超临界流体技术制备纳米材料的研究进展课件

超临界流体技术制备纳米材料的研究进展研究生：胡江亮主要内容

超临界流体(SCF)简介1

超临界流体制备纳米材料的技术方法2

挑战和前景展望3

参考文献4什么是超临界流体?

(Whatissupercriticalfluids?)TemperaturePressureSCF是指当物质超过临界温度和临界压力时，气体与液体的性质会趋近于类似，最后达成一个均匀相的流体。PcTc超临界流体(SCF)的物理特性密度ρ

(Kg·m-3)

粘度η

(cP)

扩散系数D

(cm2·s-1)气体110-2

10-1

SCF300~800

0.03~0.1

10-3~10-4

液体103

110-5

具有类似液体的高密度具有类似气体的低粘度具有良好的传质特性SCFApplications汽车面漆喷涂咖啡因萃取纳米材料制备超临界流体色谱精密部件清洗PP发泡超临界溶剂主要内容

超临界流体(SCF)简介1

超临界流体制备纳米材料的技术方法2

挑战和前景展望3

参考文献4纳米材料超临界流体???尺寸效应量子效应界面效应宏观量子隧道效应易变的状态参数低表面张力良好的流动、传质、传热和溶解度等特性纯度高污染小温度低过程简单Nanoparticles喷嘴结构溶质浓度预膨胀温度膨胀后温度膨胀前后压力共溶剂纳米颗粒制备的影响因素超临界流体抗溶剂技术(SupercriticalAntisolvent,SASOrGasAntisolvent,GAS)原理溶质溶解于一种有机溶剂中，再将超临界流体(CO2)加入此溶液，超临界流体在溶剂中溶解度很大，降低了溶质在其中的溶解度，导致溶质过饱和沉析。间歇式操作：1)溶液在釜中，后加入抗溶剂2)抗溶剂在釜中，将溶液喷入连续式操作：抗溶剂在釜中，将抗溶剂和溶液以顺流或逆流方式加入SAS/GAS工艺的应用SAS/GAS工艺可在近常温的条件下操作，因此更适合于有机物、生物活性粉体、怕氧化物质、怕碰撞含能材料的超细微粒的制备，其中纳米材料制备实例如下：溶质溶剂抗溶剂产物形态Zn(AC)2NMP/DMSOCO2粒径为30-50nm的ZnO颗粒C60甲苯CO2粒径可达29nm的微粒丙烯酸树脂丙酮CO2形成颗粒范围在16-30nmRed-60色素NMPCO2

形成50-100nm的针状微粒乙基纤维素丙酮CO2

粒径为100-500nm的微球超临界水热合成(SupercriticalWater,SCW)原理在水的临界点，金属盐的水合反应速度随着介电常数的减小而增加，而金属氧化物的溶解度则下降，就会在极短的时间内达到很高的过饱和度，导致大量晶核生成，从而在溶液中可形成细微粒。SCW工艺的应用主要应用金属、半导体氧化物纳米粉体合成将合成的纳米活性粒子均匀分散到多孔性载体的内表面形成纳米复合催化剂尺寸小纯度高方法简单腐蚀性压力高SCW工艺MeritDemerit溶胶-凝胶超临界流体干燥工艺(Sol-GelSupercriticalFluidDrying,Sol-GelSCFD)原理超临界条件下不存在表面张力，在超临界抽提溶剂和晶化的干燥过程中，不会因毛细管表面张力作用而导致微观结构的改变和颗粒聚集，因此可以得到粒径小，分布均匀的纳米颗粒。Sol-GelSCFD制备纳米颗粒主要影响因素溶液的浓度陈化时间超临界温度超临界压力加热速度应用发展较快，已有多项成功的工业化生产实例广泛用于金属纳米氧化物如：TiO2、SiO2、ZnO2、Fe2O3、硼酸铜Sol-GelSCFD法制备纳米颗粒通常有如下三步：溶胶体制备凝胶体超临界干燥溶剂代替主要内容

超临界流体(SCF)简介1

超临界流体制备纳米材料的技术方法2

挑战和前景展望3

参考文献4理论研究不足—成核过程及结晶的机理工业化应用困难—设备成