【正文】 在 TMOS 和 TEOS 兩種醇鹽 中，它們水解有相應(yīng)的醇生成，由于甲醇有毒，因此， SiO2氣凝膠的制備一般選用 TEOS。 溶膠凝膠法制備 SiO2負(fù)載金屬 （ Fe、 Mo） 催化劑性能的研究表征 稱取一定量的金屬鹽（ AR）溶于 15ml 去離子水中，然后加入 mol/L 檸檬酸 18ml調(diào)節(jié) pH 值在 2~3 之間；分別量取 21 ml 正硅酸乙酯和 22 ml 無水乙醇，制成正硅酸乙酯的醇溶液。掃描參數(shù)為：掃描次數(shù) 32；掃描范圍 350~7800 cm1； 分辨率 ： 優(yōu)于 cm1 。 乙醇用量對凝膠化時(shí)間的影響 如表 所示。這是由于溫度的升高加速了反應(yīng)的進(jìn)行，但是時(shí)間過短， SiO2的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)化不好，時(shí)間過長，又不利于實(shí)際應(yīng)用，所以 40℃ 下老化比較適宜。 當(dāng)水量較大時(shí)，使得鏈狀聚合物中剩余的 OC2H5基團(tuán)水解，得到具有支鏈的或三度空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物，因此凝膠化時(shí)間縮短。用酸作催化劑制備的氣凝膠在超臨界干燥時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)較大的收縮，并且透明性比用堿作催化劑制備的氣凝膠要差。 Fe/SiO2 催化劑 XRD、 IR 表征 分析 4000 3500 3000 2500 2020 1500 1000 500Transmission(%)W av enum ber(c m1)ab345216411089796108080216413473 圖 Fe/SiO2催化劑的 IR譜圖 IR spectra of 10% Fe content Fe/SiO2 catalyst (a)SiO2, (b)10%Fe/SiO2 從圖 可知， SiOSi 中化學(xué)鍵的振動在大約是 1089 cm1的位產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的吸收帶。 SiOSi中化學(xué)鍵的振動在大約是 1089 cm1的位產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的吸收帶。 當(dāng) 實(shí)驗(yàn)確定 TEOS : Ethanol : Water = 1:5:10，調(diào)節(jié) pH分別為 1， 2， 4， 6， 8， 10 時(shí)，得出 無催化劑時(shí)， TEOS 水解緩慢，而稀硝酸的加入， H+離子促進(jìn)了 TEOS 的水解反應(yīng)，因此凝膠化時(shí)間縮短。 Interface Scilence, 2020 (10) : 102110. [12] 王玉琨，鐘浩波，吳金橋 .微乳液法制備條件對納米 SiO2粒子形貌和粒徑分布的影響 [J].精細(xì)化工，2020, 19(8): 4664 68. [13] 張立德，張彪 . 一種尺寸可控納米二氧化硅的制備方法 [P]. CN 1117022, 19960221. [14] 賈宏 , 郭鍇 , 郭奮 ,等 . 用超重力法制備納米二氧化硅 [J]. 材料研究學(xué)報(bào) , 2020, 15 (1) : 120124. [15] 陳小泉 ,劉煥彬 ,古國榜 . 單分散酸性納米二氧化硅的合成新方法 [J]. 化學(xué)研究與應(yīng)用 , 2020,16(1) : 23～ 26. [16] 賈宏 , 郭鍇 , 郭奮 ,等 . 用超重力法制備納米二氧化硅 [J]. 材料研究學(xué)報(bào) , 2020, 15 (1) : 120124. [17] 何清玉 ,郭鍇 ,趙柄國 ,等 . 超重力法制備超細(xì)二氧化硅及影響因素的研究 [J]. 北京化工大學(xué)學(xué)報(bào) ,2020, 33 (1) : 1619. [18] 劉景春 ,韓建成 .跨世紀(jì)高科技材料一員 —— 納米 SiO2[J]. 涂料工業(yè) ,1998,（ 1） :3435. [19] 蘇學(xué)軍 ,鄭典模 .納米 SiO2的應(yīng)用研究進(jìn)展 [J]. 江 西化工 ,2020,（ 1） :610. [20] 陳國新 ,趙石林 .納米 UV屏蔽透明涂料的研制 [J]. 現(xiàn)代涂料與涂裝 ,2020,（ 3） :13. [21] 邊蘊(yùn)靜 .納米材料在涂料中的應(yīng)用 [J]. 化工新型材料 ,2020,29（ 7） :3132 . 22 [22] 蔡亮珍 ,楊挺 .納米 SiO2 在高分子領(lǐng)域中的應(yīng)用 . 現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用 ,2020,14(6):2022 . [23] 于愛萍 .白炭黑的新用途 . 特種橡膠制品 ,1994,15(1):44. [24] 云澤擁 .二氧化硅制備工藝的功能化發(fā) 展 . 天津化工 ,2020,(4):45. [25] 李株 .氣相法白炭黑的應(yīng)用 . 化工新型材料 ,2020,29(7):2223. [26] 彭長征 ,佘萬能 ,陳瑞斌 .氣相白炭黑在光纖光纜填充材料中的應(yīng)用 .光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù) ,1995,(5):4545. 。 當(dāng) pH10，凝膠產(chǎn)生時(shí)間明顯過長 。 10 20 30 40 50 60 702 ? ? ? ?ab 圖 Mo/SiO2催化劑的 XRD譜圖 Fig. XRD spectra of 15% Mo content Mo/SiO2 catalyst (a) SiO2, (b)15%Mo/SiO2 19 從圖 中可以看出， a 譜線為 SiO2的 XRD 譜圖， b 譜線為 SiO2負(fù)載 Mo 后的 XRD譜圖， MoSiO2催化劑在 2θ=23176。 10 20 30 40 50 60 702 ? ? ? ?ab 圖 Fe/SiO2催化劑的 XRD譜圖 XRD spectra of 10% Fe content Fe/SiO2 catalyst (a) SiO2, (b)10%Fe/SiO2 從圖 Fe/SiO2催化劑在 2θ=23176。實(shí)驗(yàn)確定 TEOS : Ethanol : Water = 1:5:10，實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表 。這是由于過量的水促進(jìn)了水解反應(yīng)速度。用摩爾比 H2O/TEOS（水解度）表示加水的相對量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表 。這是由于乙醇對溶液有稀釋作用，聚合物形成的網(wǎng)絡(luò)也相對比較稀疏。 在催化劑的制備中使 用鉬酸銨水溶液緩慢滴加到正硅酸乙酯的醇溶液中 ，制備Mo/SiO2催化劑。將凝膠放置在干燥箱內(nèi)，空氣氣氛下 120℃ 干燥 12 h。 在這兩種情況下，醇鹽均可能與醇發(fā)生作用而改變其原有的性能。 實(shí)驗(yàn)步驟 母體原料的選擇 制備 SiO2氣凝膠 的 母 體原料，可以用水玻璃、四氯化硅、硅的醇鹽等。 10 改性納米二氧化硅在其他方面的應(yīng)用 在有機(jī)玻璃 (聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA)生產(chǎn)時(shí)添加經(jīng)表面改性的氣相法納米二氧化硅 ,可以改善飛機(jī)的窗口材料由于高空飛行強(qiáng)紫外線輻射易老化、透明度降低等缺點(diǎn) [22]。傳統(tǒng)的橡膠生產(chǎn)過程中通常依靠炭黑來提高其強(qiáng)度、耐磨性和抗老化性 ,但成品均為黑色 ,應(yīng)用范圍大受限制。利用稻殼所生產(chǎn)的白炭黑系列產(chǎn)品的具有成本低、質(zhì)量高、效益好 的特點(diǎn)，堪稱一代綠色精細(xì)化工產(chǎn)品。 Na2SiO3 + HCl → H2SO3 + NaCl （ 13） H2SO3 → SiO2 + H2O （ 14） 目前，沉淀法制備二氧化硅技術(shù)包括以下幾類： （ 1）在有機(jī)溶劑中制備高分散性能的二氧化硅； （ 2）酸化劑與硅酸鹽水溶液反應(yīng)，沉降物經(jīng)分離、干燥制備二氧化硅； （ 3）堿金屬硅酸鹽與無機(jī)酸混和形成二氧化硅水溶膠，再轉(zhuǎn)變?yōu)槟z顆粒，經(jīng)干燥、 熱水洗滌、再干燥，鍛燒制得二氧化硅； （ 4）水玻璃的碳酸化制備二 氧化硅； 8 （ 5）通過噴霧造粒制備邊緣平滑非球形二氧化硅。此法利用真空低溫冷凍干燥 ,使二氧化硅水懸浮液中凍結(jié)的水分在低溫低壓下升華而脫 去 ,最大限度地避免了干燥過程中二氧化硅粒子的團(tuán)聚 ,從而得到單分散的二氧化硅粉體。用此方法制備的 SiO2 粉量大、純度高、顆粒分布均勻、粒徑單一、無硬團(tuán)聚，并且它可以通過反應(yīng)物的配比、水解溫度及退火溫度，有效地控制 SiO2粉體尺寸 。隨著水解的進(jìn)行 ,水解產(chǎn)物進(jìn)一步聚集形成凝膠 ,濾出凝膠再經(jīng)干燥及煅燒 ,制得所需的納米二氧化硅粉體。通過微乳液 ,再結(jié)合適當(dāng)?shù)暮筇幚砉ば?,將可以制得形貌及粒徑都較為均一的納米二氧化硅粉體。該工藝的特點(diǎn)是 :它因采用燃燒噴嘴和反應(yīng)室，可防止生產(chǎn)過程中納米 SiO2 在反應(yīng)室壁上的沉積，提高了生產(chǎn)的連續(xù)性以及產(chǎn)品的穩(wěn)定性 。相比而言，濕法所用原材料廣泛、價(jià)廉，產(chǎn)品經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑化學(xué)改性后，補(bǔ)強(qiáng)性能接近于炭黑 [7]。 制備納米二氧化硅的原料 在眾多研究者的不斷努力下 ,二氧化硅粉體在制備方法的研究上有了長足發(fā)展 ,以不同的原材料為基礎(chǔ) ,形成了許多各具特色的制備方法 (見表 ) ,極大地促進(jìn)了二氧化硅粉體的應(yīng)用與自然資源的有效利用。 由于這類材料的尺度處于原子簇和宏觀物體的交界區(qū)域，因而具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，并產(chǎn)生奇異的傳統(tǒng)材料和器件所沒有的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、吸 附、催化以及生物活性等特殊性能 [2](如 SiO2 具有優(yōu)良的絕緣性，而達(dá)到20 nm 時(shí)卻開始導(dǎo)電 [3])。納米顆粒因其特有的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)等導(dǎo)致其產(chǎn)生了許多獨(dú)特的光、電、磁、熱及催化等特性，在許多高新科技領(lǐng)域如陶瓷、化工、電子、光學(xué)、生物、醫(yī)藥等方面有著廣闊的應(yīng)用前景和重要價(jià)值。如怎樣解決納米二氧化硅的團(tuán)聚間題，使其均勻分散 。 納米二氧化 硅的制備與表征 Preparation and Characterization of Silica Nanoparticles 目 錄 中文摘要 、 關(guān)鍵字 ........................................................ Ⅰ 英文摘要 、 關(guān)鍵字 ........................................................ Ⅱ 引言 ....................................................................... 1 第 1章 緒論 ............................................................. 2 納米材料 ........................................................... 2 納米二氧化硅的性能及應(yīng)用 .....................