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第9章粉体制备习题解答1.微细颗粒、纳米颗粒、粉体颗粒一般是如何划分的？【解】微细颗粒：10－5～10－7的颗粒；纳米颗粒：10－7～10－9的颗粒；粉体颗粒：10－3～10－5的颗粒；2.纳米颗粒的纳米效应包括哪些方面？为什么纳米颗粒具有这样的特殊效应？【解】纳米颗粒的纳米效应：（1）表面效应：纳米颗粒尺寸小，表面大，位于表面的原子占相当大的比例；表面原子的影响不能够忽略，所以纳米颗粒具有高的比表面积和比表面能，会使纳米颗粒表面成为极活泼的表面，大大增强了纳米颗粒的活性和化学反应性；（2）体积效应：纳米颗粒体积极小，所包含的原子数很少，相应的质量极小。因此，许多现象就不能用通常有无限个原子的块状物质的性质加以说明，这种特殊的现象通常称之为体积效应；（3）小尺寸效应：当纳米颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米颗粒表面层附近原子密度减小，这将导致声、光、电磁、热力学等特性均会出现新的小尺寸效应；（4）量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，以及能隙加宽而发生发光带或吸收带由长波长移向短波长的“蓝移”现象；（5）宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力。3.为什么纳米颗粒具有特殊吸附行为、特殊化学反应活性和催化性质？【解】纳米颗粒因其粒径小，比表面积大，表面原子数多及表面原子配位不饱和性导致大量的悬空键和不饱和键存在，使得纳米颗粒的具有特殊吸附行为，特殊化学反应活性和催化性质。4.超细颗粒和纳米颗粒有哪些方面的应用？【解】超细颗粒应用：一般可以利用其熔点降低、烧结温度降低、溶解度增大、反应能力提高及催化活性增大等特性，以强化和加速生产过程的进行，并改善产品性能。纳米颗粒应用：（1）在复合材料中使用纳米颗粒，组成微复合材料或纳米级复合材料，使复合材料的性能显著得到加强；（2）将刚生成的纳米颗粒与气体混合，从运送管末端的喷嘴喷出到基板上，即可形成致密的薄膜；（3）近年纳米颗粒已推广到医疗中使用。将铁纳米颗粒和药物混在一起，用对身体适应性良好的高分子包裹，成为微胶囊。经过血管向体内投放这种药物，然后从体外对微胶囊进行磁控制，将药物引到选择性疾病的部位；（4）用纳米颗粒检测细胞活性。5.粉体的物理制备方法主要有哪些？【解】粉体的物理制备方法：机械粉碎法，蒸发凝聚法，离子溅射法，冷冻干燥法，火花放电法，活化氢－熔融反应法等。6.粉体的化学合成法主要有哪些？【解】粉体的化学合成法：气相法包括气相化学反应法（气相分解法，气相合成法），激光诱导气相化学反应法，等离子体加强气相化学反应法；液相法包括沉淀法（共沉淀法，均匀沉淀法，水解沉淀法），水热合成法，喷雾热解法（喷雾干燥法，喷雾水解法，喷雾焙烧法，喷雾燃烧法），溶胶－凝胶法，γ射线辐照法电子辐照法，相转移法；固相法包括化合或还原化合法，制取硼化物的碳化硼法，自蔓延高温合成法，固相热分解法。7.试比较粉体的物理制备方法于化学合成法的特点和应用？【解】粉体的化学合成是从物质的原子、离子或分子入手，经过化学反应形成晶核以产生晶粒，并使晶粒在控制之下长大到其尺寸达到要求的大小。化学合成粉体的优点是能得到极微细的颗粒，即纳米颗粒，且颗粒尺寸比较均匀，颗粒的纯度高；其不足之处是制备过程比较复杂，产量较低，成本较高。物理方法制备粉体主要涉及到蒸发、熔融、凝固、形变、粒径变化等物理变化过程。制备接近理想的超微颗粒材料，一般采用各种高技术开发制备粉体的新方法，如利用激光技术、等离子体技术、电子束技术和离子束技术制备了一系列高质量的粉体颗粒。采用高科技手段制备超微颗粒具有很大的优越性,可以制备出粒度均匀、高纯、超细、球状、分散性好、粒径分布窄、比表面积大的优良粉体。然而，高技术制粉也同样面临着一个严重的问题，就是如何提高产品产率，实现工业化。8.表面改性的目的是什么？它主要针对何种粉体材料？【解】表面改性定义及目的：（1）对无机矿物填料表面进行改姓，以改善其表面的物理化学特性，增强其与基质，即有机高聚物或树脂等的相容性，提高其在有机基质中的分散性，以提高材料的机械强度及综合性能；（2）提高涂料或油漆中颜料的分散性并改善涂料的光泽、着色力、遮盖力和耐候性、耐热性、保光性、保色性等；（3）对一些粉体原料进行表面处理，使其赋予制品良好的光泽和装饰效果；（4）为了保护环境，满足健康法的要求，对某些对健康有害的原料进行表面处理，使得对人体无害的和对环境不构成污染，又不影响其使用性能的其他化学物质覆盖、封闭其表面活性点,以维持在未来矿产品市场上的位置;对某些用作精细铸造、油井钻探等的石英砂进行表面涂敷以改善其粘结性能;对用作保温材料的珍珠岩等进行表面涂敷以改善其在潮湿环境下的保温性能;对膨润土进行阳离子覆盖以改善其在非极性溶剂中的膨胀、分散、粘结、触变等应用特性；（5）对药物胶囊改性。针对的粉体原料：（1）无机矿物填料，如碳酸钙、高岭土、滑石、氧化铝、石英、硅灰石、石棉等；（2）钛白粉、锌钡白、碳酸钙、碳酸钡、重晶石、石英粉、白炭黑、云母、滑石、高岭土、硅灰石、氧化铝、石墨等作为涂料的无机粉体；（3）白云母粉等用于化妆品、塑料、浅色橡胶、油漆、特种涂料；（4）药物胶囊；（5）对健康有害的原料如石棉等。9.表面改性的基本方法主要有哪些？【解】表面改性的基本方法：将表面改性分为包覆处理改性、表面化学包覆、沉淀反应包膜、胶囊化处理、机械化学改性，接枝改性，酸碱处理化学气相沉淀（CVD）和物理沉淀（PVD）等方法。10.粉体表面改性剂主要有哪些品种？【解】表面改性剂：（1）偶联剂（硅烷偶联剂，钛酸脂偶联剂，锆铝酸盐偶联剂，有机铬偶联剂）；（2）有机酸及其盐类改性剂(高级脂肪酸及其盐,胺盐,不饱和有机酸);（3）有机低聚物;（4）覆膜用树脂涂层剂(酚醛树脂,呋喃树脂);（5）沉淀反应改性;