二氧化硅气凝胶的研究进展

二氧化硅气凝胶是一种具有高孔隙率、低密度以及低热导率等特性的纳米多孔材料,在保温隔热、环境净化以及生命医学等领域应用广泛。文章对比分析了不同硅源基气凝胶的性能差异,以及改善二氧化硅力学性能的方法,如纤维和聚合物增强二氧化硅气凝胶以及制备柔性二氧化硅气凝胶,介绍了其在不同领域中的应用,并对其未来的发展趋势进行了展望。

多孔二氧化硅微球复合硅基气凝胶的制备及性能研究

本文利用纳米多孔二氧化硅微球复合优化了有机硅源气凝胶的结构与性能,在一定程度上改善了有机硅气凝胶孔隙尺寸大,隔热性能较差的问题。实验结果表明:二氧化硅微球的引入,细化了气凝胶二次粒子的尺寸,气凝胶骨架由珍珠链状结构转变为紧密堆叠结构,骨架连接强度得到显著增强。得益于这种转变,复合气凝胶表现出优异的力学性能,当压缩应变为80%时,其应力从81.5 kPa增大到175.1 kPa。与此同时,复合气凝胶隔热性能也进一步提升,导热系数从0.0469 Wm^(-1)·K^(-1)下降到了0.0408 Wm^(-1)·K^(-1)。

尺寸可控有机杂化二氧化硅胶体粒子的制备

有机杂化二氧化硅胶体粒子因其独特的性质被广泛地应用于生物医学领域。对于不同的器官组织,纳米粒子的尺寸不同,因而尺寸可控的有机杂化二氧化硅胶体粒子在生物医学应用中尤为重要。以乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)为硅烷前驱体,氢氧化铵为催化剂,通过硅烷前驱体在碱性条件下自发形成乳液,然后由引发剂过硫酸铵(APS)引发聚合来制备尺寸可控的有机杂化二氧化硅胶体粒子。采用场发射扫描电子显微镜和ImageJ软件,探究了引发剂种类、前驱体浓度、氢氧化铵浓度以及乳化时间等不同条件对有机杂化二氧化硅胶体粒子尺寸的影响。结果表明:前驱体浓度增大会造成有机杂化二氧化硅胶体粒子的尺寸增大,而氢氧化铵浓度增大则起到相反的作用。随着乳化时间延长,有机杂化二氧化硅胶体粒子的尺寸先减小后增大。

低二氧化硅含量硅灰对混凝土力学及耐久性能的影响

为深入研究硅灰对混凝土性能的影响,提高硅灰资源的利用率,确保建筑工程质量符合设计要求,本文以掺低二氧化硅含量硅灰的混凝土为研究对象,与不掺硅灰和掺高二氧化硅含量硅灰的混凝土做对比,通过压力试验和抗渗性试验,对混凝土力学性能及耐久性能进行研究。结论表明:低二氧化硅含量硅灰,会不同程度地提升混凝土的力学性能及耐久性能,对耐久性能的提升效果尤为明显。研究成果有助于在建筑工程中科学使用低二氧化硅含量硅灰,以期为低二氧化硅含量硅灰应用于建筑工程领域提供可靠依据。

硅钼蓝法测定石灰岩中高含量二氧化硅

石灰岩中高含量(>4%)二氧化硅的一般检测方法是重量法和容量法,二者虽然满足高含量二氧化硅的测定,但其步骤极其繁琐,检测成本、人工成本较高,且检测周期较长,不适用于大批量矿石样品的化验分析。而用于测定低含量(≤4%)二氧化硅的硅钼蓝分光光度法则完全避免了重量法和容量法的缺点,不仅大幅缩短了检测周期,而且其检测灵敏度及准确度也相较于前者更好。因此,本文探究建立了利用硅钼蓝分光光度法检测石灰岩中高含量二氧化硅的方法。实验结果表明,硅钼蓝法不仅可以用于测定石灰岩中含量范围0.05%~60.00%的二氧化硅,而且其相较于重量法和容量法检测周期大幅缩短,节约了试剂和人工成本,且方法灵敏度及准确度也符合分析检测要求。

二氧化硅的表面处理及其在尼龙6中的应用

为优化二氧化硅的表面处理效果,以此提升二氧化硅改善尼龙6 (PA6)力学性能的作用效果,将脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)与γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)混合后,形成复合表面处理助剂(CSA),并用其对二氧化硅进行表面处理。通过红外光谱、热失重分析证实了CSA与二氧化硅的化学接枝,进一步通过粒径分布测试及扫描电子显微镜观察确定表面处理后二氧化硅的平均粒径能够达到169 nm,分散均匀度也有所改善。将CSA表面处理后的二氧化硅加入到PA6中,采用共混挤出的方法制备了二氧化硅增强PA6复合材料。通过对复合材料的性能测定,确认CSA处理后的二氧化硅在3%~4%用量下,能够使PA6的拉伸强度最多提升约17%,弯曲强度最多提升约13.9%,冲击强度最多提升约14%,提升效果远比使用等量的纯二氧化硅或仅采用KH-550表面处理的二氧化硅明显。以上特征对于在汽车零部件、电子电器零件等领域应用的尼龙制品性能提升有重要帮助。

不同硅源制备二氧化硅气凝胶研究进展

近年来,二氧化硅气凝胶凭借其优异性能在诸多领域被广泛应用。硅源作为制备SiO_(2)气凝胶最重要的组成部分,对获得结构完整、性能优良的SiO_(2)气凝胶至关重要。本文综述了多种硅源为前驱体的SiO_(2)气凝胶发展历程及制备。硅源种类划分为单一硅源和复合硅源。单一硅源主要有水玻璃、硅溶胶、工农业含硅废料及常见硅醇盐;复合硅源通过引入疏水性和功能性基团来改善结构性能,从而实现其在不同领域的应用。最后对SiO_(2)气凝胶硅源的选择、研究现状及前景进行探讨。

疏水型气相二氧化硅在高透明液态硅橡胶中的应用研究

以端基乙烯基聚二甲基硅氧烷为基胶,添加聚甲基氢硅氧烷、液态乙烯基硅树脂、疏水型气相二氧化硅、高质量分数含氢硅油、抑制剂及催化剂等主要原料,制备一种高透明液态硅橡胶。探究了气相二氧化硅处理类型、比表值、添加量对高透明液体硅橡胶黏度、透光率、拉伸强度、断裂伸长率、硬度等性能影响。结果表明:以硅氮烷处理的气相二氧化硅HB-630为补强填料添加60%时制备的高透明液体硅橡胶,透光率95%,拉神强度8.18MPa,邵氏硬度56A,综合性能较优。

红外分光光度法检测西甲硅油中二氧化硅的含量

目的使用红外分光光度计对西甲硅油中二氧化硅的含量进行检测。方法用0.1 mm溴化钾吸收池,照红外分光光度法测定,扫描次数4,扫描分辨率4 cm^(-1),扫描范围从1335~1040 cm^(-1),读取二甲硅油溶液1250~1150 cm^(-1)波长范围内的最小吸收波长(约1214 cm^(-1)),然后测定西甲硅油对照品溶液与供试品溶液在上述最小吸收波长(约1214 cm^(-1))处的吸光度。结果在该检测条件下,西甲硅油中二氧化硅含量在0.1502~0.4503 g/ml范围内,线性回归方程为y=1.1169x-0.0825,r为0.9994,平均回收率为102.4%,专属性高,精密度和耐用性良好,溶液稳定性好。结论该方法专属性强、准确度高、精密度好、操作简便、用时短,可用于西甲硅油中二氧化硅的含量测定。

六甲基二硅氮烷对二氧化硅气凝胶结构和性能的影响

以TEOS-40为硅源,通过酸碱两步法,以六甲基二硅氮烷为改性剂,经CO_(2)超临界干燥制备具有疏水性质的SiO_(2)气凝胶,对其进行比表面积和孔径、微观形貌、光学角、导热、傅里叶红外及热重分析,研究改性剂添加量(0、0.05、0.1、0.2、0.4mol)对SiO_(2)气凝胶结构和性能的影响。结果表明,使用六甲基二硅氮烷作为改性剂制备的气凝胶性能更优。当使用改性剂量为0.2mol时,得到的SiO_(2)气凝胶性能最好,密度0.1056g/cm^(3),疏水性优良,接触角138.2°,BET比表面积1066.1568m^(2)/g,平均孔径18.0705nm。在1um下,微观结构最好,孔径最大,分布最均匀;导热低至0.0194W/m·k,且在350℃之前有良好的热稳定性。

羟基化及硅烷化二氧化硅表面润湿行为的分子模拟

采用分子动力学模拟方法研究水团簇在羟基化及不同链长硅烷化二氧化硅表面的微观润湿行为,通过相互作用能、径向分布函数及扩散系数等参量对微观润湿机制进行分析。结果表明:羟基化二氧化硅表面具有极强亲水性,而硅烷化表面疏水性较强,且疏水性随烷基链增加呈增强趋势;羟基化二氧化硅表面与水分子存在强相互作用,使团簇底部水分子优先向表面移动,并带动其余水分子向表面迁移,促进水团簇在表面铺展,表现出强亲水性;硅烷化二氧化硅表面与水之间主要为范德华作用,不足以克服团簇内部相互作用而破坏水滴结构,表现出强疏水性,随着烷基链增长,表面与水分子的相互作用强度逐渐减弱,疏水性增强。

二氧化硅在真空低价法制备铝过程中的歧化行为研究

本文引入"物质吉布斯自由能函数法"讨论在低价氟化法制备铝过程中,二氧化硅在不同压力和温度下生成低价氧化硅及其分解的热力学条件并进行了实验验证。研究得出:在100kPa时,二氧化硅与还原剂碳反应在1937K以上才能生成低价氧化硅;而当系统残余压力在100Pa～10Pa内时,在1463K～1352K以上即可以生成低价氧化硅;体系压力在100Pa～10Pa范围内,即低价氧化硅歧化分解温度在1535K～1415K间进行。实验结论:采用真空碳热还原铝土矿实验,在系统压力为150Pa,反应温度为1450℃时,得到含硅为4.87%的金属铝,铝纯度达到95.13%。实验验证了理论研究的正确性,为生产工艺的研究提供了热力学理论依据和实验基础。

六甲基二硅胺烷改性纳米二氧化硅

采用干法改性工艺,以六甲基二硅胺烷(HMDS)为改性剂,氮气为保护气,对纳米二氧化硅表面进行改性,并分别讨论了反应温度、反应时间等因素对改性效果的影响。采用粉体在液体石蜡中的流动性、浸润性、透射电镜、红外光谱分析等手段表征二氧化硅的改性效果。

铝酸钠溶液中二氧化硅的平衡浓度

基于组成类似的化合物热力学数据与组成存在的线性关系 ,计算了 4种钠硅渣的热力学数据 ,并计算了在铝酸钠溶液中形成钠硅渣后二氧化硅平衡浓度与温度或苛性比的关系·计算结果表明 ,二氧化硅平衡浓度计算值与实验值相符 ;同时 ,随着温度的升高或苛性比的增大 。

采用热力学分析白云石中二氧化硅对硅热法炼镁的影响

采用热力学方法针对西南地区的白云石SiO2含量偏高不利于硅热法炼镁的情况进行研究。对硅热法炼镁工艺的白云石煅烧过程和真空还原过程的物料体系进行热力学分析,得到各体系中有SiO2参与化学反应的ΔrGT关系。结果表明:SiO2对炼镁结果的影响在于其在白云石煅烧过程的最后阶段会消耗CaO生成2CaO.SiO2;然而该过程中SiO2参与的反应很复杂,并可能生成多种硅化合物(2MgO.SiO2、2CaO.SiO2和3CaO.MgO.2SiO2)。计算表明:随着白云石中SiO2的增多,单罐镁产量急剧减少;当SiO2含量小于4%时,减少量约为SiO2含量的4倍。

纳米二氧化硅的疏水改性及其对Pickering乳液的稳定作用

为了探究固体粒子对乳液的稳定作用,采用L-赖氨酸作为催化剂合成纳米SiO2粒子,并用六甲基二硅胺烷(HMDS)对纳米SiO2粒子进行表面疏水改性,将经过HMDS改性后的纳米SiO2粒子作为稳定剂制备出Pickering乳液。通过粒径分析仪、场发射透射电子显微镜、FTIR、TG-DSC、接触角测量仪、光学显微镜、电导率仪分别对纳米SiO2的制备、表面改性和Pickering乳液的性能进行了表征。结果表明,成功合成出粒径小且形貌均一的硅球,具有疏水性的三甲基硅基成功接枝到纳米SiO2的表面;不同纳米SiO2浓度制备的Pickering乳液,发现随着SiO2浓度的增大,乳液的稳定性逐渐增强,乳液液滴直径呈现减小的趋势;不同油水比制备的Pickering乳液,发现随着油相体积的增大,乳液的稳定性呈现增大的趋势。

纳米二氧化硅对硅酸盐水泥水化硬化的影响

利用微量热分析、X射线衍射、差热分析、扫描电镜和氮气吸附等手段研究了纳米SiO2对硅酸盐水泥水化硬化的影响。结果表明:纳米SiO2掺量为5%(质量分数)时,其高火山灰反应能大量吸收Ca(OH)2,进而促进水泥水化,提高水化开始时的放热速率,并改善水泥浆体的微观结构,使得水泥石更加均一密实。同时,纳米SiO2的掺入使得标准稠度需水量急剧上升,凝结时间缩短,促进水泥石的中后期强度增长。

硅钼蓝光度法测定萤石及其精矿中二氧化硅的含量

提出硅钼蓝分光光度法测定萤石块矿及其精矿中不同含量范围内二氧化硅的改进方法。以氢氧化钠作为熔剂,样品的熔融在银坩埚内进行,以避免使用昂贵的铂坩埚及造成其损坏;优化了待测试液制备操作过程,通过采用返酸化法制备试液提高试液的稳定性;用三氯化铝替代具有缓冲作用的硼酸,消除溶液中过量的氟元素对测定的影响;操作全程避免玻璃器皿中二氧化硅的引入;改变标准溶液的酸化方式,校准曲线在50～1 000μg范围内线性相关系数r≥0.999 7。经对五种不同二氧化硅含量的萤石标准样品进行分析比较,本法的测定结果与认定值及HF挥散重量法的测定值相一致,相对标准偏差均小于0.5%。经t检验法验证,测定结果同认定值之间不存在显著性差异。改进后的方法显色体系简单,可测定萤石中62.00%以内的二氧化硅含量。

脉冲激光沉积硅基二氧化硅薄膜的蓝光发射

用准分子激光在含氧气氛中对硅靶材料进行反应剥离，并让反应生成物沉积在单晶硅片表面上．用Ｘ射线光电子能谱、透射电镜分析，以及光致发光谱等方法对沉积的薄膜进行研究．结果显示，形成的薄膜是非晶态的二氧化硅组分，并且在其中含有少量的微米量级的多晶硅颗粒，在４４０ｎｍ附近的蓝光范围内有一光致发光带。

纳米二氧化硅的表面改性研究

以γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)对酸催化水解正硅酸乙酯(TEOS)聚合得到的纳米二氧化硅胶粒表面进行接枝改性,用激光粒径仪测定二氧化硅颗粒的粒径,并用透射电子显微镜(TEM)观察了改性前后二氧化硅胶粒的分散状况,采用傅立叶红外(FTIR)光谱法对改性前后的二氧化硅粉体进行了分析,通过热失重分析(TGA)法对GPTMS接枝改性二氧化硅胶粒表面的接枝度进行分析计算,同时对颗粒溶胶的ζ电位进行了测试,结果表明:改性后二氧化硅胶粒分散性大大提高,硅烷偶联剂浓度对接枝度有显著影响,当GPTMS的浓度为1mL/S iO2(g)时,接枝度达到最大,且颗粒表面的物理化学性能发生显著变化。