發(fā)布時(shí)間：2017-12-15 07:10

  本文關(guān)鍵詞：氟摻雜水化硅酸鈣的制備與性能研究

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【摘要】：合成水化硅酸鈣是在特定條件下制備的一種功能型無機(jī)非金屬材料。通過人工合成的方法制備的水化硅酸鈣應(yīng)用十分廣泛,但由于其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),不論何種類型的水化硅酸鈣其耐侵蝕性、耐候性、耐熱性及耐濕性等性能較差,從而降低了其綜合性能,限制了其應(yīng)用范圍。為了改善水化硅酸鈣在性能與應(yīng)用等方面的不足,本論文將性能穩(wěn)定的氟元素引入到水化硅酸鈣中,研究其改性方法和機(jī)理,從而提高合成水化硅酸鈣的綜合性能并擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域,滿足實(shí)際工程需求,同時(shí)滿足國家節(jié)能減排和低碳生產(chǎn)的戰(zhàn)略要求。本論文對(duì)不同水熱條件下制備的水化硅酸鈣(CSH)和氟摻雜水化硅酸鈣(F-CSH)的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行研究,探索了氟摻雜水化硅酸鈣的改性機(jī)理,為提升F-CSH的綜合性能以及擴(kuò)展其應(yīng)用范圍提供了技術(shù)支撐。為充分了解氟摻雜前后水化硅酸鈣的變化,本次研究采用水熱合成方法,以白炭黑為硅質(zhì)原料,氧化鈣為鈣質(zhì)原料,氟化鈉為氟化物,通過改變工藝參數(shù),制備了不同形貌和結(jié)構(gòu)的CSH和F-CSH。利用XRD、SEM、FTIR、NMR和N_2吸附-脫附分析等方法對(duì)樣品進(jìn)行微觀檢測,并分析了氟摻雜水化硅酸鈣的改性機(jī)理。為進(jìn)一步了解氟摻雜后水化硅酸鈣性能的變化,對(duì)CSH和F-CSH進(jìn)行吸濕性和抗碳化性測試,并分析了氟摻雜前后樣品吸濕性和抗碳化性的變化原因。主要結(jié)論如下:(1)根據(jù)XRD和SEM分析結(jié)果可知,CSH的主要水化產(chǎn)物有絮凝狀的CSH凝膠、層片狀的14?托貝莫來石。由于Na+的引入,F-CSH相比CSH更易生成白鈣沸石相,同時(shí)14?托貝莫來石相的生成量降低。由于F-的引入,F-CSH中還生成顆粒狀的CaF_2包裹在水化硅酸鈣表面,使得晶體更加密實(shí),水化產(chǎn)物分布更加均勻。(2)200°C水熱條件下合成樣品的硅氧四面體以Q2結(jié)構(gòu)為主,并含有少量的Q1;而120°C條件下制備的樣品Si-O鍵的振動(dòng)形式則只檢測到Q2結(jié)構(gòu),并且結(jié)晶程度較低。同時(shí)120°C條件下制備的F-CSH含有更多的CaF_2。(3)通過29Si MAS NMR波譜和19F MAS NMR波譜分析可知,產(chǎn)物中的F原子主要有兩種存在形式,一種是與Ca離子結(jié)合生成CaF_2包裹在水化硅酸鈣表面;另一種是進(jìn)入水化硅酸鈣層間和鈣結(jié)合。(4)N_2吸附-脫附分析結(jié)果表明,在120°C條件下合成6h的鈣硅比為0.65的CSH樣品與其對(duì)應(yīng)的氟鈣比為0.5的F-CSH樣品均是介孔材料,二者的吸附等溫線類型均為IV型(根據(jù)IUPAC分類),F-CSH樣品的比表面積和孔容相對(duì)CSH樣品下降了約4倍,相應(yīng)的平均孔徑也有所降低;(5)由于F-CSH的比表面積比CSH更低,其親水基團(tuán)的數(shù)量也相應(yīng)更少,使得其耐濕性增強(qiáng);F-CSH較多的CaF_2含量和較低的比表面積阻礙了CO_2的擴(kuò)散,同時(shí)可溶解CO_2的H_2O分子和游離態(tài)的Ca2+數(shù)量相對(duì)減少,使得其抗碳化性增強(qiáng)。綜上所述,F-CSH的綜合性能有所提升。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ132.32

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