1. 定義
粒子とは、特定の反応システム (燃焼、沈殿、気相合成など) における物質の核生成と成長によって形成される、規則的または不規則な幾何学的形状を持つ、独立した個別の最小単位を指します。それは物質形成の過程において「生得的」である最も基本的な個体として理解できます。
二次凝集体とは、複数の一次粒子が一定の力により凝集して形成される、より複雑な複合粒子を指します。それは「生まれた」のではなく、「生まれた後」に形成されるのです。
2、違い
次の図に示すように、この 2 つには、構造と組成、形成方法、結合力、安定性、および性能への影響の点で大きな違いがあります。
| アイム | 一次粒子 |
二次集合体 |
| 構造と構成 |
単一の独立した固体ユニット |
複数の一次粒子が集束して形成される複合体 |
| 形成方法 |
核形成は化学反応を通じて自然に発生します |
集中力は物理的な力によって形成されます |
| 結合力 |
強い化学結合（共有結合、イオン結合、金属結合）を切断するには高いエネルギーが必要です |
弱い物理的力 (ファンデルワールス力、静電引力など) は比較的簡単に破壊されます。 |
| 安定性 |
構造安定性は、熱力学的に安定した状態です。 |
構造は準安定であり、動的過渡状態ではさらに高密度化する傾向があることを示しています。 |
| パフォーマンスへの影響 |
バンドギャップ、磁性、触媒活性サイトなどの材料の固有特性を決定します。 |
分散性、流動性、沈降速度、実際の比表面積など、材料の巨視的なプロセス性能に影響を与えます。 |
3、 微分方法
1) 電子顕微鏡法
走査型電子顕微鏡 (SEM): 粒子の形態、サイズ、分布に関する情報を提供できます。高倍率で見ると、凝集体が多数の小さく明確な一次粒子で構成されていることが観察できます。通常、粒子は規則的な幾何学的形状 (球や立方体など) を示しますが、凝集体は不規則な形状をしています。
透過型電子顕微鏡 (TEM): SEM よりも分解能が高く、粒子の格子パターンや内部構造をより明確に観察し、粒子サイズを正確に測定できます。これは、ナノスケールの一次粒子をその凝集体から区別するためのゴールドスタンダードです。
２）粒度分析技術
レーザー粒度分析装置: この方法は、媒体 (通常は液体) 中の粒子からの光を散乱させることによって、粒子の水和運動直径を測定します。分散状態の凝集体の見かけの大きさを測定します。レーザー粒度分析装置で測定した結果が、電子顕微鏡で観察した一次粒径よりもはるかに大きい場合、サンプルが水または溶媒中で大幅な二次凝集を起こしていることを示します。
３）比表面積分析（ＢＥＴ法）
ガス吸着容量を測定することで粒子の比表面積を求めます。球状粒子の場合、粒子径 ≈ 6/(密度 x 比表面積) という式があります。計算された粒子サイズは、すべての粒子が独立した球であると仮定した理論的な一次粒子サイズに基づいています。
4) 分散と超音波実験
粉末サンプルを適切な溶媒に分散させ、静置して観察します。急速に沈降して硬い沈殿物を形成する場合、それは通常、強い凝集を意味します。続いて、懸濁液に超音波処理を施した。
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