SiO 2 /SiCN核壳陶瓷微球的制备及表征
发布时间：2021-07-07 09:17
采用乳液技术和先驱体转化法相结合,利用改性后SiO2颗粒表面的双键引发聚硅氮烷（PSN）原位聚合,得到SiO2/PSN核壳结构微球,经高温裂解过程成功制备SiO2/SiCN核壳陶瓷微球。研究SiO2与PSN原料的质量比、固化时间和热解温度对核壳微球形成过程和形貌的影响,并采用SEM,EDS,TEM,FT-IR,XRD对微球的微观形貌、化学成分及物相进行表征。结果表明:SiO2与PSN质量比为1∶4时,200℃固化4h得到表面颗粒分布均一、包覆完全的SiO2/PSN核壳微球;经8001200℃热处理后,得到能保持原来形貌的非晶态SiO2/SiCN核壳陶瓷微球;1400℃热解产物发生结晶,生成了SiO2,SiC和Si3N4晶相。
【文章来源】：材料工程. 2017,45(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图２纯ＳｉＯ２和ＭＰＳ改性ＳｉＯ２的红外谱图Ｆｉｇ．２ＩｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒａｏｆｐｕｒｅＳｉＯ２ａｎｄＭＰＳ－ＳｉＯ２
））；随着ＰＳＮ用量的增加，包覆程度逐渐增加，当ＳｉＯ２与ＰＳＮ质量比为１∶４时，ＳｉＯ２表面被ＰＳＮ颗粒完全包覆，形成表面颗粒分布均匀、包覆程度较理想的ＳｉＯ２／ＰＳＮ核壳微球（图３（ｃ））；当质量比为１∶６时，ＰＳＮ包覆程度增大，过量的ＰＳＮ聚集在ＳｉＯ２表面且分布不均，导致ＳｉＯ２／ＰＳＮ核壳微球不能保持规则的球形形貌（图３（ｄ））。图４为２００℃时不同固化时间得到的ＳｉＯ２／ＰＳＮ图３ＳｉＯ２与ＰＳＮ不同质量比制备的ＳｉＯ２／ＰＳＮ核壳微球的ＳＥＭ像（ａ）纯ＳｉＯ２；（ｂ）１∶２；（ｃ）１∶４；（ｄ）１∶６Ｆｉｇ．３ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅＳｉＯ２／ＰＳＮｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｓｓｒａｔｉｏｓｏｆＳｉＯ２ａｎｄＰＳＮ（ａ）ｐｕｒｅＳｉＯ２；（ｂ）１∶２；（ｃ）１∶４；（ｄ）１∶６核壳微球的ＳＥＭ图。可以看出，随着固化时间的增加，ＰＳＮ壳层从微凝胶状转变为致密完整的颗粒状。当固化时间为２ｈ时（图４（ａ）），固化反应初期ＰＳＮ固化程度较低，ＳｉＯ２表面形成微凝胶状的ＰＳＮ壳层，造成大部分颗粒粘连在一起；固化时间为４ｈ时（图４（ｂ）），ＰＳＮ颗粒完全固化在ＳｉＯ２表面，形成表面颗粒分布均匀、包覆完全的核壳结构微球；提高固化时间到６ｈ时，微球保持了稳定核壳结构，与４ｈ固化反应得到的颗粒产物没有明显区别。由此可知，在２
材料工程２０１７年５月图４不同固化时间制备的ＳｉＯ２／ＰＳＮ核壳微球的ＳＥＭ像（ａ）２ｈ；（ｂ）４ｈ；（ｃ）６ｈＦｉｇ．４ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅＳｉＯ２／ＰＳＮｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｕｒｉｎｇｔｉｍｅ（ａ）２ｈ；（ｂ）４ｈ；（ｃ）６ｈ面所带的双键发生加成反应，随着反应时间的延长聚合物颗粒键合在ＳｉＯ２微球的表面，形成ＳｉＯ２微球为内核、ＰＳＮ为壳的稳定核壳结构［２１］。图５是ＭＰＳ改性ＳｉＯ２和ＳｉＯ２／ＰＳＮ微球的ＦＴ－ＩＲ谱图。与硅烷偶联剂ＭＰＳ改性ＳｉＯ２的红外谱图相比，ＳｉＯ２／ＰＳＮ核壳微球的ＦＴ－ＩＲ谱图中出现ＰＳＮ的特征峰：３４００ｃｍ－１处的Ｎ—Ｈ伸缩振动峰，３０４７ｃｍ－１处不饱和Ｃ—Ｈ（—ＣＨ?ＣＨ２）的伸缩振动峰，２９６０ｃｍ－１和２８９４ｃｍ－１处的饱和Ｃ—Ｈ伸缩振动峰，１４０６ｃｍ－１和１６００ｃｍ－１处的Ｃ?Ｃ伸缩振动峰，１２６０ｃｍ－１处Ｓｉ—ＣＨ３振动峰，以及９０４ｃｍ－１处Ｓｉ—Ｎ—Ｓｉ的伸缩振动峰。同时，在１７２０ｃｍ－１处属于ＭＰＳ的Ｃ?Ｏ以及１６３８ｃｍ－１处Ｃ?Ｃ的伸缩振动峰消失。说明ＰＳＮ通过与改性后ＳｉＯ２表面的Ｃ?Ｃ发生加成反应键合在ＳｉＯ２图５ＭＰＳ改性ＳｉＯ２和ＳｉＯ２／ＰＳＮ核壳微球的红外谱图Ｆｉｇ．５Ｉｎｆｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁性SiO2/PSt中空复合微球的细乳液法制备及表征[J]. 杨蓓蓓,杨建军,张建安,吴明元,吴庆云. 化学学报. 2013(03)
[2]应用于热控的壳厚可控核壳结构SiO2@TiO2颗粒制备（英文）[J]. 王广海,张跃. 无机化学学报. 2012(01)
[3]二氧化硅/二氧化锆核壳复合材料的制备及性能[J]. 叶晓云. 化工进展. 2010(09)
本文编号：3269368
【文章来源】：材料工程. 2017,45(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图２纯ＳｉＯ２和ＭＰＳ改性ＳｉＯ２的红外谱图Ｆｉｇ．２ＩｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒａｏｆｐｕｒｅＳｉＯ２ａｎｄＭＰＳ－ＳｉＯ２
））；随着ＰＳＮ用量的增加，包覆程度逐渐增加，当ＳｉＯ２与ＰＳＮ质量比为１∶４时，ＳｉＯ２表面被ＰＳＮ颗粒完全包覆，形成表面颗粒分布均匀、包覆程度较理想的ＳｉＯ２／ＰＳＮ核壳微球（图３（ｃ））；当质量比为１∶６时，ＰＳＮ包覆程度增大，过量的ＰＳＮ聚集在ＳｉＯ２表面且分布不均，导致ＳｉＯ２／ＰＳＮ核壳微球不能保持规则的球形形貌（图３（ｄ））。图４为２００℃时不同固化时间得到的ＳｉＯ２／ＰＳＮ图３ＳｉＯ２与ＰＳＮ不同质量比制备的ＳｉＯ２／ＰＳＮ核壳微球的ＳＥＭ像（ａ）纯ＳｉＯ２；（ｂ）１∶２；（ｃ）１∶４；（ｄ）１∶６Ｆｉｇ．３ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅＳｉＯ２／ＰＳＮｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｓｓｒａｔｉｏｓｏｆＳｉＯ２ａｎｄＰＳＮ（ａ）ｐｕｒｅＳｉＯ２；（ｂ）１∶２；（ｃ）１∶４；（ｄ）１∶６核壳微球的ＳＥＭ图。可以看出，随着固化时间的增加，ＰＳＮ壳层从微凝胶状转变为致密完整的颗粒状。当固化时间为２ｈ时（图４（ａ）），固化反应初期ＰＳＮ固化程度较低，ＳｉＯ２表面形成微凝胶状的ＰＳＮ壳层，造成大部分颗粒粘连在一起；固化时间为４ｈ时（图４（ｂ）），ＰＳＮ颗粒完全固化在ＳｉＯ２表面，形成表面颗粒分布均匀、包覆完全的核壳结构微球；提高固化时间到６ｈ时，微球保持了稳定核壳结构，与４ｈ固化反应得到的颗粒产物没有明显区别。由此可知，在２
材料工程２０１７年５月图４不同固化时间制备的ＳｉＯ２／ＰＳＮ核壳微球的ＳＥＭ像（ａ）２ｈ；（ｂ）４ｈ；（ｃ）６ｈＦｉｇ．４ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅＳｉＯ２／ＰＳＮｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｕｒｉｎｇｔｉｍｅ（ａ）２ｈ；（ｂ）４ｈ；（ｃ）６ｈ面所带的双键发生加成反应，随着反应时间的延长聚合物颗粒键合在ＳｉＯ２微球的表面，形成ＳｉＯ２微球为内核、ＰＳＮ为壳的稳定核壳结构［２１］。图５是ＭＰＳ改性ＳｉＯ２和ＳｉＯ２／ＰＳＮ微球的ＦＴ－ＩＲ谱图。与硅烷偶联剂ＭＰＳ改性ＳｉＯ２的红外谱图相比，ＳｉＯ２／ＰＳＮ核壳微球的ＦＴ－ＩＲ谱图中出现ＰＳＮ的特征峰：３４００ｃｍ－１处的Ｎ—Ｈ伸缩振动峰，３０４７ｃｍ－１处不饱和Ｃ—Ｈ（—ＣＨ?ＣＨ２）的伸缩振动峰，２９６０ｃｍ－１和２８９４ｃｍ－１处的饱和Ｃ—Ｈ伸缩振动峰，１４０６ｃｍ－１和１６００ｃｍ－１处的Ｃ?Ｃ伸缩振动峰，１２６０ｃｍ－１处Ｓｉ—ＣＨ３振动峰，以及９０４ｃｍ－１处Ｓｉ—Ｎ—Ｓｉ的伸缩振动峰。同时，在１７２０ｃｍ－１处属于ＭＰＳ的Ｃ?Ｏ以及１６３８ｃｍ－１处Ｃ?Ｃ的伸缩振动峰消失。说明ＰＳＮ通过与改性后ＳｉＯ２表面的Ｃ?Ｃ发生加成反应键合在ＳｉＯ２图５ＭＰＳ改性ＳｉＯ２和ＳｉＯ２／ＰＳＮ核壳微球的红外谱图Ｆｉｇ．５Ｉｎｆｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁性SiO2/PSt中空复合微球的细乳液法制备及表征[J]. 杨蓓蓓,杨建军,张建安,吴明元,吴庆云. 化学学报. 2013(03)
[2]应用于热控的壳厚可控核壳结构SiO2@TiO2颗粒制备（英文）[J]. 王广海,张跃. 无机化学学报. 2012(01)
[3]二氧化硅/二氧化锆核壳复合材料的制备及性能[J]. 叶晓云. 化工进展. 2010(09)
本文编号：3269368
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