亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        二氧化硅氣凝膠的制備技術(shù)研究

        2017-09-03 11:01:46
        山東化工 2017年4期
        關(guān)鍵詞:二氧化硅溶膠超臨界

        毛 琳

        (河南化工技師學(xué)院 , 河南 開封 475002)

        二氧化硅氣凝膠的制備技術(shù)研究

        毛 琳

        (河南化工技師學(xué)院 , 河南 開封 475002)

        介紹新型低密度多孔納米材料氣凝膠的特性、制備工藝、表征方法及其國內(nèi)外研究現(xiàn)狀;利用溶膠-凝膠工藝、溶劑置換和CO2超臨界流體干燥方法制備出具有優(yōu)良性能的氣凝膠。

        氣凝膠;工藝;干燥;擴(kuò)孔劑

        氣凝膠主要包括有機(jī)氣凝膠、無機(jī)氣凝膠及炭氣凝膠,由于其在力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等方面有許多獨(dú)特的性質(zhì),比如具有納米級多孔及三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),極低的密度(3~500kg/m3)、高比表面積(200~1000m2/g)和高孔隙率(80%~99.8%,孔洞尺寸為1~100nm),所以在眾多領(lǐng)域應(yīng)用前景十分廣泛,比如:氣凝膠是研究分形結(jié)構(gòu)動力學(xué)的最佳材料;氣凝膠是催化劑及其載體方面最佳材料;氣凝膠是一種聲阻抗耦合材料;無機(jī)氣凝膠能耐高溫,在作為高溫隔熱材料方面,具有優(yōu)越性,如Al2O3氣凝膠可耐2000℃的高溫;電學(xué)性能方面,由于氣凝膠的介電常數(shù)特別小,因此有可能被用于高速計算的大規(guī)模集成電路的襯底材料,或用來制造高效高能底可充電電池;光學(xué)性能方面,許多氣凝膠能作為理想的透明絕熱材料;高能物理上用作Cerenkov探測器,在宇宙塵埃探測中用作粒子捕獲器等;除此之外,氣凝膠新能源的開發(fā)(如太陽能、原子能);納米結(jié)構(gòu)的氣凝膠還可用作新型氣體過濾器;在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,氣凝膠適用于藥物控制釋放體系。

        1 溶膠-凝膠工藝

        制備氣凝膠的溶膠-凝膠工藝中,反應(yīng)物溶液首先生成初次粒子,粒子長大形成溶膠,粒子繼續(xù)交聯(lián)成三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)即可得到凝膠。有三種方法:金屬醇鹽、鹽酸鹽、金屬硝酸鹽等前驅(qū)體經(jīng)水解和縮聚形成凝膠;溶液中單一聚合物單體聚合或幾種聚合物單體共聚形成凝膠;膠體粉末溶膠的凝膠化。

        1.1 有機(jī)氣凝膠及炭氣凝膠的合成工藝

        1.1.1

        有機(jī)氣凝膠制備采用有機(jī)物單體或低聚體溶于溶劑中,經(jīng)過化學(xué)反應(yīng),生成鏈狀或無序枝狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),最后經(jīng)溶膠-凝膠過程實(shí)現(xiàn)凝膠化,溶劑置換后,用超臨界干燥除去溶劑后即可得到有機(jī)氣凝膠。以RF氣凝膠為例。將間苯二酚和甲醛按1:2的物質(zhì)的量比混合,加入適量去離子水,同時加入適量的堿配成溶液,Na2CO3、Ca(OH)2等為催化劑進(jìn)行親電取代反應(yīng)。在反應(yīng)初期即生成大量羥甲基取代物,其相互之間脫水縮聚成聚合簇其粒徑為3~10nm。在進(jìn)一步的反應(yīng)中,聚合簇之間通過表面官能團(tuán)進(jìn)行進(jìn)一步縮和,形成三維網(wǎng)絡(luò)狀體結(jié)構(gòu),即完成凝膠化過程,然后在凝膠中加入三氟乙酸(CF3COOH)等老化劑,或者直接將凝膠靜置一段時間使其自然老化。在老化過程中骨架上的表面官能團(tuán)將進(jìn)一步交聯(lián),對已經(jīng)形成網(wǎng)狀體結(jié)構(gòu)起結(jié)構(gòu)增強(qiáng)作用,最終形成RF濕凝膠。RF濕凝膠形成后,通過溶劑交換置換出凝膠孔內(nèi)的水和未參加反應(yīng)的低分子量物質(zhì),最后經(jīng)超臨界干燥制得氣凝膠。

        1.1.2 炭氣凝膠的制備

        將干燥好的有機(jī)氣凝膠進(jìn)行炭化即制得炭氣凝膠。其工藝包括:有機(jī)氣凝膠濕凝膠的制備、超臨界干燥和炭化。首先制備具有三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠體;再通過超臨界干燥除去孔隙內(nèi)的溶劑;最后在保持有機(jī)凝膠結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上炭化,使得碳元素成為組成氣凝膠骨架結(jié)構(gòu)的主要成分,并能具有一定導(dǎo)電性,增加了氣凝膠的應(yīng)用范圍。

        1.2 無機(jī)氣凝膠的合成工藝

        無機(jī)氣凝膠選用金屬有機(jī)物或金屬鹽作為原料,種類有幾十種之多,其中金屬氣凝膠有Cu/Al2O3、Ni/Al2O3、Pd/Al2O3;一元氧化物氣凝膠有SiO2、TiO2、Al2O3、Cr2O3、MgO等;雙元氧化物氣凝膠有Al2O3/SiO2、Fe2O3/SiO2、B2O3/SiO2、CuO/Al2O3、Lu2O3/Al2O3;三元氧化物氣凝膠有MgO/Al2O3/SiO2、 CuO/ZnO/ZrO2等。

        以SiO2氣凝膠為例,制備硅氣凝膠的第一步是在TMOS(硅酸甲酯)或TEOS(硅酸乙酯)等有機(jī)硅原料中加入溶劑,催化劑及適量水使之發(fā)生水解反應(yīng):溶液內(nèi)先形成溶膠粒子,粒子之間相互團(tuán)聚、交聯(lián)形成三維無序、枝狀連續(xù)網(wǎng)絡(luò)狀骨架結(jié)構(gòu),溶劑被包裹于骨架之間,隨后采用超臨界干燥工藝去除凝膠體內(nèi)殘余溶劑即可。

        式中R為烷基,水解后生成的硅酸再進(jìn)行脫水縮聚。

        生成以硅氧鍵為主要結(jié)合方式的聚合物顆粒,顆粒之間再通過表面基團(tuán)反應(yīng)結(jié)合,形成鏈狀結(jié)構(gòu),最后形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),完成凝膠化過程。水解速率隨溶液的堿性或酸性的加強(qiáng)而加快,中性時最不利水解,而縮聚速率則在中性或堿性條件下較快。凝膠形成后,繼續(xù)老化,溶液中溶膠粒子和小凝膠團(tuán)簇仍將繼續(xù)和骨架上的懸掛基團(tuán)反應(yīng)、交聯(lián),最終形成整個凝膠網(wǎng)絡(luò)。

        2 凝膠的干燥

        為了最大限度的減少凝膠在干燥過程中的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)坍塌收縮,以獲得與濕凝膠骨架結(jié)構(gòu)相似的氣凝膠,凝膠的干燥目前廣泛采用的是超臨界流體干燥技術(shù),這是制備氣凝膠的最終步驟。超臨界流體是一種溫度、壓力均處于臨界點(diǎn)以上的,無氣液界面區(qū)別同時又具有液體和氣體性質(zhì)的物質(zhì)相態(tài),常用的干燥介質(zhì)有甲醇、乙醇、二氧化碳等,其中采用二氧化碳干燥的較普遍。該技術(shù)的關(guān)鍵在于溫度及壓力的控制以及采用適當(dāng)?shù)母稍锼俾剩拍茉诓黄茐哪z網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,除去凝膠骨架空隙中的溶劑,使得其產(chǎn)物具有很高的比表面積和極低的密度。

        3 二氧化硅氣凝膠制備實(shí)驗(yàn)

        3.1 實(shí)驗(yàn)主要儀器和試劑

        3.1.1 主要儀器

        pH B-5便攜式pH計, 上海偉業(yè)儀器廠;DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器,河南省予華儀器有限公司;電熱鼓風(fēng)機(jī)干燥箱,上海一恒科學(xué)儀器有限公司;JJ300型電子天平,常熟雙杰測試儀器廠。

        3.1.2 主要試劑

        鹽酸(分析純) , 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;正硅酸四乙酯(分析純) , 天津市福晨化學(xué)試劑廠;三甲基氯硅烷(分析純), 成都市科龍化工試劑廠;無水乙醇(分析純), 安徽安特生物化學(xué)有限公司;氨水(分析純), 洛陽昊華化學(xué)試劑有限公司烏洛托品(分析純), 天津市凱通化學(xué)試劑有限公司。

        3.2 實(shí)驗(yàn)步驟

        圖1 二氧化硅氣凝膠制備實(shí)驗(yàn)流程

        將正硅酸乙酯、乙醇、去離子水按照一定的比例依次放入燒杯中攪拌混合均勻,慢慢滴加鹽酸調(diào)節(jié)pH值為3.0左右。在燒杯上加蓋塑料薄膜,放入恒溫箱中至其水解。加入擴(kuò)孔劑,并滴加稀氨水?dāng)嚢杈鶆蛘{(diào)pH至7.0,靜置待醇凝膠形成,然后加保護(hù)液并放在50 ℃的恒溫烘箱中老化48 h。然后在濕凝膠中加入正己烷浸泡,進(jìn)行溶劑置換,更換四次正己烷(48 h內(nèi))。接著加入體積分?jǐn)?shù)10%三甲基氯硅烷溶液, 進(jìn)行表面改性處理(48 h), 以獲得高疏水性二氧化硅氣凝膠。

        然后產(chǎn)品放入常溫干燥器中干燥兩天。常溫干燥結(jié)束后,放入真空干燥箱中恒溫保持12h 保持25℃。再調(diào)真空干燥箱為30℃,每15min上升1℃,升至70℃后維持這一溫度48h。干燥結(jié)束后將樣品在馬弗爐中焙燒以除去其中的物理擴(kuò)孔劑。

        二氧化硅氣凝膠制備實(shí)驗(yàn)流程見圖1。

        4 結(jié)論

        制備完成后,使用JSM5600LV型掃描電子顯微鏡觀測二氧化硅氣凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和顆粒大小疏密程度分布;并對所得的樣品進(jìn)行紅外波譜分析后得到結(jié)論:

        (1)由電鏡分析:二氧化硅氣凝膠的分散性良好。

        (2)由紅外譜圖:樣品均具有Si-O-Si的骨架結(jié)構(gòu),說明我們得到的產(chǎn)品均為二氧化硅氣凝膠。

        (3)實(shí)驗(yàn)過程中隨著擴(kuò)孔劑量的增加、水解溫度的減少,氣凝膠的密度減少,而水解時間對氣凝膠密度影響不大。

        [1] 李冀輝, 胡勁松.有機(jī)氣凝膠研究進(jìn)展(I)-有機(jī)氣凝膠發(fā)現(xiàn)、制備與分析[J].河北師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2001, 25(3):374-380.

        [2] 秦國彤 ,門薇薇 ,魏 微,等.氣凝膠研究進(jìn)展[J]. 材料科學(xué)與工程學(xué)報》, 2005, 23(2):293-296.

        [3] 武志剛,趙永祥,許臨萍,等. 氣凝膠制備進(jìn)展及其在催化方面的應(yīng)用[J].化學(xué)研究與應(yīng)用, 2003, 15(1):17-20.

        [4] 李冀輝, 胡勁松.有機(jī)氣凝膠研究進(jìn)展(Ⅱ)-有機(jī)氣凝膠的特性與應(yīng)用[J].河北師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2001, 25(4):506-511.

        [5] 同小剛,王 芬,馮海濤,等. 二氧化硅氣凝膠的制備和應(yīng)用研究[J]. 材料導(dǎo)報, 2006, 20(S1):24-26.

        [6] 沈 軍 ,王 鈺 ,吳 翔.氣凝膠-一種結(jié)構(gòu)可控的新型材料[J]. 材料科學(xué)與工程學(xué)報》, 1994(3):1-5.

        (本文文獻(xiàn)格式:毛 琳.二氧化硅氣凝膠的制備技術(shù)研究[J].山東化工,2017,46(04):9-10.)

        2017-01-04

        毛 琳(1979—),女,河南開封人,中級講師,主要從事教學(xué)工作。

        TQ424.26

        A

        1008-021X(2017)04-0009-02

        猜你喜歡
        二氧化硅溶膠超臨界
        超臨界CO2在頁巖氣開發(fā)中的應(yīng)用研究進(jìn)展
        云南化工(2021年5期)2021-12-21 07:41:20
        溶膠-凝膠法制備高性能ZrO2納濾膜
        姜黃提取物二氧化硅固體分散體的制備與表征
        中成藥(2018年2期)2018-05-09 07:19:43
        氨基官能化介孔二氧化硅的制備和表征
        600MW超臨界機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性定量分析
        齒科用二氧化硅纖維的制備與表征
        介孔二氧化硅制備自修復(fù)的疏水棉織物
        1200MW等級超超臨界機(jī)組可行性研究
        溶膠-凝膠微波加熱合成PbZr0.52Ti0.48O3前驅(qū)體
        Ce:LuAG粉體的溶膠-凝膠燃燒法制備和發(fā)光性能
        操老熟妇老女人一区二区| 免费操逼视频| 亚洲精品无码久久久久久| 亚洲成a人片在线网站| 久久精品中文字幕第一页| 国内激情一区二区视频| 亚洲女人的天堂网av| 亚洲日韩精品无码专区网址| a级毛片成人网站免费看| 亚洲免费av电影一区二区三区| 亚洲啊啊啊一区二区三区 | 天堂麻豆精品在线观看| 日韩有码中文字幕在线观看| 香蕉免费一区二区三区| 激情 人妻 制服 丝袜| 亚洲va在线va天堂va四虎| 色综合久久五十路人妻| 日本免费大片一区二区| 人妻少妇乱子伦精品| 亚洲av无码一区二区乱子伦as| 国产亚洲视频在线观看播放| 精品人妻一区二区三区不卡毛片| 手机看片自拍偷拍福利| 一区二区三区国产| 中国年轻丰满女人毛茸茸| 国产免费的视频一区二区| 久久精品亚洲国产av网站 | 日本一区二区高清视频在线| 日本不卡的一区二区三区中文字幕 | 精品一精品国产一级毛片| 国产一区二区av男人| 精品人妻一区二区三区在线观看| 九色综合九色综合色鬼| 丰满人妻无奈张开双腿av| 亚洲精品一区二区三区播放| 我揉搓少妇好久没做高潮| 国产极品视觉盛宴| 妓院一钑片免看黄大片| 中日无码精品一区二区三区| 五月激情四射开心久久久| 亚洲成av人在线观看网址|