硅烷偶聯(lián)劑對納米氧化鋁的疏水改性綜合實驗
發(fā)布時間：2021-01-06 09:21
為使學(xué)生了解納米材料與納米技術(shù)的前沿研究領(lǐng)域,設(shè)計了"硅烷偶聯(lián)劑對納米氧化鋁的疏水改性"綜合實驗。首先以硅烷偶聯(lián)劑KH-560為改性劑,對納米氧化鋁（Al2O3）表面進行化學(xué)改性,然后采用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、熱重分析（TG）等手段對改性前后的納米Al2O3進行表征。實驗的材料制備部分可使學(xué)生熟悉硅烷偶聯(lián)劑的水解、縮合反應(yīng)原理,以及無機納米材料表面改性方法,對產(chǎn)物的性能測試和表征部分可以加深學(xué)生對紅外光譜法和熱重分析法的理解,既鍛煉了學(xué)生的動手操作能力,又培養(yǎng)和激發(fā)了學(xué)生的科研興趣。
【文章來源】：實驗技術(shù)與管理. 2020,37(07)北大核心
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
硅烷偶聯(lián)劑KH-560改性納米Al2O3粒子反應(yīng)機理
圖2為改性前Al2O3(a）與改性后Al2O3(b）的紅外光譜對比圖。從圖中可以看出，表面改性并沒有對納米氧化鋁內(nèi)部的化學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，811 cm–1和746 cm–1處的Al2O3特征吸收峰在改性納米Al2O3樣品的紅外譜圖上均有出現(xiàn)。由改性前、后Al2O3的紅外譜圖對照可知，改性后的Al2O3在1000～4000 cm–1范圍內(nèi)出現(xiàn)了一系列新的吸收峰，在2931 cm–1和2870 cm–1處出現(xiàn)的弱吸收峰對應(yīng)的是偶聯(lián)劑中—CH2—的C—H鍵伸縮振動吸收峰；1400 cm–1處的吸收峰是C—H鍵的彎曲振動吸收峰；1205 cm–1附近的弱峰為環(huán)氧基基團伸縮振動吸收峰；1098 cm–1對應(yīng)Si—O—Si鍵不對稱伸縮振動吸收峰[13]。由上可知，在納米Al2O3粒子表面接枝上了硅烷偶聯(lián)劑KH-560。另外，觀察改性后的Al2O3紅外譜圖，3464 cm–1左右出現(xiàn)的—OH峰對應(yīng)Al2O3粒子表面的羥基，說明改性后的Al2O3表面并沒有完全被硅烷偶聯(lián)劑KH-560覆蓋。5.2 熱重分析
圖3是改性前Al2O3(a)和改性后Al2O3(b)的熱失重曲線。從圖中可以看出，改性前的Al2O3在150℃之前的失重率約為1.50%，主要為納米Al2O3表面吸附的水；在相同溫度范圍內(nèi)，改性后Al2O3的失重率約為0.47%，納米Al2O3表面的吸附水明顯減少，間接證明改性后納米Al2O3的疏水性得到提高。在150～700℃之間，改性前Al2O3的失重率約為2.11%，主要由納米Al2O3表面的羥基分解所致；經(jīng)KH-560改性后的納米Al2O3在150～700℃之間失重率約為9.38%，主要由改性Al2O3表面接枝的KH-560分解所致。綜合以上失重率數(shù)據(jù)，可以計算出KH-560在納米Al2O3表面的接枝率約為7.27%。5.3 分散性實驗
【參考文獻】：
期刊論文
[1]納米Al2O3增強金屬基復(fù)合材料的研究進展[J]. 馬思源,郭強,張荻. 中國材料進展. 2019(06)
[2]發(fā)揮學(xué)科特色和優(yōu)勢 構(gòu)建化學(xué)實踐教學(xué)體系[J]. 唐冬雁,劉志剛,楊玉林,王平,強亮生. 中國大學(xué)教學(xué). 2019(06)
[3]綜合設(shè)計性專業(yè)實驗:離子液體[BMIM]Br的制備及在柴油脫硫中的應(yīng)用[J]. 徐鳴. 化學(xué)教育(中英文). 2019(08)
[4]化學(xué)材料類專業(yè)校外實踐教學(xué)體系建設(shè)[J]. 袁騰,陳燕舞,湯日元,劉海峰,楊卓鴻. 實驗技術(shù)與管理. 2019(02)
[5]硬脂酸改性γ-Al2O3填充PEBAX膜滲透汽化分離苯胺[J]. 劉琨,胡志明,方星,余秋蘭,黃治. 高�；瘜W(xué)工程學(xué)報. 2018(02)
[6]相變物質(zhì)正十四醇微膠囊的制備與表征綜合化學(xué)實驗[J]. 汪海平,朱陽倩,胡思前. 化學(xué)教育(中英文). 2017(24)
[7]納米氧化鋁粉體制備方法與工藝的研究進展[J]. 孫躍軍,荀冬雪,劉民. 中國材料進展. 2017(06)
[8]大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目的實踐與思考[J]. 陳新. 實驗技術(shù)與管理. 2017(06)
[9]多孔鋅MOF合成與表征的綜合性無機化學(xué)實驗設(shè)計[J]. 余凡,李艾華,張玉敏,鄒新,胡思前. 大學(xué)化學(xué). 2016(12)
[10]KH-560修飾納米SiO2及其改性酚醛泡沫的制備和表征[J]. 崔旭,趙寶華,張立博,柳翱,李東風(fēng). 化工新型材料. 2015(11)
本文編號：2960318
【文章來源】：實驗技術(shù)與管理. 2020,37(07)北大核心
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
硅烷偶聯(lián)劑KH-560改性納米Al2O3粒子反應(yīng)機理
圖2為改性前Al2O3(a）與改性后Al2O3(b）的紅外光譜對比圖。從圖中可以看出，表面改性并沒有對納米氧化鋁內(nèi)部的化學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，811 cm–1和746 cm–1處的Al2O3特征吸收峰在改性納米Al2O3樣品的紅外譜圖上均有出現(xiàn)。由改性前、后Al2O3的紅外譜圖對照可知，改性后的Al2O3在1000～4000 cm–1范圍內(nèi)出現(xiàn)了一系列新的吸收峰，在2931 cm–1和2870 cm–1處出現(xiàn)的弱吸收峰對應(yīng)的是偶聯(lián)劑中—CH2—的C—H鍵伸縮振動吸收峰；1400 cm–1處的吸收峰是C—H鍵的彎曲振動吸收峰；1205 cm–1附近的弱峰為環(huán)氧基基團伸縮振動吸收峰；1098 cm–1對應(yīng)Si—O—Si鍵不對稱伸縮振動吸收峰[13]。由上可知，在納米Al2O3粒子表面接枝上了硅烷偶聯(lián)劑KH-560。另外，觀察改性后的Al2O3紅外譜圖，3464 cm–1左右出現(xiàn)的—OH峰對應(yīng)Al2O3粒子表面的羥基，說明改性后的Al2O3表面并沒有完全被硅烷偶聯(lián)劑KH-560覆蓋。5.2 熱重分析
圖3是改性前Al2O3(a)和改性后Al2O3(b)的熱失重曲線。從圖中可以看出，改性前的Al2O3在150℃之前的失重率約為1.50%，主要為納米Al2O3表面吸附的水；在相同溫度范圍內(nèi)，改性后Al2O3的失重率約為0.47%，納米Al2O3表面的吸附水明顯減少，間接證明改性后納米Al2O3的疏水性得到提高。在150～700℃之間，改性前Al2O3的失重率約為2.11%，主要由納米Al2O3表面的羥基分解所致；經(jīng)KH-560改性后的納米Al2O3在150～700℃之間失重率約為9.38%，主要由改性Al2O3表面接枝的KH-560分解所致。綜合以上失重率數(shù)據(jù)，可以計算出KH-560在納米Al2O3表面的接枝率約為7.27%。5.3 分散性實驗
【參考文獻】：
期刊論文
[1]納米Al2O3增強金屬基復(fù)合材料的研究進展[J]. 馬思源,郭強,張荻. 中國材料進展. 2019(06)
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[3]綜合設(shè)計性專業(yè)實驗:離子液體[BMIM]Br的制備及在柴油脫硫中的應(yīng)用[J]. 徐鳴. 化學(xué)教育(中英文). 2019(08)
[4]化學(xué)材料類專業(yè)校外實踐教學(xué)體系建設(shè)[J]. 袁騰,陳燕舞,湯日元,劉海峰,楊卓鴻. 實驗技術(shù)與管理. 2019(02)
[5]硬脂酸改性γ-Al2O3填充PEBAX膜滲透汽化分離苯胺[J]. 劉琨,胡志明,方星,余秋蘭,黃治. 高�；瘜W(xué)工程學(xué)報. 2018(02)
[6]相變物質(zhì)正十四醇微膠囊的制備與表征綜合化學(xué)實驗[J]. 汪海平,朱陽倩,胡思前. 化學(xué)教育(中英文). 2017(24)
[7]納米氧化鋁粉體制備方法與工藝的研究進展[J]. 孫躍軍,荀冬雪,劉民. 中國材料進展. 2017(06)
[8]大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目的實踐與思考[J]. 陳新. 實驗技術(shù)與管理. 2017(06)
[9]多孔鋅MOF合成與表征的綜合性無機化學(xué)實驗設(shè)計[J]. 余凡,李艾華,張玉敏,鄒新,胡思前. 大學(xué)化學(xué). 2016(12)
[10]KH-560修飾納米SiO2及其改性酚醛泡沫的制備和表征[J]. 崔旭,趙寶華,張立博,柳翱,李東風(fēng). 化工新型材料. 2015(11)
本文編號：2960318
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