中國粉體網(wǎng)訊  噴霧熱解作為材料制備方式，使用范圍越來越廣，逐漸滲透到各個(gè)方面。以其成本低，連續(xù)性強(qiáng)，可大規(guī)模量產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，逐漸在材料端獲得重視。

噴霧熱解技術(shù)的原理

噴霧熱解法起源于噴霧干燥法，后者利用霧化器將原料液（溶液、乳濁液、懸濁液或膏糊液）霧化為微小的液滴，然后利用熱空氣干燥液滴而獲得粉體材料的工藝，其獲得的粉體材料與原料的化學(xué)組成相同。噴霧熱解的工藝過程可以定性地理解為由噴霧干燥和金屬鹽受熱分解構(gòu)成，噴霧熱解過程中溶劑蒸發(fā)與金屬鹽熱解先后發(fā)生，生成的產(chǎn)物與原料具有不同的化學(xué)組成。

噴霧熱解技術(shù)就是一種利用高溫場(chǎng)，通過對(duì)液體前驅(qū)體進(jìn)行霧化、干燥和熱解制備粉體的技術(shù)。

噴霧熱解法的基本步驟

噴霧熱解設(shè)備

噴霧熱解設(shè)備主要由霧化器、加熱裝置和收集裝置組成。霧化器的主要功能是將前驅(qū)體溶液霧化成霧滴，根據(jù)前驅(qū)體溶液霧化方式的不同，霧化器可以分為超聲霧化器、氣動(dòng)（壓力、雙液）霧化器和靜電霧化器。加熱裝置主要是對(duì)霧化液滴進(jìn)行加熱，使其在加熱區(qū)發(fā)生熱解反應(yīng)。根據(jù)加熱方式的不同，噴霧熱解可以分為管式爐噴霧熱解、噴霧熱解沉積和火焰噴霧熱解。收集裝置主要是對(duì)噴霧熱解后的固體粉末或薄膜樣品進(jìn)行收集。

不同加熱方式的噴霧熱解加熱設(shè)備示意

噴霧熱解技術(shù)的特點(diǎn)

噴霧熱解法的原料制備過程是液相法，但是其部分反應(yīng)過程、粉末收集過程則屬于氣相法，因此該工藝兼具了氣相法和液相法二者的優(yōu)點(diǎn)。

①原料以混合溶液的形式存在，確保各組分的均勻分布，有助于提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率；

②溶劑的快速蒸發(fā)和溶質(zhì)的分解有助于形成多孔和中空結(jié)構(gòu)，工藝控

制得當(dāng)，可以使每個(gè)顆粒呈光滑的球狀，而且不易團(tuán)聚，無需后續(xù)的洗滌和研磨等工藝，因而保證了產(chǎn)物的高純度和高活性；

③整個(gè)SP能夠在數(shù)秒內(nèi)完成。在反應(yīng)過程中，不會(huì)出現(xiàn)組分偏析的現(xiàn)象，從而有效地保障了組分的均勻分布；

④SP流程簡(jiǎn)便，產(chǎn)品能夠可連續(xù)化生產(chǎn)，無需經(jīng)過過濾、洗滌、干燥以及粉碎等繁瑣的工序。

噴霧熱解技術(shù)的應(yīng)用

制備功能納米材料

噴霧熱解已被證明是一種簡(jiǎn)便的制備復(fù)合材料和各種納米粉體材料的有效方法，通過設(shè)計(jì)前驅(qū)溶液組成，調(diào)控工藝參數(shù)，可以制備出中空結(jié)構(gòu)、致密球體、蛋黃殼結(jié)構(gòu)、核殼結(jié)構(gòu)、納米板、納米棒、納米薄膜等各種納米材料。

噴霧熱解法制備的各種顆粒形貌

制備薄膜材料

噴霧熱解法制備薄膜材料是通過噴霧技術(shù)將前驅(qū)體溶液霧化并噴向熱基板，利用霧滴撞擊熱基板表面進(jìn)行熱合成，從而制備出薄膜材料。該法制備薄膜材料被廣泛應(yīng)用于太陽能電池、傳感器、金屬氧化物涂層等工業(yè)。

制備發(fā)光材料

Kang等利用噴霧熱解法，通過改變制備溫度制備了具有高熱穩(wěn)定性Eu摻雜BaMgAl10O17熒光粒子。相比于傳統(tǒng)固相法，噴霧熱解法制備發(fā)光材料不僅具有均勻的球形形貌，還具有粒度分布較窄的粒子，有利于提高材料的發(fā)光強(qiáng)度。

制備高溫超導(dǎo)材料

噴霧熱解法因其操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)物組分分布均勻，易連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于制備高溫超導(dǎo)氧化物材料。

制備鋰電正負(fù)極材料

噴霧熱解法因適合制備多元復(fù)合性氧化物，并且粉體產(chǎn)物分布均勻、形貌可控等優(yōu)勢(shì)被應(yīng)用于制備鋰電池正極材料。

制備催化劑材料

噴霧熱解法因?yàn)殪F化的原因，可以使催化劑組分更加均勻。通過調(diào)控噴霧裝置，可以調(diào)控超聲頻率或壓力大小調(diào)控霧化后霧滴大小，從而對(duì)催化劑顆粒大小進(jìn)行控制。正因?yàn)閲婌F熱解法擁有組分均勻分散，顆粒大小可控，操作周期短等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于制備復(fù)合催化劑材料。

小結(jié)

經(jīng)過近40年的發(fā)展，噴霧熱解技術(shù)已被廣泛用于生產(chǎn)半導(dǎo)體薄膜、超導(dǎo)粉末、多元陶瓷、催化劑和電極材料等。噴霧熱解技術(shù)因其簡(jiǎn)便、廉價(jià)、可擴(kuò)展性強(qiáng)和相容性高等特點(diǎn)，無論在實(shí)驗(yàn)室還是在工業(yè)化水平上均是一種制備功能材料的有重要應(yīng)用前景的技術(shù)。

參考資料：

劉亞東.高比表面積微細(xì)氧化物粉體噴霧溶液制備及應(yīng)用研究

劉俊愷.噴霧熱解法制備多孔金屬氧化物及其催化性能研究

劉振剛等.噴霧熱解技術(shù)及其在環(huán)境污染控制領(lǐng)域的應(yīng)用

辛勇誠等.噴霧熱解在鋰電領(lǐng)域應(yīng)用專利分析

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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