pH值对CeO 2 /SiO 2 纳米复合磨粒分散性的影响

发布时间：2020-12-21 17:37

　　以胶体SiO₂溶液作硅源,采用均相沉淀工艺制备壳–核结构完整的CeO₂/SiO₂纳米复合磨粒。采用X射线衍射仪和透射电子显微镜对复合磨粒样品进行物相组成分析和微观形貌观察;通过粒径分布、Zeta电位分析,研究水相分散系中pH值对CeO₂/SiO₂复合磨粒分散性的影响。结果表明:所制备的CeO₂/SiO₂复合磨粒为壳–核包覆结构完整的纳米微球,粒径约110 nm,内核为无定形SiO₂,壳层为立方萤石型CeO₂;CeO₂/SiO₂复合磨粒的等电位点pH值约为5,其值由SiO₂等电位点向CeO₂等电位点明显偏移。CeO₂/SiO₂复合磨粒在酸性水相介质中分散性差,容易出现严重的团聚现象;而在碱性环境下,CeO₂/SiO₂复合... 

【文章来源】：金刚石与磨料磨具工程. 2020年05期 北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

2种磨粒的XRD图谱

不同pH值条件下,SiO2磨粒和CeO2/SiO2复合磨粒在水相分散系中的颗粒表面Zeta电位如图4所示。从图4a可以看出:随着溶液pH值的增大,SiO2磨粒表面Zeta电位逐渐降低,绝对值逐渐增大。由于SiO2的等电位点约在pH 2[6],当溶液pH值大于2时,SiO2磨粒表面带负电荷,这使得SiO2颗粒之间的静电排斥力随着pH值的增大而逐渐增大,使得SiO2磨粒在悬浮液中保持着避免颗粒相互吸附的安全距离,从而使SiO2磨粒具有较好的分散性,尤其在碱性环境中,SiO2磨粒的分散性更好,平均粒径也更小。相比之下,图4b中的CeO2/SiO2复合磨粒的等电位点接近pH 5,其值由SiO2等电位点向CeO2等电位点pH 6.8明显偏移[14–16]。当溶液pH值为2～5时,虽然CeO2/SiO2复合磨粒表面显正电位,但SiO2内核仍然对复合磨粒的Zeta电位产生负影响,导致Zeta电位绝对值偏小。当溶液pH值大于5时,CeO2/SiO2复合磨粒表面电位绝对值随着pH值的增大而增大。当pH值大于9时,Zeta电位趋于稳定。2.5 分散稳定性

为了观察CeO2/SiO2复合磨粒在不同pH值溶液中的分散稳定性,测试了CeO2/SiO2复合磨粒悬浮液在不同酸碱度下的吸光度,如图5所示。由图5可知:接近等电位点pH 5时,由于CeO2/SiO2复合磨粒表面几乎不带电荷,复合磨粒双电层间的静电斥力可能不足以抵抗磨粒因布朗运动而相互靠近时产生的库伦引力,因而导致颗粒相互吸引,易团聚成大颗粒[17],使得悬浮液中颗粒沉降速度加快,分散稳定性变差,导致溶液吸光度降低。当溶液pH值大于9时,CeO2/SiO2复合磨粒表面间的静电排斥力使得CeO2/SiO2复合磨粒在悬浮液中保持着避免颗粒相互吸附的安全距离,分散稳定性达到最佳,溶液浑浊,吸光度值较高。将pH 2、pH 5、pH 10 3种条件下的CeO2/SiO2复合磨粒溶液静置2 d,其结果如图6所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]催化剂浓度对6H-SiC晶片Si面化学机械抛光性能的影响[J]. 滕康,陈国美,倪自丰,钱善华,白亚雯.  表面技术. 2019(03)
[2]CeO2/SiO2复合磨粒合成与表征[J]. 徐来军,倪自丰,陈国美,白亚雯,赵永武.  硅酸盐通报. 2016(11)
[3]SiO2/CeO2复合磨粒的制备及在蓝宝石晶片抛光中的应用[J]. 白林山,熊伟,储向峰,董永平,张王兵.  光学精密工程. 2014(05)
[4]纳米氧化铈抛光液对钌的化学机械抛光[J]. 王婕,储向峰,董永平,张王兵,孙文起.  金刚石与磨料磨具工程. 2013(01)
[5]纳米CeO2悬浮液的流变性能研究[J]. 郑国琴,沈志刚,曾晓飞,陈建峰.  硅酸盐通报. 2012(03)
[6]CeO2@SiO2纳米复合磨料的制备及其对光学石英玻璃的抛光性能[J]. 陈杨,隆仁伟,陈志刚.  材料导报. 2010(18)
[7]纳米SiO2/CeO2复合磨粒的制备及其抛光特性研究[J]. 肖保其,雷红.  摩擦学学报. 2008(02)
[8]水相介质中纳米CeO2的分散行为[J]. 宋晓岚,邱冠周,杨振华,曲鹏.  稀有金属. 2005(02)



本文编号：2930209