冷凍干燥技術(shù)一開始應(yīng)用于生物醫(yī)藥制品和食品的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和保鮮，其在材料制備領(lǐng)域，尤其是在金屬氧化物和陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用研究開展的較晚。20 世紀(jì) 60 年代，科學(xué)家首先利用該方法制備了粒度為 1 nm 的 WC 超微粉，后被用來制備金屬及陶瓷超微粉末，其基本的制備過程就是將預(yù)干燥的溶液噴霧冷凍，然后在低溫低壓下真空干燥，將溶劑直接升華出去，再將所得的凍干前驅(qū)體在一定溫度下熱分解/還原得到最終產(chǎn)物。傳統(tǒng)的干燥方法是直接將溶液中的溶劑蒸發(fā)除去，即液態(tài) →氣態(tài)的過程。 隨著溶劑的蒸發(fā)，溶液因濃縮而析出顆粒，溶劑在顆粒之間構(gòu)成“液橋”，氣液界面上巨大的表面張力使兩顆粒相互吸引。 當(dāng)干燥進(jìn)行至“液橋”消失時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)巨大的壓縮力，把兩顆粒緊緊壓縮在一起，從而形成顆粒間的硬團(tuán)聚，不能得到有原生粒子組成的粉末。
而冷凍干燥首先讓溶液溫度快速冷卻下來，然后提供一定的熱量，使溶劑直接升華除去，即液態(tài) →固態(tài) →氣態(tài)的過程。在凍干過程中，顆粒之間是由 溶劑形成的“ 固橋”， 顆粒間的相對(duì)位置固定，并且顆粒間不存在氣液界面的表面張力。 隨著溶劑的升華，“ 固橋”不斷減少，但顆粒間的相對(duì)位置不再發(fā)生變化，直到“ 固橋” 完全消失。由于這個(gè)過程沒有液相出現(xiàn)，因此冷凍干燥可有效地抑制硬團(tuán)聚的產(chǎn)生，不會(huì)引起一次粒子聚集，獲得的粉體具有顆粒尺寸小且分布窄，形狀規(guī)則、化學(xué)均為性好、團(tuán)聚少等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有前景的超微粉體制備方法。
應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：
1、采用冷凍干燥技術(shù)制備的超微粉末，不僅能夠有效防止粉末的一次粒子聚集，而且粉末 比表面積大、反應(yīng)活性高，在催化領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
