溶膠-凝膠法是一種經(jīng)典的濕化學合成方法,它利用金屬的無機鹽或有機鹽溶液,通過醇解、水解、縮聚等一系列反應,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,通過各種反應和干燥條件的精細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和重點。本論文以應用需求為牽引,引入新型有機硅氧烷、鋯醇鹽分子作為共聚單體,設(shè)計合成了系列氧化硅基溶膠-凝膠材料,具體研究內(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-鋯復合多孔微球,研究了正丁醇鋯的含量對復合微球的結(jié)構(gòu)和形貌影響,對復合微球的鋯摻雜、形貌、孔結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)的測試和表征。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,得到的復... 

【文章來源】：武漢紡織大學湖北省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

pH和r對溶膠-凝膠衍生材料性質(zhì)的影響

1緒論3膠。在此階段，通過對反應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、反應溫度和時間[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r=1/2時得到纖維[9]，r=2/5時得到單分散納米球[10]，r=3.8或5.1時得到非晶干凝膠[11]，r=6.2時得到氣凝膠[12]，r=10.9時得到先進涂層材料。圖1.1pH和r對溶膠-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，反應物的pH值對成型后的材料的結(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，并進一步與其他多聚體纏結(jié)，形成具有長而窄的孔隙的交聯(lián)結(jié)構(gòu)；在堿催化的條件中，易形成具有較長的高度支化的Si-O鏈的團簇結(jié)構(gòu)，并進一步凝膠形成具有圓柱形氣孔的凝膠結(jié)構(gòu)。圖1.2pH對溶膠-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單的反應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。

武漢紡織大學碩士學位論文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；通過反應和干燥條件的精細控制可以獲得粉體、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)是人類掌握的對復雜混合物分離效率最高的一種方法，是當今商品檢驗、石油化工、環(huán)境科學、食品衛(wèi)生、生物醫(yī)藥、臨床醫(yī)學、生命科學以及太空生命物質(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)代社會各個方面，并且其應用范圍還在不斷擴大。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械性能和化學穩(wěn)定性，表面含有易于修飾和化學鍵合的硅羥基等優(yōu)點，被認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，更易進行鍵合。20世紀初期，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]等并應用于色譜分析中，但全多孔硅膠微球仍占據(jù)主流應用市常

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3486371