功能陶瓷材料中起到非常重要的作用。 隨著新型精細陶瓷材料技術的發(fā)展，陶瓷材

6、料科研人員通過在精細陶瓷材料中引入各種稀土氧化物，大大提高并改善了陶瓷材料的性能，使稀土材料在精細陶瓷材料領域起到了越來越重要的作用。郭瑞松4等人用復合燒結助劑降低氧化鋁復相陶瓷(zirconia -toughened aluminum，ZTA)燒結溫度并保持優(yōu)良力學性能，著重研究了不同稀土氧化物對材料燒結性、力學性能和顯微結構的影響?？梢灶A見，隨著稀土材料綜合利用技術的開發(fā)，稀土將在未來精細陶瓷材料中會發(fā)揮越來越重要的作用。然而，納米稀土氧化物粉體與普通氧化物粉體相比較表現出顯著不同的效應，如近來研究的納米陶瓷具有超型性、高的斷裂韌性、能降低燒結溫度、提高燒結速度和更小的缺陷尺寸從而以使陶瓷

7、具有良好的機械性能和超塑性。摻稀土的ZrO2是一種廣泛應用的陶瓷材料，添加Y2O3、CeO2或La2O3等稀土氧化物的作用在于防止ZrO2高溫相變和變脆，生成相變增韌陶瓷結構材料。納米Y2O3 -ZrO2陶瓷具有很高的強度和韌性。可用作刀具、耐磨零件，可制成陶瓷發(fā)動機部件；用于燃料電池作為固體電解質5。因而納米稀土陶瓷材料的制備技術研究成為當前的熱點。1.2.2 稀土催化材料稀土既可以作為稀土鈣鈦礦催化劑的活性組分，也可以做貴金屬催化劑載體的穩(wěn)定劑和助催化劑，因而稀土氧化物在汽車尾氣凈化器、石油催化裂化、有機物催化聚合及化工等領域具有巨大市場前景。特別是在汽車尾氣凈化器中的應用現已實現了產業(yè)化

8、，對環(huán)境污染的改善大有幫助。據有關資料報道，世界汽車尾氣凈化催化劑市場的需求量以每年7%的速度在不斷增長。全世界在2000年的汽車尾氣催化劑中稀土用量為15500噸，預計到2010年將達到20000噸。稀土在催化方面的作用主要為：1）提高催化劑的機械強度：試驗發(fā)現無論是單一稀土氧化物，還是復合稀土氧化都具有這種性質。通常載體用氧化物處理之后，其機械強度可提高15%-25%。2）提高催化劑的熱穩(wěn)定性：在較高的溫度下使用催化劑時，作為載體的-Al2O3在高溫下發(fā)生相變會轉化為沒有活性的-Al2O3，使其活性降低；同時在高溫下，催化劑會發(fā)生收縮，使體積明顯減小。在催化劑中添加稀土氧化物如氧化鑭或氧化

9、飾后，能夠起到穩(wěn)定晶型結構和阻止體積收縮的雙重作用。3）提高催化劑的活性：在空燃比變化時，特別是在缺氧的情況，稀土氧化物能釋放出氧原子參加反應，可在短時間內維持較高的催化能力。其原理可用下式表示：ReO2 ReO2-x+ 0.5xO2如CeO2在貧氧狀態(tài)下放出O2，起到氧化的作用；在富氧狀態(tài)下儲存O2，使空燃比A/F穩(wěn)定在化學計量平衡附近，起到擴大空燃比的作用，保持催化劑的穩(wěn)定性6 。4）改善催化劑的抗中毒能力，如提高抗釩、鉛、硫等的能力，延長催化劑的使用壽命。作為催化劑活性組分或添加劑的稀土氧化物的物理化學性能對催化劑的性能具有很大的影響作用。張磊等7 以適當比例的（NH4）HCO3和NH3

10、H2O混合溶液作為沉淀劑得到的前軀體在低的焙燒溫度下就可以形成鈰、鋯氧化物固溶體，所得到的鈰、鋯復合氧化物具有高比表面積和高儲氧量。從而提高催化劑的催化性能。1.2.3 稀土拋光材料隨著光電子技術的發(fā)展，新型高性能、高精密、高集成的光電子系統(tǒng)不斷涌現，對光學拋光技術及拋光材料提出了更高的要求。稀土拋光粉是一種高效優(yōu)質的拋光材料，廣泛應用于電視顯象管、眼鏡片、光學玻璃、航空玻璃、集成電路基板、液晶顯示器及各種寶石等制品的拋光。趙修剪8等研究發(fā)現拋光性能與拋光粉的顆粒形狀有關，晶面完整性越好，棱角越清晰，其拋光效率越高，使用壽命越長。經不同工藝制備的拋光粉（如CeO2）表現出完全不同的拋光性能。C

11、eO2拋光粉經過高溫淬冷處理后，CeO2顆粒表面出現了許多明顯的裂紋，其硬度增加，脆性增強，顆粒內部缺陷增多，拋光過程中更易于露出新鮮棱角，其拋光能力增強。拋光粉影響拋光效果的幾個主要特征：1）化學性質：稀土拋光粉的主要成分是稀土氧化物，其中CeO2是主要拋光成分。另為F、SO42-是改變拋光粉晶形、顏色和拋光能力的主要元素之一?；瘜W活性是指在拋光過程中與玻璃表面形成吸附等化學作用的性質。2）物理性質：稀土拋光粉的物理性質主要包括真比重、粒度、顏色、硬度、比表面、懸浮性、結構、晶形等。3）氧化鈰的純度、硬度、粒度：影響拋光效果的特性中，氧化鈰的純度、硬度、粒度是最主要的因素。以前通常認為氧化鈰

12、的純度越高，拋光力越大，但并非全都如此。決定氧化鈰拋光材料粒子硬度的煅燒溫度條件、粒度分布對拋光效果影響更大。其中粒度是影響拋光力的主要因素，控制制造條件可以得到大小不同的粒度。粒度大的適合高速拋光（通常的光學元件、眼鏡片等的拋光）粒度小的適用于低速拋光（組合鏡片、大尺寸鏡片和特殊品的拋光）。顆粒大小不均的拋光粉會導致工件表面出現紋路，影響表面光潔度。1.2.4 稀土發(fā)光材料物質發(fā)光機理大致分為兩類：一類是物質受熱，產生熱輻射而發(fā)光；另一類是物體受激發(fā)吸收能量而躍遷到激發(fā)態(tài)在返回基態(tài)的過程中，以光的形式放出能量。以稀土化合物為基質和以稀土元素為激活劑的發(fā)光材料多屬于后一類，即稀土熒光粉。稀土元

13、素原子具有豐富的電子能級，因為稀土元素原子的電子構型中存在4f軌道，為多種能級躍遷創(chuàng)造了條件，從而獲得了多種發(fā)光性能。稀土是一個巨大的發(fā)光材料寶庫，在人類開發(fā)的各種發(fā)光材料中，稀土元素都發(fā)揮著非常重要的作用 。通過能量轉移制備稀土熒光材料，首先應選準稀土元素，其次是選擇適當的配體，最后是采取合適的制備方法。對于有利的能量轉移應加以利用，如別的離子向稀土離子、配體向稀土離子的能量轉移。而對于只含一種稀土金屬的熒光材料而言，則應盡量避免離子間的能量轉移，也就是要防止離子團粒的形成，這就要求嚴格控制材料中稀土的百分含量，使離子間距大于一定值。另一方面，稀土含量越高熒光強度越大，為制備高稀土含量而又不

14、出現濃度猝滅的稀土熒光材料，我們有必要研究其合成方法。稀土熒光材料與相應的非稀土熒光材料相比，其發(fā)光效率及光色等性能都略勝一籌。因此近幾年稀土熒光材料的用途越來越廣泛，年用量增長較快。根據激發(fā)源的不同，稀土發(fā)光材料可分為光致發(fā)光（以紫外線或可見光激發(fā)）、陰極射線發(fā)光（以電子束激發(fā)）、X射線發(fā)光（以X射線激發(fā)）以及電致發(fā)光（以電場激發(fā)）材料等。其中作為光致發(fā)光和陰極射線發(fā)光材料的稀土熒光粉與稀土氧化物的顆粒性能密切相關9,10。1.2.5 稀土永磁材料稀土永磁材料11是以稀土合金化合物為基體，其磁性的來源與其合金化合物的磁性有關。從金屬原子結構來看，一方面電子圍繞原子核作軌道運動，另一方面電子作

15、自旋運動，相對應地產生了電子軌道磁矩和電子自旋磁矩，兩者之和就是原子的磁矩。鐵磁性金屬原子與稀土金屬原子都具有原子磁矩。根據RKKY理論可以知道，過渡金屬原子與稀土原子之間存在著特殊的間接交換作用，使3d電子自旋與稀土金屬原子磁矩平行排列，形成鐵磁性耦合現象，從而產生了自發(fā)磁化。在稀土合金化合物中，稀土金屬原子與磁性原子的磁矩構成鐵磁性耦合，產生較高的飽和磁化強度。稀土永磁材料一般具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積特征，它是一種不需要外部提供固定或不固定能量就能產生一定磁化能的功能材料。稀土永磁材料是以稀土金屬原子與過渡金屬原子所構成金屬間合金化合物為基體的永磁材料，例如:SmCo5稀土永磁材料是

16、由1個釤(Sm)原子和5個鈷(Co)原子組成的化合物SmCo5永磁，習慣上稱之為1:5型Sm-Co永磁；Sm2Co17稀土永磁材料是由2個釤原子和17個鈷原子組成的化合物Sm2Co17永磁，俗稱2 : 17型Sm-Co永磁；又如最新發(fā)明的NdFeB系稀土永磁材料，是以2個釹(Nd)原子、14個鐵(Fe)原子和1個硼(B)原子組成的化合物Nd2Fe14 B相為基體、含有少量第二相(富Nd相和富B相)的永磁材料。通常上述三種以稀土金屬化合物為基的永磁材料可以簡稱為稀土永磁。惰性氣體霧化法(IGA)12生產的各向同性稀土永磁粉末可用來制作各種磁體，這種方法的優(yōu)點是適合批量(日產數噸)生產。IGA生產

17、的粉末通常為球形，很細(1 m)的顆粒附在較大的顆粒上。原生的表面氧化物(Nd203)層厚約15nm。大多數粉末尺寸小于45 m。對于不同的凝固條件，粉末有不同的尺寸分布。不同的顆粒尺寸對應于不同的相結構和磁性能。1.3 稀土氧化物的制備方法納米粉體的制備方法有很多，根據合成粉體的條件不同，可將制備方法分為氣相法 、液相法和固相法三類13。氣相法主要包括惰性氣體冷凝法、濺射法、化學氣相合成法、激光誘導氣相沉積法、等離子氣相合成法等。一般而言，氣相法所得粉體的純度較高、團聚較少、燒結性能也較好，其缺點是設備昂貴、產量較低、不易普及。固相法包括高能機械球磨法、深度塑性變形法等。固相法所用設備簡單、

18、操作方便，但所得粉體往往純度不夠，粒度分布也較大，適用于要求比較低的場合。液相法介于氣相法和固相法之間，與氣相法相比，液相法具有設備簡單、無需高真空等苛刻物理條件、易放大等優(yōu)點，同時又比固相法制備的粉體純凈、團聚少，很容易實現工業(yè)化生產。目前國內外對納米粉體液相制備法已開展了較多的研究工作，歸納起來有以下幾種方法。1.3.1沉淀法沉淀法是液相化學合成高純度超細粉采用的最廣泛的方法14-18。它是把沉淀劑(OH,CO32- ,SO42- ,C2O42- 等)加入金屬鹽溶液中進行沉淀處理，再將沉淀物過濾、干燥、焙燒之后就制得氧化物超細粉末，是典型的液相法。沉淀法主要用于制備納米級金屬氧化物粉末。常

19、用的沉淀法有直接沉淀法、共沉淀法、水解沉淀法、均相沉淀法、螯合物分解法等。目前，在稀土氧化物的制備中業(yè)已實現工業(yè)化的工藝就是沉淀法。常見的為草酸沉淀、碳酸沉淀和氫氧化物沉淀法。利用沉淀法制備稀土氧化物納米粉體，具有設備簡單易行，工藝過程易控制，處理量大，原料的利用率高，母液可循環(huán)使用，排放量少，對環(huán)境無污染，易于商業(yè)化，具有工業(yè)推廣價值。但也存在一些缺點，如沉淀的過濾和洗滌比較困難，添加的沉淀劑易影響產品純度，不同金屬離子開始沉淀時的pH值不同或沉淀速度不同以致沉淀物不均勻等。特別是在采用沉淀法制備納米級稀土氧化物工藝中，在沉淀反應、干燥、焙燒三個階段均會導致不同程度的團聚，使得最終產物的性能

20、很難達到要求。1.3.2溶膠凝膠法溶膠-凝膠法（Sol-Gel）是指從金屬的有機物或無機物的溶液出發(fā)，在低溫下通過溶液的水解、聚合等化學反應，首先生成具有一定空間結構的凝膠，然后經過熱處理或減壓干燥，在較低的溫度下制備出各種無機材料和復合材料的方法。Sol-Gel 方法的特點是用液體化學試劑(或將粉狀試劑溶于溶劑中)或溶膠為原料,而不是用傳統(tǒng)的粉狀物體,反應物在液相下均勻混合并進行反應,反應生成物是穩(wěn)定的溶膠體系,經放置一定時間轉變?yōu)槟z,其中含有大量液相,需借助蒸發(fā)除去液體介質,而不是機械脫水。溶膠-凝膠法反應溫度較其他方法低,能形成亞穩(wěn)態(tài)化合物,納米粒子的晶型、粒度可控,且粒子均勻度高,純

21、度高,反應過程易于控制,副反應少,并可避免結晶等,從同一種原料出發(fā)，改變工藝過程即可獲得不同的產品。采用Sol-Gel 法可以生產很多種氧化物粉末,目前已報道的有莫來石、堇青石、尖晶石、氧化鋯、氧化鋁及復合粉末等19 。宛傳浩等20以正丙醇鋯、硝酸釔為原料,用Sol-Gel 法制得納米摻釔氧化鋯(YSZ) 粉末,其粒徑在2030 nm。Celine Viazzi 等21以溶膠-凝膠法制備了釔鋯納米氧化物。朱文會等22利用FeCl3 和NH3H2O 溶液,經過一系列的處理后得到粒經約40nm的Fe2O3納米粒子。此外，據有關文獻23,24報道，利用此方法制備了納米氧化鈰。1.3.3水熱法水熱法2

22、5-27是在特制的密閉反應器(如高壓反應釜)里，采用水溶液作為反應介質，通過對反應器加熱，創(chuàng)造一個高溫、高壓反應環(huán)境，使得通常難溶或不溶的物質溶解并且重結晶。水熱合成的基本原理是:在一定的高溫、高壓下，一些氫氧化物在水中的溶解度大于相對應的氧化物的溶解度，于是氫氧化物溶入水中，同時析出氧化物。所需的氫氧化物可以事先合成好后加到水熱合成反應釜中再加溫加壓，也可將反應前軀體直接加到反應釜中高溫、高壓下即時生成，就地轉化成氧化物。水熱法是制備結晶良好、少團聚的超細粉體的優(yōu)選方法之一。水熱法制備納米粉體，由于制備過程不需作高溫灼燒處理，避免了在此過程中可能形成的粉體硬團聚，制得的粉體純度高，分散性好。

23、在制備過程中污染小，能量消耗少，但該方法設備要求苛刻，設備較貴，投資較大。因此，目前采用此方法制備納米粉體的產業(yè)化很難實現。1.3.4微乳液法微乳液法又稱反向膠束法28，是一種最新的制備超細粒子的液相化學法。所謂微乳液法是指兩種互不相溶的液體組成的客觀上均一，而微觀上不均勻的混合物。其中分散相以液滴的形式存在。反應可以由分別包有兩種反應物的微乳液混合使微乳液滴發(fā)生碰撞，反應生成沉淀；也可以是一種反應物微乳液與另一種反應物相互作用生成沉淀。由于微乳液極其微小，其中生成的沉淀顆粒也非常微小，而且均勻，因此近年來利用微乳液作為反應介質制備超細粒子越來越引起人們的研究興趣。石碩等29 成功地利用W/O

24、微乳液法制備了粒徑小于40nm的CeO2超細粒子。1.4 團聚機理及控制方法粉末團聚是粉體粒子間自發(fā)進行的過程。納米粉末由于比表面積很大, 表面能高,粒子處于非穩(wěn)定態(tài), 因而有強烈的相互吸引達到穩(wěn)定的傾向。因而在液相法制備超細顆粒的過程中就不可避免地會產生團聚現象。團聚分軟團聚和硬團聚兩種: 軟團聚是顆粒間范德華力和庫侖力所致,可通過一些化學作用或施加機械能的方法來消除；硬團聚體內除了顆粒間的范德華力和庫侖力外, 還存在較強的作用力。硬團聚難以被破壞, 它使粉體的應用效果變差, 因而是粉體工程中力圖消除的有害因素。1.4.1團聚過程及產生的原因所謂納米粉體的團聚是指原生的納米粉體顆粒在制備、分

25、離、處理及存放過程中相互連接形成的由多個顆粒形成較大的顆粒團簇的現象30。按照形成的原因，團聚一般分為軟團聚和硬團聚31,32。軟團聚一般認為是由于粉體表面的原子、分子之間的靜電力和庫侖力所致，該團聚可以通過一些化學的作用或施加機械能的方式來消除；硬團聚除了原子、分子間的靜電力和庫侖力以外，還包括液體橋力、固體橋力、化學鍵作用力以及氫鍵作用力等33，因此硬團聚體在粉末的加工成型過程中其結構不易被破壞, 而且將進一步惡化, 導致粉體性能變差(二者結構比較如圖1.1 所示34)。此外，康仕芳等35人在不同的反應階段又將團聚分為核級團聚和粒級團聚。研究者將晶核在長大之前因碰撞聚集長大的現象叫做核級團

26、聚；而把生長中的顆粒間的團聚現象叫做粒級團聚。形成的團聚體根據其致密程度，可分為多孔性聚結體和非多孔性聚結體36。小的顆粒聚結到大的顆粒上之后，有可能通過表面反應、表面擴散或體積擴散而“溶合”到大顆粒之中，若“溶合”速度很快，即“溶合”反應所需時間小于相鄰顆粒第二次的有效碰撞間隔時間，則會形成一個較大的單體顆粒；也可能只是在顆粒之間局部接觸“溶合”，形成一個大的多孔的顆粒團聚體37。在濕化學方法制備納米粉體的過程中，從反應成核、晶核生長到前驅體的洗滌、干燥和煅燒等每一個階段均有可能產生顆粒的團聚。通常將團聚分為三個過程。在反應成核、晶核生長的過程中，由于晶粒很小，表面比原子數目增多, 比表面積

27、增大；同時存在大量的晶體缺陷，從而導致了大量的懸鍵和不飽和鍵, 使得粒子的表面積不同程度的帶電，使得體系自由能很高。按照熱力學第二定律，恒溫恒壓下的自發(fā)過程總是向降低自由能的方向進行。對于固體微細顆粒，不能像液體那樣自由改變表面形狀而降低自由能，只能通過與周圍的細粒相互粘附減少比表面積從而達到較為穩(wěn)定的狀態(tài)。這是液相法制備粉料工藝中形成團聚的第一過程，由于固相顆粒間存在大量的液體介質，顆粒間又可產生排斥作用，這樣的團聚過程是可逆的。形成團聚的第二過程發(fā)生在固液分離階段。從液相中合成出的固相顆粒需要同液相分離隨著最后一部分液相的排除，在表面張力作用下顆?；ハ嗖粩嗫拷?，最后緊密地聚集在一起。如果液

28、相是水，由于前驅體含有大量的結構吸附水，同時還有大量的物理吸附水，在水分蒸發(fā)之初，前驅體體積的縮小等于蒸發(fā)出的液體體積，沒有出現氣液界面，故而不存在毛細作用。但隨著水分的不斷蒸發(fā)，凝膠間出現空隙，在空隙中形成大量的彎月液面，于是在凝膠網絡之間產生巨大的毛細管力，使顆粒收緊聚集，從而形成團聚體；如液相中尚含有微量雜質鹽類(氯化物、氫氧化物)，則會形成鹽橋把顆?；ハ嗾忱?。這樣的團聚過程是不可逆的，一旦生成就很難將團聚再徹底分開。從液相中合成粉料往往首先形成氫氧化物或鹽類，需要通過煅燒才能轉化成氧化物粉末。煅燒溫度和時間控制不合適會引起晶粒極度生長并在顆?；ハ嘟佑|處發(fā)生燒結，同時會使第一、二過程中形

29、成的團聚進一步加強，從而使已形成的團聚體結合得更牢固，形成所謂的硬團聚。這就是形成團聚的第三過程。為避免生成硬團聚，必須選擇適當的煅燒制度。圖1.1 粉末軟團聚體與硬團聚體的結構 a) 軟團聚體 b)硬團聚體1.4.1.1 軟團聚成因目前，研究者們認為軟團聚的形成原因基本一致，即軟團聚是由顆粒之間的庫侖力和范德華力所造成的34。 經典的DLVO理論38可以解釋液相反應階段產生的軟團聚。溶膠在一定條件下能否穩(wěn)定存在，取決于溶膠中分散相顆粒之間的相互作用。圖1.2為膠體體系中分散相顆粒間相互作用能曲線。橫坐標表示顆粒間的距離，縱坐標表示溶膠中兩分散相顆粒間的相互作用勢能。曲線1表示顆粒間的相互排斥

30、勢能，曲線2表示顆粒間的相互吸引勢能，曲線3為兩顆粒間總的作用勢能。當顆粒相互接近時，吸引勢能迅速增大，而排斥勢能的變化則比較慢一些。一般來說，總勢能曲線存在一個最大值，它構成了能量勢壘。能量勢壘的大小是膠體體系是否穩(wěn)定存在的關鍵因素。從液相中生成固相微粒后，由于布朗運動和正動運動的驅使（在攪拌結晶器中，Melis認為正動運動占主導地位）39，固體微粒相互接近。若微粒有足夠的動能能夠克服阻止微粒發(fā)生碰撞在一起形成團聚體的能量勢壘(或者能量勢壘很小甚至不存在)，則顆粒運動碰撞可以克服它形成軟團聚。形成軟團聚的范德華力在單個原子（或分子）間是只存在于二者間距小于1nm以內，即不超過1-2個原子大小

31、，因此是典型的短程力。作為分子或原子的集合體的宏觀顆粒間的分子吸引作用卻能在100nm間距內表現出來，因此顆粒間的范德華力是典型的長程力40。范德華力是原子或分子間的相互作用、固體顆粒間的間隔距離、固-固幾何接觸條件等因素的函數。微細顆粒所受的范德華力主要發(fā)生在顆粒與實驗儀器、設備壁面間以及顆粒相互之間，其計算公式分別如下:圖1.2 膠體分散相顆粒間的相互作用能量(1) 兩等徑顆粒（半徑為R），當粒間距離hR時，作用能U及范德華引力F: (2) 球與平面之間的作用能及范德華引力： (3)不同尺寸球形顆粒間的范德華力： A Hamaker(哈梅克)常數 粒間靜電作用是顆粒在分散介質中互相接近到雙

32、電層開始交疊時產生的。靜電作用的起因主要是因擴散層中的各種粒子互相靠近而產生的相互排斥（同號時）或相互吸引（異號時）作用。對于同質顆粒，這種靜電作用恒表現為排斥力；對于不同質顆粒，靜電作用可能是排斥力作用也可能是吸引作用，視兩者表面荷電狀況而異。對于實際接觸帶電的情況，如顆粒與壁面之間的靜電引力的計算式為：分別為兩種接觸顆粒的電子親和能，V。固體顆粒相互摩擦起電時，帶電量為Q的顆粒與毗鄰的不帶電顆粒之間，由于誘導電荷發(fā)生相互吸引力，該引力可通過經典的庫侖方程求出： 顆粒間距 球形顆粒半徑 色散作用能系數 密度（個數密度/m3；或質量密度，kg/m3） 原子極化率 c2m2J-1 普朗克常熟，6

33、.62610-34 Js 電子的旋轉頻率，對于原子=3.31015 s-1，h0=2.210-18J 自由空間的介電常數，0=8.85410-12C2/(Jm) 范德華力發(fā)生的距離，一般為410-10m顆粒1，顆粒2的直徑 1.4.1.2 硬團聚成因到目前為止，有關硬團聚的形成原因還沒有一個統(tǒng)一的看法。不同化學組成不同制備方法有不同的團聚機理，無法用一個統(tǒng)一的理論來解釋。氣相法制備超細粉末時，只要條件適當，不容易出現硬團聚；固相法和液相法制備超細粉末時，硬團聚一般出現在粉體的分離和前驅體的處理階段。關于硬團聚的成因主要要有：毛細管吸附理論、晶橋理論、氫鍵理論、化學鍵理論和表面原子擴散理論。毛細

34、管吸附理論41認為納米粉體材料硬團聚產生的主要原因是因為排水過程中所引起的毛細管作用造成的。含有分散介質的粉體在加熱時吸附液體開始蒸發(fā)，隨著分散介質的蒸發(fā)，顆粒之間的間距減小，在顆粒之間形成了連通的毛細管，隨著介質的進一步蒸發(fā)，顆粒的表面部分裸露出來。而介質蒸汽則從孔隙的兩端出去，這樣由于毛細管力的存在，在水中形成靜拉伸壓力，它能導致毛細管孔壁的收縮，因此認為毛細管作用力是導致硬團聚形成的主要原因。按照這種理論，無論何種分散介質，所引起的硬團聚大體相同。但是，對許多納米粉體，特別是氧化物納米粉體，以水作為介質和以與水表面張力相近的有機溶劑作為介質所獲得的納米粉體的團聚狀態(tài)有很大差異。所以，毛細

35、管作用雖然在粉體的團聚中起到一定的作用，但是不是引起硬團聚的根本原因有待于進一步的研究。氫鍵理論42認為，如果液相為水，則殘留在粉末顆粒之間的微量的水會通過氫鍵的作用，由液相橋(liquid bridge)將顆粒緊密的粘在一起形成硬團聚。顯然，這種理論是不完整的。如果顆粒之間的作用力僅是氫鍵，那么在完全脫水后，粉體之間的氫鍵是完全可以消除的，而實際上，脫水不會引起團聚程度的降低。此外，如果僅是由氫鍵作用造成的硬團聚，那么當把團聚的粉體重行分散到水相介質中后，粉體應該處于良好的分散狀態(tài)，但實際中并非如此。所以，對大多數硬團聚現象，氫鍵理論并不適用。晶橋理論43這種觀點是建立在納米粉體在分散介質特

36、別是水中有一定溶解現象的基礎上的。晶橋理論認為，在納米粉體的干燥過程中，毛細管力使顆粒相互靠近，顆粒之間由于表面羥基和部分原子在介質中的溶解-沉析形成晶橋而變得更加緊密，在這些晶橋的作用下，納米顆粒相互結合，從而形成較大的塊狀聚集體。如果液相中還含有其它的金屬鹽類物質，還會在顆粒之間形成結晶鹽的固相橋(solid bride)從而形成硬團聚體?；瘜W鍵作用理論認為與凝膠表面金屬離子存在的非架橋羥基是產生硬團聚體的根源, 當相鄰膠粒表面的非架橋羥基發(fā)生如下反應以后，即產生了團聚。表面原子擴散鍵合機理30：大多數液相法合成超細粉體的過程中，氧化物粉體是通過高溫分解液固分離后被稱作為前驅體的化合物（一

37、般是氫氧化物、鹽、金屬有機化合物等）而得到的。在高溫分解過程中，由于剛剛分解得到的粉體顆粒表面原子具有很大的表面活性，并且顆粒粒徑很小，表面懸空鍵引起原子的能量遠高于內部原子的能量，容易使顆粒表面原子擴散到相鄰顆粒表面并與其對應的原子鍵合，形成穩(wěn)固的化學鍵，從而形成永久性的硬團聚。Schmok K和Nore Ph等認為顆粒的團聚過程是由碰撞、粘附和搭橋固化三個連續(xù)的基本步驟組成44,45。碰撞和粘附一般認為發(fā)生在液相階段，而認為搭橋固化發(fā)生在隨后的干燥與煅燒過程中。首先在外力作用下顆粒之間發(fā)生碰撞，如果碰撞有效，就發(fā)生第二步，顆粒就會粘附在一起形成團聚體；如果碰撞無效，則顆粒就返回分散狀態(tài)。在

38、粘附粒子的接口縫隙處，固相的曲率半徑為負值，該處的溶解度比平面固相的溶解度小，對于小粒子，由于Gibbs-Thomson效應，接近晶核粒度的晶體自身溶解度高而易于溶解，溶解的物質就在兩個顆粒接觸的縫隙處沉積下來，形成“晶頸”。這是發(fā)生的第三步43。一些研究者34,46認為粉末硬團聚形成的機理為: 在干燥過程中自由水的脫除使毛細管收縮, 從而使顆粒接觸緊密, 顆粒表面的自由水與顆粒之間由于氫鍵作用使顆粒結合得更加緊密, 隨著水的進一步脫除使得相鄰膠粒的非架橋羥基即可自發(fā)轉變?yōu)榧軜蛄u基； 并將凝膠中的部分結構配位水排除, 從而形成硬團聚。形成過程如圖1.3所示。圖中R為金屬元素。1.4.2 團聚的

39、表征 團聚體的性質可分為幾何性質和物理性質兩類47。幾何性質指團聚體的尺寸、形狀、分布及含量，除此以外還包括團聚體內的氣孔率，氣孔尺寸和分布等。物理性質指團聚體的密度，內部顯微結構,團聚體內一次顆粒間的鍵合性質,團聚體的強度等。由于粉體的性能與其粒度等有很大的關系，因此自發(fā)聚集傾向對超細粉的工藝和使用性能都產生不利影響。 特別是一次顆粒以較強的結合力結合的硬團聚, 由于其不易被破壞, 影響更大。 人們通常關心的是團聚體的尺寸和強度。圖1.3硬團聚的形成機理模型1） 自由水在干燥過程中被排除 2）膠體中的結構水被排除 3）非架橋羥基轉化為架橋羥基1.4.2.1 團聚體的大小和團聚程度目前常用的測

40、試方法如沉降法、相干光譜法等類似的方法所測得的粒度為微粉團聚體的大小，即團聚顆粒的粒徑。一般取50% 累積質量所對應的直徑作表征量。而在比表面積（DET）和透射電鏡（TEM）的顆粒尺寸測定中，觀察到或測到的常是一次顆粒尺寸，為了得到團聚體尺寸的大致信息，可定義一所謂的團聚系數(Agglomeration Factor)AF： 式中表示由相干光譜法或沉降法得到的尺寸頻率分布中，50處的顆粒(團聚體)尺寸；而是由BET法測得的次顆粒尺寸。這一系數反映了團聚體平均尺寸與一次顆粒尺寸的比值。團聚系數AF值越大，表明團聚越嚴重；其值越接近于1，則團聚程度越小。另外與團聚系數法類似的方法是用團聚體中晶粒相

41、連成的瓶頸數來表示團聚體的大小，其公式是：式中n為團聚體中晶粒相連形成的瓶頸數；為x射線衍射線寬法測定的微細晶粒直徑；為氬分子的直徑；S為氬吸附所得的比表面積；St為假設每個晶粒都可被氬覆蓋所得到的理論比表面積。根據n的數值，再根據晶粒的堆積結構，就可得到團聚體中的晶粒數。由此可判斷團聚體的大小，這種方法表示的是硬團聚體的尺寸。此外也可以用團聚體系數（Coagulation Factor）CF來表示粉末團聚體的聚集程度, 其中為X- ray 衍射測得的晶粒尺寸。 CF的數值增加時, 團聚程度變大。 同類粉末的Hausnen比（Hausnen = 振實密度除以松裝密度）也可以反應粉末的團聚狀態(tài)。

42、當比值增大時, 說明粉末以軟團聚為主, 易于破壞48。1.4.2.2 團聚體的強度團聚體在一定的外力作用下可以被破壞, 這個力的大小表征了團聚體的強度。團聚體強度的表征方法有：素坯密度-壓力法、壓汞法和多狀態(tài)比較法47。一些粉料的團聚體強度可以根據成型壓力與素坯密度曲線上的折點位置定出49。 如圖1.4所示。但并不是所有的曲線都存在Meisz 提出的突變點, 而是一個光滑的曲線。有些研究者提出將高壓線性區(qū)和低壓線性區(qū)的延長線的交點來表征團聚體的破碎強度。圖1.4 密度-壓力關系圖壓汞法主要用于測量團聚體破碎強度與含量。這種方法是利用測定成型過程中粉體素坯中的氣孔分布變化以推斷團聚休完全破碎強度

43、以及一定壓力下素坯團聚體含量。由于在球形顆粒堆積狀態(tài)下，氣孔的開口等當圓面積直徑與顆粒直徑之比為一常數，因而氣孔的尺寸及數量大致反映了對應這種氣孔的顆粒大小與含量。如有團聚體存在，壓汞實驗結果表明氣孔分布呈雙峰，一定壓力下，如粉末團聚體未破碎，則氣孔分布情況不變，壓力增大，團聚體開始破碎，代表團聚體的較大尺寸的團聚體間的氣孔峰開始變小，這一壓力即為團聚體屈服強度。一定壓力下如該峰完全消失，則素坯中無團聚體存在，這一壓力認為是團聚體完全破碎強度。多狀態(tài)比較法是通過使用超聲波、濕磨和干磨等方法對粉體進行處理來改變粒子的分散狀態(tài)，通過測定相應的物體粒徑變化來表征團聚體的強度47。1.4.2.3團聚體

44、實踐中的表征 由于理論表征中測定法比較困難，所以實踐中常見的表征法為第一種。團聚可以分為硬團聚和軟團聚兩個層次50。第一層次是晶粒的聚集，即晶粒間由于較高的比表面積而發(fā)生的緊密聚集。由晶粒間聚集的粒子可認為是硬團聚體。這些粒子的性能通常代表了粉體最終的應用性能?？刹捎镁奂w系數來表征這種團聚的程度：通過比表面積計算得到的粒徑（）可以認為是不能分散的硬團聚體的粒徑。用小角度X射線衍射所測得的粒徑（）為晶粒的尺寸。因為粉末的一次粒子并不完全是單個晶粒。其中有相當數量的一次粒子是由兩個或數個晶粒組成，可以用透射電子顯微鏡所得到的粒徑()或用小角度X射線衍射所測得的粒徑()來表征一次粒子的大小。數據的

45、統(tǒng)計性差，取樣方式、視場的選擇以及測試的顆粒數目都會影響的重復性；而小角度X射線衍射法的人為誤差小，可方便地得到粒度分布，而且具有良好的重復性。因此可以將小角度X射線衍射測得值()作為一次粒子的粒徑。團聚的第二層次為硬團聚體之間所構成的團聚。這是一種在高壓下會破碎，但在一般分散強度下(顆粒粒度測試時)不能完全分散的軟團聚體。用團聚系數可以表征這種情形的團聚情況。其表征方式為:為由粒度儀測得的宏觀團聚粒徑?？梢?，值反映了由面相連的硬團聚的情形，因而可以通過值可以預見粉體的燒結性能。值反映了軟團聚的情形，即在大功率的分散條件或高壓下可以破碎的顆粒團聚程度。本論文中，試驗擬采用的表征團聚的方法為：公

46、式中為團聚系數；為由激光粒度儀測得的團聚體的粒度；為經膠體磨所磨得的最小粒徑。1.4.3團聚的消除無論是軟團聚還是硬團聚都會對納米粉末優(yōu)越性的發(fā)揮產生嚴重的影響。團聚體的大小、形狀及分布狀態(tài)等嚴重降低燒結體的收縮率和陶瓷部件的致密性和形態(tài)的均勻性，而且團聚現象也會使燒結產品產生缺陷, 從而導致燒結產品強度的降低；同時,由于團聚體內顆粒間的燒結溫度高于團聚體之間的燒結溫度,故會使所需燒結溫度提高51。燒結溫度過高，使得粉體的硬團聚進一步惡化，進而形成了惡性循環(huán)。因此，防止團聚現象的發(fā)生，以獲得粒度分布窄、化學組成均勻、單分散的顆粒，是獲得高性能納米粉體的關鍵步驟。從上面的團聚形成原因我們可以看出

47、，在液相法制備納米粉體時，形成團聚首先經過碰撞接觸，然后通過粘性力粘結在一起，最后搭橋固化形成團聚體。因此我們可以通過兩種手段來控制團聚體的形成。一種是增加能量勢壘，也就是減小吸引力，增大排斥力；另一種是防止顆粒相互接近，使它們不能接近到可以互相可以碰撞甚至 有強大吸引力的范圍。1.4.3.1 液相階段液相反應階段，產生團聚的主要原因來自于顆粒間的范德華力。要減輕團聚，就要降低顆粒之間的范德華力，增加顆粒之間的排斥力。在相同的工藝條件下，不同的反應參數對粒徑的影響不同。如反應溫度、濃度、反應方式（正沉淀和反沉淀）52 特別是反應體系的PH值以及表面活性劑和電解質的加入。 Seungman So

48、hn等人53用均勻沉淀法制備氧化釔的研究中發(fā)現，當釔離子的濃度從0.005M增達到0.04M時，氧化釔的粒徑從65nm增加到220nm。當尿素的濃度達到7.0M時，發(fā)現了顆粒間的團聚。溫度主要對沉淀動力學產生影響。他們同時發(fā)現顆粒的形貌和反應動力學對PH值相當敏感，PH2.0，沉淀反應速率很慢，而且出現了嚴重的團聚。PH 3.0，可以得到幾乎單分散的氧化釔顆粒。吳君毅等54同樣發(fā)現在Zeta電位為零時所對應的PH值下值得的氧化鈰團聚很嚴重。由膠體化學可知，分散在溶液中的膠體顆粒表面由于優(yōu)先吸附某種帶正電荷或負電荷的離子，使得在顆粒表面形成了擴散雙電層，這樣的顆粒在布朗運動碰撞過程中，產生排斥作

49、用，阻止了團聚的發(fā)生。當PH值等于膠體溶液的等電點時，膠體表面電位很低，使得膠體處于非常不穩(wěn)定的狀態(tài)，排斥力小于吸引力，故膠粒由小顆粒聚集成大顆粒，使團聚程度增大。目前添加高分子表面活性劑來抑制團聚是一種經濟又方便的方法55。分散劑在溶液中主要通過三個作用來抑制團聚：1.是通過吸附作用來降低界面的表面張力；2.是通過膠團體作用，在顆粒的表面形成一層液膜，以阻止顆粒的相互靠近；3.是利用空間位阻效應。因此在液相反應階段控制合適的PH值、溫度、濃度、加入適量的分散劑56或電解質，使顆粒處于高分散狀態(tài)，對減少團聚有利。1.4.3.2 干燥階段近年來，人們在超細粉末制備過程中探討了多種在干燥階段抑制和

50、消除團聚的方法。目前最常見的團聚體控制方法有：超聲分散，溶劑置換，冷凍干燥，超臨界干燥，化學表面改性，分散劑分散等。溶劑置換法是一種比較常用的防團聚方法。由于在干燥階段隨著膠體中水分的蒸發(fā)，膠體中產生毛細收縮，膠體中液體的表面張力越大，毛細作用越強，干燥時的團聚現象越嚴重。而溶劑置換法的原理就是利用表面張力小的有機溶劑置換顆粒表面吸附的水分，以降低顆粒聚結所產生的毛細管力。常用的溶劑有正丁醇、乙醇、丙酮等。利用有機溶劑置換不僅可以降低表面張力，而且粒子表面的羥基基團被有機溶劑的官能團代替。從而起到了降低毛細管力和增大了空間位阻效應的雙重作用57。如果具有巨大表面張力的氣-液界面不存在，或是顆粒

51、被固定住而不能相互靠近，團聚就可以避免。基于這種想法，形成了冷凍干燥技術和超臨界干燥技術58。冷凍干燥脫水59主要利用水在相變過程中的膨脹力使相互靠近的顆粒分開。固態(tài)冰的形成阻止了顆粒的重新聚集。冰升華后，由于沒有水的表面張力作用固相顆粒不會過分靠近，從而避免了硬團聚的產生。高雪艷等60利用冷凍干燥法成功地制備出了平均粒徑為20nm，粒子分布均勻，分散性較好的納米氧化鎂。超臨界干燥技術61是基于超臨界流體高的傳質特性和零表面張力，因而避免了由界面張力引起的毛細管塌陷，然后在此狀態(tài)下進行固液分離，就可避免“硬”團聚的形成，從而得到了團聚較輕的非常規(guī)產物。超臨界流體是指物質的溫度和壓力分別在其臨界

52、溫度和臨界壓力以上的一種特殊狀態(tài)的物質。在這種狀態(tài)下氣液界面和表面張力消失。 利用超聲波62抑制團聚發(fā)生的原理是：當足夠強度的超聲波通過液體時，一旦聲波負壓半周期的聲壓幅值超過內部靜壓強時，存在于液體中的微小氣泡就會迅速增大，而在相繼而來的聲波正壓半周期中，氣泡又被突然壓縮，直至崩潰。在氣泡崩潰閉合的瞬間，泡內的氣體或蒸汽被壓縮而產生高溫及局部高壓，并伴有強大的沖擊波和強射流及放電、發(fā)光效應，同時還有機械效應和熱效應。超聲波作用所產生的局部高溫高壓，將加速水分子的蒸發(fā)，減少了顆粒表面的吸附水。另外，超聲作用所產生的沖擊波和強射流還可以起到粉碎團聚體的作用，從而使被包含的水分子釋放出來，并有可能

53、阻止氫鍵的形成，達到防止團聚的目的。此外，超聲波的機械攪拌作用還有利于顆粒的充分分散。陳玲等63研究了不同的聲場對氧化鋯納米粉體的形貌和結構的影響發(fā)現，適當的聲場可以得到分布均勻粒徑小的粉體，反之，則引起團聚的發(fā)生。姜奉華64利用超聲沉淀法制備了分布均勻粒徑為20nm的氧化錫粉體。2 選題的目的和意義2.1選題的目的由于稀土氧化物是制備非金屬類稀土新材料的重要原材料，同時稀土氧化物顆粒性能控制是稀土冶煉加工的最后一步，也是稀土新材料制備的開始，因而是連接稀土產業(yè)與新材料產業(yè)的橋梁，所以本課題的研究目的是研究出以稀土硝酸鹽為原料，草酸為沉淀劑，通過將沉淀過程分割為成核過程與生長過程，研究普通沉淀

54、過程中不同階段草酸鈰納米晶聚集行為的發(fā)生原理、影響因素，得到草酸鈰納米晶聚集行為的控制方法，為低成本、規(guī)?；苽浼{米氧化鈰奠定理論基礎。2.2選題的意義稀土是我國的重要戰(zhàn)略資源之一，其儲量、產量、出口量都居世界第一位，但是我國的稀土用量卻居世界第二位，而且我國稀土產品在國內的用量其原料出口量之間的差距日益擴大。可見我國正逐漸成為世界稀土原料的提供國。我國的稀土工業(yè)仍處于依靠資源優(yōu)勢通過出口低價的原材料來得以生存的階段。雖然我國的稀土產品處于近乎壟斷性質的優(yōu)勢地位，但是這種資源優(yōu)勢并未能轉化為經濟優(yōu)勢，我國每加工一噸稀土產品所產生的效益僅為日本的三分之一。究其原因，一方面由于我國稀土資源的開采量

55、過多，造成了世界稀土市場的供大于求的局面；另一方面是由于我國稀土的應用水平與世界發(fā)達國家存在著較大的差距，向國外提供高技術附加值產品的能力不足。在過去的幾十年，我國的稀土工業(yè)已經解決了提取與分離的問題，今后我們的任務是開發(fā)高技術的稀土功能材料，提高產品的附加值。特別是發(fā)揮包頭輕稀土資源豐富的優(yōu)勢，開發(fā)輕稀土產品。包頭礦中輕稀土占98%以上，氧化鈰占50%，必須大力開發(fā)鈰的應用。然而由于稀土氧化物顆粒性能的控制是稀土冶煉加工的最后一步，也是稀土新材料制備的開始，因而是連接稀土產業(yè)與新材料產業(yè)的橋梁。因此本課題所研究的內容對充實納米稀土氧化物制備的有關理論，促進稀土工業(yè)、新功能材料的發(fā)展以及將資源

56、優(yōu)勢轉化為經濟優(yōu)勢具有重要的意義。3 研究方案及進度安排3.1研究方案隨著稀土氧化物在新材料中作用的增強和應用領域的拓展，我們可以清楚地看到不同的應用材料對稀土氧化物的物理性能的要求也各不相同。與氣相法、固相法以及其他的液相法（如溶膠-凝膠法、微乳液法、水熱法等）相比較，沉淀法是目前已經工業(yè)化的方法，本文就針對常用的傳統(tǒng)沉淀方法（如草酸沉淀、碳酸沉淀和氫氧化物沉淀法）進行研究。因為沉淀法制備稀土氧化物是通過前驅體的熱處理制備的，所以能否制得滿足特定要求的稀土氧化物粉體，一方面與熱處理過程的控制有關，另一方面與前驅體本身的物理和化學特性有關。本論文僅對后一方面進行研究。通過自制的特殊沉淀器將沉淀

57、過程分割為成核與生長兩個過程，分別研究成核過程中和生長過程中各種因素對顆粒團聚的影響。研究內容包括以下方面：1）利用使成核與生長分開的理論，計算成核所需最小濃度。使成核在成核所需最小濃度的條件下發(fā)生，生長階段在低于成核所需最小濃度而大于溶解度的條件下進行。2）稀土氧化物前軀體（如草酸鈰、碳酸鈰、氫氧化鈰）的成核過程中的團聚（聚集）行為的研究。在自制的成核器中研究料液濃度、體積流率、溫度、轉速、化學計量比以及停留時間對稀土氧化物前軀體納米晶的團聚行為的影響，并且找出影響因素。3）稀土氧化物前軀體（如草酸鈰、碳酸鈰、氫氧化鈰）的生長過程中的團聚（聚集）行為的研究。在生長器中研究宏觀混合效果（轉速）、離子強度、晶粒密度對稀土氧化物前軀體納米晶的團聚行為的影響，并且找出影響因素。4）過程分割法對稀土氧化物前軀體（如草酸鈰、碳酸鈰、氫氧化鈰）納米晶的團聚（聚集）行為的研究。研究成核器和生長器的關聯(lián)作用（體積比即晶粒密度比）對稀土氧化物前軀體（如草酸鈰、碳酸鈰、氫氧化鈰）納米晶的團聚（聚集