１引言
把传统材料的尺度控制在纳米级，材料就会显现一些特殊的性能。ｉｇｏｒ ｋｏｓａｃｋｉ等制备了５％钇掺杂的ｓｒｃｅｏ３，粒子尺寸在７０ ｎｍ以下，对ｈ２有较高的灵敏度和非常快的响应速度［１］。ｇａ２ｏ３最近被发现是具有高灵敏度的气敏材料，ｍ．ｐａｓｓｌａｃｋ等研究了ｇａ２ｏ３的电学和光电性能［２］，ｖ．ｋ．ｊｏｓｅｐｏｖｉｔｓ等研究了βｇａ２ｏ３表面的气体吸附状况，认为ｇａ２ｏ３表面吸附氧主要以ｏ－形式存在，较高活性是灵敏度较高的主要原因［３］。继钙钛矿结构氧化物之后，尖晶石结构的复合氧化物在近年来受到重视。ｉ．ｓｔａｍｂｏｌｏｖａ等采用喷雾热解方法制备了尖晶石结构ｚｎ２ｓｎｏ４薄膜，具有较好的湿敏特性［４］。
本文在化学共沉淀法的基础上进行改进，称为喷射共沉淀法，采用此方法制备了一些具有良好形貌的纳米功能材料如ｚｎｇａ２ｏ４和ｚｎｆｅ２ｏ４等，ｚｎｇａ２ｏ４和ｚｎｆｅ２ｏ４是一种新颖的气敏材料，作为气体传感器，可以用于氯气和乙醇气体的检测［５～７］，本文还对喷射共沉淀法的原理进行了分析。
２实验
为了提高制备粉末样品的粒子尺度分布均匀程度和改善性能，降低粒子尺寸，我们对化学共沉淀法进行了改进，目的在于将晶粒的成核和生长过程分开，快速大量成核，均匀生长。
以ｚｎｆｅ２ｏ４为例：ｆｅ（ｎｏ３）３·９ｈ２ｏ和ｚｎｃｌ２按ｚｎ／ｆｅ＝１∶２摩尔比的比例溶解在去离子水中，如有沉淀，可滴加稀盐酸至沉淀消失。以１ ｍｏｌ／ｌ浓度的氨水滴定，直至ｐｈ值大于７。沉淀用去离子水多次洗涤，干燥后在７００ ℃下热处理６ ｈ，得到ｚｎｆｅ２ｏ４粉末。
改进后的化学共沉淀法（即喷射共沉淀法）反应器结构如图１所示，压缩空气推动反应液（胶体和氨水）快速沿管路流动，经过流量计，在三通处快速混合并发生化学反应，混合液最后喷入反应容器，生成沉淀。
沉淀物用去离子水多次洗涤，干燥后在７００ ℃下热处理６ ｈ，得到ｚｎｆｅ２ｏ４粉末。以ｇａ２（ｓｏ４）３·１８ｈ２ｏ为前驱物，按相似的步骤可以制备ｚｎｇａ２ｏ４粉末样品。后续的洗涤、干燥和热处理方法与常规方法相同。
３结果与讨论
为了改善材料的性能，我们对化学共沉淀法进行了改进，称为喷射法。反应液在气压推动下沿圆管流动，在三通管中混合并发生成核反应，然后在容器中生长。
为了研究化学共沉淀法中粒子成核和长大的过程，首先讨论反应过程中流体的运动状态。无论由哪种方式所产生的流体运动，因速度大小不同，结合考虑流体物性和几何条件，流体运动将会出现两种不同的状态：层流与湍流。在这两种情况下，流体运动的内在结构和所表现的速度分布、阻力定律等完全不同。
层流时，通过管道内空间各点的流体质点具有确定的速度，如果流体通过管道的流量不随时间变化，那么管内各点的速度也将不随时间变化；湍流时则不同，通过管内各点的流体质点速度，具有一定的随机性，即使通过管道的流体流量不随时间变化，管内各点的流体速度却以较高的频率发生各个方向的脉动，如图２所示。
速度脉动是湍流运动的基本特征，它可以在各个方向上发生。以管内流动为例，层流时，管内各处只有轴向速度；湍流时，由于脉动而出现径向速度。每一瞬时出现的径向速度，是正负交替发生的，因而在径向上没有净的流动，径向脉动速度对时间的平均值必为零。
当某种流体在一定管径的管道中流动时，存在一个临界速度ｕｃｒ，小于此速度时，流动状态为层流；大于此速度，流动过渡为湍流。临界速度与流体的粘度μ、密度ρ和管径ｄ有关，由这４个物理量组成的无因次数ｎｒｅ称为雷诺数
ｎｒｅ＝udρ\μ＝ud/v 。
雷诺数可用于判断流体运动的状态，当雷诺数等于临界值时，层流将过渡为湍流。工程上对于圆管中流体流动时的临界雷诺数通常取为２１００。
喷射法的典型实验条件为：三通管直径０４ ｃｍ，流量１０ ｍｌ／ｓ，取２５ ℃时水的运动粘度ν＝０８９７×１０－６ｍ２／ｓ，经计算，雷诺数为３５×１０３，大于临界雷诺数，流动状态为湍流。
在化学共沉淀法反应过程中，导致反应液混合和反应的机理是分子扩散。分子扩散是相
１引言
把传统材料的尺度控制在纳米级，材料就会显现一些特殊的性能。ｉｇｏｒ ｋｏｓａｃｋｉ等制备了５％钇掺杂的ｓｒｃｅｏ３，粒子尺寸在７０ ｎｍ以下，对ｈ２有较高的灵敏度和非常快的响应速度［１］。ｇａ２ｏ３最近被发现是具有高灵敏度的气敏材料，ｍ．ｐａｓｓｌａｃｋ等研究了ｇａ２ｏ３的电学和光电性能［２］，ｖ．ｋ．ｊｏｓｅｐｏｖｉｔｓ等研究了βｇａ２ｏ３表面的气体吸附状况，认为ｇａ２ｏ３表面吸附氧主要以ｏ－形式存在，较高活性是灵敏度较高的主要原因［３］。继钙钛矿结构氧化物之后，尖晶石结构的复合氧化物在近年来受到重视。ｉ．ｓｔａｍｂｏｌｏｖａ等采用喷雾热解方法制备了尖晶石结构ｚｎ２ｓｎｏ４薄膜，具有较好的湿敏特性［４］。
本文在化学共沉淀法的基础上进行改进，称为喷射共沉淀法，采用此方法制备了一些具有良好形貌的纳米功能材料如ｚｎｇａ２ｏ４和ｚｎｆｅ２ｏ４等，ｚｎｇａ２ｏ４和ｚｎｆｅ２ｏ４是一种新颖的气敏材料，作为气体传感器，可以用于氯气和乙醇气体的检测［５～７］，本文还对喷射共沉淀法的原理进行了分析。
２实验
为了提高制备粉末样品的粒子尺度分布均匀程度和改善性能，降低粒子尺寸，我们对化学共沉淀法进行了改进，目的在于将晶粒的成核和生长过程分开，快速大量成核，均匀生长。
以ｚｎｆｅ２ｏ４为例：ｆｅ（ｎｏ３）３·９ｈ２ｏ和ｚｎｃｌ２按ｚｎ／ｆｅ＝１∶２摩尔比的比例溶解在去离子水中，如有沉淀，可滴加稀盐酸至沉淀消失。以１ ｍｏｌ／ｌ浓度的氨水滴定，直至ｐｈ值大于７。沉淀用去离子水多次洗涤，干燥后在７００ ℃下热处理６ ｈ，得到ｚｎｆｅ２ｏ４粉末。
改进后的化学共沉淀法（即喷射共沉淀法）反应器结构如图１所示，压缩空气推动反应液（胶体和氨水）快速沿管路流动，经过流量计，在三通处快速混合并发生化学反应，混合液最后喷入反应容器，生成沉淀。
沉淀物用去离子水多次洗涤，干燥后在７００ ℃下热处理６ ｈ，得到ｚｎｆｅ２ｏ４粉末。以ｇａ２（ｓｏ４）３·１８ｈ２ｏ为前驱物，按相似的步骤可以制备ｚｎｇａ２ｏ４粉末样品。后续的洗涤、干燥和热处理方法与常规方法相同。
３结果与讨论
为了改善材料的性能，我们对化学共沉淀法进行了改进，称为喷射法。反应液在气压推动下沿圆管流动，在三通管中混合并发生成核反应，然后在容器中生长。
为了研究化学共沉淀法中粒子成核和长大的过程，首先讨论反应过程中流体的运动状态。无论由哪种方式所产生的流体运动，因速度大小不同，结合考虑流体物性和几何条件，流体运动将会出现两种不同的状态：层流与湍流。在这两种情况下，流体运动的内在结构和所表现的速度分布、阻力定律等完全不同。
层流时，通过管道内空间各点的流体质点具有确定的速度，如果流体通过管道的流量不随时间变化，那么管内各点的速度也将不随时间变化；湍流时则不同，通过管内各点的流体质点速度，具有一定的随机性，即使通过管道的流体流量不随时间变化，管内各点的流体速度却以较高的频率发生各个方向的脉动，如图２所示。
速度脉动是湍流运动的基本特征，它可以在各个方向上发生。以管内流动为例，层流时，管内各处只有轴向速度；湍流时，由于脉动而出现径向速度。每一瞬时出现的径向速度，是正负交替发生的，因而在径向上没有净的流动，径向脉动速度对时间的平均值必为零。
当某种流体在一定管径的管道中流动时，存在一个临界速度ｕｃｒ，小于此速度时，流动状态为层流；大于此速度，流动过渡为湍流。临界速度与流体的粘度μ、密度ρ和管径ｄ有关，由这４个物理量组成的无因次数ｎｒｅ称为雷诺数
ｎｒｅ＝udρ\μ＝ud/v 。
雷诺数可用于判断流体运动的状态，当雷诺数等于临界值时，层流将过渡为湍流。工程上对于圆管中流体流动时的临界雷诺数通常取为２１００。
喷射法的典型实验条件为：三通管直径０４ ｃｍ，流量１０ ｍｌ／ｓ，取２５ ℃时水的运动粘度ν＝０８９７×１０－６ｍ２／ｓ，经计算，雷诺数为３５×１０３，大于临界雷诺数，流动状态为湍流。
在化学共沉淀法反应过程中，导致反应液混合和反应的机理是分子扩散。分子扩散是相
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