近年来， 纳米材料因其所表现出的特殊效应和性能以及在诸多领域的潜在应用价值， 成为材料研究领域的热点。粉体粒度大小及分布情况作为检验其质量的重要物理参数， 对产品的工艺性能和使用性能有着直接影响。国内外对粉体粒度测定的方法主要有筛分法、沉降法、显微镜法、库尔特计数器法、激光衍射散射法等，其中激光法粒度测试仪具有测试适用范围宽、速度快、精度高、重复性好、操作简单和分析结果代表性好等突出优点， 在纳米尺度粉体粒度的检测方面得到广泛应用。
       激光粒度仪主要依据Fraunhofer 衍射和Mie 散射两种光学理论， 基本原理基于激光和被测颗粒之间的相互作用，被测颗粒在介质中悬浮分散，当入射光行进过程中遇到悬浮粒子发生偏离其直线传播方向时会发生光散射现象， 散射光强度随时间产生脉动。散射光强度随时间的变化与颗粒的大小有直接关系，这就要求被测粉体在悬浮液中分散均匀、无团聚和沉降现象，因此颗粒的分散性是利用激光粒度仪进行粒度测定的关键。
       目前，已有相关文献对纳米碳酸钙、纳米氧化锌、超细氧化铝、超细白炭黑等粉体的激光粒度仪测定条件做了研究。纳米硫酸钡作为一种新型功能材料，具有化学惰性强、耐酸碱、硬度适中、高白度、能吸收有害射线等优点，广泛用于各种涂料、医药、橡胶、造纸、陶瓷、化妆品等领域，但对其粒度准确测量的研究很少。笔者使用基于完全Mie 散射的Zetasizer Nano S90 型激光粒度分析仪对纳米硫酸钡的粒度进行测定条件研究， 结合扫描电子显微镜照片确定了测定纳米硫酸钡粒度的最佳条件。
1 实验部分
1.1 实验原料与仪器
       原料：无水硫酸钠；氯化钡；六偏磷酸钠；十二烷基苯磺酸钠；氢氧化钠；聚丙烯酸钠分子量2000；去离子水（自制）。
       仪器：Zetasizer Nano S90 型激光粒度分析仪、S-4800-1 型扫描电镜仪、VGT-1 730T 型超声波发生器。
1.2 实验方法
       配制体积相同、质量浓度分别为71 g/L 的硫酸钠与104 g/L 氯化钡溶液，在氮气压力为0.2 MPa 的条件下， 调节转子流量计控制反应物的流量为10 L/h， 使其通过微反应器制得固体质量浓 度为58.25 g/L 纳米硫酸钡悬浮液，并用激光粒度仪对悬浮液进行粒度分析。
       另取部分纳米硫酸钡悬浮液，用乙醇稀释后使用扫描电子显微镜对其形貌和尺寸进行表征。
2 结果与讨论
2.1 SEM 表征

       图1 为纳米硫酸钡的SEM 照片。从图1 可以看出，制得的纳米硫酸钡的形貌接近球形，粒度范围为30~60 nm，粒度分布较窄。
2.2 粒度分析
       用激光粒度分析仪测定制得的固体质量浓度为58.25 g/L 的纳米硫酸钡悬浮液粒度，结果见图2。由图2 可以看出， 纳米硫酸钡的平均粒径为3 740.7 nm，与电镜照片结果相差较大，并出现了2个分布峰。这是由于纳米粉体的高比表面积、高表面能等特点，导致颗粒之间的范德华力大于静电排斥力，颗粒极易发生团聚，严重影响了激光衍射法的测定结果的准确性。因此，需采取一定措施减少粒子团聚，探索其最佳实验条件，从而提高测定结果的准确性和可靠性。

2.3 超声时间的影响
       分别取1 mL 纳米硫酸钡悬浮液， 放入7 个100 mL 的量筒中， 用质量浓度为1 g/L 的六偏磷酸钠溶液稀释，直至满刻度。图3 为超声分散不同时间后，激光粒度仪对纳米硫酸钡粒度的测量结果。由图3 可以看出，随着超声分散时间的延长，纳米硫酸钡样品的粒度先减小后增大。这是由于超声作用将团聚在一起的纳米硫酸钡分散开， 使颗粒均匀分散在分散介质中，因此测得的粒径变小；但随着超声时间的进一步延长，超声波发生器内水的温度升高，纳米硫酸钡颗粒的布朗运动加剧，分散开的硫酸钡颗粒又重新团聚，从而使粒径变大。从图3 还可以看出，在超声分散15 min 后测得的粒度结果与电镜结果最为相近， 因此实验选择适宜的超声分散时间为15 min。

2.4 分散剂的影响
       无机粉体水浆料的分散剂主要分为无机类、有机类和高分子类。分散体系的稳定在于提高斥力，降低颗粒间引力，阻止颗粒聚集。实验选用了最常用的4 种分散剂：六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钠、聚丙烯酸钠（分子量为2000）进行实验对比，以期确定使纳米硫酸钡分散效果较好的分散剂。分别取1 mL 纳米硫酸钡悬浮液， 放入3 个100 mL的量筒中，并分别用质量浓度均为1 g/L 的六偏磷酸钠溶液、十二烷基苯磺酸钠溶液、氢氧化钠溶液、聚丙烯酸钠溶液稀释至满刻度，超声分散15 min 后测定粒度，结果如表1 所示。从表1 可以看出，用六偏磷酸钠溶液分散测定的结果与电镜照片表征的结果较为接近， 因此实验选择六偏磷酸钠作为测定纳米硫酸钡粒度的分散剂。

2.5 分散剂浓度的影响
       称取一系列不同质量的六偏磷酸钠， 在同样的条件下配制成不同浓度的六偏磷酸钠溶液， 溶剂为蒸馏水。分别取1 mL 纳米硫酸钡悬浮液，放入5 个100 mL 的量筒中，用不同浓度的六偏磷酸钠溶液稀释至满刻度，超声分散15 min 后，用激光粒度仪测定样品粒度，结果见图4。

       由图4 可以看出，随着分散剂浓度的增大，纳米硫酸钡的粒径呈增大的趋势。在分散剂固体质量浓度为1 g/L 时测得的粒径较小。这是由于六偏磷酸钠提高了颗粒表面的ξ电位， 使其表面双电子层的静电斥力表现为最大，抑制了小颗粒再团聚，从而使体系稳定，颗粒充分分散；而随着分散剂浓度进一步增大，双电层受到压迫而变薄或被破坏，令颗粒间静电斥力变小直至于完全消失，在范德华力的作用下，颗粒间又相互团聚，使测定结果变大。因此，实验选择适宜的分散剂六偏磷酸钠固体质量浓度为1 g/L。
2.6 分散介质的影响
       选择合适的分散介质的一般原则是分散介质对粉体有良好的润湿作用， 同时又要考虑到低成本、无毒、无害、无腐蚀性。   
       实验分别选择蒸馏水、无水乙醇、丙酮、无水甲醇、苯、乙二醇、聚乙二醇400 作为溶剂配制成1 g/L六偏磷酸钠的液体分散介质，取6 个100 mL 的量筒各加入1 mL 纳米硫酸钡悬浮液，并分别加入上述6 种配制好的分散介质至满刻度， 超声分散15 min后测试粒度，结果见表2。由表2 可以看出，用水分散测定的结果与电镜照片测定的结果相差较小，因此实验选用蒸馏水作为测定所用分散介质。

2.7 纳米硫酸钡固含量对粒度测定的影响
       分别取纳米硫酸钡悬浮液，用1 g/L 的六偏磷酸钠的水溶液稀释至不同的固含量， 超声分散15 min后，采用激光粒度仪测量其粒度，结果见图5。由图5可以看出， 纳米硫酸钡的粒度随硫酸钡固含量的增大而增大。这可能是由于随着硫酸钡固含量的增大，颗粒多次散射的影响较大， 同时颗粒的团聚也不容忽视，很可能得到的是团聚体的散射强度，而非一次颗粒的散射， 导致测定结果偏大。从图5 还可以看出，硫酸钡的固体质量浓度为0.35 g/L 时，测得结果与电镜照片表征的结果最为接近。因此，实验选择适宜的纳米硫酸钡固体质量浓度为0.35 g/L。

2.8 最佳条件下纳米硫酸钡粒度的测定
       图6 为在超声分散时间为15 min、分散剂六偏磷酸钠质量浓度为1 g/L、分散介质为蒸馏水、纳米硫酸钡固体质量浓度为0.35 g/L 的条件下， 纳米硫酸钡样品粒度的测定结果。由图6 可以看出，最佳条件下测得纳米硫酸钡的平均粒径为55.3 nm，且粒径分布较窄，该结果与电镜照片表征结果基本符合。

3 结论
       采用Zetasizer Nano S90 型激光粒度分析仪对纳米硫酸钡的粒度测定进行了研究，结果表明：在超声分散15 min、1 g/L 的六偏磷酸钠作分散剂、蒸馏水作分散介质、纳米硫酸钡固体质量浓度为0.35 g/L的条件下，测得样品的平均粒度为55.3 nm，且粒径分布较窄，与扫描电镜表征结果基本一致。