共沉澱法是指在溶液中含有兩種或多種陽離子，它們以均相存在於溶液中，加入沉澱劑，經沉澱反應後，可得到各種成分的均一的沉澱，它是製備含有兩種或兩種以上金屬元素的複合氧化物超細粉體的重要方法。
共沉澱法的優點在於：其一是通過溶液中的各種化學反應直接得到化學成分均一的納米粉體材料，其二是容易製備粒度小而且分布均勻的納米粉體材料。
基本介紹
- 中文名：共沉澱法
- 外文名：coprecipitation method
- 學科：化學
- 用途：製備納米陶瓷粉
- 性質：方法
- 優點：化學成分均一
背景分析,簡介,分類,優缺點,套用,
背景分析
工業上幾乎所有同體催化劑在製備時都離不開沉澱操作，它們大都是在金屬鹽的水溶液中加入沉澱劑，從而製成水合氧化物或難溶和微溶的金屬鹽類的結晶或凝膠，從溶液中沉澱、分離、再經洗滌、乾燥、焙燒等工序處理後製成。即使是浸漬法製備的負載型催化劑。無論是採用天然產物作為載體，或是用人工合成物作載體，在其過程中的某處也會使用沉澱操作。一般希望在催化劑製備時能嚴格控制實驗條件，尤其是避免高溫，沉澱法容易實現這一點。
通常所講的沉澱法是指單組分沉澱法，它是藉助於沉澱劑與一種金屬鹽溶液作用製備單組分催化劑或載體的一種方法。由於沉澱物只含單種組分，所以操作比較簡單，條件容易控制。
共沉澱法是藉助於沉澱劑與兩種以上金屬鹽溶液作用，經共同沉澱後製得固體產品，它一次可以使幾個組分同時沉澱，而且各組分之間的分布也比較均勻。共沉澱法常用於製備多組分催化劑，也是一種或多種活性組分負載於載體上的方法。
無論是沉澱法或共沉澱法，它們的操作原理基本相同。沉澱可以看做是溶解的逆過程，當固體在溶劑中不斷溶解時，濃度逐漸上升，在一定溫度下溶解達到飽和時，固體與溶液呈動態平衡。這時溶液中溶質的濃度就是飽和濃度。而在沉澱過程中，當溶質在液相中的濃度達到飽和時，如果沒有同相濃度存在，仍然沒有沉澱產生，只有當溶在溶液中的濃度超過臨界飽和度時，沉澱方能自發進行。因此過飽和溶液是沉澱的必要條件，要使溶液結晶沉澱。首先應該配製過飽和溶液，提高溶質濃度，降低溶液溫度。
簡介
共沉澱法是將兩個或兩個以上組分同時沉澱的一種方法。其特點是一次可以同時獲得幾個組分，而且各個組分之間的比例較為恆定，分布也比較均勻。如果組分之間能夠形成固溶體，那么分散度和均勻性則更為理想。共沉澱法的分散性和均勻性好，這是它較之於固相混合法等的最大優勢。向含多種陽離子的溶液中加入沉澱劑後，所有離子完全沉澱的方法稱共沉澱法。它又可分成單相共沉澱和混合物共沉澱。
分類
1、單相共沉澱
沉澱物為單一化合物或單相固溶體時，稱為單相共沉澱，亦稱化合物沉澱法。溶液中的金屬離子是以具有與配比組成相等的化學計量化合物形式沉澱的。因而，當沉澱顆粒的金屬元素之比就是產物化合物的金屬元素之比時，沉澱物具有在原子尺度上的組成均勻性。但是，對於由兩種以上金屬元素組成的化合物，當金屬元素之比按倍比法則，是簡單的整數比時，保證組成均勻性是可以的，而當要定量地加入微量成分時，保證組成均勻性常常很困難。如果是利用形成固溶體的方法，就可以收到良好效果。不過，形成固溶體的系統是有限的，適用範圍窄，僅對有限的草酸鹽沉澱適用。
2、混合物共沉澱（多相共沉澱）
沉澱產物為混合物時，稱為混合物共沉澱。為了獲得均勻的沉澱，通常是將含多種陽離子的鹽溶液慢慢加到過量的沉澱劑中並進行攪拌，使所有沉澱離子的濃度大大超過沉澱的平衡濃度。儘量使各組分按比例同時沉澱出來，從而得到較均勻的沉澱物。但由於組分之間產生沉澱時的濃度及沉澱速度存在差異，故溶液的原始原子水平的均勻性可能部分地失去，沉澱通常是氫氧化物或水合氧化物，但也可以是草酸鹽、碳酸鹽等。此法的關鍵在於如何使組成材料的多種離子同時沉澱。一般通過高速攪拌、加入過量沉澱劑以及調節pH值來得到較均勻的沉澱物。
優缺點
化學共沉澱法製備ATO粉體具有製備工藝簡單、成本低、製備條件易於控制、合成周期短等優點，已成為目前研究最多的製備方法。
化學共沉澱法是把沉澱劑加入混合後的金屬鹽溶液中，使溶液中含有的兩種或兩種以上的陽離子一起沉澱下來，生成沉澱混合物或固溶體前驅體，過濾、洗滌、熱分解，得到複合氧化物的方法。沉澱劑的加入可能會使局部濃度過高，產生團聚或組成不夠均勻。
化學共沉澱法不僅可以使原料細化和均勻混合，且具有工藝簡單、煅燒溫度低和時間短、產品性能良好等優點。
套用
製備納米陶瓷粉體所用的共沉澱法是在含有多種陽離子的溶液中加入沉澱劑，使所有金屬離子完全沉澱的方法。利用共沉澱法製備納米粉體，需要控制的工藝條件包括：化學配比、溶液濃度、溶液溫度、分散劑的種類和數量、混合方式、攪拌速率、pH值、洗滌方式、乾燥溫度和方式、煅燒溫度和方式等。通過在NH4HCO3溶液中滴加NH4Al(SO4)2和Y(NO3)3的混合溶液，共沉澱生成YAG的碳酸鹽前驅體，然後在1000℃煅燒得到平均粒徑為40nm且分散性較好的YAG納米粉體。
以正矽酸乙酯（TEOS）和氯化鋁（AICl3·6H2O）為原料，採用水解-共沉澱法製備了平均粒徑約為100nm、分散均勻的莫來石納米粉體。在共沉澱法製備納米陶瓷粉體的過程中，溶液中加入分散劑和用有機溶劑代替去離子水來洗滌沉澱，可以有效地防止硬團聚的形成。採用共沉澱法製備TiO2-Al2O3納米複合粉體，以此為原料在適宜的條件下，在管式爐中經高溫選擇性氮化，得到TiN-Al203納米複合粉體。所得的納米複合粉體中平均粒徑為50~70nm的TiN顆粒均勻分布在Al2O3基體中。
