溶膠-凝膠法是一種經(jīng)典的濕化學(xué)合成方法,它利用金屬的無機(jī)鹽或有機(jī)鹽溶液,通過醇解、水解、縮聚等一系列反應(yīng),生成納米尺度的粒子并形成溶膠;再經(jīng)凝膠、陳化、干燥等過程處理得到所需材料。該合成方法可用原材料十分豐富,通過各種反應(yīng)和干燥條件的精細(xì)控制可以獲得納米粉體、塊體、氣凝膠、薄膜、纖維等多種形態(tài)的材料。氧化硅基溶膠-凝膠材料大多從正硅酸酯出發(fā),形成以硅氧鍵（-Si-O-）為主體的材料。通過引入新型有機(jī)官能化的硅氧烷分子或者其他金屬醇鹽分子與正硅酸酯共聚,可以獲得各種新穎的功能材料或改善正硅酸酯溶膠-凝膠材料的不足。這也是目前溶膠-凝膠制備研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。本論文以應(yīng)用需求為牽引,引入新型有機(jī)硅氧烷、鋯醇鹽分子作為共聚單體,設(shè)計(jì)合成了系列氧化硅基溶膠-凝膠材料,具體研究?jī)?nèi)容如下:（1）以正硅酸乙酯（TEOS）為硅源、正丁醇鋯（ZrBu）為鋯源,通過溶膠-凝膠法成功制備出了硅-鋯復(fù)合多孔微球,研究了正丁醇鋯的含量對(duì)復(fù)合微球的結(jié)構(gòu)和形貌影響,對(duì)復(fù)合微球的鋯摻雜、形貌、孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試和表征。結(jié)果表明,鋯在微球中均勻分布,未出現(xiàn)鋯富集或相分離。ZrBu和TEOS的摩爾比為0.1時(shí),得到的復(fù)... 

【文章來源】：武漢紡織大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

pH和r對(duì)溶膠-凝膠衍生材料性質(zhì)的影響

1緒論3膠。在此階段，通過對(duì)反應(yīng)條件和底物比的微小調(diào)整，就可以得到多種具有不同物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的材料。以硅溶膠為例，影響硅溶膠性能的參數(shù)主要包括：前軀體的濃度、烷氧基硅烷前驅(qū)體與水的比例、溶劑的性質(zhì)、溶液的pH值、攪拌速度、反應(yīng)溫度和時(shí)間[8]。其中，烷氧基硅烷前驅(qū)體與水的比例(記為r)的不同，得到的材料的結(jié)構(gòu)特性有很大的區(qū)別，如圖1.1所示。當(dāng)r=1/2時(shí)得到纖維[9]，r=2/5時(shí)得到單分散納米球[10]，r=3.8或5.1時(shí)得到非晶干凝膠[11]，r=6.2時(shí)得到氣凝膠[12]，r=10.9時(shí)得到先進(jìn)涂層材料。圖1.1pH和r對(duì)溶膠-凝膠衍生材料性質(zhì)的影響Fig.1.1TheeffectofpHandronpropertiesofsol-gel-derivedmaterials.(2)凝膠化-成型：此過程中，反應(yīng)物的pH值對(duì)成型后的材料的結(jié)構(gòu)和孔隙率有極大影響[13]。如在純硅溶膠的凝膠化過程中(見圖1.2)，在酸催化條件下，主要形成線性或無規(guī)支鏈結(jié)構(gòu)的二氧化硅多聚體，并進(jìn)一步與其他多聚體纏結(jié)，形成具有長(zhǎng)而窄的孔隙的交聯(lián)結(jié)構(gòu)；在堿催化的條件中，易形成具有較長(zhǎng)的高度支化的Si-O鏈的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步凝膠形成具有圓柱形氣孔的凝膠結(jié)構(gòu)。圖1.2pH對(duì)溶膠-凝膠衍生材料結(jié)構(gòu)和孔隙率的影響Fig.1.2TheeffectofpHonstructureandporosityofsol-gel-derivedmaterials.此外，不同的成形技術(shù)方式可以從類似的起始材料和簡(jiǎn)單的反應(yīng)過程中制備出各種理想形狀的材料，圖1.3展示了溶膠-凝膠法的多樣性，可以制備包括粉體、塊體、薄膜、纖維、氣凝膠等各種不同形態(tài)的材料。

武漢紡織大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.3溶膠-凝膠法的多樣性Fig.1.3Diversityofsol-gelmethods1.3溶膠-凝膠法的應(yīng)用溶膠-凝膠合成技術(shù)中可用的原材料十分豐富，因而可以很方便地通過摻雜或改性獲得不同的功能化材料；通過反應(yīng)和干燥條件的精細(xì)控制可以獲得粉體、塊體、薄膜、纖維等多種形態(tài)的材料[14,15]。溶膠-凝膠合成技術(shù)的這種多樣性是其他任何合成技術(shù)難以匹敵的。溶膠凝膠材料的應(yīng)用極為廣泛，我們無法面面俱到。下面僅討論與本論文開展的研究工作相關(guān)的應(yīng)用研究。1.3.1高壓液相色譜用硅基溶膠-凝膠微球材料迄今為止，高壓液相色譜(HPLC)分離純化技術(shù)是人類掌握的對(duì)復(fù)雜混合物分離效率最高的一種方法，是當(dāng)今商品檢驗(yàn)、石油化工、環(huán)境科學(xué)、食品衛(wèi)生、生物醫(yī)藥、臨床醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)以及太空生命物質(zhì)探索等領(lǐng)域必不可少的分析分離工具[16-18]，已滲透到現(xiàn)代社會(huì)各個(gè)方面，并且其應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大。色譜填料作為色譜分離分析的核心，其技術(shù)含量直接決定了色譜分離的技術(shù)水平。硅膠微球有良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，表面含有易于修飾和化學(xué)鍵合的硅羥基等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最理想的色譜固定相填料[19]，也是目前使用最廣泛的HPLC填料。其表面豐富的硅羥基類型可分為三類，如圖1.4所示，其中以游離硅羥基的酸性最強(qiáng)，更易進(jìn)行鍵合。20世紀(jì)初期，在經(jīng)典的液相色譜中，100μm的無定型硅膠微球被用作色譜固定相填料，60年代時(shí)被薄殼型填料(30-40μm)取代，70年代后全多孔微球(5-10μm)迅速發(fā)展。隨著色譜的發(fā)展，如今已制備出核殼型微球[20]、介孔型微球[21]、灌注硅膠[22]、整體硅膠柱[23]等并應(yīng)用于色譜分析中，但全多孔硅膠微球仍占據(jù)主流應(yīng)用市常

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]化工大數(shù)據(jù) 有機(jī)硅[J].   廣州化工. 2019(08)
[2]有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹脂的合成及其光固化動(dòng)力學(xué)研究[J]. 劉偉,蘇敏超,劉曉暄.  涂料工業(yè). 2018(01)
[3]一種透明環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂的制備與性能[J]. 劉佳,楊雄發(fā),陳瓊,陳忠紅,羅蒙賢,來國(guó)橋.  高分子材料科學(xué)與工程. 2016(01)
[4]KH-570改性107硅橡膠的紫外光固化行為及性能[J]. 李海銀,潘維.  高分子材料科學(xué)與工程. 2015(02)
[5]幾種有機(jī)硅材料在南京城磚防護(hù)上的應(yīng)用研究[J]. 楊雋永,萬俐,張慧,范陶峰,陳步榮.  文物保護(hù)與考古科學(xué). 2013(03)
[6]溶膠-凝膠法制備紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯/環(huán)氧丙烯酸酯/納米二氧化硅雜化材料[J]. 楊澤惠,倪愛清,殷燕子,張紅元,王繼輝.  高分子材料科學(xué)與工程. 2013(04)
[7]UV光固化有機(jī)硅的制備及其光固化條件[J]. 馬子淇,劉偉區(qū),韓敏健.  精細(xì)化工. 2012(11)
[8]二次催化溶膠-凝膠法制備多孔硅膠微球[J]. 趙貝貝,許嬋嬋,唐濤,李彤,張維冰,王風(fēng)云.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2011(10)
[9]溶膠-凝膠法的基本原理、發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 王焆,李晨,徐博.  化學(xué)工業(yè)與工程. 2009(03)
[10]UV固化環(huán)氧丙烯酸酯/SiO2雜化涂料的制備與性能研究[J]. 廖峰,曾幸榮,黃國(guó)創(chuàng).  涂料工業(yè). 2009(04)

碩士論文
[1]球形介孔二氧化硅微球的制備及其在高效液相色譜中的應(yīng)用[D]. 杜亞軍.華東理工大學(xué) 2017
[2]貫流硅膠微球在固定化脂質(zhì)體色譜和半制備親水作用色譜中的應(yīng)用[D]. 張聰.華中科技大學(xué) 2012



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