[科普中國]-甘氨酸/硝酸鹽法

甘氨酸-硝酸鹽法（Glycine-nitrateProcess，GNP）是一種自維持的燃燒合成方法，以金屬硝酸鹽作氧化劑，以甘氨酸作為燃料，通過兩者反應(yīng)時瞬時釋放的大量熱量完成氧化物粉體的制備1。甘氨硝酸-硝酸鹽法(GNP)合成過程簡單，產(chǎn)物純度高，顆粒形態(tài)好，已用于多種體系的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物的合成。

工作原理甘氨酸（C2H5NO2）燃點低，一般為200℃左右，釋熱大，作為絡(luò)合劑和燃料劑，反應(yīng)焰溫可達(dá)1100-1400℃，適合制備多元復(fù)合氧化物。

甘氨酸-硝酸鹽法是以甘氨酸作為還原劑，硝酸鹽作為氧化劑制備氧化物粉體，氧化還原反應(yīng)式如下式所示：

甘氨硝酸-硝酸鹽法(GNP)合成過程簡單，產(chǎn)物純度高，顆粒形態(tài)好，已用于多種體系的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物的合成，為陶瓷粉體制備提出了一個全新的思路，自1991年提出以來，在粉體制備上得到了充分的應(yīng)用。

優(yōu)缺點利用甘氨酸-硝酸鹽反應(yīng)時釋放的大量熱量在瞬間內(nèi)生成金屬氧化物，既避免了傳統(tǒng)的固相反應(yīng)制備的粉體燒結(jié)活性差、混合不均勻的缺點，又避免了濕化學(xué)法中沉淀劑難以選擇的問題。與檸檬酸或EDTA-硝酸鹽熱分解法相比，其初始點燃溫度較低，燃燒反應(yīng)更迅速，殘?zhí)剂扛??？梢試?yán)格控制組分含量，制備出成分均一、比表面積大的多組分復(fù)合氧化物超細(xì)粉體。粉體蓬松、顆粒細(xì)小，粉體活性高，生產(chǎn)成本低。

甘氨酸-硝酸鹽法的缺點是反應(yīng)無法控制，粉體收集困難。

應(yīng)用實例甘氨酸硝酸鹽法合成以分析純硝酸鑭 、硝酸鋁 、甘氨酸 為原料，按 的化學(xué)計量比稱取各硝酸鹽，用去離子水溶解后加入一定量的甘氨酸，n(甘氨酸)∶n(金屬離子)=2:1，80℃加熱攪拌1h，得混合溶膠；進(jìn)一步攪動加熱，溶膠蒸發(fā)失水，逐漸粘稠，放入真空干燥箱中干燥24h，得到白色干凝膠；將干凝膠放入馬弗爐中于180℃發(fā)生燃燒，得到蓬松的初級粉料；最后將所得初級粉料在不同溫度下分別煅燒2h合成粉體。將合成的粉體壓制成直徑為12mm、厚6mm的圓片，在1400～1600℃燒結(jié)4h，制成陶瓷2。

結(jié)果表明，采用GNP可在700℃的低溫下合成單相粉體鈣鈦礦氧化物，其晶格常數(shù)為a=b=0.5364nm，c=1.3116nm，α=β=90°，γ=120°。合成粉體的晶粒尺寸(一次粒徑)小于100nm，二次粒徑約為2μm。1500℃燒結(jié)12h可獲得相對密度達(dá)95.1%的陶瓷，具有良好的微波介電性能。

甘氨酸硝酸鹽法制備超細(xì)Mo-Cu粉末及燒結(jié)按照銅含量為20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)的比例，稱取四水合鉬酸銨粉末和硝酸銅粉末，將二者混合溶于去離子水中。將甘氨酸加入混合溶液中攪拌，使甘氨酸和硝酸根的摩爾比為n（）：n（）=1:1，隨后加入乙二胺至溶液pH=10。然后將混合溶液放在磁力攪拌儀上加熱攪拌，除去多余的水分至溶液凝固、起泡。然后放入電阻爐中600℃下保溫1h，得到Mo-Cu前驅(qū)體氧化物粉末。將前驅(qū)體在氫氣氣氛下700℃還原2h，得到的Mo-Cu粉末。在100MPa壓力下壓制成型。隨后對壓坯進(jìn)行真空燒結(jié)，燒結(jié)溫度分別為950℃、1050℃、1150℃、1250℃，最終制得Mo-Cu復(fù)合燒結(jié)材料3。

結(jié)果表明：甘氨酸-硝酸鹽法（GNP）制備的超細(xì)Mo-Cu復(fù)合粉末形狀規(guī)則、大小均勻、鉬銅兩相彌散分布，顆粒大小平均為50~80nm。在950~1250℃范圍內(nèi)，隨著燒結(jié)溫度的升高，燒結(jié)體的硬度增大，致密度、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率在1150℃達(dá)到最大值。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李斌 - 副教授 - 西南大學(xué)