TiO 2 尿素及TiO 2 /氧化石墨烯核壳型电流变液的制备及性能比较
发布时间：2020-12-23 16:08
电流变液（Electorheological fluids,简称ERF）是一种新型的智能材料,它一般是由微米或纳米级的介电颗粒分散在绝缘油中形成的悬浮体系,可由电场连续、可逆、迅速调节悬浮液的粘度、弹性模量和抗剪切强度等力学性能。以单一的无机颗粒或有机颗粒为分散相的电流变液综合性能不高,难以满足工程需求,而以核壳型颗粒为分散相的电流变液具有较优的综合性能。已报道的核壳型电流变液主要以无机颗粒为核,以极性分子或氧化石墨烯为壳层,但已有研究未对比极性分子包覆与氧化石墨烯包覆核壳型电流变液的性能差异,亦缺乏相关的机理分析。针对此问题,本论文以无定型二氧化钛颗粒为核,分别用尿素和氧化石墨烯片层进行化学包覆和物理包覆制备出核壳型Ti02/尿素和Ti02/氧化石墨烯颗粒,对比其电流变性能,并分析其相关机理。具体研究内容及结果如下：（1）通过控制钛酸四丁酯与水的反应比制备Ti02颗粒,并讨论搅拌和超声振荡两种反应条件下对粒径和反应时间的影响。经扫描电镜观察到颗粒呈单分散、球形的形态,粒径分布在400-500nm,对颗粒进行结构表征表明,颗粒表面含有大量的-OH且呈无定形态。流变性能测试结果表明,无定...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２双层核壳结构模型颗粒的示意图??
２．３结果与讨论??２．３．１颗粒表征??图２．２分别为在磁力搅拌下和超声分散下制得的Ｔｉ０２颗粒的扫描电镜照片，从图片??中我们可以明显看到这两种条件下制得的Ｔｉ０２颗粒均呈球形、分散性良好，但磁力搅??拌作用下制得的Ｔｉ０２颗粒的粒径（约为４００ｎｍ）要稍小于超声分散下得到的（粒径约??为６００ｎｍ）。分析认为：超声激发的能量加速水与钛酸四丁酯界面之间的搅动和融合，??加快了钛酸四丁醋的水解速率，同时也加速了?Ｔｉ０２颗粒的成核及生长过程，因超声??作用下制得的Ｔｉ０２颗粒的粒径比较大，且反应时间也比磁力搅拌作用下的完全反应时??间短（超声作用下完全反应时间约为４０ｍｉｉｉ，磁力搅拌下完全反应时间约为３ｈ）。以下??实验中所用的颗粒均为在磁力搅拌作用下制得的粒径较小的ＴＫ）２颗粒。??ｍｍ??图２．２不同反应条件下制得的Ｔｉ０２颗粒的ＳＥＭ图片：（ａ）磁力搜拌下，（ｂ）超声分散??Ｆｉｇ?２．２?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ＴｉＯ〗?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ：?（ａ）?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｓｔｉｒｒｉｎｇ，?（ｂ）??ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ?ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ??图２．３是Ｔｉ０２颗粒的傅里叶红外（ＦＴ－ＩＲ）谱图，从谱图中我们可以看出在３４００ｃｍ—１、??１６３０ｃｍ＂＼?５８０ｃｉｎ＿ｉ处存在着Ｔｉ０２颗粒的特征吸收峰
过滤出来；再用乙醇对过滤得到的沉淀进行多次洗漆后，将其放入干燥箱，在６（ｒｃ下进??行干燥处理２４ｈ，最后研磨得到ＴｉＯｓ／尿素核壳纳米颗粒。Ｔｉ０２／尿素核壳纳米颗粒的制??备原理如图３．１所示。首先，铁酸四丁酯经水解、缩聚，形成二氧化铁颗粒，但由于其??表面的铁酸四丁酯缩聚不完全，使颗粒表面含有丰富的轻基；此时，加入尿素，颗粒表??面的经基与加入的尿素之间形成氧键，从而使尿素分子包覆于Ｔｉ０２颗粒的表面，形成??核壳结构［５１］。??ｒ￣—??／Ｊ?七??Ａ?ｘｙ?ＣＸＸ?＼??ＴＢＴ＋Ｃ２Ｈ５ＯＨ??ｏ＝Ｃ＼??一一幽??：：ｙｊ?ｑｑ??Ｈ２０＋Ｃ２Ｈ５０Ｈ??图３．１?ＴｉＯｚ／尿素核壳型颗粒的合成路线图??Ｆｉｇ?３．１?Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｒｏｕｔｅ?ｏｆ?ＴｉＣＶＵｒｅａ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ??－１９?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]极性分子型电流变液[J]. 陆坤权,沈容,王学昭,孙刚,曹则贤,刘寄星. 物理. 2007(10)
[2]钛酸钙体系电流变液的研究[J]. 王学昭,沈容,温维佳,孙刚,陆坤权. 功能材料. 2006(05)
[3]纳米二氧化钛、钛酸钡的有机化学修饰及其电流变效应[J]. 龚秀清,江万权,陈祖耀,胡源,张先舟,龚兴龙. 功能材料. 2006(05)
[4]包覆型高岭土/二氧化钛纳米复合颗粒的电流变效应[J]. 王宝祥,左朝阳,赵晓鹏. 无机材料学报. 2004(03)
[5]蒙脱土/二氧化钛复合颗粒电流变液材料的制备及其性能[J]. 向礼琴,赵晓鹏. 化学学报. 2003(11)
[6]单分散纳米二氧化钛的研制[J]. 唐芳琼,侯莉萍,郭广生. 无机材料学报. 2001(04)
[7]稀土改性二氧化钛电流变液的性能[J]. 赵晓鹏,尹剑波,向礼琴,赵乾. 材料研究学报. 2000(06)
本文编号：2933979
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２双层核壳结构模型颗粒的示意图??
２．３结果与讨论??２．３．１颗粒表征??图２．２分别为在磁力搅拌下和超声分散下制得的Ｔｉ０２颗粒的扫描电镜照片，从图片??中我们可以明显看到这两种条件下制得的Ｔｉ０２颗粒均呈球形、分散性良好，但磁力搅??拌作用下制得的Ｔｉ０２颗粒的粒径（约为４００ｎｍ）要稍小于超声分散下得到的（粒径约??为６００ｎｍ）。分析认为：超声激发的能量加速水与钛酸四丁酯界面之间的搅动和融合，??加快了钛酸四丁醋的水解速率，同时也加速了?Ｔｉ０２颗粒的成核及生长过程，因超声??作用下制得的Ｔｉ０２颗粒的粒径比较大，且反应时间也比磁力搅拌作用下的完全反应时??间短（超声作用下完全反应时间约为４０ｍｉｉｉ，磁力搅拌下完全反应时间约为３ｈ）。以下??实验中所用的颗粒均为在磁力搅拌作用下制得的粒径较小的ＴＫ）２颗粒。??ｍｍ??图２．２不同反应条件下制得的Ｔｉ０２颗粒的ＳＥＭ图片：（ａ）磁力搜拌下，（ｂ）超声分散??Ｆｉｇ?２．２?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ＴｉＯ〗?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ：?（ａ）?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｓｔｉｒｒｉｎｇ，?（ｂ）??ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ?ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ??图２．３是Ｔｉ０２颗粒的傅里叶红外（ＦＴ－ＩＲ）谱图，从谱图中我们可以看出在３４００ｃｍ—１、??１６３０ｃｍ＂＼?５８０ｃｉｎ＿ｉ处存在着Ｔｉ０２颗粒的特征吸收峰
过滤出来；再用乙醇对过滤得到的沉淀进行多次洗漆后，将其放入干燥箱，在６（ｒｃ下进??行干燥处理２４ｈ，最后研磨得到ＴｉＯｓ／尿素核壳纳米颗粒。Ｔｉ０２／尿素核壳纳米颗粒的制??备原理如图３．１所示。首先，铁酸四丁酯经水解、缩聚，形成二氧化铁颗粒，但由于其??表面的铁酸四丁酯缩聚不完全，使颗粒表面含有丰富的轻基；此时，加入尿素，颗粒表??面的经基与加入的尿素之间形成氧键，从而使尿素分子包覆于Ｔｉ０２颗粒的表面，形成??核壳结构［５１］。??ｒ￣—??／Ｊ?七??Ａ?ｘｙ?ＣＸＸ?＼??ＴＢＴ＋Ｃ２Ｈ５ＯＨ??ｏ＝Ｃ＼??一一幽??：：ｙｊ?ｑｑ??Ｈ２０＋Ｃ２Ｈ５０Ｈ??图３．１?ＴｉＯｚ／尿素核壳型颗粒的合成路线图??Ｆｉｇ?３．１?Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｒｏｕｔｅ?ｏｆ?ＴｉＣＶＵｒｅａ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ??－１９?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]极性分子型电流变液[J]. 陆坤权,沈容,王学昭,孙刚,曹则贤,刘寄星. 物理. 2007(10)
[2]钛酸钙体系电流变液的研究[J]. 王学昭,沈容,温维佳,孙刚,陆坤权. 功能材料. 2006(05)
[3]纳米二氧化钛、钛酸钡的有机化学修饰及其电流变效应[J]. 龚秀清,江万权,陈祖耀,胡源,张先舟,龚兴龙. 功能材料. 2006(05)
[4]包覆型高岭土/二氧化钛纳米复合颗粒的电流变效应[J]. 王宝祥,左朝阳,赵晓鹏. 无机材料学报. 2004(03)
[5]蒙脱土/二氧化钛复合颗粒电流变液材料的制备及其性能[J]. 向礼琴,赵晓鹏. 化学学报. 2003(11)
[6]单分散纳米二氧化钛的研制[J]. 唐芳琼,侯莉萍,郭广生. 无机材料学报. 2001(04)
[7]稀土改性二氧化钛电流变液的性能[J]. 赵晓鹏,尹剑波,向礼琴,赵乾. 材料研究学报. 2000(06)
本文编号：2933979
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