湿化学法制备超细二氧化硅材料的研究进展
超细二氧化硅的制备及研究进展
超细二氧化硅的制备及研究进展瞿其曙 何友昭 淦五二 李 敏 林祥钦(中国科学技术大学化学系,合肥 230026)摘 要 本文介绍了Sol 2Gel 法制备超细Si O 2的方法及其研究进展,并对其它的制备方法作简要的介绍。
关键词 Sol 2Gel 超细SiO 2*国家自然科学基金资助项目。
超细颗粒,通常泛指10~104~之间的微小固体颗粒,广义上则包括原子或分子簇(Cluster)、颗粒(G ranular)膜及纳米(Nanometer)材料。
超细颗粒属于微观粒子与宏观物体交界的过渡区域,因此具有一系列奇特的物理、化学特性,如量子尺寸效应、宏观量子遂道效应、小尺寸效应、表面效应等,这些效应为其新颖的应用奠定了宽广的基础。
作为一种新兴的材料,它已经在宇航技术、电子、冶金、化学、生物和医学等领域展露风采。
超细SiO 2作为超细材料中的重要一员,因其粘合力强、比表面积大、分散性好、光学性能和机械性能优良而广泛应用于催化剂载体、高分子复合材料、电子封装材料、精密陶瓷材料、橡胶、塑料、玻璃钢、粘结剂、高档填料、密封胶、涂料、光导纤维、精密铸造等诸多行业的产品中。
目前SiO 2的制备方法分为物理法和化学法两种。
物理法一般指机械粉碎法。
利用超级气流粉碎机或高能球磨机将SiO 2的聚集体粉碎,可获得粒径1~5微米的超细产品。
该法工艺简单,但易带入杂质,粉料特性难以控制,制粉效率低且粒径分布较宽。
与物理法相比较,化学法可制得纯净且粒径分布均匀的超细SiO 2颗粒。
化学法包括化学气相沉积(C VD)法、离子交换法、沉淀法和溶胶2凝胶(Sol-G el)法等,但主要的生产方法还是以四氯化硅为原料的气相法,硅酸钠和无机酸为原料的沉淀法和以硅酸酯等为原料的溶胶2凝胶法。
气相法制得的SiO 2纯度非常高,分散度好,粒径小,但生产过程中能源消耗大、成本高;沉淀法制备SiO 2的原材料广泛、价廉,但制得的SiO 2孔径分布宽,孔径形状难以控制,所得产品主要在工业上用做橡胶的补强剂;而Sol-Gel 技术由于其自身独有的特点,成为当今最重要的一种制备SiO 2材料的方法。
湿化学法制备超细二氧化硅材料的研究进展
湿化学法制备超细二氧化硅材料的研究进展摘要：综述了化学沉淀法、溶胶-凝胶法和微乳法三种湿化学方法在制备超细二氧化硅材料方面的运用，从反应机理、工艺控制、影响因素、存在问题方面进行了比较和评述。
a关键词：超细二氧化硅化学沉淀法溶胶-凝胶法微乳法随着对二氧化硅制备技术及对其相关领域的研究的不断深入，超细二氧化硅的应用领域日趋广阔，其主要应用于橡胶、塑料、粘合剂、涂料等领域。
至今为止，关于其制备方法已研究出很多，本文将以液相法为重心，分别对化学沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳法三种方法进行阐述。
一、化学沉淀法[1]其机理为硅酸钠和无机酸为原料通过化学沉淀法合成了粒径小且分布窄的纳米二氧化硅。
该法的关键是减少粒子之间的团聚，而获得比表面积较大的粒子。
团聚体的形成不仅与其沉淀生成条件有关，还与湿凝胶的洗涤、脱水、干燥、煅烧各工序的控制条件有关，其中影响最大的因素是PH值和温度。
该法具有原料来源广泛、廉价，能耗小，工艺简单，易于工业化生产，但同时也存在产品粒径分布较宽的问题。
二、溶胶—凝胶法[2]该法是以四氯化硅和硅醇盐为原料，通过水解、聚合形成溶胶，再聚集成凝胶，最后再干燥、煅烧成产品。
使用该法时，对反应制得的弹性凝胶体的干燥方式有空气中自然干燥法、真干燥法、超临界干燥法、亚临界干燥法等。
而其普遍采用的是真空干燥法和超临界干燥法。
真空干燥法得到的产品具有一定的孔隙率，但该方法设备简单，费用低，安全性好，当对产物的孔隙率没有过高要求时采用此种方法；超临界干燥法能避免凝胶体积大幅度收缩、开裂，保护凝胶纤细的网络结构，制品结构得以保持，但成本高。
[3]溶胶凝胶法以其工艺简单、产品纯度高、化学组分均匀等特点被用于制备超细SiO2。
但与此同时，溶胶-凝胶法也存在着缺点，如体积收缩太大、凝胶和干燥时间太长、原料费用过高等。
三、微乳法微乳法多采用W/O型微乳体系，该体系是热力学稳定、液滴半径处于纳米级、各向同性的分散体系。
体系中，表面活性剂包围着水相连续分散于油相中，被包围的水核是一个“微型反应器”。
湿法超细二氧化硅制备进展
王 英 ，马亚鲁：湿法超细二氧化硅谁 备进展 ・ ｊ
湿 法 超 细 二 氧化 硅 制备 进 展
王 英 。马亚 鲁
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摘
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在这些单分 子 硅酸 逐 步缩 聚成 多硅酸之后 ，【 会沉 淀析 ｍ。 ｒ 于其 组 成随ｑ 成 ！ ｌ ｌ ｆ １ ｉ 条ｆ 而 变 ，常 以的形 ｘｉ ｙ ２ 式来表示 将制成的多硅酸 Ｊ 热脱 水 即 Ｉ１ ＇ ｔ ： ＳＯ２ ０ Ｈ Ｊ 几 －可 ｌ１ Ｊ３ ＂ ＂
到 Ｓ（ ｉ ）
行 阐述 。
１ 化 学沉 淀法
１ １ 机 理 ．
化学共 沉淀法 制备 纳米 Ｓ ： ， ｉ 时 其机理为原子水平混合 的 Ｎ ：ｉ Ｈ Ｉ Ｏ ａ Ｏ 和 Ｃ 之 Ｓ Ｉ￣ 互脱 水 ，先生 成胶 联 的聚合体 ，再逐步生成产 物。如下所 述 ：当 向偏 硅酸 ＇ｌ Ｈ ７ 钠水溶液 中加酸 时 ，硅 酸 因其 电离常数很小而被置换 出来 。
计量粉料 。化学沉 淀法制备 纳米 Ｓ ｉ 的原材料广 泛 、价廉 ，并且ｒ于表而活性 Ｏ ｆ １
剂的加入 ，使得 化学沉 淀法制备 ＳＯ 孑 径分布宽 、孑 径形状难 以控制 的缺点 得 ｉ： Ｌ Ｌ 到了控制 。
２溶胶一 凝胶法
２ １ 机 ． 理
溶胶一 凝胶法制备 纳米粉体 可分为 水解和 聚合 、凝胶 的形 成 、凝胶 的干燥
及燃烧 几个 步骤 。分述如下 ：
２ １ １ 解 和 聚 合 ． ． 水
采用溶胶一 凝胶法制备凝胶 的过程 ｔ ’水解 和缩 聚反应 是两个重 要的物 理化 ｛ Ｉ
湿化学法制备_Al_2O_3纳米粉_李江
湿化学法制备A 2Al 2O 3纳米粉李江 潘裕柏 陈志刚* 郭景坤(中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构开放实验室,上海 200050;*江苏理工大学材料科学与工程学院,镇江 212013)摘 要 以分析纯硫酸铝铵和碳酸氢铵为原料,采用湿化学法制备单分散超细N H 4Al 2(O H)2CO 3先驱沉淀物,在1100e 下灼烧得到平均粒径为20n m 的A 2Al 2O 3纳米粉体。
对粉体进行了扫描电镜(SEM)、透射电镜(TE M)、X 射线衍射(X RD )、比表面积(BE T)、热重(TG)、差热(D TA)、粒度分布等表征,此法获得的粉体无明显团聚,粒度分布均匀,颗粒尺寸小,其煅烧温度比通常低100e 左右。
关键词 A2Al 2O 3纳米粉 湿化学法 籽晶 先驱沉积物 团聚国家973资助项目(G200006720422)1作者简介:李江(1977年~),男,研究实习员1主要从事陶瓷的低温活化烧结及金属陶瓷的研究1纳米粉体由于晶粒尺寸小、表面积大,在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出奇特的性能,因此,得到人们的极大重视,被广泛地应用于冶金、电子、化工、生物医学等领域。
要使纳米粉体具有良好的性能,制备方法的选择和制备工艺的控制是关键。
Al 2O 3具有多种晶型结构,其中H y A 2Al 2O 3的相变通常在1200e 左右的高温下才能进行,使原本超细的过渡晶型严重粗化,并形成硬团聚。
本文以廉价的无机盐为原料,采用湿化学法制备了单分散超细NH 4Al 2(O H)2CO 3先驱沉淀物,由于较低的灼烧温度,解决了A 2Al 2O 3纳米粉体粗化和硬团聚的问题。
1 实验步骤111 粉体的制备实验用的N H 4Al(S O 4)2#12H 2O 和N H 4HC O 3均为分析纯,配制成水溶液并滤除不溶性杂质,采取(A),(B)2组对比实验。
(A)将N H 4Al(SO 4)2溶液缓慢滴入剧烈搅拌的N H 4HC O 3溶液中(N H 4HCO 3稍过量),均相沉淀反应生成N H 4Al 2(O H)2C O 3先驱沉淀物。
超细二氧化硅的制备
2. 二氧化硅简介
2.1 二氧化硅概述 化学式SiO2，式量60.08。也叫硅石，是一 种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方 石英三种变体出现。从地面往下16千米几乎65 ％为二氧化硅的矿石。天然的二氧化硅分为晶 态和无定形两大类，晶态二氧化硅主要存在于 石英矿中。纯石英为无色晶体，大而透明的棱 柱状石英为水晶。二氧化硅是硅原子跟四个氧 原子形成的四面体结构的原子晶体，整个晶体 又可以看作是一个巨大分子，SiO2是最简式， 并不表示单个分子。
3.现有的研究成果
（3）溶胶-凝胶法（Sol-Gel） 溶胶-凝胶法（Sol-Gel）最早源于十九世纪中叶，Ebelman和 Graham发现正硅酸四乙酯（TEOS）在酸性条件下会产生玻璃态 的SiO2 。溶胶-凝胶法就是将金属醇盐溶解在有机溶剂中，通过 水解聚合反应形成均匀的溶胶，进一步反应并失去大部分有机溶 剂转化成凝胶，再通过热处理，制备成膜的化学方法。SiO2的颗 粒粒径易受反应物的影响，如水和NH3H2O的浓度、硅酸酯的类 型（正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙酯等）、不同的 醇（甲醇、乙醇、丙醇、戊醇等）、催化剂的种类（酸或碱）及 不同的温度等，对这些影响因素的调控，可以获得各类结构的纳 米SiO2 。该制备方法反应过程如下： Si(OC2H5)4+4H2O→Si(OH)4+4C2H5OH Si(OH)4+Si(OC2H5)4 →SiO2+4C2H5OH Si(OH)4 →SiO2+H2O
2.实验步骤
水热法合成步骤： （1）称取1.6g硬脂酸于350ml去离子水中，在90度水浴 加热下使其溶化。 （2）配制2mol/L的NaOH溶液逐渐滴加到上述硬脂酸 溶液中，知道页面小油滴消失并产生泡沫为止。 （3）加入模数为3.278的水玻璃，及50ml 0.6mol/L的 NaAlO2溶液，逐渐加入1:10的硫酸，至pH在10-12之间。 （4）将上述溶液加入到反应釜中，在180度下反应4h， 冷却，测定pH。 （5）抽滤洗涤至pH=7，称湿重，恒温干燥，称干重， 计算含水量。 （6）将样品装样，进行电镜和激光粒度表征。
Bi2SiO5粉体的湿化学制备与性能的研究
Bi2SiO5粉体的湿化学制备与性能的研究Bi2SiO5是一种具有广泛应用前景的材料，其性能研究对于推动其工业化生产具有重要意义。
本文通过湿化学方法制备Bi2SiO5粉体，并对其性能进行了详细研究。
首先，我们利用湿化学合成方法制备了纯度高且颗粒均匀的Bi2SiO5粉体。
首先，我们溶解Bi(NO3)3·5H2O和SiO2在稀盐酸溶液中，随后将所得溶液加入到酒精溶液中，搅拌反应，生成沉淀。
最后，将所得沉淀通过离心等步骤进行分离，得到Bi2SiO5粉末。
接下来，我们对所得Bi2SiO5粉末进行了结构与形貌表征。
通过X射线衍射分析（XRD），我们发现所得Bi2SiO5粉末具有良好的晶体结构，符合Bi2SiO5的标准衍射峰。
扫描电子显微镜（SEM）观察结果显示，Bi2SiO5粉末呈现出均匀的颗粒分布，粒径在100-300 nm之间。
此外，透射电子显微镜（TEM）进一步确认了其颗粒结构，并观察到了表面的细微晶体结构。
随后，我们对Bi2SiO5粉末进行了光学性能分析。
我们利用紫外-可见分光光度计测量了Bi2SiO5粉末的吸收光谱和荧光光谱。
结果显示，Bi2SiO5粉末在可见光区域具有良好的吸收能力，其吸收峰位于400-500 nm之间。
同时，其荧光光谱显示强烈的绿色发射峰，表明Bi2SiO5具有较高的荧光效率。
此外，我们对Bi2SiO5粉体进行了表面性能的测试。
通过测量Bi2SiO5粉末的比表面积和孔径分布，我们发现其比表面积较大，可以提供更多的活性表面位点。
同时，孔径分布结果表明Bi2SiO5粉末具有良好的孔隙结构，有利于质子传导。
最后，我们还对Bi2SiO5粉末进行了性能测试。
通过测量其热重（TGA）曲线，我们发现Bi2SiO5粉末在高温下具有良好的热稳定性。
同时，我们还评估了其电化学性能，结果显示Bi2SiO5粉末具有良好的电化学性能，可作为电极材料以及催化剂载体。
综上所述，本文利用湿化学方法成功制备了纯度高且颗粒均匀的Bi2SiO5粉体，并对其结构、形貌、光学性能、表面性能以及电化学性能进行了研究。
湿化学方法合成LiCoO_2的研究进展
溶胶- 凝胶法是近年来新兴的一种材料合成方 法, 它已广泛地应用于钨钛石型氧化物和尖晶石型 氧化物等的合成。 据周运鸿[ 10] 等报道, 首先将按一定比例配制的 LiNO3 和 CoNO 3 混合 溶液加入到合成 的聚丙烯酸 中, 得到透明的溶胶, 然后对溶胶进行减压脱水, 真 空干燥和常压干燥后得到干凝胶前体。将干凝胶首 先在 450 氮气气氛中进行降解, 最后 450~ 750 进行高温处理, 得到最终样品。采用这种方法合成 的正极材料具 有初始容 量高和循 环性能 理想的优 点, 且合成的温度相对较低。 夏熙[ 11] 等将 0 3 mol/ L L iAc 溶液在剧烈搅拌 下迅速加到 0 3 mol/ L Co( CHCOO) 2 溶液中, pH 5, 用 1 mol/ L NH 4 OH 溶液调节 pH 8, 搅拌 20~ 30 min, 得蓝色溶胶 , 在 40~ 50 干燥, 得红色湿凝胶 , 再在 110 左右减压脱水得紫红色干凝胶。用玛瑙 、 500 、 600 研钵磨细 , 分别置于马弗炉中于 400
[ 17]
G M Ehrlish, C M arsh low - cost Lightweight rechargeable lit hium ion batt eries[ J] Journal of Power Sources, 1998, 73: 224- 228 钟俊辉 - 177 G X Wang, Y Ch en, K K oust ant inov Invest igat ion of cobalt ox ides as anode mat erials for Li- ion bat t eries[ J ] Journal of Pow er Sources, 2002, 109: 142- 147 锂离子电池的正极材料 [ J] 电源技术 , 1998, ( 4) : 174
湿法纳米二氧化硅的原理
湿法纳米二氧化硅的原理
湿法纳米二氧化硅的原理是通过溶胶-凝胶法制备。
具体原理如下：
1. 溶胶的制备：将无机硅源物质（如硅酸钠、硅酸乙酯等）溶解在溶剂中，加入催化剂或表面活性剂，在适当的温度和压力条件下搅拌混合，形成均匀分散的溶胶。
2. 凝胶的形成：将溶胶缓慢地从溶剂中蒸发或加热干燥，使溶胶中的硅源物质发生聚合反应，形成凝胶。
凝胶中的硅酸根离子和催化剂形成三维网络结构，使凝胶逐渐凝胶化。
3. 胶的处理：将凝胶进行破碎、研磨，得到细小的凝胶颗粒，形成胶体。
4. 胶体成型：将胶体进行分散，加入其他添加剂如增稠剂、分散剂等，通过调整配方和控制工艺参数，将胶体进行成型。
可以通过凝胶的热解、溶胶凝胶、半干胶烧结等方法进行。
5. 热处理：将成型的胶体进行高温处理，通常在600-1000摄氏度下进行热解或烧结，以去除有机物质、促进晶体的生长和颗粒的熟化。
同时，可以通过控制热处理的温度、时间和氛围等参数，调控纳米二氧化硅的晶体相、晶粒尺寸、比表面积等性质。
通过以上步骤，湿法纳米二氧化硅制备完成。
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湿化学法制备超细二氧化硅材料的研究进展
湿化学法制备超细二氧化硅材料的研究进展
摘要：综述了化学沉淀法、溶胶-凝胶法和微乳法三种湿化学方法在制备超细二氧化硅材料方面的运用，从反应机理、工艺控制、影响因素、存在问题方面进行了比较和评述。
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关键词：超细二氧化硅化学沉淀法溶胶-凝胶法微乳法
随着对二氧化硅制备技术及对其相关领域的研究的不断深入，超细二氧化硅的应用领域日趋广阔，其主要应用于橡胶、塑料、粘合剂、涂料等领域。
至今为止，关于其制备方法已研究出很多，本文将以液相法为重心，分别对化学沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳法三种方法进行阐述。
一、化学沉淀法[1]
其机理为硅酸钠和无机酸为原料通过化学沉淀法合成了粒径小且分布窄的纳米二氧化硅。
该法的关键是减少粒子之间的团聚，而获得比表面积较大的粒子。
团聚体的形成不仅与其沉淀生成条件有关，还与湿凝胶的洗涤、脱水、干燥、煅烧各工序的控制条件有关，其中影响最大的因素是PH值和温度。
该法具有原料来源广泛、廉价，能耗小，工艺简单，易于工业化生产，但同时也存在产品粒径分布较宽的问题。
二、溶胶—凝胶法[2]
该法是以四氯化硅和硅醇盐为原料，通过水解、聚合形成溶胶，再聚集成凝胶，最后再干燥、煅烧成产品。
使用该法时，对反应制得的弹性凝胶体的干燥方式有空气中自然干燥法、真干燥法、超临界干燥法、亚临界干燥法等。
而其普遍采用的是真空干燥法和超临界干燥法。
真空干燥法得到的产品具有一定的孔隙率，但该方法设备简单，费用低，安全性好，当对产物的孔隙率没有过高要求时采用此种方法；超临界干燥法能避免凝胶体积大幅度收缩、开裂，保护凝胶纤细的网络结构，制品结构得以保持，但成本高。
[3]
溶胶凝胶法以其工艺简单、产品纯度高、化学组分均匀等特点被用于制备超细SiO2。
但与此同时，溶胶-凝胶法也存在着缺点，如体积收缩太大、凝胶和干燥时间太长、原料费用过高等。
三、微乳法
微乳法多采用W/O型微乳体系，该体系是热力学稳定、液滴半径处于纳米级、各向同性的分散体系。
体系中，表面活性剂包围着水相连续分散于油相中，被包围的水核是一个“微型反应器”。
反应在水核中进行，生成产物颗粒的大小和形状与水核大小密切相关。
表面活性剂覆盖在产物的表面起到了重新分散形成的固体颗粒，防止颗粒聚结的作用[4]。
目前，该法主要可分为乳液沉淀法和胶束法。
乳液沉淀法机理为，一种反应物增溶于微乳液中，另一种以水溶液形式与前者混合. 水相内反应物通过微乳界面进入水核内，引发反应产生晶核，产物粒子的最终粒径由水核决定；该法的优点在于装置简单，操作容易，无需高能耗和易损的设备，反应产物的粒径可控，且粒径分布窄，易于实现连续化生产运作，为工业化生产提供可能。
胶束法机理5为，两个分别增溶有反应物的乳液体系混合，由于胶团颗粒之间的碰撞，水核内物质的相互交换，引起核内的化学反应.因水核半径是固定的，不同的水核内的晶核不能交换，于是在其中生成的粒子尺寸也就得到了控制；胶束法具有工艺简单，生产成本低的特点，可以通过表面活性剂的选择来控制微粒的大小和形状，但其表面活性剂的选择是一难点。
参考文献
[1] 韩静香，佘利娟等，化学沉淀法制备纳米二氧化硅，硅酸盐通报，2010，29（3）；671—685
[2] 孙献亭，贾利群，溶胶-凝胶法制备SiO2凝胶，郑州纺织工学院学报，1999，10（2）：14-16，26
[3]姜国伟，周亚松，溶胶凝胶和超临界干燥法制备纳米SiO2粉体，石油大学学，自然科学版，2001，25（6）：88-89
[4]袁伟.陕西化工W/O型乳液沉淀法制备电子陶瓷勇超细二氧化硅，1998.27（3）：18-20
[5]陈种菊，陈兴明等，胶束法制备SiO2超细粉，四川大学学报，自然科学版1999，10（2）：14-16，26
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