李 健

（中集集團石家莊安瑞科氣體機械有限公司，河北 石家莊 050081）

1 引言

檸檬酸法制備NiO／SDC粉體，具有溶膠—凝膠法合成溫度低、可以減少或消除晶界電阻的優(yōu)點，并最終得到泡沫狀，疏松表面活性大的納米粉體［1－5］。但是由于納米顆粒粒度小、比表面積大、表面能大，處于能量不穩(wěn)定狀態(tài)［6］，因而很容易凝并、團聚形成二次粒子，使粒子粒徑變大，失去納米顆粒所具備的特性［7］，給NiO／SDC納米粉體的制備和燃料電池性能帶來負面影響。

分散劑的加入可以緩解粉體制備過程中的團聚，本文采用檸檬酸法制備NiO／SDC粉體，研究前驅體溶液中添加不同分散劑對粉體粒度和團聚狀態(tài)影響。

2 實驗材料與方法

2.1 分散劑和實驗儀器

聚乙二醇6000（化學純，廣東汕頭市西隴化工廠）；磷酸三乙酯（化學純，國藥集團化學試劑有限公司）；聚乙烯醇124（化學純 國藥集團化學試劑有限公司）。

X－射線衍射儀（D／MAX－γB，日本理學）對自蔓延燃燒所得的NiO／SDC粉體相的組成進行分析，工作電壓40kV，工作電流100mA，Cu靶Kα線，λ＝0.15406nm，石墨單色器除Kβ輻射。透射電子顯微鏡（TEM，H－800，日本日立）對NiO／SDC復合粉體的形貌進行了觀察，Mastersizer－2000型激光粒度儀（英國Malvern公司）對NiO／SDC粉體粒徑分布和比表面積進行分析，以水為分散介質，泵速為3000r／min。

2.2 添加分散劑NiO／SDC粉體的制備

將 Ni（NO3）2·6H2O，Ce（NO3）3·6H2O，Sm（NO3）3·6H2O按一定比例混合，與溶有適量分散劑的蒸餾水調配為前驅體溶液，用適量氨水調溶液pH到6～7，在75℃水浴中攪拌蒸發(fā)得到透明溶膠，去掉攪拌器在75℃水浴中繼續(xù)蒸發(fā)形成凝膠，再將凝膠在100℃烘干形成干凝膠，點燃，發(fā)生自蔓延燃燒，形成泡沫狀粉末。

3 結果與討論

3.1 形貌分析

圖1所示分別為原粉和添加聚乙二醇6000、磷酸三乙酯、聚乙烯醇124分散劑的NiO／SDC粉體透射電鏡圖。從圖中可以看出添加分散劑后粉體團聚狀況得到不同程度的改善。

聚乙二醇6000和聚乙烯醇124同屬于非離子型分散劑，其分散機制屬于空間位阻穩(wěn)定機制。反應過程中加入的非離子型分散劑通過氫鍵吸附在晶核粒子的表面，可以使其高分子長鏈一端緊密地吸附于顆粒的表面，另一端則盡可能伸向溶液中，由此形成的大分子親水保護膜可以減少顆粒之間的吸引力，阻止前驅體顆?？拷?，從而防止制備過程中前驅體的團聚［8］。

圖1 原粉和添加不同分散劑粉體透射電鏡圖

磷酸三乙酯屬于陰離子型分散劑，其分散機制屬于靜電位阻穩(wěn)定機制。在水介質中，陰離子型分散劑通常是通過靜電位阻穩(wěn)定機理來穩(wěn)定懸浮液的。當陰離子型分散劑吸附在顆粒表面時，在一定pH下離解而帶有電荷，增加了顆粒表面的荷電量，提高顆粒間的靜電斥能，同時高分子鏈也起到位阻作用。通常陰離子型分散劑在堿性條件下可改善漿料的穩(wěn)定性［9］。

3.2 粒徑分布

圖2所示分別為原粉和添加聚乙二醇6000、磷酸三乙酯、聚乙烯醇124分散劑的NiO／SDC粉體粒徑分布。從圖中可以看出添加分散劑的NiO／SDC粉體粒度主要集中在0.1－10μm之間，與不加分散劑的原粉相比位于100μm左右的峰消失，并且峰向左移動。圖2（a）、（b）、（c）、（d）體積平均粒徑分別為：48.989、1.758、2.557和2.515μm，添加分散劑聚乙二醇6000的NiO／SDC粉體粒度最小，可見添加分散劑對NiO／SDC粉體的二次團聚有明顯的抑制作用。

圖2 原粉和添加不同分散劑粉體粒徑分布

3.3 比表面積和表面積平均粒徑

表1所示是NiO／SDC粉體在去離子水中分散并測得的比表面積和通過粒度分析測試得出的表面積平均粒徑。從表1可以看出添加分散劑的NiO／SDC粉體比表面較原粉均有不同程度的提高，其中添加分散劑聚乙二醇6000的粉體具有最大的比表面積6.44m2／g，表面積平均粒徑結果同樣得出添加分散劑聚乙二醇6000的粉體具有最小的平均粒徑：0.932μm。雖然聚乙二醇6000和聚乙烯醇124同屬于非離子型分散劑，但是分散效果存在差異，這是由于不同種類分散劑作用基團不同，對于不同的溶液，其溶質不同導致基團作用效果不同［10］。

表1 添加分散劑的NiO／SDC粉體去離子水中測得的比表面積和表面積平均粒徑

4 結論

（1）在前驅體溶液中添加分散劑制備的NiO／SDC粉體團聚狀況有了明顯的改善，二次團聚被抑制。

（2）添加非離子型分散劑聚乙二醇6000的NiO／SDC粉體具有最好的分散效果，磷酸三乙酯和聚乙烯醇124次之。添加聚乙二醇6000的NiO／SDC粉體具有最小的體積平均粒徑1.758μm，最大的比表面積6.44m2／g和最小的表面積平均粒徑0.932μm。

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