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纳米氧化锆透明分散体的可控制备及应用性能研究

发布时间:2022-01-09 01:54
  纳米分散体是指将纳米颗粒稳定分散于分散介质中形成的胶体体系,通常当纳米颗粒二次粒径小于40 nm时,能透明分散于液相介质中。透明纳米分散体因其远高于纳米粉体的光学、力学、催化等性能,成为近年来的研究热点。在众多无机纳米材料中,氧化锆具有化学惰性和热稳定性优异、硬度高、折射率高、介电常数高等优点,是一种极具前景的功能材料,可广泛应用于高折射率材料、催化剂、功能陶瓷和光电元件等领域。为满足诸多高端制造领域的要求,纳米氧化锆分散体的透明性、分散性与稳定性以及氧化锆颗粒的形貌、晶型、粒径、结构等都至关重要。目前,制备单/高分散纳米氧化锆透明分散体面临诸多困难,如:粒径较大、制备工艺复杂、原料昂贵且储存困难、不易实现规模化生产等。因此,如何高效可控制备纳米氧化锆颗粒,并实现氧化锆在各类液相介质中透明稳定分散,成为亟待解决的问题。为此,本论文以价格较低的氧氯化锆为锆源,提出在酸性条件下均相制备前驱体的方法,并结合水热/溶剂热过程,创制出具有高分散性,晶型、形貌、尺寸可控且能稳定分散于不同极性的溶剂中可形成透明液相分散体的纳米氧化锆及其团簇体,并对其形成机制,以及其在高折射率、光催化、导热等方面的应... 

【文章来源】:北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:157 页

【学位级别】:博士

【部分图文】:

纳米氧化锆透明分散体的可控制备及应用性能研究


图1-1典型的外循环旋转床实验装置示意图.?(1)?1#溶液槽;(2)?2#溶液槽;(3,?4)泵;??(5,?6)流量计;(7)?RPB电抗器;(8)电动机;(9)外壳;(]0)出口水箱)[71]??

示意图,指示反应,内循环,夹套


?第一章文献综述???2?\——J??¥?广??、—-:?ga^rVInX??:?、、?/??^>2SSS2Sg?1SSS2ZI?A??一?^?IK?X?xX.?xJ?t|>Cx?.Vx>tr???’?1??图1-2典型的内循环旋转床(ICRPB)实验装置示意图:(1)电动机;(2)进气口;(3)包??装层;(4)腔;(5)插座;(6)外套出口;(7)温控外套;(8)夹套入口;(9)液体提升器;??红线和箭头指示反应物的流动[14]??Fig.?1-2?Schematic?diagram?of?ICRPB:?(1)?motor;?(2)?inlet;?(3)?packing?layer;?(4)?cavity;?(5)?outlet;??(6)?jacket?outlet;?(7)?temperature-control?jacket;?(8)?jacket?inlet;?(9)?liquid?lifter.?Red??lines?and?arrows?indicate?the?flow?of?reactants.?[I41??1.3.2超重力技术制备纳米分散体??利用超重力法制备纳米材料相较传统釜式反应釜具有突出的特点和优势:制??备的纳米颗粒粒径更孝粒径分布更窄并且纳米颗粒在液相分散介质中分散性更??好。在超重力环境下,分子扩散和相间传质均比常重力场下的要快得多。在一般??水性介质中,成核特征时间约为1?ms;在传统搅拌反应器中,微观混合时间约??为5 ̄50ms;由于RPB的传质系数较传统搅拌器高2?3个数量级,RPB中微观??混合时间约为0.04?0.04?ms[72]。因此在RPB中可以满足微观混合时间

粒径分布,氧化硅,反应时,粒径分布


?第一章文献综述???I同議??Reaction?time?(min)?唼&■.??■a??國?2。3。m7口901。。??图1-3氧化硅粒径随STR和ICRPB反应器中的反应时间而变化(a),?STR中制备的最终产??物的TEM图像(b)和ICRPB?(c)以及相应的粒径分布(d)?[14]??Fig.?1-3?Change?of?the?particle?sizes?of?MSNPs?with?the?reaction?time?in?STR?and?ICRPB?(a),??TEM?images?of?the?final?products?prepared?in?STR??(b)?and?ICRPB?(c),?and?the?corresponding?particle?size?distributions?(d).??1.4本论文的选题目的及意义??通过以上的总结与回顾可以发现,纳米氧化锆透明分散体因其诸多优异的物??理化学性质,成为目前研宄的热点之一,因此,研宄氧化锆纳米分散体的制备方??法具有重要的科学意义和应用价值。??目前,纳米氧化锆透明分散体的制备方法主要有:反应沉淀法、水热法、溶??剂热法等,但存在原料昂贵、颗粒粒径大、分散性差、储存困难、透明性差、固??含量低等问题,在降低原料成本并简化工艺等方面仍然存在挑战。??本论文旨在通过较简单的工艺流程,使用价格较低的锆源制备氢氧化锆前驱??体,并通过后续水热/溶剂热处理,实现纳米氧化锆颗粒的形貌、晶型和尺寸的??可控,以及在各类溶剂和有机聚合物中的透明分散。最后根据所制备氧化锆的物??理化学性质,研宂其在相应领域的应用性能。??13??

【参考文献】:
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
[1]掺杂二氧化钒纳米分散体的制备及在节能涂料中的应用研究[D]. 许馨予.北京化工大学 2018
[2]单分散贵金属纳米颗粒制备及拟均相催化JP-10裂解[D]. 张瑜.天津大学 2013
[3]纳米氧化锆/钛杂化有机硅环氧高折射率材料的研究[D]. 黄敏.华南理工大学 2011



本文编号:3577710

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