TiO_2_蒙脱石纳米复合材料结构组装过程与表征_古朝建
第41卷第3期人工晶体学报
Vol．41No．32012年6月
JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS
June ，2012
TiO 2/蒙脱石纳米复合材料结构组装过程与表征
古朝建1，2，彭同江2，孙红娟2
，吕
霞2，罗利明
1，2
（1．西南科技大学材料科学与工程学院，绵阳621010；2．西南科技大学矿物材料及应用研究所，绵阳621010）
摘要：将氧化钛前驱体钛酸丁酯引入到不同用量十六烷基三甲基溴化铵（CTAB ）柱撑蒙脱石的层间域中，经原位水解、脱羟、成核结晶作用制备TiO 2/蒙脱石纳米复合结构材料。采用X 射线衍射（XRD ）分析手段对比研究了CTA +/蒙脱石、（Ti （OH ）4/CTA +）/蒙脱石和TiO 2/蒙脱石复合结构，揭示了不同阶段样品层间物在蒙脱石层间域中的组装方式。在季铵盐用量不同情况下，
CTA +/蒙脱石复合物和（Ti （OH ）4/CTA +）/蒙脱石复合物中季铵盐阳离子的排布方式均出现单层平卧、单层倾斜和双层倾斜排布，但单层倾斜和双层倾斜排布的倾斜角度不同，在（Ti （OH ）4/CTA +）/蒙脱石层间域中季铵盐阳离子仍起到骨架作用；TiO 2/蒙脱石复合材料中锐钛矿相含量随季铵盐用量的增加而增大，但锐钛矿晶粒的尺寸逐渐减小，蒙脱石层间域对锐钛矿相晶粒的长大和转化为金红石相都具有显著的阻滞作用。
关键词：TiO 2；蒙脱石；层间域；纳米复合结构；组装收稿日期：2012-01-18；修订日期：2012-03-08基金项目：国家自然科学基金（41072033）；西南科技大学研究生创新基金（10ycjj08）资助项目作者简介：古朝建（1987-），男，四川省人，硕士研究生。E-mail ：guchaojian2005@163．com 通讯作者：彭同江，教授，博士生导师。E-
mail ：tjpeng@swust．edu．cn 中图分类号：TB333
文献标识码：A
文章编号：1000-
985X （2012）03-0771-08Assembled Structure and Characterization of
TiO 2/Montmorillonite Nano-composites
GU Chao-jian 1，2，PENG Tong-jiang 2，SUN Hong-juan 2，LV Xia 2，LUO Li-ming 1，2
（1．Institute of Materials Science and Engineering ，Southwest University of Science and Technology ，Mianyang 621010，China ；2．Institute of Mineral Materials ＆Application ，Southwest University of Science and Technology ，Mianyang 621010，China ）
（Received 18January 2012，
accepted 8March 2012）Abstract ：TiO 2/montmorillonite composites were prepared following in-situ hydrolyzing and thermal treatment route involves the hydrolysis of tetranbutyl titanate （TBT ）and crystallization in the presence of organo-clays prepared from montmorillonite treated with different dosage of cetyltrimethyl ammonium bromide （CTAB ）．
All the resulting materials （CTA +/montmorillonite ，（Ti （OH ）4/CTA +）/
montmorillonite and TiO 2/montmorillonite composites ）were characterized contrastively by XRD．With different dosage of CTAB ，assembly mode of CTA +/montmorillonite and （Ti （OH ）4/CTA +）/montmorillonite in the interlayer space of montmorillonite are both lateral-monolayer ，paraffin-type monolayer and paraffin-type bilayer ，the angle of inclination for paraffin-type monolayer and paraffin-type bilayer are different ，and cetyltrimethyl ammonium play a role of framework in the interlayer space of montmorillonite．The dosage of anatase in TiO 2/montmorillonite composites increases as the dosage of CTAB increasing ，but the size of anatase TiO 2dereases gradually．Interlayer space of montmorillonite could effectively inhibit the growth of anatase crystals and depress the phase transformation from anatase
772人工晶体学报第41卷
into rutile．
Key words：TiO
2
；montmorillonite；interlayer space；nanocomposite structure；assemble mode
1引言
蒙脱石是含膨胀晶层的TOT型粘土矿物，其结构层为由两个活性氧相对的硅氧四面体片（T）夹一个铝（镁）氧八面体片（O）构成，结构层之间（层间域）充填有水分子和可交换性阳离子。因而蒙脱石的层间域可以看作是由带负电荷的结构层构成的二维“弹性限域空间”，具有一维纳米尺度。通过阳离子交换或溶剂化作用可向层间域中引入不同物质，并在一定条件下产生水解、脱羟、结晶或聚合等系列原位化学反应，形成新的产物［1］。因此，蒙脱石的层间域可以作为二维空间纳米反应器。
TiO
2
/蒙脱石纳米复合材料作为新型环境光催化材料的研究已成为研究热点［2］。在钛基柱撑蒙脱石的制备过程中，氧化钛颗粒的前驱体-水合钛离子［TiO（OH）x］n+m只有1 2nm大小，热处理后在蒙脱石层间域中形成的氧化钛纳米颗粒太小，导致实际光催化效率很低［3］。Zhu等［4］指出，在氧化钛插层蒙脱石的合成过程中引入有机结构调节剂，可以调控蒙脱石层间氧化钛颗粒前驱体（水合钛离子凝胶颗粒）的大小和形貌，克服单一钛柱撑的不足，得到结构和性能更好的钛柱撑蒙脱石材料。许多学者也对有机蒙脱石的层间有机离子或分子的排布方式进行了研究［5，6］，发现长链烷基季铵盐阳离子在层间域的排布方式有平卧单层、平卧双层、以及石蜡质排列等，其中石蜡质排列方式又分为倾斜单层、倾斜双层，不同的排列方式对应不同的层间距。孙红娟等［7］设计了一种新的合成TiO2/蒙脱石纳米复合材料路线，即将TiO2前驱体钛酸丁酯通过溶剂化作用引入季铵盐柱撑处理后的有机蒙脱石中，再经原位水解、脱羟处理制备了TiO2/蒙脱石纳米复合物，发现蒙脱石的硅氧结构抑制了TiO2晶型由锐钛矿相向金红石相的转变，进而使相变温度升高，同时阻碍了锐钛矿晶粒的生长。尽管对有机或无机插层蒙脱石复合材料已进行了较为系统和深入的研究［7-9］，但对有机蒙脱石中烷基季铵盐离子与钛酸丁酯的水解产物水合氧化钛在蒙脱石结层间域中的组装与机理的研究还未见报道。
本文以不同用量的十六烷基三甲基溴化铵为柱撑剂，对钠化改型蒙脱石进行了季铵盐柱撑处理，利用溶剂化作用向蒙脱石层间域引入钛酸丁酯［Ti（OC4H9）4］，通过过滤处理，除去蒙脱石片层外部分未插层进入蒙脱石层间域和未负载在蒙脱石表面的钛酸丁酯，经原位水解处理、热处理后制备TiO2/蒙脱石纳米复合材料。对比研究了CTA+/蒙脱石、（Ti（OH）4/CTA+）/蒙脱石和TiO2/蒙脱石复合结构特征，以揭示不同阶段样品的层间物在蒙脱石层间域中的组装方式。
2实验
2．1实验原料与试剂
原料：实验用蒙脱石样品采自新疆阿尔泰膨润土矿山，为钙蒙脱石。化学组成ω（B）/%：SiO253．89，
Al
2O
3
6．54，Fe
2
O
3
6．22，MgO2．76，CaO0．52，Na
2
O0．37，K
2
O1．00，烧失量21．60。用Na
2
CO
3
进行钠化改型
处理，所获钠蒙脱石样品编号为Na-Mt［10］，阳离子交换容量（CEC）为90．2mmol/100g。
试剂：十六烷基三甲基溴化铵［C16H33N（CH3）3Br］（CTAB），用作蒙脱石的柱撑剂；钛酸丁酯［Ti
（OC
4H
9
）
4
］（TBT），用作氧化钛的前驱体；无水乙醇等。所用试剂均为分析纯。
2．2实验步骤
2．2．1季铵盐柱撑处理
称量钠蒙脱石样品（Na-Mt）6份（每份5g）置于烧杯中，分别加入不同倍数阳离子交换容量（CEC）的柱撑剂CTAB和50mL去离子水，搅拌均匀后置于微波炉中，在微波功率为320W下加热处理3min。取出后经过滤、洗涤至无Br－（以0．1mol/LAgNO3检验），80?下烘干，研磨过200目筛后密封保存。根据柱撑剂
第3期古朝建等：TiO 2/蒙脱石纳米复合材料结构组装过程与表征773
的加入量，所得各柱撑蒙脱石样品分别标记为n CM 。其中C 代表CTA +
；M 代表蒙脱石，
n 为加入柱撑剂的量，即CEC 的倍数，分别为0．5，
1．0，1．5，2．0，2．5，3．0。2．2．2溶剂化处理
分别称取柱撑蒙脱石样品5g 加入无水乙醇中，配成质量浓度为5%的柱撑蒙脱石悬浊液；将钛酸丁酯
加入到无水乙醇中，配成浓度为1mol /L 钛酸丁酯乙醇溶液；将钛酸丁酯乙醇溶液缓慢加入到柱撑蒙脱石悬浊液中，
使钛酸丁酯与柱撑蒙脱石之比为30mmol /g ，搅拌反应8h ，陈化6h ；将反应充分的（TBT /CTA +
）/蒙脱石悬浊液进行过滤，为防止TBT 水解，过滤时应采用长颈漏斗在干燥的环境下进行；得到滤纸上的浆体，
即为（TBT /CTA +
）/蒙脱石复合物浆体。2．2．3水解处理
向（TBT /CTA +
）/蒙脱石复合物浆体中逐滴加入物质的量为钛酸丁酯50倍的蒸馏水，搅拌均匀，水解陈
化24h ，然后经过滤、80?下干燥、研磨，获得水合氧化钛/蒙脱石复合物样品，标记为n CTM 。其中C 代表
CTA +，T 代表Ti （OH ）4，M 代表蒙脱石，n 为0．5，1．0，1．5，2．0，2．5，3．0，对应于样品所加入CTAB 的物质的
量相对于蒙脱石交换容量的倍数。
采取2．2．2、2．2．3步骤，以钠蒙脱石与钛酸丁酯作用并进行水解，制得对比样品，标记为：TM 。
2．2．4原位脱羟处理
将水合氧化钛/蒙脱石复合物样品置于高温炉中，在600?下热处理2h ，冷却至室温，研磨。获得TiO 2/
蒙脱石复合样品，标记为n CTM-600，这里n 、M 的意义同上，T 代表TiO 2，600代表样品的热处理温度为600?。2．2．5
纯纳米TiO 2的制备
方法如文献［
7］所示，在100 700?范围进行热处理，每次分别煅烧2h 。样品标记为：T-100、T-300、T-400…T-700。2．3
样品分析
采用荷兰帕纳科公司X＇Pert MPD Pro 型X 射线衍射进行物相分析。测试条件：Cu 靶（λ=0．15406nm ），管压40kV ，管流40mA ，狭缝系统（DS ）：0．5?，防散射狭缝（SS ）：0．04rad ，接受狭缝（AAS ）：5．5mm ，连续扫描。3
结果与讨论
3．1
CTA +/蒙脱石纳米复合结构的组装
3．1．1
CTA +/蒙脱石纳米复合结构的X 射线衍射特征
图1钠蒙脱石（Na-Mt ）和CTA +/蒙脱石（n CM ）的XRD 图谱Fig．1
XRD patterns of Na-montmorillonite sample （Na-Mt ）
and the CTA +/montmorillonite complexes samples （n CM ）
图1为钠蒙脱石（Na-Mt ）和CTA +/蒙脱石（n CM ）的XRD 图谱。从图1（a ）中可以看出，钠蒙脱石样品（Na-Mt ）出现1．25nm 的宽缓衍射峰，为钠蒙脱石的d 001特征峰。由图1（b ），CTA +/蒙脱石样品（n CM ，n =0．5 5．0）的衍射特征随加入季铵盐量的不同而变化。最大底面间距随季铵盐加入量的增加而增大。当季铵盐用量较低（0．5 1．0倍CEC ）时，只出现1个宽缓衍射峰，样品0．5CM 的最大底面反射间距为1．50nm ，样品1．0CM 的最大底面间距急剧增大，由1．50nm 上升到2．48nm ；随着季铵盐用量的增大（1．5 2．0倍CEC ），各样品均出现了两个或更多衍射峰，最大底面间距和衍射峰强度逐渐增大，如样品1．5CM 的
d 001值为3．62nm ，样品2．0CM 为3．95nm ；当季铵盐用量较高时（2．5 5．0倍CEC ），各样品的衍射特征峰强度逐渐增大，但最大底面间距并没有明显变化，均为3．95nm ?。在季铵盐用量高于2．0倍CEC 时，样品
774人工晶体学报第41卷的衍射图上都出现了3．95nm、1．96nm、1．31nm和0．98nm衍射峰，计算可以确定它们分别是样品的
d （001）、d
（002）
、d
（003）
和d（004）衍射峰［12］。
在图1（b）中，当季铵盐用量较低时，样品衍射峰强度低、峰宽大，随季铵盐用量的增加，衍射峰强度逐渐
增加、峰宽逐渐减小，并出现了高衍射级次（由2逐渐增加至4）的衍射峰。这表明当季铵盐用量不同时，季铵盐阳离子在蒙脱石层间域中的排布方式不同，同时说明随着季铵盐用量的增加，季铵盐阳离子在层间域中的排列有序度逐渐增加。
3．1．2季铵盐阳离子（CTA+）在蒙脱石层间域中的排布方式
由图1（b），随着季铵盐用量的逐步增加，柱撑样品层间距逐渐增大，依次为：1．25nm（Na-Mt）→1．50 nm（0．5CM）→2．48nm（1．0CM）→3．62nm（1．5CM）→3．95nm（2．0CM）。从而得出，季铵盐阳离子在蒙脱石层间的排布方式变化趋势依次为：单层平卧排列→单层倾斜排布→双层倾斜排列［6］（表1）。当季铵盐用量为2．0倍CEC时，层间季铵盐阳离子开始呈现双层倾斜排列，如样品2．0CM；继续增大季铵盐的用量，从2．5倍CEC 5．0倍CEC，样品（2．5CM、3．0CM和5．0CM）的衍射峰与样品2．0CM的衍射峰相同，季铵盐阳离子在蒙脱石层间都为双层倾斜排列。这是因为蒙脱石的层电荷数是一定的，当季铵盐用量达到2．0倍CEC时，进入蒙脱石层间域的CTA+的量达到最大值，故继续增大季铵盐用量，不能使更多CTA+进入蒙脱石层间域中，层间距不再随季铵盐的用量的增加而增大。
通过式（1）可计算出链状季铵盐阳离子与蒙脱石结构层桥氧原子面的夹角θ［10］，
θ=arcsin d
（001）
－0．96
l
（1）
其中，l为CTA+阳离子碳链的长度，约为2．59nm；d001为柱撑蒙脱石1级底面反射间距；0．96为无水蒙脱石结构单元层的厚度（单位：nm）［11］。
在CTA+/蒙脱石纳米复合结构中，带正电荷的季铵盐阳离子通过阳离子交换或分子吸附进入蒙脱石的层间域中，并与带负电荷的结构层以静电引力相联系，季铵盐阳离子带正电荷的一端指向蒙脱石结构层上带负电荷的桥氧；季铵盐阳离子呈平卧、单层或双层倾斜的方式与蒙脱石结构层实现组装（表1）。
表1CTA+/蒙脱石柱撑样品层间季铵盐阳离子的高度及排布方式
Table1The height and the assembly mode of the quaternary ammonium cations in the interlayer space of montmorillonite Samples d（001）/nm h/nm Assembly mode of CTA+
0．5CM1．550．59Lateral monolayer
1．0CM2．481．52Paraffin-type monolayer，angle of inclination：35．92?
1．5CM3．622．66Paraffin-type bilayer，angle of inclination：30．90?
2．0CM3．952．99Paraffin-type bilayer，angle of inclination：35．73?
2．5CM3．952．99Paraffin-type bilayer，angle of inclination：35．73?
3．0CM3．952．99Paraffin-type bilayer，angle of inclination：35．73?
5．0CM3．952．99Paraffin-type bilayer，angle of inclination：35．73?
3．2（Ti（OH）
4
/CTA+）/蒙脱石纳米复合结构的组装
3．2．1（Ti（OH）
4
/CTA+）/蒙脱石纳米复合结构的X射线衍射特征
图2为Ti（OH）4+蒙脱石（TM）和（Ti（OH）4/CTA+）/蒙脱石复合物（n CTM）样品的XRD图谱。未柱撑的原始钠蒙脱石样品（Na-Mt）直接加入钛酸丁酯混合均匀后经水解制备的Ti（OH）4+蒙脱石混合物（TM）样品，其特征衍射峰（图1（a）中）与钠蒙脱石样品（Na-Mt）的特征衍射峰（图2（a）中）表现出非常一致的形态，即都出现了d（001）为1．25nm?的宽缓衍射峰，钠蒙脱石样品的d（001）未发生变化。说明钠蒙脱石样品与钛酸丁酯混合后，钛酸丁酯分子没有进入到蒙脱石的层间域中，以致水解后形成的Ti（OH）4未能插入蒙脱石层间域中。
通过溶剂化作用将等量的钛酸丁酯引入到不同用量季铵盐柱撑后的蒙脱石层间域中，钛酸丁酯经原位水解在蒙脱石层间域内形成Ti（OH）4，制备出（Ti（OH）4/CTA+）/蒙脱石（n CTM，n=0．5 5．0）样品。由图
第3期古朝建等：TiO 2/蒙脱石纳米复合材料结构组装过程与表征775
2（b ），当季铵盐用量为0．5 2．0倍CEC 时，n CTM （n =0．5 2．0）样品的d （001）值逐渐增大，从1．55nm 逐渐
增加到2．40nm ；当季铵盐用量为2．5 5．0倍CEC 至时，
n CTM （n =2．5 5．0）样品的d （001）值基本保持在3．16nm ，说明（Ti （OH ）4/CTA +
）/蒙脱石样品的层间距强烈依赖于季铵盐的用量。
图2Ti （OH ）4+蒙脱石（TM ）和（Ti （OH ）4/CTA +
）/蒙脱石
复合物（n CTM ）样品的XRD 图谱
Fig．2XRD patterns of Ti （OH ）4
+montmorillonite complexes sample （TM ）and （Ti （OH ）4/CTA +）/montmorillonite
complexes samples （n CTM ）
将（Ti （OH ）4/CTA +
）/蒙脱石样品的衍射图谱
（图2（b ））与CTA +/蒙脱石样品的衍射图谱（图1（b ））对比发现，n CTM （图2（b ））相对于n CM （图1（b ））最大底面间距d （001）衍射峰强度变弱，峰宽变大，且峰位均向高角度一侧位移。当季铵盐用量较低（n =0．5 1．0倍CEC ）时，n CTM 样品的最大底面间距均为1．55nm ?，且只出现一个宽缓的衍射峰。随着
季铵盐用量的增大（n =1．5 2．5倍CEC ），
n CTM 样品的最大底面间距逐步增大，依次为：1．92nm （1．5CTM ）→2．40（2．0CTM ）→3．16（2．5CTM ）。其中样
品1．5CTM 、
2．0CTM 均只出现一个宽缓的衍射峰，而样品2．5CTM 还出现了二级衍射峰。当季铵盐用量较高时（n =2．5 5．0倍CEC ），
n CTM 样品的最大底面间距衍射峰的强度均较弱。这表明，
钛酸丁酯在蒙脱石层间域中原位水解后，季铵阳离子在层间域中仍起到骨架作用；水解后形成的Ti （OH ）4
不仅使原
CTA +/蒙脱石样品中季铵盐阳离子的倾斜角度变小，还导致（Ti （OH ）4/CTA +
）/蒙脱石复合结构的有序度降
低。
3．2．2
（Ti （OH ）4/CTA +）在蒙脱石层间域中的排布方式
利用公式（1），对（Ti （OH ）4/CTA +
）/蒙脱石复合结构中季铵盐阳离子的排布方式进行计算（表2）。由
图2（b ），在季铵盐用量较低（0．5 1．0倍CEC ）时，n CTM 层间距几乎相等，CTA +在蒙脱石层间域的组装方式是一致的，即为单层平卧排布，说明水合氧化钛仅存在于季铵盐阳离子的空隙中。随着季铵盐用量的增加（1．5 2．0倍CEC ），各n CTM 样品的层间距逐步增大，CTA +排布方式均符合单层倾斜方式，倾斜角度由23．19?增加至33．78?。当季铵盐用量更高时（2．5 5．0倍CEC ），最大底面间距进一步增大至d （001）=3．16nm ?。与图1（b ）比较发现，
在引入钛酸丁酯并原位水解形成水合氧化钛后，蒙脱石层间域内季铵盐阳离子的排布方式发生了变化，由引入钛酸丁酯前的单层倾斜变为单层平卧（样品n CTM ，n =0．5 1．0），或由双层倾斜改变为单层倾斜（样品n CTM ，n =1．5），或双层倾斜的角度减小（样品n CTM ，n =2．0 5．0），倾斜角度由35．73?
减小至16．14?或25．15?。说明在引入钛酸丁酯发生原位水解后，所形成的水合氧化钛胶体粒子（表面带正电）将部分季铵盐阳离子交换出层间域，
引起层间域中季铵盐阳离子含量降低，并导致排布方式和倾斜角度变化。这表明链状季铵盐阳离子在层间域中仍起到骨架作用，而水合氧化钛胶体粒子仅可能存在于链状季铵盐阳离子空隙中。
表2
（Ti （OH ）4/CTA +）/蒙脱石样品层间的季铵盐阳离子的高度及排布方式
Table 2
The height and assembly mode of quaternary ammonium cations in the interlayer space of montmorillonite
Samples d （001）/nm h /nm Assembly mode of CTA +
0．5CTM 1．550．59Lateral monolayer
1．0CTM 1．580．62Lateral monolayer
1．5CTM 1．981．02Paraffin-type monolayer ，angle of inclination ：23．19?2．0CTM 2．401．44Paraffin-type bilayer ，angle of inclination ：16．14?2．5CTM 3．162．20Paraffin-type bilayer ，angle of inclination ：25．15?3．0CTM 3．162．20Paraffin-type bilayer ，angle of inclination ：25．15?5．0CTM
3．16
2．20
Paraffin-type bilayer ，angle of inclination ：25．15?
776人工晶体学报第41卷
由表2，并与图1（b ）和表1比较，当引入钛酸丁酯水解后，不仅改变了季铵盐阳离子原有的排布方式，
而且使形成的（Ti （OH ）4/CTA +
）/蒙脱石复合结构的有序度明显降低，表现为衍射峰强度明显降低。3．3
TiO 2/蒙脱石纳米复合结构中TiO 2晶体的转变3．3．1XRD 分析
图3不同温度热处理下纯TiO 2样品的XRD 图谱Fig．3
XRD patterns of pure TiO 2
calcined at different temperature
图3是钛酸丁酯直接水解后样品在不同温度下（100 700?）煅烧的XRD 图谱。可以看出，当热处理温度100?时样品为无定型状态，仅出现锐钛矿相（101）面强度很弱的宽缓衍射峰；300?出现较多的锐钛矿衍射峰，但峰宽较大，说明锐钛矿结晶度差；随着温度的升高，锐钛矿的各衍射峰强度逐渐增强，且峰形逐渐变锐，表明结晶程度提高。在600?时，在2θ为27．49?和36．08?出现了金红石相的（110）和（101）面特征衍射峰，表明部分锐钛矿转化为金红石；当温度升高至700?时，大部分锐钛矿转变为金红石，仅有少量锐钛矿存在。
原位水解制备的（Ti （OH ）4/CTA +
）/蒙脱石复合物样品经加热处理，可使层间域中的水合氧化钛产生原位脱羟，并成核、结晶为锐钛矿型二氧化钛或转化为金红石型二氧化钛。研究表明，
在空气气氛中对样品进行热处理，有机物（十六烷基三甲基溴化铵、无水乙醇、
残留下来的钛酸丁酯和烷氧基链）可在500?下完全去除［8，9］
。图4为（Ti （OH ）4/CTA +）/蒙脱石复合物样品经600?热处理2h 后得到TiO 2/蒙脱石复合样品（n CTM-600（n =0．5 5．0））的X 射线衍射图。从图中可以看出，除原样中蒙脱石和石英的衍射峰外，还在2θ为25．28?附近出现了锐钛矿的（101）特征衍射
峰，在2θ为27．46?附近出现了金红石的（110）特征衍射峰。表明（Ti （OH ）4/CTA +
）/蒙脱石复合物样品中的Ti （OH ）4经600?热处理2h 后完全脱羟，成核、结晶为锐钛矿晶粒，并有部分锐钛矿转化为金红石。
图4600?热处理后制备的TiO 2/蒙脱石纳米
复合结构样品的XRD 图谱
Fig．4
XRD patterns of the TiO 2/Montmorillonite samples after thermal heating at 600?（A ：anatase ；R ：rutile ；
Q ：quartz ；M ：montmorillonite ；n ：different CTAB content in n CTM-600samples ）
由图4，随季铵盐用量的增加，所制备的TiO 2/蒙脱石纳米复合材料样品中锐钛矿（101）特征峰逐渐增强，而金红石（110）特征峰逐渐减弱。这表明，随季铵盐用量的增加进入蒙脱石层间域中钛酸丁酯的量增大，因而在蒙脱石层间域中形成更多的二氧化钛晶体。利用XRD 图谱中不同物相衍射线的积分强度可
计算混合物中各物相的相对含量［12］
，如果样品中二氧化钛晶体只含有锐钛矿相和金红石相，锐钛矿相所占氧化钛晶体的质量百分比（W A ）可由式（2）计算得出
［13］
。
W A =1－
11+0．884
A A
A R
（2）
式中：A A -锐钛矿相（101）峰的积分强度；A R -金红石相
（110）峰的积分强度。
根据scherrer 公式（3），采用锐钛矿（101）峰的半高宽可近似估算锐钛矿晶粒的平均粒径尺寸［14］
。
D =κλ/βcos θ
（3）
式中：κ-scherrer 常数，值为0．89；β-（101）峰的积分半高宽；λ-X 射线波长，值为0．1541nm ；θ为半衍射角。
采用（2）、
（3）式对TiO 2/蒙脱石复合样品（nCTM -600，n =0．5 5．0）中锐钛矿相二氧化钛的百分含量
第3期古朝建等：TiO 2/蒙脱石纳米复合材料结构组装过程与表征777
（W A ）和锐钛矿的晶粒尺寸（D ）进行了计算，所获结果与不同季铵盐用量的关系如图5所示。从图中可以看
出，随季铵盐用量的增加，W A 逐渐增大，但D 逐渐减小。未经季铵盐柱撑处理的TM-600样品W A 最小，为33%；D 值最大，为37nm ；随季铵盐用量的增加，W A 数值急剧增大，至2．5倍CEC 时达到最大值，为93%?；
而D 值则减小至25nm ?。继续增加季铵盐用量，W A 及D 值变化不大。图5季铵盐用量与锐钛矿含量及其晶粒尺寸的关系Fig．5
Relationship between the contents of CTA +and the contents of anatase and its crystallite size
（W A ：the contents of anatase ；D ：the size of anatase ）
由图5，结合图1、2表明，当钛酸丁酯用量相同
时，
随着季铵盐用量的增加，钛酸丁酯通过溶剂化作用进入季铵盐柱撑蒙脱石层间域的量逐渐增大，蒙脱石层间域逐渐被撑大，因此经过热处理后，处于层间域中的二氧化钛的含量也逐渐增大。进而表明，蒙脱石层间域对二氧化钛晶粒长大和锐钛矿向金红石的相转变
具有阻滞作用。未经季铵盐处理的TM-600样品中二氧化钛主要包覆于蒙脱石片层表面，
未能进入蒙脱石层间域中，蒙脱石片层硅氧结构不能抑制二氧化钛晶
型由锐钛矿相向金红石相的转变［7］，大部分二氧化钛转化为金红石相，所含锐钛矿相的二氧化钛最低；随季
铵盐用量的增加，季铵盐阳离子所形成的空隙可容纳更多水解后的水合氧化钛，并将其分散开，在脱水结晶
过程中，
由于季铵盐阳离子的存在促进了锐钛矿的均匀成核，但阻碍了锐钛矿晶粒的长大，同时蒙脱石结构层亦抑制了锐钛矿相向金红石相转变。当季铵盐柱撑蒙脱石样品的层间距达到极大值后，
季铵盐用量继续增加，钛酸丁酯分子已不能通过溶剂化作用再进入蒙脱石层间域中，因此，
TiO 2/蒙脱石复合样品中锐钛矿含量及晶粒尺寸变化不大。3．3．2
TEM 分析
图
6Na-Mt 样品（a ）和2．0CTM-600样品（b ）的HRTEM 图
Fig．6HRTEM images of （a ）Na-Mt sample
and （b ）2．0CTM-600sample
图6为蒙脱石原样（Na-Mt ）和经600?煅烧后的TiO 2/蒙脱石样品（2．0CTM-600）的高分辨透射电镜图，突起的黑色条纹为蒙脱石结构层。其中放大图部
分为黑框所选区域。由图6（a ）放大图可以清晰看出，Na-Mt 样品的结构层与层间域交替排列形成明显周期性的晶格条纹，在［
001］方向呈现长程有序排列；2．0CTM-600样品（图6（b ））仍具有清晰的晶格条纹，从
图6（b ）的放大图的1、2区域点可以看出，在蒙脱石层间域中出现了球形的TiO 2纳米颗粒，粒径约为几个纳
米，蒙脱石结构层在［001］方向有序性排列遭到破坏，出现层间域膨大，结构层被剥离分散。表明TiO 2纳米颗粒已经进入蒙脱石层间域，进而验证了XRD 的分析结果，即钛酸丁酯分子通过溶剂化作用进入蒙脱石层间域，并在层间水解，脱羟结晶为TiO 2纳米颗粒。3．4
TiO 2/蒙脱石制备过程中纳米复合结构组装过程
通过上述研究，建立了TiO 2/蒙脱石纳米复合结构的组装过程和模式（图7），包括季铵盐柱撑、溶剂化插层、原位水解、加热脱羟形成TiO 2晶体4个过程。（1）季铵盐柱撑：钠蒙脱石经季铵盐柱撑后，d 001值变大，季铵盐阳离子以不同排布方式嵌入蒙脱石层间域中，将层间域撑大，不仅使蒙脱石结构层表面由亲水性变为亲油性，而且为引入钛酸丁酯提供了空间。（2）溶剂化作用：在溶剂化作用过程中，蒙脱石层间域中作为溶剂的季铵盐阳离子将作为溶质的钛酸丁酯分子引入蒙脱石的层间域中，并使其分布在链状季铵盐阳离子所形成的空隙中。
（3）原位水解：向（TBT /CTA +）/蒙脱石复合物中滴加去离子水时，由于季铵盐阳离子的亲水基，水分子
778人工晶体学报第41卷
不断向层间域深处扩散，使钛酸丁酯分子产生原位水解而形成水合氧化钛，水合氧化钛胶粒表面荷正电，可与蒙脱石带负电性的结构层结合，同时将部分季铵盐阳离子排出蒙脱石层间域。
（4）加热脱羟及结晶：在热处理过程中，水合氧化钛产生原位脱羟作用和锐钛矿相结晶作用，当温度达到600??时，部分锐钛矿相转化为金红石相。从而，形成了具有纳米复合结构的TiO2/蒙脱石纳米复合材料。
图7TiO2/蒙脱石复合材料的制备过程与组装模式示意图
/Montmorillonite composite Fig．7Scheme for the preparation process and the assembled model of TiO
2
4结论
（1）采用溶剂化作用可将氧化钛前驱体钛酸丁酯引入季铵盐柱撑蒙脱石的层间域中，通过原位水解可形成（Ti（OH）4/CTA+）/蒙脱石复合物，经热处理后形成TiO2/蒙脱石纳米复合材料；
（2）（Ti（OH）
/CTA+）/蒙脱石复合物中季铵盐阳离子在蒙脱石层间域中起着骨架作用，仍出现单层平
4
卧、单层倾斜和双层倾斜排布方式。钛酸丁酯在蒙脱石层间域原位水解过程中所形成的水合氧化钛粒子填充在季铵盐阳离子柱撑形成的空隙中，这个过程使原季铵盐柱撑蒙脱石中季铵盐阳离子的排布方式发生变化；
（3）处于蒙脱石层间域中的水合氧化钛，在加热过程中可产生原位脱羟、成核及结晶作用，形成TiO
/
2蒙脱石纳米复合结构。在这个过程中，蒙脱石层间域对锐钛矿晶粒的长大和向金红石相转变都具有显著的阻滞作用。
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（下转第797页）
第3期周雪飞等：动力学蒙特卡洛（KMC）模拟薄膜生长797
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实验一 轴系结构组合设计实验
实验一轴系结构组合设计实验 一、实验目的 1. 熟悉并掌握轴、轴上零件的结构形状及功用、工艺要求和装配关系； 2. 熟悉并掌握轴及轴上零件的定位与固定方法，为轴系结构设计提供感性认识； 3. 了解轴承的类型、布置、安装及调整方法，以及润滑和密封方式； 4. 掌握轴承组合设计的基本方法，综合创新轴系结构设计方案。 二、实验设备 1. 组合式轴系结构设计与分析实验箱。箱内提供可组成圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系和蜗杆轴系三类轴系结构模型的成套零件，并进行模块化轴段设计，可组装不同结构的轴系部件。 2. 实验箱按照组合设计法，采用较少的零部件，可以组合出尽可能多的轴系部件，以满足实验的要求。实验箱内有齿轮类、轴类、套筒类、端盖类、支座类、轴承类及联接件类等8类40种168个零件。 3. 测量及绘图工具:直尺、游标卡尺、铅笔、三角板、稿纸等（除游标卡尺外，其余需自带）。 三、实验原理 1. 轴系的基本组成 轴系是由轴、轴承、传动件、机座及其它辅助零件组成的，以轴为中心的相互关联的结构系统。传动件是指带轮、链轮、齿轮和其它做回转运动的零件。辅助零件是指键、轴承端盖、调整垫片和密封圈等一类零件。 2. 轴系零件的功用 轴用于支承传动件并传递运动和转矩，轴承用于支承轴，机座用于支承轴承，辅助零件起联接、定位、调整和密封等作用。 3. 轴系结构应满足的要求 （1）定位和固定要求：轴和轴上零件要有准确、可靠的工作位置； （2）强度要求：轴系零件应具有较高的承载能力； （3）热胀冷缩要求：轴的支承应能适应轴系的温度变化； （4）工艺性要求：轴系零件要便于制造、装拆、调整和维护。 四、实验内容 1. 根据教学要求每组学生可自行选择实验内容（圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系或蜗杆轴系等）； 2. 熟悉实验箱内的全套零部件，根据提供的轴系装配方案（可参考图1-图6），选择相应的零部件进行轴系结构模型的组装； 3. 分析轴系结构模型的装拆顺序，传动件的周向和轴向定位方法，轴的类型、支承形式、间隙调整、润滑和密封方式；
纳米材料的自组装综述
纳米材料的自组装综述 专业：高分子材料与工程 摘要： 自组装技术是制备纳米结构的几种为数不多的方法之一。本文对最近几年自组装技术在纳米科技领域中的一些重大突破和成果进行较为系统地综述,主要包括以下几个方面:自组装单层膜、纳米尺度的表面改性、超分子材料、分子电子学与光子晶体。 关键词： 自组装; 纳米技术; 材料；超分子材料 1 引言 纳米科学与技术是一门在0. 1～100 nm 尺度空间研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。它以现代先进科学技术为基础,是现代科学(混沌物理、量子物理、介观物理、分子生物学) 和现代技术(计算机技术、微电子技术、扫描隧道显微技术、核分析技术) 相结合的产物。它的最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子,制造具有特定功能的产品。纳米技术作为21 世纪新的推动力,将对经济发展、国家安全、人民生活、以至于人们的思维产生深远的影响[1 ] 。 自组装是在无人为干涉条件下,组元自发地组织成一定形状与结构的过程[2 ] 。自组装纳米结构的形成过程、表征及性质测试,吸引了众多化学家、物理学家与材料科学家的兴趣,已经成为目前一个非常活跃并正飞速发展的研究领域[3 ] 。它一般是利用非共价作用将组元(如分子、纳米晶体等) 组织起来,这些非共价作用包括氢键、范德华力、静电力等[1 ,4 ] 。通过选择合适的化学反应条件,有序的纳米
结构材料能够通过简单地自组装过程而形成,也就是说,这种结构能够在没有外界干涉的状态下,通过它们自身的组装而产生。因此,自组装是制备纳米结构的几种为数不多的方法之一[2 ] ,它已成为纳米科技一个重要的核心理论和技术。纳米材料因其尺寸上的微观性，从而表现出特殊的光、电、磁及界面特性。这些特性使得纳米材料广泛应用于各种领域：涂料 [5 ]、催化剂[6-7] 、电化学[8] 、光化学[ 9]及材料科学[10-12 ](如光电子器件)。 2 自组装单层膜 分子与生物分子膜正在被广泛应用到许多研究领域。自组装单层膜就是其中的一个研究重点。它是分子通过化学键相互作用,自发吸附在固/ 液或固/ 气界面,形成热力学稳定和能量最低的有序膜。在适当的条件下,自组装单层膜可以通过不同类型的分子和衬底来制备,常用的衬底有Au (111) 、Pt(111) 、Ag 、Al 、Si 、云母、玻璃等。 目前,研究最多的自组装单层膜可以分为三种类型[13 ] :由脂肪酸自组装的单层膜; 由有机硅及其衍生物自组装的单层膜;烷烃硫醇在金表面自组装的单层膜。它们的原理很简单,一个烷烃长链分子 (带有10～20 个亚甲基单元) ,其头部基团吸附到所用的衬底上,如硫醇(S —H) 头部基团和Au (111) 衬底已被证明可以进行完美的结合,它代表了一种控制表面性质的模式。硫醇分子在溶液中很容易吸附到金衬底上,形成一密集的单层,尾部基团从表面伸向外部,通过应用带有不同尾基的硫醇分子,化学样品的表面功能可以在很大范围内进行调节。自组装单层膜有着广泛的应用,如电子传输的研究、生物
轴系结构设计与分析实验报告
轴系结构设计实验报告 一、实验目的 1、熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计，滚动轴承组合设计的基本方法； 2、熟悉并掌握轴、轴上零件的结构形状及功用、工艺要求和装配关系； 3、熟悉并掌握轴及轴上零件的定位与固定方法； 4、了解轴承的类型、布置、安装及调整方法以及润滑和密封方式。 二、实验设备 1、组合式轴系结构设计分析试验箱。 试验箱提供能进行减速器圆柱齿轮轴系，小圆锥齿轮轴系及蜗杆轴系结构设计实验的全套零件。 2、测量及绘图工具 300mm钢板尺、游标卡尺、内外卡钳、铅笔、三角板等。 三、实验步骤 1、明确实验内容，理解设计要求； 已知条件（包括传动零件类型、载荷条件、速度条件）： 直齿圆柱齿轮、圆锥滚子轴承、阶梯轴、载荷变动小、传动平稳 绘制传动零件支撑原理简图： 2、复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法（参看教材有关章节）； 3、构思轴系结构方案 （1）根据齿轮类型选择滚动轴承型号； 轴承类别：圆锥滚子轴承选择依据：能承受径向和轴向方向的力
（2）确定支承轴向固定方式（两端固定或一端固定、一端游动）； 轴承轴向固定方式：两端固定选择依据：传动平稳 （3）根据齿轮圆周速度（高、中、低）确定轴承润滑方式（脂润滑、油润滑）； 润滑方式：油润滑选择依据：齿轮圆周速度中低 （4）选择端盖形式（凸缘式、嵌入式）并考虑透盖处密封方式（毡圈、皮碗、油沟）； 密封方式：毡圈、端盖凸缘式选择依据：更好的密封轴肩 （5）考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题； 如何定位：定位的话可以用轴肩、端盖、套筒、挡圈，圆螺母。 选择依据：用外力对零件进行约束，使零件在轴向无法产生相对位移。 （6）绘制轴系结构方案示意图。 4、组装轴系部件 根据轴系结构方案，从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件、检查所设计组装的轴系结构是否正确。 5、测量零件结构尺寸（支座不用测量），并作好记录。 6、将所有零件放入试验箱内的规定位置，交还所借工具。 7、根据结构草图及测量数据，在图纸上绘制轴系结构装配图，要求装配关系表达正确，注明必要尺寸（如支承跨距、齿轮直径与宽度、主要配合尺寸），填写标题栏和明细表。 8、写出实验报告。 四、实验结果分析 1、轴上各键槽是否在同一条母线上。答：是。
蒙脱石吸蓝量的测试
蒙脱石吸蓝量的测试 1膨胀容.蒙脱石遇水有明显的膨胀性能,与盐酸溶液混合后,膨胀后所占的体积称为膨胀容,以mL/ g表示.膨胀容是鉴定蒙脱石矿石属性和估价蒙脱石质量的技术指标之一. 测定过程是:将1. 000 g试样加入盛有30～40 mL 蒸馏水的100 mL具塞量筒内,加水至75 mL ,塞紧摇匀,再加入25mL 浓度为1 mol/ L 盐酸溶液,摇匀后静置24 h ,读取沉淀物刻度值,即为试样的膨胀容. 2 膨润值.蒙脱石与水充分混合后,加入一定量电解质盐类,所形成的凝胶体积的毫升数称为膨润值,以mL/ 3 g表示.它也是鉴定蒙脱石属型和评估蒙脱石质量的技术指标之一. 测试过程为:将3. 000 g试样装入盛有75 mL 蒸馏水的100 mL 具塞量筒内,塞紧摇匀使之充分分散,再加 5 mL 浓度为0. 5 mol/ L氯化钠溶液,用蒸馏水稀释至100 mL ,摇匀静置2 4 h ,沉淀物的表观体积即为试样的膨润值. 3 吸蓝量.是指蒙脱石分散于水溶液中具有吸附次甲基蓝的能力,用g/ 100 g表示.吸蓝量可作为粗略估价膨润土矿中蒙脱石相对含量的主要技术指标,具体测定过程是:将0. 200 0 g试样置于盛有混合溶液的锥形瓶置于电炉上,加热煮沸 5 min ,再冷却至室温,用0. 005 mol/ L 次甲基蓝标准溶液滴定,到达终点时所消耗的次甲基蓝标准溶液的值,并按下式算出试样的吸蓝量 M = (0. 3739×C0 × V0 × 100) / m 式中: M 为蒙脱石吸附三水次甲基蓝的量,g/ 100 g. C0为次甲基蓝标准溶液的当量浓度,0. 005mol/ L. V0为滴定所消耗次甲基蓝标准溶液的体积,mL. m为试样重量g. 4 阳离子交换容量(CEC) .蒙脱石具有良好的吸附和阳离子交换性能,测定膨润土阳离子交换容量是综合评价膨润土矿的主要指标之一.测定方法是:将1. 000 g试样放入离心管中,加入20 mL50 %乙醇,搅拌3～ 5 min ,离心,弃去上清液,再加入50mL 0. 5 mol/ L 氯化铵- 50 %乙醇溶液,搅拌30min ,离心,弃去清液,向离心管内残渣加入25 mL氯化钙2甲醛混合液,加入适量NaOH 标准溶液,搅拌3 min.溶液和残渣用少量水转入100 mL 烧杯中,以酚酞作指示剂,用NaOH 标准溶液滴定至终点. CEC= ( C0 × V0 × 100) / m 式中: CEC为蒙脱石阳离子交换容量mmol/100 g. C0 为NaOH 标准溶液的当量浓度,0. 005 mol/ L. V0为滴定所消耗NaOH 标准溶液的体积,mL. m为试样重量g.
轴系结构设计实验指导与参考答案图
轴系结构的分析与测绘 一、实验目的 1.通过拼装和测绘，熟悉并掌握轴的结构设计以及轴承组合设计 的基本要求和方法。 2.了解并掌握轴系结构的基本形式，熟悉轴、轴承和轴上零件的结构、功能和工艺要求。掌握轴系零、部件的定位和固定、装配与调整、润滑与密封等方面的原理和方法。 二、实验内容 1. 根据选定的轴系结构设计实验方案，按照预先画出的装配草图进行轴系结构拼装。检查原设计是否合理，并对不合理的结构进行修改。 2.测量一种轴系各零、部件的结构尺寸，并绘出轴系结构的装配图，
标注必要的尺寸及配合，并列出标题栏及明细表。 三、实验设备和用具 1.模块化轴段(可组装成不同结构形状的阶梯轴)。 2. 轴上零件：齿轮、蜗杆、带轮、联轴器、轴承、轴承座、端盖、套杯、套筒、圆螺母、轴端挡板、止动垫圈、轴用弹性挡圈、孔用弹性挡圈、螺钉、螺母等。 3. 工具：活搬手、胀钳、内、外卡钳、钢板尺、游标卡尺等。 四、实验步骤 1. 利用模块化轴段组装阶梯轴，该轴应与装配草图中轴的结构尺寸一致或尽可能相近。 2. 根据轴系结构设计装配草图，选择相应的零件实物，按装配工艺要求顺序装到轴上，完成轴系结构设计。 3. 检查轴系结构设计是否合理，并对不合理的结构进行修改。合理的
轴系结构应满足下述要求： 1）轴上零件装拆方便，轴的加工工艺性良好。 2）轴上零件固定(轴向周向)可靠。 4.轴系测绘 1）测绘各轴段的直径、长度及轴上零件的相关尺寸。 2）查手册确定滚动轴承、螺纹联接件、键、密封件等有关标准件的尺寸。 5. 绘制轴系结构装配图 1) 测量出的各主要零件的尺寸，对照轴系实物绘出轴系结构装配图。 2)图幅和比例要求适当(一般按1:1)，要求结构清楚合理，装配关系正确，符合机械制图的规定。 3)在图上标注必要的尺寸，主要有：两支承间的跨距，主要零件的配合尺寸等。 4)对各零件进行编号。并填写标题栏及明细表(标题栏及明细表可参阅配套教材《机械设计课程设计》)。
5-第四章 自组装纳米制造技术_讲稿
[1]崔铮. 微纳米加工技术及其应用（第二版）. 北京：高等教育出版，2009.5 [2]王国彪. 纳米制造前沿综述. 北京：科学出版社，2009.3 31引言 “自上而下”与“自下而上”纳米制造技术 当前的纳米制造技术广义上可分为“自上而下”和“自下而上”两类。 自上而下的方法是指从宏观对象出发，对宏观材料或原料进行加工，完成纳米尺度结构特征的制造。主要涉及的技术包括切割、刻蚀以及光刻等。“自上而下”的加工方式，其最小可加工结构尺寸最终受限于加工工具的能力：光刻工具或刻蚀设备的分辨能力等。 自下而上的方法是指从微观世界出发，通过控制原子、分子和其它纳米对象，制造期望的纳米结构、器件和系统。主要包括自组装和通过工具辅助对不同的纳米尺度对象进行纳米操作。上一讲介绍的原子、分子操纵即属于纳米操作。这一讲主要介绍自组装纳米制造技术。 自组装（self-assembly） 自组装是一个非常广义的概念，任何一种由独立个体自发地形成一个组织、结构或系统的过程都可以称之为自组装。它是通过各种类型的相互作用力将各种结构单元组织在一起的，是自然界中广泛存在的现象。 不同尺度的自组装系统 自组装系统的尺度范围广，可以是微观的、介观的或宏观的，小到原子核，大到宇宙天体，均存在广义上的自组装现象，如图。 静态自组装和动态自组装 自组装可分为两大类： 静态自组装（S）是指那种在全部或者局部范围内平衡的体系，它不需要消耗能量。在静态自组装中，形成有序的结构是需要能量的，但是组装结果处在能量极小或最小状态，一旦形成，它就非常稳定，目前大多数关于自组装的研究都是这一类型。如原子、离子和分子晶体，相分离和离子层状聚合物，自组装单层膜，胶质晶体，流体自组装等。 动态自组装（D）发生机制必须在系统消耗外界能量的情况下才能发生，一旦有能量的散失，形成的结构或系统中的各个单元之间就会有相互作用产生而被破坏。如生物细胞，细菌菌落，蚁群和鱼群，气象图，太阳系，星系等。动态自
纳米粒子的自组装
纳米粒子的自组装 摘要：本文主要介绍了自组装的相关基础知识，并具体对纳米粒子的自组装进行了介绍，通过组装单元的类型对纳米粒子的自组装进行分类。组装单元有柔性的也有刚性的，有各向异性的也有各向同性的。分为各向同性刚性粒子的自组装、各向异性刚性粒子的自组装、各向异性柔性粒子的自组装以及各向同性柔性粒子的自组装这四类进行了详细介绍。 关键词：纳米粒子，自组装，刚性，柔性，各向同性，各向异性 1引言 组装在汉语释义中，是指把零散的部件组合在一起，使成为整体，组装的过程中，用到的是人力或者机械力。与日常生活中的“组装”不同，自组装（self-assembly）是指在非共价力的作用下，小分子、大分子或纳米粒子组合成规则有序的物体。这里的非共价力包括范德华力、氢键、静电作用、疏水作用、偶极相互作用等，称为自组装的驱动力，非共价力不是人手或者机械可以操控的，非共价力的操控需要人们对于物理化学的原理的理解和运用。自组装形成的规则有序的物体称为自组装体或者组装体（assembly），形成组装体的原料成为组装单元（building block），根据组装单元的不同，相应的就有小分子自组装、大分子自组装和纳米粒子的自组装。 图1.1是不同尺度物体生产的空间坐标轴，在坐标轴的右侧，常规加工可以制造各种尺寸大于0.1mm的物体，制造的技术已经非常成熟。微加工（microfabrication）则可以制造各种复杂形貌的微米物体（1-100μm），比如用双光线技术。在坐标轴的左侧，在零点几纳米到几纳米的尺度内，有机化学已经可以根据需要设计合成各种目标分子，技术已经非常成熟；在几个纳米到几百纳米范围内，高分子化学家则可以合成各种构造的高分子入梳形高分子，胶体化学家可以合成各种纳米晶体如八角状的纳米晶体，该尺度范围内，虽然还不能按照需要任意地制备物体，但是已经可以制造很多种不同结构不同形貌的物体，然而对于位于坐标轴中间的几十纳米到几个微米的尺度范围来说，该尺度大于化学合成所能制备的物体的上限，小于常规加工和微加工所能达到的下限，该尺度范围内的制造需要人们通过物理化学的原理的理解和使用来完成，这就是大分子自组装以及纳米粒子的自组装的任务所在。 图1.1 Fabrication of objects at all scales 大分子自组装经过三十年的发展，通过嵌段共聚物溶液自组装的方法可以制备二三十种
轴系结构设计与搭接实验
轴系结构设计与搭接实验 一、实验目的 1．了解机械传动装置中滚动轴承支承轴系结构的基本类型和应用场合。 2．根据各种不同的工作条件，初步掌握滚动轴承支承轴系结构设计的基本方法。 3．通过模块化轴系搭接实践，进一步掌握滚动轴承支承轴系结构中工艺性、标准化、轴系的润滑和密封等知识。 二、主要的实验设备 模块化轴系搭接系统：提供可实现多方案组合的基本轴段，以及轴系常用的零件如轴套、轴承、端盖、密封件、机架等。 2．测量与装拆工具 三、实验题目 1．单级齿轮减速器输入轴轴系结构 2．二级齿轮减速器输入轴轴系结构 3. 二级齿轮减速器中间轴轴系结构 4．锥齿轮减速器输入轴轴系结构 5．蜗杆减速器输入轴轴系结构 详见“轴系机构明细表” 四、实验要求 每位同学选择设计题目中一个轴系结构，根据该结构简图和搭接零件明细表设计轴系结构装配图（建议采用M=1：1比例，3#坐标纸，手绘）。 2．分析轴的各部分结构，形状，尺寸与轴的强度，刚度，加工，装配的关系。 3．分析轴上的零件的用途，定位及固定方式。 4．分析轴承类型，布置和轴承的固定，调整方式。 5．了解润滑及密封装置的类型，结构和特点。 6．携带所绘制的完整的装配图在实验室进行轴系搭接实验。 7．按照轴系结构模块的可行方案修改原设计，最终完成一个轴系结构的设计与搭接。 8．课后根据实验修改设计画出正确装配图。完成实验报告。 （注：装配图采用1：1比例，符合制图标准，标注主要零件的配合尺寸。） 五、思考题 为什么轴通常要做成中间大两头小的阶梯形状？如何区分轴的轴颈，轴头和轴身各轴段，对轴各段的过渡部分和轴肩结构有何要求？ 2．你设计的轴系中轴承采用什么类型？它们的布置和安装方式有何特点？实际当中选择的根据是什么？ 3．该轴系固定方式是用“两端固定”还是“一端固定，一端游动”？如何考虑轴的受热伸长问题？
中国膨润土矿物资源概况
膨润土矿物资源概述 膨润土的广泛定义为“主要由蒙脱石类矿物组成的岩石，不考虑成因和产地”。与蒙脱石经常伴生的粘土矿物有伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、水铝英石以及一些间层粘土矿物。伴生的非粘土矿物有石英、长石、沸石、石膏、方解石、黄铁矿、氧化铁矿物以及岩屑等。膨润土还常有钾、钠、钙、镁的盐类矿物。 膨润土( Bentonnite )一词源于1898年美国怀俄明州一粘土产地名。中国出现的译名有斑脱岩、搬土、皂土、膨土岩等名称。 膨润土是人类利用最早的矿产之一，古代主要用于制陶。近代工业有十分广泛的用途，铸造、能源、钻探、造纸、化工、建筑、医药、纺织等几十个部门，与膨润土有关的产品多达400~500种，被誉为万能的矿物原料，因此在国民经济中有独特的作用。 一、矿石矿物原料特点 膨润土矿的颜色有白色、乳酪色、淡灰色、淡黄绿色、淡红色、褐红色以及黑色、斑杂色等。油脂光泽、蜡状光泽，有的为土状光泽。断口常为贝壳状或锯齿状。结构构造多种多样，有块状、微层纹状、角砾状、土状及斑杂状构造；泥质结构为主，尚有变余火山碎屑、角砾凝灰及粉砂状结构。 膨润土的主要矿物成分是蒙皂石(Smectite)族矿物，为有益组分。蒙皂石族矿物包括二八面体和三八面体两个亚族，而膨润土所含通常为二八面体亚族中的矿物，有以下三种矿物： (Al1.67Mg0.33)S i4O10(OH)2·nH2O 蒙脱石E+0 .33 Al2(Si3.67Al0.33) O10(OH)2·nH2O 贝得石E+0 .33 Fe3+2(Si3.67Al0.33) O10(OH)2·nH2O 绿脱石E+0 .33 其中E+为可交换的层间阳离子。 二八面体亚族的晶体化学通式为：M u+V+Z(Al x Fe y3+Mg z)2.00(Si4-(u+v)Fe v3+、Al u)O10(OH)2·nH2O。式中u+v+z为层间电荷，蒙脱石一般为22，贝得石的y、v、z为零，绿脱石v、x、z为零。 某些膨润土以三八面体亚族中的皂石(一种含镁的蒙皂石)和锂蒙脱石(含锂和镁的变种)为主要矿物成分。 膨润土中常混杂有非蒙皂石族的矿物，含量不等。混杂成分可归为三类：其他粘土矿物，例如高岭石和伊利石；粒状及片状硅酸盐矿物和岩屑；可溶性盐类。非蒙皂石族矿物及各种杂质对膨润土的物理化学性能有明显的影响，因此为有害组分。 膨润土的性能由所含矿物成分而定。二八面体蒙皂石的端员成分之一蒙脱石属于单斜晶系，晶胞参数：a0=0.517nm，b0=0.894nm，c0=0.96~1.52nm．。化学成分：SiO2 48%~56%，Al2O3 11%~22%，Fe2O3 0%~5%，MgO 4%~9%，CaO 0.8%~3.5%，H2O 12%~24%。此外还含有K2O、Na2O、MnO、FeO、TiO2、P2O5、Cl 和CO2等。矿物颗粒细，在电子显微镜下可见到片状、球状、海绵状等集合体形状。 蒙脱石具有离子交换性能，主要是阳离子如Na+、Ca2+、K+、Mg2+、Li+、H+、Al3+等，交换是可逆的。在pH为7的介质中阳离子交换容量为70~140me/100g。 蒙脱石通常含有三种状态的水，表面自由水，层间吸附水和晶格水。蒙脱石吸水性很强，吸水后膨胀，即晶格底面间距增大，在高水化状态时晶轴C0可达1.84~2.14nm。蒙脱石在水介质中可分散呈胶体状态。蒙脱石受热自由水很快失去，100~200℃脱去吸附水，500℃时大量晶格水开始逸出。 蒙脱石具有电负性，对胶体性质和流变性能影响很大。电负性主要来自三方面：晶格置换连同内部的补偿置换形成的晶格静电荷，每个晶胞约为0.66；破键产生的电负性；八面体片解离形成的电负性。 膨润土根据所含蒙皂石族矿物的属型而相应划分。蒙脱石以其层间可交换阳离子的种类、含量划分属型，当某一阳离子的含量超过阳离子交换容量(ΣEC)50%时，即以该阳离子命名，例如钠基蒙脱石(ENa+/ΣEC≥50%)、钙基蒙脱石(ECa2+/ΣEC≥50%)、铝基蒙脱石(EAl3+/ΣEC≥50%)。当层间没有一个阳离子含量超过50%交换容量时，则以含量最多的两个阳离子命名，如钙钠基蒙脱石、钙镁基蒙脱石等等。膨润土有以上相应的名称。钠基膨润土又命名碱型土，吸水后高度膨胀。钙基膨润土又名碱土型土，吸水后膨胀不太大。
不同剂量蒙脱石对肉鸡早期生长性能的影响 (1)
收稿日期:20100813 作者简介:徐 军(1974-),女,讲师,硕士. 不同剂量蒙脱石对肉鸡早期生长性能的影响 徐 军1 ,孙福先2 ,武德义 1 (1.天津农学院动物科学系,天津300384;2.黑龙江省农垦总局畜牧兽医局,黑龙江哈尔滨150036) 中图分类号:S831.5 文献标识码:B 文章编号:1004 7034(2010)09-0146-01 蒙脱石(m ont m orillon ite)又名微晶高岭石,是一种层状结构、片状结晶的硅酸盐黏土矿,是唯一的一种由人药演变为饲料添加剂的品种,对禽类腹泻等疾病有一定的治疗作用,对发霉饲料也有一定的脱霉作用,是夏季饲料配比中不可缺少的成分。试验旨在观察不同添加比例的蒙脱石在防腹泻和脱霉的同时,对肉鸡前期生长性能的影响。1 材料与方法1.1 试验动物与设计 选择来源相同的1日龄肉仔鸡90只,完全随机分为3个组,分别为对照组、0.3%蒙脱石组和0.5%蒙脱石组。每个组3个重复,每个重复10只肉仔鸡。3个组饲喂的基础日粮一样,0.3%蒙脱石组、0.5%蒙脱石组分别在基础日粮中添加0.3%、0.5%蒙脱石粉剂。试验期为21d 。1.2 基础日粮与饲养管理 试验组和对照组均在常规的育雏笼中按常规条件饲养,鸡舍通风良好,光线充足,自由饮水、采食。试验基础日粮为大成0301W 碎肉鸡配合饲料。试验期内每天饲喂5次。1.3 样品的采集与测定 正式试验开始当天早晨空腹称重,每周末早晨空腹称重。每周结料1次。测定日采食量、日增重、料肉比。料肉比=消耗饲料总量/增重总量。1.4 试验数据分析 采用SPASS 软件包对试验数据进行统计分析。2 结果与分析2.1 蒙脱石对肉鸡前期日采食量的影响(见表1) 表1 蒙脱石对肉鸡前期各周龄日采食量的影响 g d -1 周龄对照组0.3%蒙脱石组0.5%蒙脱石组121.09 1.3122.07 1.1621.81 2.12233.41 2.3535.50 1.6834.27 2.373 60.91 2.15 61.34 1.59 61.36 2.43 由表1可知:不同时期蒙脱石组的日采食量均要 高于对照组,但差异不明显,其中1周龄与2周龄时, 0.3%蒙脱石组要高于0.5%蒙脱石组;3周龄时,0.5%蒙脱石组要高于0.3%蒙脱石组。2.2 蒙脱石对肉鸡前期日增重的影响(见表2) 表2 蒙脱石对肉鸡前期各周龄日增重的影响 g d -1周龄对照组0.3%蒙脱石组 0.5%蒙脱石组 110.76 0.4511.23 0.1211.29 0.52220.18 1.5621.09 1.1621.13 0.243 34.97 1.25 34.99 2.43 35.21 2.14 由表2可知:不同时期蒙脱石组的日增重均要高于对照组,但差异不明显,并且0.5%蒙脱石组均要高于0.3%蒙脱石组。2.3 蒙脱石对肉鸡前期料肉比的影响(见表3) 表3 蒙脱石对肉鸡前期各周龄料肉比的影响 周龄对照组0.3%蒙脱石组 0.5%蒙脱石组 1 1.951.96 1.93 2 1.651.68 1.653 1.74 1.75 1.74 由表3可知:第1周、第2周时,0.5%蒙脱石组的料肉比等于或低于对照组和0.3%蒙脱石组;第3周时,0.3%蒙脱石组高于对照组和0.5%蒙脱石组。3 讨论 蒙脱石含有锌、铁、铜、硅等微量元素,这些微量元素都是鸡只生长不可缺少的。试验组添加蒙脱石对饲料中的微量元素起到了补充作用,因此促进了鸡只的生长。并且蒙脱石还具有特殊吸附性能,能够吸附饲料中的霉菌,一定程度上起到了预防鸡只肠道疾病的作用,这也是促进雏鸡生长的因素。 但蒙脱石添加量过高时,可能会吸附饲料中的营养成分,从而客观上降低了饲料的营养价值和利用率。试验结果表明,随着周龄的增加,添加0.5%蒙脱石组可降低采食量、料肉比及提高日增重。可以推测,0.3%的蒙脱石添加量并不是饲料中预防量的最高限量。试验结果表明,添加0.5%蒙脱石可以在发挥其吸附霉菌作用的同时不影响肉鸡前期的生长。 (011) 146 H e ilong jiang A ni m a l Sc i ence and V e teri nary M edicine 92010
膨润土
毕业论文：他不就改性膨润土处理工业废水最适宜条件 龙岩学院 毕业论文 题目：探究改性膨润土处理工业废水的最适宜条件 二0一四年五月二十八
目录 1 引言 (2) 2 主要仪器及试剂 (3) 2.1 仪器 (3) 2.2 药品 (3) 3 实验 (3) 3.1 预处理 (3) 3.1.1 膨润土精致 (4) 3.1.2 膨润土钠化 (4) 3.1.3 膨润土有机化 (4) 3.2 实验准备 (4) 3.2.1 精制膨润土成分分析 (4) 3.2.2 钠化膨润土成分分析 (4) 3.3 刚果红溶液浓度对吸光度标准曲线 (5) 3.4 探究最适宜条件 (5) 3.4.1 染料浓度对膨润土处理效果的影响 (5) 3.4.2 反应时间对膨润土处理效果的影响 (6) 3.4.3 反应温度对膨润土处理效果的影响 (7) 3.4.4 膨润土用量对处理效果的影响 (8) 3.4.5 溶液Ph值对膨润土处理效果影响 (9) 3.4.6 精致、钠化、有机改性膨润土的吸附性能比较 (9) 4. 结论 (10) 5. 展望 (10)
探究改性膨润土处理工业废水的最适宜条件 探究刚果红染料废水吸附效果 化学与材料学院应用化学 2008062144 郑梅春 指导老师：钟春龙 摘要：本次试验采用福建武平所产的铝基膨润土为原料，经过精致，钠化，有机化等步骤对原土进行改性得到改性有机膨润土，然后通过控制变量法以刚果红染料为例探究改性膨润土处理工业废水的最适宜条件，本次探究的项目包括废水中染料浓度、膨润土用量，以及反应的时间，温度Ph等。 关键词：控制变量法；氟化钠；十四烷基三甲基溴化铵。 Exploring the optimum conditions of modified bentonite industrial wastewater treatment Abstract:This experiment adopts aluminum produced by fujian wuping bentonite as raw material, through delicate, sodium, such as organic steps on the original soil get modified organic bentonite was modified, and then through the control variable method to Congo red dye modified bentonite as an example to explore the optimum conditions of industrial wastewater treatment, the exploring project including dye concentration in the wastewater, the dosage of bentonite, and the reaction time, temperature, Ph, etc.： Keywords：Control variable method; Sodium fluoride; Fourteen alkyl trimethyl ammonium bromide 1引言 全球可再生淡水资源每年为42．7万亿m3 ，而人类每年的用水量约为4万亿m3，虽说水资源短缺是相对的，但引起水资源短缺的主要原因其实是人类自己造成的。主要是工业污染带来的，以致于实际可供人类饮用的健康的水就极少了。 水污染的原因有两种：一是自然的，一是人为的。由于雨水对各种矿石的溶解作用所产生的天然矿毒水，火山爆发和干旱地区的风蚀作用所产生的大量灰尘落到水体而引起的水污染，这些属于自然污染。而向水体排放大量未经处理的工业废水、生活污水和各种废弃物，造成水质恶化，这属于人为污染。 长期以来，我国经济增长方式粗放，企业单纯追求经济效益，忽视环境效益和生态效益，使企业生产经营缺乏节能降耗的动力，区域经济发展和区域环境容量不相适应，流域产业结构和布局的不合理是导致流域性水污染的直接原因。 然而长久以来，我国各项生产生活活动基本上走的是“先污染后治理、先破坏后恢复”的路子，这种以牺牲环境质量为代价的急功近利的生产生活模式客观上严重破坏了生态环境，有悖于自然生态环境的良性循环。 针对我国水资源问题的具体情况，今后关于水资源问题的解决途径可归结为两点：一是治污，二是节水。 如何合理处理工业生产中产生的废水的问题已经迫在眉睫。传统的方法主要包含物理法，
组合式轴系结构设计与分析实验
组合式轴系结构设计与分析实验 一、实验目的 1．通过轴系结构的观察分析，理解轴、轴承、轴上零件的结构特点，建立对轴系结构的感性认识； 2．熟悉和掌握轴的结构设计和轴承组合设计的基本要求和设计方法； 3．了解并掌握轴、轴承和轴上零件的结构与功用、工艺要求、装配关系、轴与轴上零件的定位、固定及调整方法等，巩固轴系结构设计理论知识； 4．分析并了解润滑及密封装置的类型和机构特点； 5．了解并掌握轴承类型、布置和轴承相对机座的固定方式。 二、实验设备 1. 组合式轴系结构设计分析实验箱 实验箱提供能进行减速器组装的圆柱齿轮轴系，小圆锥齿轮轴系及蜗杆轴系结构设计实验的全套零件。该实验箱能够方便的组合二十种以上的轴系结构方案，具有内容系统方案多样的特点，学生可以在实验老师的指导下，按图选取零件和标准件进行组装分析，也可以另行设计新的方案组装。 该设备主要零件包括底板、轴承、垫圈、孔用弹性挡圈、轴用弹性挡圈、端盖、轴承座、齿轮、蜗杆、圆螺母、轴端挡圈、轴套、键、套杯、螺栓、螺钉、螺母等。2. 测量及绘图工具 300mm钢板尺、游标卡尺、内外卡钳、铅笔及三角板（学生自备）等。 三、实验内容与要求 1．指导教师根据下表选择性安排每组的实验内容（实验题号）
2. 进行轴的结构设计与滚动轴承组合设计 每组学生根据实验题号的要求，进行轴系结构设计，解决轴承类型选择，轴上零件定位固定、轴承安装与调节、润滑及密封等问题。 3. 绘制轴系结构装配图。 4. 每人编写实验报告一份。 四、实验步骤 1．明确实验内容，理解设计要求； 2．复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法（参看教材有关章节）； 3．构思轴系结构方案 （1）根据齿轮类型选择滚动轴承型号； （2）确定支承轴向固定方式（两端固定或一端固定、一端游动）； （3）根据齿轮圆周速度（高、中、低）确定轴承润滑方式（脂润滑或油润滑）； （4）选择端盖形式（凸缘式、嵌入式）并考虑透盖处密封方式（毡圈、皮碗、油沟）； （5）考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题； （6）绘制轴系结构方案示意图。 4. 组装轴系部件 根据轴系结构方案，从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件、检查所设计组装的轴系结构是否正确。 5. 绘制轴系结构草图。 6. 测量零件结构尺寸（支座不用测量），并作好记录。 7. 将所有零件放入实验箱内的规定位置，交还所借工具。 8．根据结构草图及测量数据，在3号图纸上用1：l比例绘制轴系结构装配图，要求装配关系表示正确，注明必要尺寸（如支承跨距、齿轮直径与宽度、主要配合尺寸），填写标题栏和明细表。 9．写出实验报告。 组合式轴系结构设计实验报告（样式） 专业__________班级__________姓名___________座号__________成绩________ 一、实验目的 二、实验内容 实验题号 已知条件 三、实验结果 1、轴系结构装配图（附3号图） 2、轴系结构设计说明（说明轴上零件的定位固定，滚动轴承的安装、调整、润滑与密封方法）
膨润土的性能及用途
膨润土的性能及用途文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
学年论文 学 院 化学化工 专 业 化学教育 年 级 2011级 姓 名 刘 新 河 论文题目 膨润土的性能及用途 指导教师 李玉玲 职称 副教授 成 绩 良好 2013 年 12月10 日
目录
膨润土的性能及用途 姓名：刘新河学号：20115051111 院系：化学与化工学院专业：化学教育 指导老师：李玉玲职称：副教授摘要：膨润土由于有良好的物理化学性能，素有“万能”粘土之称，可做粘结剂、悬浮剂、稳定剂、脱色剂等，广泛用于食品、化工、石油等行业。本文根据膨润土的性能对其用途展开阐述。 关键词：膨润土;性能;用途 Abstract:Bentonite with good physical and chemical properties, known as the " universal " clay said, as a binder, suspending agent, stabilizer, decolorizing agent, widely used in food, chemical, oil and other industries. According to the properties of bentonite its application to launch the elaboration. Key words: bentonite;performance ;uses 引言 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较 好的离子交换性。国外已在工农业生产24领域100多个部门中应 用，有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。 1膨润土概述
轴系结构设计实验报告-new1
轴系结构设计实验报告 实验者：同组者： 班级：日期： 一、实验目的 1、熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计，滚动轴承组合设计的基本方法； 2、熟悉并掌握轴、轴上零件的结构形状及功用、工艺要求和装配关系； 3、熟悉并掌握轴及轴上零件的定位与固定方法； 4、了解轴承的类型、布置、安装及调整方法以及润滑和密封方式。 二、实验设备 1、组合式轴系结构设计分析试验箱。 试验箱提供能进行减速器援助齿轮轴系，小圆锥齿轮轴系及蜗杆轴系结构设计实验的全套零件。 2、测量及绘图工具 300mm钢板尺、游标卡尺、内外卡钳、铅笔、三角板等。 三、实验步骤 1、明确实验内容，理解设计要求； 已知条件（包括传动零件类型、载荷条件、速度条件）： 绘制传动零件支撑原理简图： 2、复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法（参看教材有关章 节）； 3、构思轴系结构方案 （1）根据齿轮类型选择滚动轴承型号； 轴承类别选择依据 （2）确定支承轴向固定方式（两端固定或一端固定、一端游动）； 轴承轴向固定方式选择依据 （3）根据齿轮圆周速度（高、中、低）确定轴承润滑方式（脂润滑、油润滑）； 润滑方式选择依据 （4）选择端盖形式（凸缘式、嵌入式）并考虑透盖处密封方式（毡圈、皮碗、油沟）； 密封方式选择依据 （5）考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题； 如何定位 选择依据
（6）绘制轴系结构方案示意图。 4、组装轴系部件 根据轴系结构方案，从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件、检查 所设计组装的轴系结构是否正确。 6、将所有零件放入试验箱内的规定位置，交还所借工具。 7、根据结构草图及测量数据，在图纸上绘制轴系结构装配图，要求装配关 系表达正确，注明必要尺寸（如支承跨距、齿轮直径与宽度、主要配合 尺寸），填写标题栏和明细表。 8、写出实验报告。 四、实验结果分析 1、轴上各键槽是否在同一条母线上。 2、轴上各零件（如齿轮、轴承）能否装到指定位置。 3、轴上零件的轴向、周向固定是否可靠。 4、轴承能否拆下。
膨润土的性能及用途
学院化学化工 专业化学教育 年级2011级 姓名刘新河 论文题目膨润土的性能及用途 指导教师李玉玲职称副教授成绩良好 2013 年 12月10日
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Keywords (1) 引言 (1) 1．膨润土概述 (1) 2．膨润土的性能 (2) 3. 膨润土的用途 (2) 3.1 作为过滤剂在果汁澄清中的作用 (2) 3.2 在催化剂及其载体方面的应用 (2) 3.3 在食品包装材料方面的应用 (3) 3.4 作为饲料添加剂的应用 (3) 3.5 在葡萄酒酿制过程中的应用 (3) 4. 结语 (3) 参考文献： (4)
膨润土的性能及用途 姓名：刘新河学号：20115051111 院系：化学与化工学院专业：化学教育 指导老师：李玉玲职称：副教授 摘要：膨润土由于有良好的物理化学性能，素有“万能”粘土之称，可做粘结剂、悬浮剂、稳定剂、脱色剂等，广泛用于食品、化工、石油等行业。本文根据膨润土的性能对其用途展开阐述。 关键词：膨润土;性能;用途 Abstract:Bentonite with good physical and chemical properties, known as the " universal " clay said, as a binder, suspending agent, stabilizer, decolorizing agent, widely used in food, chemical, oil and other industries. According to the properties of bentonite its application to launch the elaboration. Key words:bentonite;performance ;uses 引言 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。国外已在工农业生产24领域100多个部门中应用，有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。 1膨润土概述 膨润土是由河、海中的单细胞低等水生植物硅藻的遗骸经过几百万年的沉积矿化作用而形成的生物矿物材料。由于其生物成因，具有独特的有序排列微孔结构、孔隙率高、孔体积大、质量轻、堆积密度小、比表面积大、导热系数低吸附性强、活性好等优点，并且其分布广泛，价格低廉。特别是膨润土颗粒壁上的天然多级有序的微孔结构，使其在作为聚合物材料、助滤剂、吸附剂、催化载体、表面活性剂以及色谱固定相或载体等方面有很高的应用价值。 2膨润土的性能
滚动轴承轴系的组合结构设计
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 设计说明书 设计课题：滚动轴承，轴系的组合结构设计 课程名称：机械学基础 姓名：潘瑞 学号： 班级： 0936104 院系：英才学院自动化 设计要求： 一钢制圆轴，装有两胶带轮A和B，两轮有相同的直径D=360mm，重量为P=1kN，A轮上胶带的张力是水平方向的，B轮胶带的张力是垂直方向的，它们的大小如下图所示。设圆轴的许用应力[σ]=80MPa，轴的转速n=960r/min，带轮宽b=60mm，寿命为50000小时。 1). 按强度条件求轴所需的最小直径 2). 选择轴承型号（按受力条件及寿命要求） 3). 按双支点单向固定的方法，设计轴承与轴的组合装配结构，画出装配图（3号图纸） 4). 从装配图中拆出轴，并画出轴的零件图（3号图纸） 设计步骤： 一、根据强度条件计算轴所需的最小直径 1、先计算C、D支点处的受力 从而可得D点所受轴向力 从而可得D点所受轴向力
2、计算弯矩，求得最小直径 水平方向上： 0120x ≤≤时 10A M F x -?= 1 2.5M x = 120300x <≤时 2(120)0A Cy M F x F x -?+?-= 25 5003 M x =-+ 竖直方向上： 0120x ≤≤时 10A M P x +?= 1M x =- 120210x <≤时 2(120)A Cy M P x F x +?-?- 229 41012 M x = - 210300x <≤时 3(120)()(120)0A Cy B B M P x F x F P x +?-?-++?-= 由弯矩图判断可得：C 点为危险点，故可得： 解得 223 32 323.1127037.7[] d mm π≥+=?σ 所以，最小直径为37.7mm 。 二、轴材料的确定 根据已知条件的[σ]=80MPa ，为对称循环应力状态下的许用弯曲力，确定材料为合金钢。以上最小直径是按弯曲扭转组合强度计算而得来的，即在[σ]=80MPa 的合金钢情况下， 37.3d mm ≥，强度足以达到要求。 三、受力条件及寿命要求选择轴承型号 由前面的受力分析可知：所要设计的轴仅受径向作用力，故优先考虑选择深沟球轴承。 分析：若选择深沟球轴承，0a F =, 0e =, 1X =, 0Y =，15388.4r F N =，21987.8r F N =， 1.4d f =， 所以： 根据题意 经查GB/T 276-1994，选择6412型深沟球轴承，60d mm =，109r C kN =。 带入验证： 所以， 1010[]50000h h L L ≥=，符合要求，故选择 6412。以下为深沟球