Keramické částice mají širokou škálu aplikací v materiálové vědě, elektronice, chemickém inženýrství, medicíně a dalších oborech, ale kvůli jejich vysoké povrchové energii a snadné agregaci byla disperze vždy klíčovou výzvou při přípravě vysoce výkonných keramických materiálů. Tento článek představí běžné typy keramických částic a doporučí vhodná dispergační činidla pro různé keramické materiály pro zlepšení stability disperze a zpracovatelnosti.
Částice označuje nejmenší nezávislou a diskrétní jednotku vytvořenou nukleací a růstem látek ve specifickém reakčním systému (jako je spalování, srážení, syntéza v plynné fázi atd.), s pravidelnými nebo nepravidelnými geometrickými tvary. Lze jej chápat jako nejzákladnějšího jedince, který je „vrozený“ v procesu materiálního utváření.
Hydroxylové skupiny (-OH) mohou vykazovat kyselost nebo zásaditost na povrchu oxidů kovů ve formě příjmu nebo dodávky protonů. Úpravou množství a distribuce hydroxylových skupin lze dosáhnout přesné kontroly kyselosti a zásaditosti povrchu, a tím ovlivnit aktivační dráhu a selektivitu katalytických reakcí.
Na nenasycených kovových místech oxidů kovů nebo oxidů polovodičů (jako je Ti4+, Fe3+) se molekuly vody nejprve adsorbují v molekulární formě, následuje štěpení vazby O-H, což má za následek můstek nebo koncové hydroxylové skupiny (M-OH) a povrchové atomy vodíku. Termodynamická hnací síla tohoto procesu pochází ze silné Lewisovy kyselosti kovových iontů, díky čemuž se molekuly vody snadno disociují. Jak experimenty, tak výpočty DFT ukazují, že povrchy pokryté nízkým obsahem kyslíku mají tendenci disociovat a adsorbovat, zatímco povrchy pokryté vysokým obsahem kyslíku mají tendenci adsorbovat molekuly.
Povrchové hydroxylové inženýrství označuje cílenou regulaci počtu, distribuce a chemické aktivity hydroxylových (- OH) skupin na povrchu materiálů fyzikálními, chemickými nebo plasmonickými prostředky za účelem dosažení přesného nastavení povrchových vlastností. Hydroxylové skupiny jsou nejběžnějšími polárními funkčními skupinami, které mohou tvořit vodíkové vazby, koordinační vazby nebo kovalentní vazby s vodou, kovovými ionty, polymerními řetězci nebo biomolekulami, což významně mění hydrofilitu, povrchovou energii, adsorpční/katalytickou aktivitu a biokompatibilitu materiálů.
Infračervená spektroskopie: Sleduje, kolik světla bylo spotřebováno. Když molekula absorbuje světlo určité vlnové délky, víme, jaké funkční skupiny jsou uvnitř. Ramanova spektroskopie: Dívá se na to, kolik světla bylo odkloněno. Laserový paprsek se aplikuje k analýze, jak moc se odražené světlo změnilo, aby se určila molekulární struktura.
