纳米SiO 2 对水泥基材料表面改性研究

发布时间：2022-10-30 15:13

　　提高水泥基材料表面质量可增强基体抵抗外界有害气相、液相和离子介质侵蚀能力,进而延缓材料的腐蚀和劣化过程,延长结构服役寿命。纳米材料,如纳米SiO₂,由于具有超细颗粒尺寸、易于在水泥基材料多孔表面渗透、高火山灰反应活性,对提高水泥基材料表面质量具有突出作用。同时,水泥基材料表面与人居环境直接接触,利用纳米效应,可通过表面赋予水泥基材料调控人居环境的功能。本文围绕纳米SiO₂及其功能纳米复合材料（Fe₃O₄@SiO₂,TiO₂@SiO₂,SiO₂@TiO₂和BiOBr@SiO₂）对硬化水泥基材料表面开展系统改性研究,在探究改性对水泥基材料表面质量影响基础上,开发光催化、电磁屏蔽等功能特性,并针对表面功能化耐久性机理进行深入研究,以期为水泥基材料功能化改性提供途径。首次设计、制备了超小SiO₂低聚物（＜1 nm）用于对硬化水泥基材料表面改性。利用其尺寸小... 

【文章页数】：157 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 纳米材料在水泥基材料中的应用研究
        1.1.1 纳米材料对水泥基材料性能的影响
        1.1.2 纳米颗粒对混凝土结构与性能改性的机理研究
    1.2 纳米SiO_2对水泥基材料性能的影响
        1.2.1 对机械性能影响
        1.2.2 对水化过程影响
        1.2.3 对耐久性影响
        1.2.4 对孔结构影响
        1.2.5 对微观结构影响
    1.3 纳米SiO_2与其他材料赋予水泥基材料的功能性
        1.3.1 吸波性能
        1.3.2 憎水性能
        1.3.3 光催化性能
    1.4 水泥基材料的表面处理
    1.5 选题的意义和研究内容
第二章 主要实验材料、过程与表征方法
    2.1 实验原料与仪器
        2.1.1 水泥和砂
        2.1.2 化学试剂
        2.1.3 实验设备
    2.2 主要实验过程
        2.2.1 净浆的制备
        2.2.2 砂浆的制备
        2.2.3 C-S-H的制备
        2.2.4 C_3S的制备
    2.3 主要测试设备与方法
        2.3.1 微观结构测试
        2.3.2 材料尺寸、结构和成分测试
        2.3.3 孔径测试
        2.3.4 磁学性质测试
        2.3.5 电磁波反射率测试
        2.3.6 吸水率测试
        2.3.7 光催化测试
        2.3.8 耐久性测试
第三章 SiO_2低聚物对水泥基材料吸水性影响及作用机理研究
    3.1 SiO_2低聚物(酸性环境)对水泥基材料吸水性影响
        3.1.1 引言
        3.1.2 材料合成
            3.1.2.1 SiO_2低聚物的制备
            3.1.2.2 表面处理
            3.1.2.3 模拟反应
        3.1.3 实验结果与分析
            3.1.3.1 二氧化硅低聚物的表征与分析
            3.1.3.2 表面处理后净浆与砂浆的表征与分析
            3.1.3.3 SiO_2低聚物与水泥的作用机理
        3.1.4 小结
    3.2 SiO_2低聚物(碱性环境)对水泥基材料吸水性影响
        3.2.1 引言
        3.2.2 实验过程
            3.2.2.1 二氧化硅低聚物的制备
            3.2.2.2 表面处理
            3.2.2.3 模拟反应
        3.2.3 实验结果与分析
            3.2.3.1 表面处理后净浆与砂浆的表征与分析
            3.2.3.2 表面处理后净浆的吸水率
            3.2.3.3 反应机理
        3.2.4 本章小结
第四章 Fe_3O_4@SiO_2对水泥基材料的表面结构和吸波性能影响
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 Fe_3O_4@SiO_2的制备
        4.2.2 表面处理
        4.2.3 模拟反应
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Fe_3O_4@SiO_2纳米颗粒的表征
        4.3.2 吸波性能
        4.3.3 吸水率和孔隙率
        4.3.4 微观形貌
        4.3.5 反应机理分析
    4.4 本章小结
第五章 TiO_2@SiO_2对水泥基材料的表面结构和光催化性能影响
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 TiO_2@SiO_2的制备
        5.2.2 净浆的表面处理
        5.2.3 模拟反应
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 不同壳层厚度的TiO_2@SiO_2的标表征
        5.3.2 光催化性能
        5.3.3 比表面积
        5.3.4 水泥基材料的光催化性能
        5.3.5 反应机理分析
    5.4 本章小结
第六章 SiO_2@TiO_2在水泥基材料表面的耐久性和作用机理研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 SiO_2@TiO_2的制备
        6.2.2 表面处理
        6.2.3 模拟反应
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 SiO_2@TiO_2的微观形貌与组成
        6.3.2 光催化性能
        6.3.3 表面微观形貌及吸水率
        6.3.4 TG/DTG分析
        6.3.5 反应机理分析
    6.4 本章小结
第七章 可见光催化材料BiOBr@SiO_2对水泥基材料的光催化性能研究
    7.1 引言
    7.2 实验部分
        7.2.1 BiOX及BiOX@SiO_2的制备
        7.2.2 净浆的表面处理
    7.3 结果与讨论
        7.3.1 卤化氧泌光催化剂的选择
        7.3.2 BiOBr在净浆的表面应用
        7.3.3 BiOBr@SiO_2的表征
        7.3.4 BiOBr@SiO_2对净浆组成的影响
        7.3.5 光催化性能
        7.3.6 孔隙率与微观形貌
        7.3.7 反应机理分析
    7.4 本章小结
第八章 全文总结、创新点和展望
    8.1 全文总结
    8.2 创新点
    8.3 展望
参考文献
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米材料优化水泥基材料性能的研究进展[J]. 严涵,冉千平,舒鑫,于诚,杨勇,刘加平.  中国材料进展. 2017(09)
[2]Fe3O4/SiO2核壳复合磁性微球的制备和表征[J]. 熊珊,江向平,李菊梅,李小红,陈云婧.  硅酸盐学报. 2015(07)
[3]超细CaCO3和纳米SiO2对水泥饰面砂浆性能的影响[J]. 马先伟.  混凝土. 2010(04)
[4]Au和SiO2多壳结构的制备和表征[J]. 王毅,谈勇,丁少华,李鹂,钱卫平.  化学学报. 2006(22)
[5]纳米复合水泥中ZrO2纳米粉体作用机理初探[J]. 范基骏,汤俊艳,丛立庆,韦宪,毛光远.  建材发展导向. 2004(03)



本文编号：3699125