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有序大孔二氧化硅微球的制备研究

有序大孔二氧化硅微球的制备研究
有序大孔二氧化硅微球的制备研究

二氧化硅的制备

纳米二氧化硅颗粒的制备与表征 一、实验目的 颗粒。 1、学习溶胶—凝胶法制备纳米SiO 2 颗粒物相分析和粒径测定。 2、利用粒度分析仪对SiO 2 颗粒进行表征。 3、通过红外光谱仪对纳米SiO 2 4、通过热重分析仪测试煅烧温度。 二、实验原理 纳米SiO 具有三维网状结构,拥有庞大的比表面积,表面上存在着大量2 的羟基基团, 亲水性强, 众多的颗粒相互联结成链状,链状结构彼此又以氢键 相互作用,形成由聚集体组成的立体网状结构。 图1 纳米二氧化硅三维网状结构 图2 纳米二氧化硅表面上存在着大量的羟基基团

溶胶凝胶法(Sol-Gel法):利用活性较高的前驱体作为原料,在含水的溶液中水解,生成溶胶,然后溶胶颗粒间进一步发生相互作用,与溶剂共同生成凝胶,干燥后、煅烧获得前驱体相应的氧化物。 第一步水解: 硅烷的水解过程ROH ?→ - + - -2 - ? Si+ OH O Si H OR 第二步缩合: 硅烷的缩聚过程O ?→ ? - - - - - - - + Si O H - Si Si + HO Si2 OH 总反应:ROH - - ? - - - + ?→ Si 22+ Si O O Si2 OR H 硅烷的浓度,硅烷溶液的pH 值,溶剂成分,水解时间与温度均会影响到硅烷的水解缩聚过程。 其中,pH 值能影响硅烷溶液的水解缩聚反应速率。一般认为酸性和碱性条件下均有利于硅烷的水解反应,而碱性条件下更能促进缩聚反应的进行。因此,选择合理的pH 值能控制硅烷的水解与缩合反应速率。 水含量除了影响硅烷的水解与缩聚反应速率外,还影响其溶解性;而醇溶剂对硅烷分子起到助溶与分散的作用,还起到调节水解速率的作用。 三、仪器及试剂 仪器常规玻璃仪器,不同型号移液枪,坩埚,研钵,水浴锅,磁子,磁力搅拌器,烘箱,马弗炉,傅里叶红外光谱仪,差热-热重分析仪,粒度分析仪; 试剂乙醇(AR),去离子水,TEOS,1:1 氨水,浓氨水、浓盐酸,精密pH 试纸。 四、实验步骤 ①Stober 法制备纳米SiO 颗粒 2 取75mL 无水乙醇于烧杯中,加入25mL 去离子水,搅拌使其均匀。向其中加入10mL TEOS,同时搅拌。用1:1 氨水溶液调节硅烷溶液的pH 值至7,搅拌10min。将上述硅烷溶液放入水浴锅中,水温35℃,陈化1h。向溶液中逐滴加

单分散介孔二氧化硅纳米微球星状

单分散介孔二氧化硅纳米微球星状 产品名称 中文名称: 单分散介孔二氧化硅纳米微球星状 英文名称:Monodisperse Mesoporous Silica Nanosphere Stellate MSN 性质 形态:白色粉末 参数 Average Size:80 nm Vtotal:~1.4 mL/g Pore Size (conical pores of the stellate MSNs):2.9 nm Pore Size (inter particle voids between the packed MSNs):50 nm 应用 可应用于涂料、催化剂、色谱填料和高性能陶瓷等方面。 ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料 江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一,现专注于石墨烯、

其他信息 单分散微球是指不但组成形状相同,而且粒子尺寸较为均匀的微球。单分散介孔纳米二氧化硅纳米微球是无定型白色粉末,是一种无毒、无味、无污染的非金属材料,其掺入材料中可提高材料的抗氧化性和耐化学性;分散在材料中可提高材料的强度;具有吸附色素粒子,降低色素衰减的作用。 先进纳米材料制造商和技术服务商——江苏先丰纳米材料科技有限公司,2009年成立以来一直在科研和工业两个方面为客户提供完善服务。科研客户超过一万家,工业客户超过两百家,其中世界五百强客户达到10%以上。 南京先丰纳米材料科技有限公司2009年9月注册于南京大学国家大学科技园内,现专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳米管、分子筛、银纳米线等发展方向,立志做先进材料及技术提供商。 2016年公司一期投资5000万在南京江北新区浦口开发区成立“江苏先丰纳米材料科技有限公司”,建筑面积近4000平方,形成了运营、研发、中试、生产全流程先进纳米材料制造和技术服务中心。 ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料 江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一,现专注于石墨烯、

纳米二氧化硅微球的应用及制备进展_姜小阳

第30卷第3期 硅酸盐通报Vol.30No.32011年6月BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY June ,2011 纳米二氧化硅微球的应用及制备进展 姜小阳,李霞 (青岛科技大学材料科学与工程学院,青岛266042) 摘要:纳米二氧化硅微球在电子、光学器件、化学生物芯片、催化等领域有着广泛的应用。本文综述了近几年纳米 二氧化硅微球几种制备方法,例如:溶胶-凝胶法、模板法、沉淀法、超重力法、微乳液法等,并对这些工艺方法的优缺 点做了简单评述, 最后对二氧化硅的应用前景进行了展望。关键词:纳米二氧化硅;微球;应用;制备 中图分类号:O613文献标识码:A 文章编号:1001- 1625(2011)03-0577-06Progress in Application and Preparation of Nano-silica Microspheres JIANG Xiao-yang ,LI Xia (College of Materials Science and Engineering ,Qingdao University of Science and Technology ,Qingdao 266042,China ) Abstract :Nanosized silica microspheres have important applications in electronics ,optical devices ,chemical biosensors ,catalysis ,etc.In this thesis ,the preparation methods of nano-silica were reviewed such as sol-gel process ,template process ,precipitation process ,high gravity reactive method ,micro- emulsion method ,etc.The relative merits of each method are introduced.At last ,the application prospect of nano-silica microspheres is depicted. Key words :nano-silica ;microspheres ;application ;preparation 基金项目:国家自然科学基金(No.51072086)资助项目 作者简介:姜小阳(1985-),男,硕士.主要从事纳米二氧化硅微球的制备及应用的研究. 通讯作者:李霞.E-mail :lix@qust.edu.cn 1引言 纳米固体或纳米微粒是指颗粒粒度属于纳米量级(1 100nm )的固态颗粒[1]。纳米二氧化硅微球为无 定型白色粉末,无毒、无味、无污染,表面存在大量羟基和吸附水,具有粒径小、纯度高、比表面积大、分散性能好等特点,并凭借其优越的稳定性、补强性、触变性和优良的光学及机械性能,广泛应用于生物医药、电子、催化剂载体及生物材料、工程材料等领域 [2]。如今,纳米二氧化硅微球的制备和应用研究工作已成为材料科 研领域的一大热点[3]。2纳米二氧化硅微球的应用 纳米二氧化硅在添加剂、橡胶、塑料、纤维、彩色打印、军事材料、生物技术等领域有着广泛的应用。纳米SiO 2表面含有大量的羟基与不饱和键,可以在摩擦副表面形成牢固的化学吸附膜,从而保护金属摩擦表面,改善润滑油的摩擦性能,因此可以作为一种高性能、高环保型润滑油的添加剂 [4]。利用纳米SiO 2可以吸收

采用热氧化方法制备的二氧化硅从结构上看是的。

采用热氧化方法制备的二氧化硅从结构上看是()的。 (A)结晶形态(B)非结晶形态(C)可能是结晶形态的,也可能是非结晶形态的(D)以上都不对 多选题 下列物质中是结晶形态二氧化硅的有()。 (A)硅土(B)石英(C)磷石英(D)玻璃(E)水晶 判断题 结晶形态二氧化硅是由Si-O四面体在空间规则排列所构成的。( ) 非结晶态二氧化硅的网络疏松,不均匀而且存在孔洞。( ) 结晶与非结晶形态二氧化硅的基本差异在于前者的结构具有周期性,而后者则不具有任何周期性。( ) 二氧化硅性质 单选题 采用热氧化方法制备的二氧化硅从结构上看是()的。 (A)结晶形态(B)非结晶形态(C)可能是结晶形态的,也可能是非结晶形态的(D)以上都不对 结晶形态和非结晶形态二氧化硅的基本差异在于()。 (A)前者前者由Si-O四面体组成,而后者则不含Si-O四面体(B)前者的结构具有周期性,而后者则不具有任何周期性(C)前者的密度大,而后者的密度小(D)前者的氧都是桥联氧,而后者的氧不是桥联氧 二氧化硅薄膜的折射率是表征其()学性质的重要参数。 (A)电(B)磁(C)光(D)热 下列几种氧化方法相比,哪种方法制得的二氧化硅薄膜的电阻率会高些()。 (A)干氧氧化(B)湿氧氧化(C)水汽氧化(D)与氧化方法无关 判断题 结晶形态二氧化硅是由Si-O四面体在空间规则排列所构成的。( ) 热氧化法制备二氧化硅 单选题 干氧氧化中,氧化炉内的气体压力应(A)一个大气压。 (A)稍高于(B)大大于(C)等于(D)没有要求 干氧氧化法有一些优点,但同时它的缺点有()。 (A)生长出的二氧化硅中引入很多可动离子(B)氧化的速度慢(C)生长的二氧化硅缺陷多(D)生长的二氧化硅薄膜钝化效果差 多选题 干氧氧化法具备以下一系列的优点()。 (A)生长的二氧化硅薄膜均匀性好(B)生长的二氧化硅干燥(C)生长的二氧化硅结构致密(D)生长的二氧化硅是很理想的钝化膜(E)生长的二氧化硅掩蔽能力强 判断题 水汽氧化法指的是在高温下,硅与高纯水产生的蒸气反应生成二氧化硅。( ) 湿氧氧化既有干氧氧化的优点,又有水汽氧化的优点,所以其氧化制备的二氧化硅薄膜的质量最好。( ) 湿氧氧化的氧化剂既含有氧,又含有水汽。( ) 二氧化硅生长的机制 单选题

多形态介孔二氧化硅微球的制备和结构演变机理分析

多形态介孔二氧化硅微球的制备和结构演变机理分析 王珊珊张海连王波郭元龙田果陈志民*许群 郑州大学材料科学与工程学院,郑州市科学大道100号,450001 摘要:中空介孔粒子因低密度,大的比表面积,良好的负载能力,高的渗透性和大的孔体积,可调的多孔壳结构等独特的性质而备受推崇。本文中利用“结构差异选择性刻蚀”的方法,成功地合成了尺寸在250 nm左右,同时具有可调的大孔和小孔双介孔壳层结构的花瓣状中空二氧化硅微球。并选用不同浓度的氨水和不同量的碳酸钠溶液做为刻蚀剂来研究实心二氧化硅核/介孔二氧化硅壳(sSiO2@mSiO2)核壳微球在碱性高温条件下的结构演变。制备出了均质摇铃状,花瓣状,花生状等各种结构的介孔中空二氧化硅微球,对其形成机理做出了解释,指出刻蚀剂溶液中自由羟基的数量对最终微球结构起决定作用。这种结构演变机理为介观尺度范围内,介孔二氧化硅微球形态和结构的设计和控制提供了一种崭新的路径。 关键词:选择性刻蚀;多形态 ; 中空介孔二氧化硅微球;结构演变

Synthesis and Structural Evolution of Polymorphous Mesoporous Silica microspheres Shanshan WangHailian ZhangBo WangYuanlong GuoGuo TianZhimin Chen* Qun Xu College of Materials Science and Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou  450001, China Abstract: Hollow spherical materials with porous shells are of great interest in many  current and emerging areas of technology due to their unique properties, such as low  density, large surface area, excellent loading capacity, high permeability, adjustable and  well-defined pore structure. In this paper, we report a controllable synthesis of  flower-type hollow mesoporous silica microspheres with tunable smaller pores and

SiO2的制备

改进众所周知的Stober 方法[135],通过正硅酸乙脂(TEOS)在含有水(H2O)、 氨水(NH3OH)的乙醇混合溶液中水解,制备了不同尺寸(300,500,900 和1200 nm) 的二氧化硅(SiO2)微球。通过这种方法制备的二氧化硅(SiO2)微球单分散、尺寸 分布窄、不团聚,尺寸大小依靠反应物的浓度。典型的实验是混合正硅酸乙脂(TEOS)、 水(H2O)、氨水(NH3OH)、乙醇(C2H5OH),在室温下搅拌 4 小时,结果得到白色 的SiO2胶体悬浮液。用离心机把SiO2从悬浮液中离心出来,之后用乙醇洗三次。比 600 nm 大的SiO2,不能直接通过Stober 方法制备,需要种子生长过程。在种子生长 过程,把一定量的SiO2加入NH3,H2O 和C2H5OH 的混合溶液之后,加入TEOS 和水, 这个过程与Stober 相似。表3-1 列出了制备不同尺寸的SiO2的实验条件。 3.2. 2 SiO2@Y2O3:Eu3+ 核壳材料的制备 利用Pechini 型溶胶-凝胶法在SiO2球上包覆Y2O3:Eu3+层,制备SiO2@Y2O3:Eu3+ 核壳发光材料[136-138]。搀杂的Eu3+的浓度占基质Y2O3中Y3+浓度的5%,这是最优化 条件[138]。称取化学计量比的Y2O3 和Eu2O3 (Y1.9Eu0.1O3),用硝酸溶解,冷却到室 温,加入一定量的乙醇和水的混合溶液(其体积比为7:1),加入柠檬酸作为络合 剂,柠檬酸与金属离子的摩尔比为2:1,再加入一定量的聚乙二醇(0.08g/ml)作 为交联剂, 溶液搅拌2 小时形成溶胶,然后在搅拌的条件下加入SiO2 粒子,搅拌5 小时,用离心机把悬浮液离心。所得试样在100 oC 干燥两个小时,然后以每小时120 oC 的升温速度烧结到900 oC,并保留2 小时。这样的过程反复几次,以增加Y2O3:Eu3+ 层的厚度。实验过程如图3-1 所示。为作对比,把包覆之后的溶胶蒸发形成凝胶,烧 结到相应的温度,制备纯的Y2O3:Eu3+粉末。表3-1 制备不同尺寸SiO2 的实验条件:C 是浓度,单位是mol/L, N 是反应次数,t是反应时间 图3-1 核壳SiO2@Y2O3:Eu3+发光粉的制备过程示意图

纳米二氧化硅修饰-改性文献总结

一、单分散纳米二氧化硅微球的制备及羧基化改性赵存挺,冯新星,吴芳,陈建勇2009年第 11期(40)卷 采用改进工艺条件的St ber法制备纳米SiO2微球 用KH-550硅烷偶联剂和丁二酸酐对纳米二氧化硅表面羧基化改性。结果表明,纳米二氧化硅表面成功接枝了羧基官能团。 2.1主要试剂 正硅酸乙酯(TEOS,AR);无水乙醇(AR);氨水,含量为25%~28%;去离子水;硅烷偶联剂KH-550, 纯度≥95%;丁二酸酐(AR)。 2.2二氧化硅微球的制备 将一定量无水乙醇、去离子水和氨水混合磁力搅拌约20min成均匀溶液。将4ml正硅酸乙酯分散在20ml无水乙醇中,磁力搅拌约30min混合成均匀溶液。然后将上面两种溶液混合在100ml单口烧瓶中,在一定温度下恒温磁力搅拌5h即生成二氧化硅微球溶胶。小球经多次醇洗离心分离后,即得SiO2小球样品。 2.3二氧化硅微球表面羧基化改性 将等摩尔的KH-550和丁二酸酐均匀分散在一定量的DMF中,一定温度下磁力搅拌3h后,往该

体系中加入经过超声分散的约20ml二氧化硅的DMF悬浊液,同时加入2ml去离子水。 在相同温度下继续磁力搅拌5h后,用超高速离心机分离出纳米二氧化硅,多次醇洗离心分离后,即得到羧基化改性后的纳米二氧化硅。改性的纳米SiO2标为样品S1,未改性的标为S0。 SiO2表面羧基的引入不仅提高了纳米粒子与基体的界面相容性,更重要的是羧基宽广的反应范围和易于离子化的特性赋予了纳米粒子很高的反应活性,使之可以广泛地应用于纳米粒子自组装[5]、高分子材料改性剂、水处理剂、催化剂和蛋白质载体、微胶囊包埋等领域[6] 二、二氯二甲基硅烷改性纳米二氧化硅工艺研究唐洪波李萌马冰洁精细石油化工 第24卷第6期2007年11月 以纳米二氧化硅为原料,乙醇为溶剂,二甲基二氯硅烷为改性剂,水为改性助剂,较佳工艺条件为:二甲基二氯硅烷用量15%,预处理温度120℃,预处理时间50min,回流温度130℃,回流时间50min,水用量4%。 称取纳米二氧化硅29置于三口瓶中,搅拌,加热至一定温度,并恒温。另称取一定量乙醇置于三口瓶中,配制成纳米二氧化硅质量分数为4.8%的乳液,继续搅拌分散10min后,一次性加人全部改性剂二甲基二氯硅烷,同时缓慢滴加一定量的改性助剂,当改性助剂加完后,升温至回流温度。反应结束后,将悬浮液用乙醇离心洗涤3一4次,经干燥至恒重即得产物。 3、氟烷基改性的二氧化硅纳米球的制备与应用研究郭庆中,周书祥,伍双全,喻湘华有机硅 材料, 2009, 23(4): 238~241 以浓氨水为催化剂、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过种子生长法制得二氧化硅纳米球;进一步以十三氟辛基三乙氧基硅烷(F-8261)对二氧化硅纳米球的表面进行改性,得到氟烷基改性二氧化硅纳米球。利用IR、UV、TEM等手段对氟烷基改性纳米球进行了表征。有机基多为甲基或长碳链烷基,究其本质是亲油性的 1·5 mL TEOS、1·7 mL浓氨水(25% ~28% )、1mL去离子水和50 mL乙醇加入到250 mL的圆底烧瓶中,在40℃下缓慢搅拌3 h;然后再加入1mLTEOS,继续搅拌水解3 h;离心,水洗至pH=7,

介孔中空二氧化硅及硅基微球制备研究进展

介孔中空二氧化硅及硅基微球制备研究进展 冯雪风,金卫根,刘芬,罗建勋 (东华理工大学,江西南昌330017) 摘要:介孔中空材料有特定孔道结构,具有中空、密度小、比表面积大的特点,因而具有较好的渗透性、吸附性、筛分分子能力和光学性能,成为具有广泛应用前景的热点研究材料。详细地介绍了国内外新型功能材料介孔中空二氧化硅及硅基微球主要制备方法,包括表面沉积法、层层组装法、原子转移自由基聚合法、喷雾法、微乳液法。同时介绍了合成的介孔、中空二氧化硅和硅基微球的形貌特点及应用。指出不同方法、不同制备条件对材料的形貌、孔径大小、孔形状及材料晶形有很大影响,条件温和、步骤简单、环境友好的制备方法是发展趋势。 关键词:二氧化硅;硅基微球;介孔材料;空心球 中图分类号:127.2文献标识码:A文章编号:1006-4990(2008)12-0012-03 A dvance in preparation of ho llow m esoporous silica and silica-based m icrospheres Feng Xuefeng,Ji n W eigen,Liu Fen,Luo Jianxun (East China University of T echno logy,N anchang330017,China) Abstract:H o llo w m esoporous m ater i a lw it h specific porous fra m e w ork,ho llo w structure,s m a ll dens i ty and l arge surface a rea,wh i ch has good per m eab ility,absorpti on,m olecu lar sc reeni ng capacity,and opti ca l prope rti es,has becom e t he ho t re-search m aterial w ith w i de app licati on prospect.The preparation m ethods,i nc l ud i ng sur f ace prec i pita ti on m e t hod,laye r-by -l ayer asse m bly m ethod,atom-transfe r rad ica l poly m er izati on m ethod,spray m ethod,and m icroemu l sion m e t hod fo r new-type f uncti ona lm aterial)))m esoporous silica and silica-based m icrospheres at ho m e and abroad w ere i ntroduced in de-ta i.l M eanwh ile,t he m orpho logy characte ristics and appli cation of the syn t hesized m esoporous,ho llo w silica,and s ilica-based m i crospheres w ere also presen ted.It w as po i nted out that d ifferent m ethods and preparati on conditi ons have larg e e ffect on m a terial mo rpho l ogy,for exa m ple on t he s i ze of pore dia m e ter,po re shape,and cry sta l f o r m.T he env iron m ental-fr i end l y m ethod w ith m il d cond iti ons and si m ple steps s hould be the deve l opi ng trend. K ey word s:s ilica;sili ca-based m icrosphere;mesoporous m ater i a;l ho ll ow ba ll 传统S i O2由于密度大、比表面积小,其应用受到限制。近年来,由于纳米材料的发展,多孔及中空微/纳米球材料或过渡金属掺杂的多孔材料的报道层出不穷[1-3]。介孔材料由于孔径适中、规则、甚至中空,有很好的渗透性能、吸附性能和筛分分子的能力,因而在化学、生物技术、材料科学领域具有极其广泛的应用前景。而S i O2具有资源丰富、价廉、高温热稳定性好、结构不容易坍塌的优点,因而更受关注。 1介孔S i O2微球制备方法 1.1水热合成法 水热合成法步骤:依次取定量的溶剂、表面活性剂,在强烈搅拌下向水溶液中加入定量的硅源,继续搅拌0.5~2.0h,然后封入不锈钢反应釜中,在一定压力和pH下于100~120e晶化一定时间,经过滤、洗涤、干燥、焙烧即可。 H.Izutsu等[4]将硅酸乙酯(TEOS)在酒石酸和环己醇的水溶液中水解,在未加表面活性剂的情况下水热合成,制得粒径为0.3~1.0L m的S i O2介孔微球。M.Grun等[5]用十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)表面活性剂为模板剂,水热合成平均粒径为0.6L m、孔径为3.14nm的一维六方介孔S i O2微球。余承忠等[6]将计量嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(EO 106 PO 70 EO 106 )和K 2 SO 4 溶解于H C l溶液中,通过调整无机盐和有机共聚物间的比例,控制它们的相互作用力和自组装力,制得直径2~4mm、孔径7.8nm左右的三维立方相SBA-16型介孔S i O2毫米球。 1.2低温合成法 其一般合成步骤:在一定量溶剂中加入一定量表面活性剂,在室温或指定低温下搅拌成透明溶液, 12 无机盐工业 I N ORGAN I C C H E M I C ALS I N DUSTRY 第40卷第12期 2008年12月

纳米二氧化硅的制备

纳米二氧化硅的制备 专业:凝聚态学号:51110602021 作者:张红敏 摘要 本文简单综述了一下纳米二氧化硅的各种制备方法,包括化学沉淀法、气相法、溶胶-凝胶法、微乳液法、超重力法、机械粉碎法,并对未来制备纳米二氧化硅的方法提出了一点展望。 关键词:纳米二氧化硅,制备,展望

1. 引言 纳米二氧化硅为无定型白色粉末,是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料,其颗粒尺寸小,粒径通常为20~200nm,化学纯度高,分散性好,比表面积大,耐磨、耐腐蚀,是纳米材料中的重要一员。由于纳米二氧化硅表面存在不饱和的双键以及不同键合状态的羟基,具有常规粉末材料所不具备的特殊性能,如小尺寸效应、表面界面效应、量子隧道效应、宏观量子隧道效应和特殊光电性等特点[1],因而表现出特殊的力学、光学、电学、磁学、热学和化学特性,加上近年来随着纳米二氧化硅制备技术的发展及改性研究的深入, 纳米二氧化硅在橡胶、塑料、涂料、功能材料、通讯、电子、生物学以及医学等诸多领域得到了广泛的应用。 2. 纳米二氧化硅的制备 经过收集资料,查阅一些教科书籍和文献,发现二氧化硅有各种形形色色不同的制备方法, 主要包括化学沉淀法、气相法、溶胶-凝胶法、微乳液法、超重力法、机械粉碎法等等。现在一个个介绍如下: 2.1. 化学沉淀法 化学沉淀法是目前生产纳米二氧化硅最主要的方法。这种方法的基本原理是利用金属盐或碱的溶解度, 调节溶液酸度、温度、溶剂, 使其产生沉淀, 然后对沉淀物进行洗涤、干燥、热处理制成超细粉体[2]。 可以采用硅酸钠和氯化铵为原料, 以乙醇水溶液为溶剂, 采用化学沉淀法制备得到纳米SiO2[3]。将去离子水与无水乙醇以一定浓度混合盛于三口瓶中, 加入一定质量的硅酸钠和少量分散剂, 置于恒温水浴中, 凋节至40±1℃, 搅拌状态下加入氯化铵溶液, 即出现乳白色沉淀, 洗涤, 抽滤, 100℃烘干,置于马弗炉450 ℃焙烧1h, 得到白色轻质的SiO2 粉末。所得SiO2颗粒为无定形结构, 近似球形, 粒径30~50nm, 部分颗粒间通过聚集相互联结, 表面有蜂窝状微孔。 以水玻璃(模数为3.3)和盐酸为原料[4],在超级恒温水浴中控制在40~50℃左右进行沉淀反应, 控制终点pH 值5~6, 得到的沉淀物采用离心法洗涤去掉Cl-, 然后在110℃下干燥12 h, 再于500℃进行焙烧即可得到产品。制得SiO2粒

聚苯乙烯-二氧化硅微球的制备

一:实验方案 采用溶胶-凝胶法, 首先利用苯乙烯与3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷( KH-570)化学反应合成共 聚前驱物, 利用TEOS在一定的条件下水解与缩合, 一步合成了有机-无机复合纳米微球。 苯乙烯为天津市福晨化学试剂厂产品, 使用 前用10% 的氢氧化钠水溶液萃取3次, 再用水反 复萃取, 无水硫酸钠干燥48 h后, 在35℃减压蒸 馏, 最后得到的单体在气相色谱上未出现杂质峰, 将纯化的苯乙烯在- 1 ℃下保存待用。3-甲基 丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷( KH-570) 为天津 市化学试剂一厂产品; Triton X-1为华美生物有 限公司产品;四乙氧基硅烷( TEOS ) 为A ldrich 公司产 品。十二烷基苯磺酸钠( SDS) , 过硫酸钾( PPS ) 等其他试剂均为分析纯试剂, 所用水均为二次蒸 馏水。 二:实验方法 2. 2. 1双端羟基化聚苯乙烯纳米粒子的制备 将0. 8 g十二烷基苯磺酸钠( SDS ), 0. 084 g 碳酸氢钠( NaHCO3 ), 2 mL苯乙烯单体共同溶于 100mL水中, 于油浴7℃, 通N2 的气氛下搅拌 数分钟。待溶液均匀后加入0. 3 g PPS, 反应2 h

后加入2 mL KH-570, 让其继续反应12 h,。用1倍甲醇将羟基化聚苯乙烯 水胶乳稀释, SDS、苯乙烯单体和低聚物可溶于甲 醇。羟基化聚苯乙烯颗粒凝集析出, 离心分离, 用甲醇和蒸馏水反复洗涤, 烘干待用。 2. 2. 2聚苯乙烯/二氧化 硅( PS /SiO2 )纳米复合微球的制备 采用溶胶-凝胶法, 称取0. 2 g 羟基化聚苯乙 烯纳米粒子, 将其溶解于2 mL的甲苯中,加入2 mL TEOS, 370uL T ritonX-100,反应5h。于另一100 mL 的锥形瓶 中, 加入50mL的无水乙醇, 10 mL 25% 氨水, 搅 拌数分钟后, 两锥形瓶液体混合, 继续搅拌24 h, 离心分离, 烘干待用。 采用溶胶-凝胶法制备纳米复合材料, 首先将 共聚前驱物( PS- OH ) 溶解于甲苯中, 再加入 TEOS, 表面活性剂及非水溶性染料苯基卟啉, 使 之构成了一个稳定的乳液体系。当与乙醇混合 时, 在表面活性剂的作用下两体系很均匀地混合 在一起, 修饰了羟基的聚苯乙烯由于带有亲水性 基团- OH, 在乙醇体系中很容易分散开, 不会发 生团聚。利用TEOS 水解与缩合作用形成PS /sio2纳米复合粒子.

二氧化硅的制备

二氧化硅的制备 内部编号:(YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128)

纳米二氧化硅颗粒的制备与表征 一、实验目的 1、学习溶胶—凝胶法制备纳米SiO2 颗粒。 2、利用粒度分析仪对SiO2 颗粒物相分析和粒径测定。 3、通过红外光谱仪对纳米SiO2 颗粒进行表征。 4、通过热重分析仪测试煅烧温度。 二、实验原理 纳米SiO 具有三维网状结构,拥有庞大的比表面积,表面上存在着大量的 2 羟基基团, 亲水性强, 众多的颗粒相互联结成链状,链状结构彼此又以氢键相互作用,形成由聚集体组成的立体网状结构。 图1 纳米二氧化硅三维网状结构 图2 纳米二氧化硅表面上存在着大量的羟基基团 溶胶凝胶法(Sol-Gel法):利用活性较高的前驱体作为原料,在含水的溶液中水解,生成溶胶,然后溶胶颗粒间进一步发生相互作用,与溶剂共同生成凝胶,干燥后、煅烧获得前驱体相应的氧化物。 第一步水解: 硅烷的水解过程ROH ? ?→ + - -2 - O OH Si H OR Si+ - 第二步缩合: 硅烷的缩聚过程O ? ?→ - - - - - - + - O Si Si - Si H + Si2 OH HO 总反应:ROH - ?→ ? - - - - + O O Si 22+ Si H Si2 OR 硅烷的浓度,硅烷溶液的pH 值,溶剂成分,水解时间与温度均会影响到硅烷的水解缩聚过程。

其中,pH 值能影响硅烷溶液的水解缩聚反应速率。一般认为酸性和碱性条件下均有利于硅烷的水解反应,而碱性条件下更能促进缩聚反应的进行。因此,选择合理的pH 值能控制硅烷的水解与缩合反应速率。 水含量除了影响硅烷的水解与缩聚反应速率外,还影响其溶解性;而醇溶剂对硅烷分子起到助溶与分散的作用,还起到调节水解速率的作用。 三、仪器及试剂 仪器常规玻璃仪器,不同型号移液枪,坩埚,研钵,水浴锅,磁子,磁力搅拌器,烘箱,马弗炉,傅里叶红外光谱仪,差热-热重分析仪,粒度分析仪; 试剂乙醇(AR),去离子水,TEOS,1:1 氨水,浓氨水、浓盐酸,精密pH 试纸。 四、实验步骤 ①Stober 法制备纳米SiO2 颗粒 取75mL 无水乙醇于烧杯中,加入25mL 去离子水,搅拌使其均匀。向其中加入10mL TEOS,同时搅拌。用1:1 氨水溶液调节硅烷溶液的pH 值至7,搅拌10min。将上述硅烷溶液放入水浴锅中,水温35℃,陈化1h。向溶液中逐滴加入浓氨水,使其刚好产生果冻状凝胶为止。静置,至溶液全部转化为凝胶。 前躯体将所得的凝胶捣碎放入烘箱中,烘箱温度为100℃,烘干,即得SiO 2 粉末。 粉末。将粉末碾碎后在300℃煅烧20min 即得SiO 2 ② SiO2颗粒的粒径测试 先将大烧杯中装满水,对大烧杯进行清洗,倒去水。向大烧杯中装入部分水,测试背景。将小烧杯中预先搅拌好的二氧化硅浊液倒入大烧杯中,进行充分混合均匀,对其进行粒径分析。 ③SiO2颗粒红外光谱测试

氧化硅的制备

纳米二氧化硅颗粒的制备与表征一、实验目的 颗粒。 1、学习溶胶—凝胶法制备纳米SiO 2 颗粒物相分析和粒径测定。 2、利用粒度分析仪对SiO 2 颗粒进行表征。 3、通过红外光谱仪对纳米SiO 2 4、通过热重分析仪测试煅烧温度。 二、实验原理 纳米SiO 具有三维网状结构,拥有庞大的比表面积,表面上存在着大量2 的羟基基团, 亲水性强, 众多的颗粒相互联结成链状,链状结构彼此又以氢键 相互作用,形成由聚集体组成的立体网状结构。 图1 纳米二氧化硅三维网状结构 图2 纳米二氧化硅表面上存在着大量的羟基基团 溶胶凝胶法(Sol-Gel法):利用活性较高的前驱体作为原料,在含水的溶 液中水解,生成溶胶,然后溶胶颗粒间进一步发生相互作用,与溶剂共同生成凝 胶,干燥后、煅烧获得前驱体相应的氧化物。 第一步水解: 硅烷的水解过程ROH ? ?→ + - OH - -2 O Si H OR Si+ - 第二步缩合: 硅烷的缩聚过程O ? ?→ - - - - - - + - O Si Si - Si H + HO Si2 OH 总反应:ROH - - ?→ - - - + ? Si2 O Si Si O OR H 22+ 硅烷的浓度,硅烷溶液的pH 值,溶剂成分,水解时间与温度均会影响到硅 烷的水解缩聚过程。 其中,pH 值能影响硅烷溶液的水解缩聚反应速率。一般认为酸性和碱性条 件下均有利于硅烷的水解反应,而碱性条件下更能促进缩聚反应的进行。因此, 选择合理的pH 值能控制硅烷的水解与缩合反应速率。 水含量除了影响硅烷的水解与缩聚反应速率外,还影响其溶解性;而醇溶剂 对硅烷分子起到助溶与分散的作用,还起到调节水解速率的作用。 三、仪器及试剂

纳米二氧化硅制备

1.纳米二氧化硅的制备方法 到目前为止,纳米二氧化硅的生产方法主要可以分为干法和湿法两种。干法包括气 相法和电弧法,湿法有沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、超重力反应法和水热合成法 等。 1.1 气相法 气相法多以四氯化硅为原料,采用四氯化硅气体在氢氧气流高温下水解制得烟雾状 的二氧化硅。 2H2+ O2→ 2H2O SiCl4+ 2H2O → SiO2+4HCl 2H2+ O2+SiCl4→ SiO2+4HCl 1.2 沉淀法 1.2.1沉淀法是硅酸盐通过酸化获得疏松、细分散的、以絮状结构沉淀出来的 SiO2晶体。 Na2SiO3+HCl → H2SO3+NaCl H2SO3→ SiO2+ H2O 该法原料易得,生产流程简单,能耗低,投资少,但是产品质量不如采用气相法和凝胶法的产品好。目前,沉淀法制备二氧化硅技术包括以下几类: (1)在有机溶剂中制备高分散性能的二氧化硅; (2)酸化剂与硅酸盐水溶液反应,沉降物经分离、干燥制备二氧化硅; (3)碱金属硅酸盐与无机酸混和形成二氧化硅水溶胶,再转变为凝胶颗粒,经干燥、热水洗涤、再干燥,锻烧制得二氧化硅; (4)水玻璃的碳酸化制备二氧化硅; (5)通过喷雾造粒制备边缘平滑非球形二氧化硅。 1.2.2实验部分 以Na2SiO3·9H2O为原料“浓H2SO4”为酸试剂"采用化学沉淀法制备纳米二氧化硅。 (1)原料与试剂:水合硅酸钠,分析纯,无锡市亚盛化工有限公司;浓硫酸,分析纯,国药集团化学试剂有限公司;无水硫酸钠,分析纯,无锡市亚盛化工有限公司;聚乙二醇(PEG)6000,分析纯,无锡市亚盛化工有限公司。 (2)设备与分析仪器:Avatar360型傅立叶变换红外光谱(FT-IR)仪,KBr压片,美国;D/Max 型X射线粉末衍射仪,日本理学公司;TEM-2010型高分辨率透射电镜(TEM),日本日立公司;HPPS5001激光粒度分析仪,英国Malvern公司;S-570型扫描电镜(SEM),日本日立公司;紫外可见光吸收仪(UV-Vis),日本日立公司;WDT-20,KCS-20型万能试验机,深圳凯强利试验仪器有限公司;磁力搅拌器、分析天平、抽滤瓶、烘箱、马弗炉。 (3)条件实验 ①称取一定量Na2SiO3·9H2O放入三颈瓶中,加入适量的蒸馏水使其完全溶解,然后向三颈瓶中慢慢滴加质量分数为95%~98%的浓H2SO4,并同时加入分散剂Na2SO4溶液和表面活性剂PEG6000,在反应的同时需要进行搅拌。 ②在反应结束后继续滴加浓H2SO4同时加入分散剂。 ③将反应的浆料在三颈瓶中熟化1h。 ④熟化后的反应物进行抽滤洗涤,反复洗涤数次,直至检测不出SO42-为止,将反应物抽滤成为粗时间,脱水的滤饼。 ⑤将滤饼放入烘箱中80℃烘干。 ⑥把烘干的产物放入马弗炉中450℃煅烧,最后将煅烧后的产物研磨成粉末。 1.3 凝胶法 凝胶法是加入酸使碱度降低从而诱发硅酸根的聚合反应,使体系中以胶态粒子形式存在

纳米二氧化硅微球的制备

室温下合成纳米多孔二氧化硅球体及其形成机制 摘要 我们描述了一个合成微米大小的纳米多孔(介孔)二氧化硅球体的强大流程,室温下,使用硅酸钠作为经济硅源和十六烷基三甲基氯化铵作为结构导向剂在碱性条件下合成介孔二氧化硅球体。球体的BET表面积为600 m2/g,其中孔直径和孔体积分别为3.3 nm,和0.3 cm 3/g。特别的,我们使用原子力学显微镜(AFM)和动态光散射(DLS)技术对球体形成机理作了研究。我们发现,球体形成涉及两个步骤。在第一步骤20-30 nm尺寸的一次粒子形成,然后融合在一起,在第二步骤中,已形成微米大小的多孔球体。 1. 前言 纳米多孔二氧化硅M41S家族的合成引起了我很大的研究兴趣,因为它作为潜在的吸附剂,催化剂,超过滤媒体,还可以作为纳米颗粒的吸附体。介孔二氧化硅是90年代早期第一种人工合成化学品,它是在自组装的聚合物二氧化硅和离子表面催化剂等基本条件下合成的。到目前为止,介孔二氧化硅以各种形态存在,比如粉末,块状,薄层状,还有纤维形态下的微粒,杆,螺旋形/盘状,球形,可以在不同的工艺条件下用作为硅源的烷基硅酸盐与结构导向剂合成。此外,不同结构的介孔二氧化硅如六边形,立方形或片状,可定制不同的孔径直径扩大了它的应用范围。 值得注意的是,一般采用烷基硅酸作为硅源与表面活性剂作为结构导向剂制备介孔二氧化硅,然而,它不是最佳的硅源因为它的成本很高,易燃,处理/存储困难。因而作为替代的无机硅源因为便宜而受到欢迎。使用实用的硅酸钠在水热条件下制备粉状介孔二氧化硅已经被证明是可行的。但是,在一系列的合成条件下对形成介孔二氧化硅粒子的形态控制是极大的渴望。以前,在酸性条件下用三嵌段共聚物或表面活性剂混合物,合成直径在130–225 μm 和1–3.5 μm 尺寸的介孔二氧化硅微球,分别已经被报道了出来。在这项工作中,我们在碱性条件和室温下快速稳定的合成出了平均尺寸为6微米的介孔二氧化硅颗粒,本实验 采用Na 2SiO 3 ·9H 2 O作为硅源,并使用十六烷基三甲基氯化铵作为结构导向剂。 此外,我们使用动态光散射和原子力显微镜技术研究了其作用机制。

二氧化硅薄膜制备和检测

二氧化硅的化学性质 二氧化硅的化学性质不活泼,不与水反应,也不与酸(氢氟酸除外)反应,但能与碱性氧化物或碱反应生成盐。例如:高温 2NaOH+SiO2===Na2SiO3+H2O CaO+SiO2===CaSiO3 二氧化硅的化学性质特点:SiO2是酸性氧化物,是硅酸的酸酐。然而SiO2与其它的酸性氧化物相比却有一些特殊的性质。 (1)酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸,但SiO2却不能直接跟水化合。它所对应的水化物——硅酸,只能用相应的可溶性硅酸盐跟酸反应制得(硅酸不溶于水,是一种弱酸,它的酸性比碳酸还要弱(2)酸性氧化物一般不跟酸作用,但SiO2却能跟氢氟酸起反应,生成气态的四氟化硅。SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O 普通玻璃、石英玻璃的主要成分是二氧化硅。因而可用氢氟酸来腐蚀玻璃。用氢氟酸在玻璃上雕花刻字,实验室里氢氟酸不能用含二氧化硅的玻璃、陶瓷、瓷器、陶器盛放,一般可用塑料瓶。 (3)SiO2与强碱溶液反应可生成水玻璃,它是一种矿物胶,常用作粘合剂。所以实验室盛放碱溶液的试剂瓶不用玻璃塞,而用橡胶塞。 二氧化硅在IC中的用途 二氧化硅薄膜最重要的应用是作为杂质选择扩散的掩蔽膜,因此需要一定的厚度来阻挡杂质扩散到硅中。二氧化硅还有一个作用是对器件表面保护和钝化。二氧化硅薄膜还可作为某些器件的组成部分: (1)用作器件的电绝缘和隔离。 (2)用作电容器的介质材料。 (3)用作MOS晶体管的绝缘栅介质。 1 二氧化硅(SiO2)薄膜的制备 针对不同的用途和要求,很多SiO2薄膜的制备方法得到了发展与应用,主要有化学气相淀积,物理气相淀积,热氧化法,溶胶凝胶法和液相沉积法等。 1.1化学气相淀积(CVD) 1969年,科莱特(Collett)首次利用光化学反应淀积了Si3N4薄膜,从此开辟了光化学气相淀积法在微电子方面的应用。 化学气相淀积是利用化学反应的方式,在反应室内,将反应物(通常是气体)生成固态生成物,并淀积在硅片表面是的一种薄膜淀积技术。因为它涉及化学反应,所以又称CVD(Chemical Vapour Deposition)。 CVD法又分为常压化学气相沉积(APCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)和光化学气相沉积等。此外CVD法制备SiO2可用以下几种反应体系:SiH4-O2、SiH4-N2O、SiH2Cl2-N2O、Si(OC2H5)4等。各种不同的制备方法和不同的反应体系生长SiO2所要求的设备和工艺条件都不相同,且各自拥有不同的用途和优缺点。目前最常用的是等离子体增强化学气相沉积法。 1.1.1等离子体增强化学气相沉积法 这种技术利用辉光放电,在高频电场下使稀薄气体电离产生等离子体,这些离子在电场中被加速而获得能量,可在较低温度下实现SiO2薄膜的沉积。这种方法的特点是沉积温度可以降低,一般可从LPCVD中的700℃下降至200℃,且生长速率快,可准确控制沉积速率(约1nm樸s),生成的薄膜结构致密;缺点是真空度低,从而使薄膜中的杂质含量(Cl、O)较高,薄膜硬度低,沉积速率过快而导致薄膜内柱状晶严重,并存在空洞等。

中空二氧化硅微球的制备方法研究进展

技术进展 ,2009,23(4):257~264SI L I CONE MATER I A L 中空二氧化硅微球的制备方法研究进展 3 顾文娟 1,2 ,廖 俊2,吴卫兵2,易生平2,黄 驰 2,33 ,黎厚斌 1 (1.武汉大学印刷与包装系,武汉430072;2.有机硅化合物及材料教育部工程研究中心,武汉430072) 摘要:介绍了中空二氧化硅微球的性质特点和应用范围,归纳了中空微球的一些主要制备方法,重点介绍了模板法(溶胶-凝胶法、层层自组装法)和乳液法的研究进展,讨论了不同方法之间的的优缺点。在此基础上,对中空二氧化硅微球的研究前景进行了展望。 关键词:中空,二氧化硅,模板法,乳液法 中图分类号:TK12712 文献标识码:A 文章编号:1009-4369(2009)04-0257-08 收稿日期:20090226。 作者简介:顾文娟(1985—),女,博士生。 3基金项目:湖北省自然科学基金(2005ABA034);湖北省催化材料重点实验室基金(CHCL06003)。33联系人,E -mail:chihuang@whu 1edu 1cn 。 近年来,具有特殊拓扑结构的粒子引起了人 们广泛的关注。其中,有关中空微球的研究已经 成为材料科学领域的研究焦点[1] 。 中空微球是一类具有独特形态的材料,粒径在纳米级至微米级,具有比表面积大、密度低、稳定性好等特性。由于其内部中空,可以封装气体或者小分子物质(如水、烃类)等易挥发溶剂,当然也可以封装其它具有特殊功能的化合 物;因此可以应用到药物控释[2-4] 、形貌控制模板[5-6]或微胶囊封装材料 [7] (药物[8]、颜料、化妆品[9] 、油墨和生物活性试剂),处理水污染[10],化学催化[11]和生物化学[12]等方面;同时,通过调整微球尺寸以及空腔和壁厚可以有效 实现对隔声、光[13] 、热、机械等性能随心所欲的设计,在工业上有广泛的应用前景。 中空二氧化硅微球由于本身的高熔点、高稳定性、无毒等特殊性质,使其应用领域得到进一步的拓展。例如可以做成轻质填料、耐火材料应用到高端包装领域;在其空腔封装功能化合物[14],既可以制成具有缓释功能的药物[15],又能够在人造细胞、疾病诊治等方面具有一定的价 值,被应用到医药、医疗[16-17] 、防伪和香料等行业。因此,二氧化硅中空微球的制备受到了广大研究人士的关注。本文对二氧化硅中空微球的制备方法进行了总结。 1 制备方法 111 模板法 模板法是在制备特殊形貌材料中应用比较多 的一种方法。顾名思义,就是先以特定的物质作为形貌辅助物———模板,然后根据需要将材料包覆或填充在模板中得到所需的形貌。可以作为模板的材料有囊泡[18] 、胶束[19-22] 、聚合物乳胶粒[23-27]、无机物小颗粒[28-31]等等。 模板法按照壳层的生成方式不同又分为溶胶-凝胶法(s ol -gel )和层层自组装法(layer by layer )。11111 溶胶-凝胶法(s ol -gel )溶胶-凝胶法一般是先制备表面功能化的模板颗粒或者加入表面活性剂,利用有机硅烷的水解/缩合反应,在模板的表面形成二氧化硅壳层。 聚合物胶束和乳胶粒虽然都可被应用做模板。但一般来讲,乳胶粒作为模板粒径较大;在亚微米到微米范围,胶束作为模板粒径较小,大多低于100nm 。胶束作为模板的优点是:通过调整聚合物的尺寸、聚集情况以及溶剂可以实现对胶束的尺寸和形貌的控制。 迄今为止,应用的聚合物胶束都是由AB 或ABA 型聚合物组成的核-冠结构。在这些体系 中,胶束的“冠”可以汇集无机物前驱体,“核”则作为中空结构的模板。无机材料的前驱体被吸附到胶束的“冠”部,聚合形成中空颗粒的壳;聚合物核将通过煅烧或者其它方式去

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