冷冻干燥法是什么 FDP制粉法有哪些优点

冷冻干燥法（FDP）最早应用于生物医学制品和食品冷冻。Landberg和 Schnettler分别利用该方法制备了粒度为Inm金属超微粉体和陶瓷粉体。近年来 利用冷冻干燥法制成的超微粉体材料已广泛应用于各个重要的科技领域冷冻干燥法具有以下一系列突出的优点：

①在溶液状态下均匀混合，适合于极微量组分的添加，合成复杂的陶瓷功能材料并精确控制其最终组成。

制备的超微粉体的粒度在10^500nm范围内，冻结干燥物在燃烧时内含气体极易逸出，容易获得易烧结的陶瓷超微粉体，由此制取的大规模集成电路基 片平整度好,用来制备催化剂，则其表面积和反应活性均较高。

② 操作简单，特别适合于高纯陶瓷材料用超微粉体的制备。

冷冻干燥法就是先使欲干燥的溶液喷雾冷冻，然后在低温低压下真空干燥， 将溶液直接升华除去。

有效应用该法的关键有如下两点：

① 温度下降必须迅速，避免经过(冰+溶液)两相区时出现组分偏析，使溶剂离子被冰固定，减小盐组成变化，保证冷冻干燥物的均匀性.

② 必须防止相变引起产物组成的变化；此外，还要在无液相存在下进行干燥，否则冻结物溶化出现的液相会使粒子长大。

冷冻干燥法的基本过程包括初始溶液的配置、喷雾冷冻、冷冻升华和干燥物的热分解。

(1) 起始原料及初始溶液的配制

利用不同起始原料合成同一产物时条件各不相同，例如AL0超微粉体的制备，釆用异丙醇铝的苯溶液制备O3的温度比采用硫酸铝水溶液低。所以 应当正确选择初始金属盐溶液，常用的有硫酸盐、硝酸盐、铉盐、碳酸盐和草酸盐溶液。选用原料盐的原则如下。

① 所需组分能溶于水或其他适当的溶剂，除了真溶液,也可以选用胶体。

② 不易在过冷状态下形成玻璃态。

③ 有利于喷雾。

④ 热分解温度适当，其中第二个因素特别重要，因为随着金属盐水溶液浓度增加，pH值和冷擬点下降，一旦出现玻璃态就无法实现冰的升华。有时在初始溶液中加入氨水是有 益的，可能会促进胶体或胶体前驱物的生成。它们一方面减小溶液离子浓度，使冷凝点上开，另一方面，作为晶核易使金属盐和水相分离和结晶。此外，初始溶液浓度也影响冻结干燥物和最终产物粉体颗粒的大小。

(2) 喷雾冷冻

为防止在冷冻千燥过程中溶液组分偏析，增加冷冻样品比表面积，以加快真空干燥速率，最好的办法是用氮气喷枪将初始溶液分散在制冷剂中。喷枪喷出的

小液滴与冻结干燥颗粒大小相当，因此容易制得粒度一致的固态球形颗粒。

(3) 真空升华干燥

真空升华干燥是将经液氮冷冻的冻结物放在用冷浴冷却的干燥容器中进行真 空干燥，此肘溶荊冰直接升华，从冻结的金属盐屮分离出来。一般可以利用机械 泵抽真空，高度干燥时，需要使用扩散泵，以降低蒸气的流动阻力。