气相纳米二氧化硅
气相二氧化硅的用途
气相二氧化硅的用途气相二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一,由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。
纳米二氧化硅俗称“超微细白炭黑”，广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。
并为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证。
由于它在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出特异功能，因而得到人们的极大重视。
（一）电子封装材料有机物电致发光器材（OELD）是目前新开发研制的一种新型平面显示器件，具有开启和驱动电压低，且可直流电压驱动，可与规模集成电路相匹配，易实现全彩色化，发光亮度高（>105cd/m2）等优点，但OELD器件使用寿命还不能满足应用要求，其中需要解决的技术难点之一就是器件的封装材料和封装技术。
目前，国外（日、美、欧洲等）广泛采用有机硅改性环氧树脂，即通过两者之间的共混、共聚或接枝反应而达到既能降低环氧树脂内应力又能形成分子内增韧，提高耐高温性能，同时也提高有机硅的防水、防油、抗氧性能，但其需要的固化时间较长（几个小时到几天），要加快固化反应，需要在较高温度（60℃至100℃以上）或增大固化剂的使用量，这不但增加成本，而且还难于满足大规模器件生产线对封装材料的要求（时间短、室温封装）。
将经表面活性处理后的纳米二氧化硅充分分散在有机硅改性环氧树脂封装胶基质中，可以大幅度地缩短封装材料固化时间（为2.0-2.5h）,且固化温度可降低到室温,使OELD器件密封性能得到显著提高,增加OELD器件的使用寿命。
（二）树脂复合材料树脂基复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，但近年来材料界和国民经济支柱产业对树脂基材料使用性能的要求越来越高，如何合成高性能的树脂基复合材料，已成为当前材料界和企业界的重要课题。
二氧化硅纳米线制备方法
二氧化硅纳米线制备方法二氧化硅纳米线是一种具有很高应用潜力的纳米材料，它在电子器件、传感器、催化剂等领域都具有广阔的应用前景。
本文将介绍几种常见的二氧化硅纳米线制备方法。
一、气相法制备二氧化硅纳米线气相法是制备二氧化硅纳米线的常用方法之一。
该方法通过控制反应温度、气氛和反应时间等条件，使气相中的硅源在催化剂的作用下发生化学反应，生成纳米线。
常用的气相法包括化学气相沉积法（CVD）和热蒸发法。
化学气相沉积法是一种将气态前驱物转化为固态纳米线的方法。
在CVD过程中，通常使用有机硅化合物作为硅源，如三氯硅烷（SiCl3H）。
该方法需要在高温下进行，反应温度一般在800-1100摄氏度之间。
通过调节反应条件和催化剂的选择，可以控制二氧化硅纳米线的尺寸和形貌。
热蒸发法是一种将固态硅源通过升温蒸发的方法制备二氧化硅纳米线。
在热蒸发过程中，硅源被加热至高温，然后在惰性气氛中蒸发，并在基底上沉积形成纳米线。
这种方法操作简单，但对硅源的纯度要求较高。
二、溶液法制备二氧化硅纳米线溶液法是一种简单易行的制备二氧化硅纳米线的方法。
该方法通常使用硅源溶液，在适当的条件下，通过溶剂挥发或溶液中其他物质的作用，使硅源逐渐沉淀形成纳米线。
常见的溶液法包括溶胶-凝胶法、水热法和电化学沉积法。
溶胶-凝胶法是一种将溶胶转化为凝胶的方法。
在溶胶-凝胶过程中，硅源以溶胶的形式存在于溶液中，通过加热、干燥和煅烧等步骤，使溶胶逐渐凝胶化生成纳米线。
这种方法制备的纳米线具有较高的纯度和均一的尺寸分布。
水热法是一种利用高温高压水溶液制备纳米线的方法。
在水热法中，硅源在水热反应条件下与其他溶液中的成分发生反应，生成纳米线。
这种方法具有简单、环保的特点，但对反应条件的控制较为严格。
电化学沉积法是一种利用电化学方法在电极表面沉积纳米线的方法。
在电化学沉积过程中，通过控制电极电势和电解液成分，使硅源在电极表面沉积形成纳米线。
这种方法可以实现对纳米线尺寸和形貌的精确控制。
气相二氧化硅标准信息
气相二氧化硅新标准正式发布实施历经一年多的努力，由广州吉必盛科技实业有限公司领衔起草修订的GB/T 20020-2013《气相二氧化硅》新国标于2013年9月发布，2014年1月起正式实施，标志着我国气相二氧化硅从标准的角度引导整个行业步入新起点、新规范。
气相二氧化硅作为一种超细高纯的无机粉体纳米材料，是新材料领域一种常用的高性能添加剂。
但在2001年广州吉必盛成功建成500吨/年气相二氧化硅生产线之前，该项技术一直被国外化工巨头垄断，产品全部依赖进口。
为了缩短与国外产品的差距，2004年由吉必盛牵头首次制定了GB/T 20020-2005《气相二氧化硅》国家标准，填补了国内空白。
随着生产技术水平和分析技术的进步，GB/T 20020-2005《气相二氧化硅》由于技术指标较宽、技术要求较低，已不适应行业生产水平，难以满足客户要求，对原标准进行修订已变得迫在眉睫。
2010年，国家标准化管理委员会作出部署，由中橡集团炭黑工业研究设计院和广州吉必盛科技实业有限公司负责对GB/T20020-2005《气相二氧化硅》进行修订。
吉必盛公司作为国内气相二氧化硅最大的供应商，在技术、生产、质量控制、市场方面均具行业领先优势，在气相二氧化硅领域拥有多项知识产权和核心技术，能准确把握行业科技前沿，为国标修订提供强大的技术支持。
因此，全国橡标委炭黑分技术委员会炭黑分技术委员会批准将起草GB/T20020-2013《气相二氧化硅》的工作组设在广州吉必盛，组长由我公司常务副总经理吴春蕾博士担任，全面主持、统筹修订工作。
工作组邀请气相二氧化硅行业巨头如德国瓦克、日本德山公司和国内有代表性的生产厂家及下游应用企业参与修订工作，标准起草人员先后进行了标准查新和标准行业调研，了解国际国内现行的气相二氧化硅相关标准和历史版本，并与最新版本进行翻译、比对。
2011年3月完成修订初稿，并在全国橡标委炭黑分技术委员会上进行了第一轮讨论，国际和国内行业专家、应用关联企业代表详细讨论了技术指标对生产和应用的影响，征集了国际、国内气相二氧化硅行业生产厂家和应用客户的修订意见，为国标修订进一步明确了方向。
气相二氧化硅产品说明书
气相二氧化硅产品说明书气相二氧化硅（俗称气相白碳黑）产品为人工合成物X射线列定形白色流动性粉末，具有各种比表面积和容积严格的粒度分布。
本产品是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物。
其原生粒径介于7～40rim之间，比表面积一般大于100m2／g。
由于其纳米效应，在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂等性质，因而广泛的应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域。
一、Tamis产品的主要技术指标二、用途涂料及饱和树脂的增稠剂和触变剂在大型桥梁和船舶底漆使用的原浆涂料中，超细二氧化硅依靠表面羟茎作用形成氢键，在涂刷和喷涂时具有较好的流动性，而候静止依靠表面羟茎的氢键作用，很快失去流动性，防止了原浆涂料的流褂现象，在不饱和树脂的作用，与之相似。
建议使用Tamis-10，Tamis-10PS平光剂家具漆有向亚光方向发展的趋势，列沦清漆或色漆均可使用超细二氧化硅凝胶产品作为平光剂，另外卷材涂层、PVC、塑料壁纸、雨衣帐篷等平光剂亦可使用此类产品。
建议使用Tamis-20，Tamis-30聚乙烯、聚苯烯、无毒聚氯乙稀薄膜抗阻塞剂/开口剂在拉制薄膜之前的料中加入超细二氧化硅凝胶粒子在薄膜表面形成微小的凹凸层、薄膜之间存在微小的几何空间、防止低分子物质渗透，从而使薄膜极易打开，制备聚乙烯薄膜抗粘母粒，聚苯烯薄膜和无毒聚氯乙稀膜分别使用建议使用Tamins-10，Tamins-10PS重氮盐晒图纸予涂料的重要组成成份国外高质量的重氮盐晒图纸都经过一道予涂，予涂料的组成是聚醋酸乙烯和超细二氧化硅经过予涂的晒图纸图像清晰、明快、具有立体感。
建议使用Tamis-10四．气相二氧化硅在高分子工业中的应用1 在橡胶中的应用未经补强的硅橡胶，其强度一般只有03MPa，几乎不能使用。
要达到实际应用的水平，必须对其进行填充改性。
在常见的无机粉体填料(碳酸钙、沉淀法二氧化硅等)中，效果最好的是气相二氧化硅。
我国气相法二氧化硅的生产状况及其应用
1气相法白炭黑的用途1.1赋予材料的特性气相法二氧化硅又称气相法白炭黑，是千种极其重要的高科技无机化工产品，也是目前唯一能够实现大规模工业化生产的纳米材料。
它是一种无定形、半透明、流动性很强的絮状胶态物质，是由硅或硅的氯化物在氢氧焰的高温条件下水解而成，是表面带有羟基官能团的超微细粒子。
其原生粒径为1-40nm，平均原生粒径为7～18 nm(接近于分子直径)，聚集体粒径为1μm左右，具有较大的比表面积(通常为50-400m2/g)。
它的分子间由Si-O共价键结合在一起，形成结构稳定的晶格场。
当物质颗粒的粒径达到纳米级时，也就是接近分子状态时，粒子的量子效应使物质的物理化学性质发生显著的变化，粒子表面不再是传统意义上的物体表面，更多的表征是表面原子、化学键、内能、焓、熵及分子间的作用力等。
气相法二氧化硅的高比表面积和孔结构对许多物质的物理化学性能产生显著的影响。
它具有高触变性、高分散性、抗温变性、高耐磨性、高折光性，在材料中具有“分子桥”作用，可改善材料的性能，赋予材料与众不同的性能，因此在新型材料中占有特殊的地位，尤其是在国防与航天工业中占有极其重要的地位。
(1)高张力性。
在纺织材料表面涂含气相法二氧化硅的涂料，可以极大地提高材料表面的张力，如现代防弹衣。
(2)热屏蔽性。
橡胶在实际应用中，局部受热后会产生热聚积效应，使该部位的力学强度下降。
气相法二氧化硅在橡胶中可以起到热屏蔽作用和热传导作用。
在能量转换元件中，损失的能量会产生大量的热，而气相法二氧化硅可以起到良好的热屏蔽作用和表面热传导作用，使损失的能量减少，提高材料的安全性。
(3)憎水性。
普通陶瓷绝缘子的表面能较高，容易形成水膜，降低绝缘性能，给电力安全生产带来隐患。
由硅橡胶制成的复合绝缘子主要是由混有憎水性气相法二氧化硅的甲基乙烯基硅橡胶制成，每片耐10kV电。
当硅橡胶材料表面有微小雾珠和雨滴时，绝大部分雾珠和雨滴都呈球状，不连续地散落在表面。
气相纳米二氧化硅
气相纳米二氧化硅气相纳米二氧化硅概述气相纳米二氧化硅是指通过气相法制备的纳米级二氧化硅材料，其粒径通常在1-100纳米之间。
由于其具有较高的比表面积、独特的光学、电学、磁学和力学性质，因此被广泛应用于催化剂、传感器、光电器件等领域。
制备方法气相纳米二氧化硅的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法、水热合成法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常用的一种方法，其具体步骤为：首先将硅源和表面活性剂混合，在适当条件下使其形成凝胶；然后将凝胶进行干燥和焙烧处理，得到纳米二氧化硅。
性质与应用物理性质气相纳米二氧化硅具有较高的比表面积和孔隙度，同时具有较好的分散性和可控性。
此外，由于其尺寸效应和表面效应的影响，其晶体结构和光学、电学、磁学等性质也与传统的二氧化硅材料不同。
应用领域1. 催化剂气相纳米二氧化硅在催化剂领域具有广泛的应用。
例如，将其作为载体材料，可以制备出高效的金属催化剂；将其作为反应物参与反应，则可制备出具有特殊结构和性能的功能性材料。
2. 传感器气相纳米二氧化硅在传感器领域也有着广泛的应用。
例如，将其作为敏感元件，可以制备出高灵敏度、高选择性和快速响应的气体传感器；将其作为电极材料，则可制备出高效率、长寿命和稳定性能的生物传感器。
3. 光电器件由于气相纳米二氧化硅具有良好的光学和电学性质，因此在光电器件领域也有着广泛的应用。
例如，将其作为太阳能电池中的电子传输层，可以提高太阳能转换效率；将其作为光催化剂，则可实现光解水产生氢气等环保型能源。
4. 其他领域此外，气相纳米二氧化硅还可以应用于涂料、垃圾处理、生物医学等领域。
例如，将其作为涂料中的填充材料，则可提高涂层的耐磨性和防腐性；将其作为生物医学材料，则可制备出具有良好生物相容性和生物活性的人工骨骼、人工血管等。
结论气相纳米二氧化硅是一种具有广泛应用前景的新型材料，其制备方法简单、成本低廉、性能优异。
在未来的研究中，需要进一步探究其结构与性能之间的关系，并开发出更多适用于不同领域的新型应用。
气相二氧化硅微球
气相二氧化硅微球微球粒径范围的定义一般是1~500μm，小的可以是几纳米，大的可达800μm，其中粒径小于500nm的又称为纳米球或纳米粒，属于胶体范畴。
纳米级的二氧化硅微球因其具有无毒、高化学稳定性、高生物相容性等特点，被广泛用于陶瓷制品、橡胶改性、塑料、涂料、生物细胞分离和医学工程、防晒剂、颜料等领域。
纳米二氧化硅的制备方法包括以下几种。
气相法气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体，使之在气体状态下发生物理变化或化学反应，后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。
包括等离子体法、激光化学法、溅射法和气相水解法。
气相法制备出的纳米二氧化硅晶型结构好、纯度高、粒径分布均匀、重复性好，缺点是反应温度高，对设备的要求高，投资大且操作条件苛刻。
液相法液相法是制备单分散二氧化硅微球经常采用的方法。
液相法制备球形二氧化硅的方法一般有溶胶–凝胶法、溶胶种子法、微乳液法和沉淀法等。
①溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法指金属醇盐[M(OR)n，其中R=Si、Ti、Al、Zr等]在酸或者碱的醇溶液下水解生成氧化物溶胶，经过陈化、干燥等后处理得到粒子的方法。
此法得到的纳米颗粒均匀，但是粒径较小，在几十纳米到几百纳米之间，不适合制备更大粒径的二氧化硅微球。
②溶胶种子法溶胶种子法是利用起始单分散性胶粒作种子，再通过物理或者化学的方法提供SiO2，在种子上同步生长，从而得到单分散性的SiO2。
此法适合制备大粒径的二氧化硅微球，但是要严格控制，防止新核生成，否则制备粒径均一的二氧化硅微球比较困难。
③微乳液法微乳液法一般指事先加入表面活性剂，配成微乳液体系，然后加入反应物，通过胶束表面渗透扩散进入到乳液里面，反应生长得到粒子的方法。
此法可以通过改变体系的配方，也可通过调节水与表面活性剂等各个成分的比例来制得不同粒径的二氧化硅微球。
④沉淀法沉淀法主要是以硅酸钠和无机酸为原料，经沉淀过滤洗涤和干燥得到二氧化硅颗粒。
此法虽然原料低廉，但是制得的二氧化硅微球粒径分布较宽，很难制得单分散的二氧化硅微球，但可以用于橡胶的增补剂。
气相二氧化硅的性质-发展现状及其应用
气相二氧化硅的性质-发展现状及其应用气相二氧化硅的性质-发展现状及其应用服务有机硅氟行业开创信息传播新天地GBS专栏气相二氧化硅的性质、发展现状及其应用郑景新舒畅钟婷婷（广州吉必盛科技实业有限公司，广州510450）摘要：介绍了气相二氧化硅的制备及其性质与用途，并对其表面改性工艺作了阐述。
简述了国内外气相二氧化硅的生产研发现状，对我国未来气相二氧化硅的发展前景作了预测。
关键词：气相二氧化硅，性质，表面改性，发展现状，应用前景气相二氧化硅（俗名气相法白炭黑）是一种精细、白色、无定形的粉体材料，具有粒径小、比表面积大、表面活性高和纯度高等特性，常常在液体体系中作为增稠剂和触变剂，也可取代炭黑作为橡胶的补强填料，打破了黑色橡胶一统天下的局面。
由于21世纪多晶硅太阳能产业与有机硅工业的高速增长，其副产物四氯化硅和甲基三氯硅烷的综合利用是硅产业链急需解决的问题，而气相二氧化硅可以利用四氯化硅和甲基三氯硅烷等氯硅烷经氢氧焰高温水解制得，且在生产过程中分离出的氯化氢、氢气、三氯氢硅又可以作为多晶硅和有机硅工业的原料，从而实现了硅资源的循环利用，降低了污染排放，又提高了经济效益。
目前气相二氧化硅的制造已经达到非常高的水平，在产品的粒径、表面化学性质等方面的控制水平大大提高，朝着功能化、可设计化方向发展。
１、气相二氧化硅的制备及性质气相法制备纳米二氧化硅所用的原材料主要是可挥发性、可水解性的有机硅烷，其中最为常见的是卤硅烷如四氯化硅、甲基三氯硅烷等。
在20?GBS专栏二十世纪六十至七十年代，气相二氧化硅主要是以四氯化硅为原料，随着有机硅单体工业的发展，其副产物甲基三氯硅烷等的出路问题成了束缚其发展的瓶颈，因此以甲基三氯硅烷为原料制备气相二氧化硅逐渐成为主流。
四氯化硅和甲基三氯化硅的反应原理如图1所示。
SiCl4+2H2+O2CH3SiCl3+2H2+3O2SiO2+H2O+4HClSiO2+3HCl+CO2+2H2O图1四氯化硅和甲基三氯化硅制备气相二氧化硅原理气相二氧化硅通过卤硅烷在氢氧焰中高温水解缩聚而生成二氧化硅粒子，然后骤冷，颗粒经过骤聚、气固分离、脱酸等后处理工艺而获得产品。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
气相纳米二氧化硅
一、介绍
气相纳米二氧化硅是一种高效且多功能的纳米材料，具有广泛的应用前景。
本文将全面、详细、完整地探讨气相纳米二氧化硅的制备方法、性质特点以及在各个领域的应用。
二、制备方法
2.1 常见制备方法
•溅射法：通过溅射金属硅靶，产生硅原子并与氧气反应生成二氧化硅纳米颗粒。
•气相沉积法：通过将硅源和氧源分别导入高温反应管中，在合适的温度、压力和流量条件下反应生成纳米二氧化硅。
•气凝胶法：利用硅源溶解在有机溶剂中，通过调控温度和压力使其气化形成气态金属硅化合物，再通过水解重组形成纳米二氧化硅。
2.2 新兴制备方法
•基于热化学反应：通过控制热化学反应的条件和反应物比例，实现纳米二氧化硅的制备。
•基于微乳液体系：利用微乳液体系的特性，将硅源通过水解制备成纳米二氧化硅颗粒。
三、性质特点
3.1 纳米尺寸效应
•纳米二氧化硅颗粒尺寸通常在1-100纳米范围内，具有较大的比表面积和较高的活性。
•纳米尺寸效应使其相比于常规二氧化硅具有更好的光学、电学和催化性能。
3.2 物理性质
•密度低：纳米二氧化硅的密度较低，可以大幅降低材料的重量。
•超疏水性：由于其特殊的表面形态和结构，纳米二氧化硅呈现出优异的超疏水性。
3.3 化学性质
•高化学稳定性：纳米二氧化硅具有优异的化学稳定性，能够抵抗酸碱腐蚀等外界环境的侵蚀。
•可控表面性质：通过表面修饰、掺杂和功能化等方法，可以调控纳米二氧化硅的表面性质，实现特定应用要求。
3.4 生物相容性
•生物相容性良好：纳米二氧化硅具有优异的生物相容性，可以用于医学领域的药物传输、疾病诊断和治疗等应用。
四、应用领域
4.1 光学材料
•纳米二氧化硅具有优异的光学性能，可用于光学镜头、纳米涂层等领域。
•在光学材料中的应用还可以拓展到传感器、光学波导等领域。
4.2 电子材料
•纳米二氧化硅在电子材料中具有较高的介电常数和低介电损耗，可以用于电容器、超级电容器等领域。
•近年来，研究者还将其应用于柔性电子器件、透明导电薄膜等新兴领域。
4.3 催化剂
•纳米二氧化硅具有较大的比表面积和较高的活性，可以用作催化剂载体，在催化领域发挥重要作用。
•通过控制其形貌和表面结构，可以调控催化剂的催化性能和选择性。
4.4 医学领域
•纳米二氧化硅在医学领域具有广泛的应用前景，例如用于药物传输、疾病诊断和治疗等。
•其生物相容性好、表面可调控的特点使其在纳米药物输送系统和医学成像等方面表现出良好的应用潜力。
五、总结
本文全面探讨了气相纳米二氧化硅的制备方法、性质特点以及在各个领域的应用。
随着纳米技术的不断发展，气相纳米二氧化硅作为一种高效且多功能的纳米材料，必将在各个领域发挥越来越重要的作用。
在未来的研究中，还需要进一步深入研究其制备方法和性质特点，以及与其他材料的复合应用，为其应用领域的拓展提供更多可能性。