紫钨氢还原纳米钨粉中钨粉颗粒的形成机理

紫钨氢还原纳米钨反应过程较为复杂,它会随着还原温度和氢气湿度改变,会出现不同的还原过程。在还原过程中,钨粉颗粒粒度随时都在发生变化。

紫钨图片

根据目前的经验,我们可以从两个理论方面,也就是它的两种形成机理来解释:

化学气相迁移长大机理:钨的氧化物和水蒸气接触时,会生成一种挥发性水合氧化钨,挥发至气相中于氢气发生均相还原反应,还原产物沉积在已形核的金属钨粒上,从而使钨粉颗粒长大。这一过程反应速率很快,还原产物形态与原料相比会发生显著改变。由于还原过程使在适当的氢气氛围下完成,完全可以避免化学气相迁移而导致钨粉粗化。因此在实验过程中应尽量他通过控制氢气流量抑制化学气相迁移来达到粒度细化。

固相局部化学反应机理:随着还原时间的延续和还原气体浓度的增加,紫钨与氢气直接接触发生气固多相还原反应。在紫钨的针状或杆状晶体上滋生出无数个细小均匀的球状二氧化钨颗粒,紫钨随着氧原子的脱除逐渐进行晶格重排,最后逐渐转变成类似于串珠的金属物理。因此固相反应机理是颗粒形貌不断发生变化,紫钨晶须逐渐弯曲、变细、变短,最后成为由细小金属环钨晶粒组成的钨晶须。

在还原过程中,这两种机理是同时存在的,以哪种机制为主,主要取决于温度和气氛中的水含量。

 

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