矿化剂对硬硅钙石水热合成的影响
发布时间：2022-02-14 18:01
研究了CaCl2、Sr（NO3）2、Mn（CH3COO）2·4H2O和ZrOCl2·8H2O作为矿化剂对硬硅钙石纤维合成过程、形貌和性能的影响规律;同时,采用场发射扫描电镜、X射线衍射等测试手段对硬硅钙石纤维显微形貌和物相进行分析和表征。结果表明:配料中加入CaCl2、Sr（NO3）2,硬硅钙石的球形团聚体未明显变大,粒子呈片状结构,体积密度较大。加入矿化剂Mn（CH3COO）2·4H2O、ZrOCl2·8H2O,硬硅钙石纤维细长且交织缠绕,形成了良好的中空结构,故合成产物体积密度较小,这有利于提高硬硅钙石的保温隔热性能。
【文章来源】：山东理工大学学报(自然科学版). 2020,34(06)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同添加剂合成产物的松装密度
由图2用CaCl2、Sr(NO3)2、Mn(CH3COO)2·4H2O、ZrOCl2·8H2O做矿化剂合成产物的XRD谱图可以看出,样品主要物相都为硬硅钙石晶体,含有少量的托贝莫来石和硅酸钙。以CaCl2、Mn(CH3COO)2·4H2O、Sr(NO3)2为矿化剂合成产物的XRD谱图有少量石英衍射峰的存在,说明还有微量残留的未反应完的石英,且谱图基线平直,均呈现良好的晶态特征,说明反应比较完全。以Mn(CH3COO)2·4H2O、ZrOCl2·8H2O矿化剂合成产物的XRD谱图基线平直,说明晶态特征良好,且水合反应较完全。XRD谱图各衍射峰的半高宽都较尖锐,说明硬硅钙石纤维结晶良好。由图3用CaCl2、Sr(NO3)2、Mn(CH3COO)2·4H2O、ZrOCl2·8H2O做矿化剂合成产物的SEM图可以发现,以CaCl2矿化剂合成的产物,二次粒子呈片状,表面还可以看到有少量的絮状生成物和硬硅钙石纤维,因纤维较短,故纤维之间不易相互缠绕形成中空二次粒子;相反,大部分硬硅钙石的一次纤维呈片状或板状堆积在一起,进而形成各种不规则的实心几何体,所以直接导致其合成产物的松装密度较大(图3a和3b)。以Sr(NO3)2为矿化剂合成的产物,二次粒子呈粒状和短柱状,硬硅钙石颗粒的表面纤维不明显,但可以看到有大量的絮状生成物(图3c和3d)。以Mn(CH3COO)2·4H2O为矿化剂合成的产物,二次粒子呈球状和粒状,纤维长径比较大,团聚体由纤维相互缠绕交织形成,有明显的中空结构,故合成产物的松装密度较小(图3e和3f);加入ZrOCl2·8H2O添加剂后生成了大量的硬硅钙石二次粒子,一次纤维明显变得细长,中空结构蚕茧状粒子间隙率较高,形状更加规则,故合成产物的松装密度较小(图3g和3h)。
由图3用CaCl2、Sr(NO3)2、Mn(CH3COO)2·4H2O、ZrOCl2·8H2O做矿化剂合成产物的SEM图可以发现,以CaCl2矿化剂合成的产物,二次粒子呈片状,表面还可以看到有少量的絮状生成物和硬硅钙石纤维,因纤维较短,故纤维之间不易相互缠绕形成中空二次粒子;相反,大部分硬硅钙石的一次纤维呈片状或板状堆积在一起,进而形成各种不规则的实心几何体,所以直接导致其合成产物的松装密度较大(图3a和3b)。以Sr(NO3)2为矿化剂合成的产物,二次粒子呈粒状和短柱状,硬硅钙石颗粒的表面纤维不明显,但可以看到有大量的絮状生成物(图3c和3d)。以Mn(CH3COO)2·4H2O为矿化剂合成的产物,二次粒子呈球状和粒状,纤维长径比较大,团聚体由纤维相互缠绕交织形成,有明显的中空结构,故合成产物的松装密度较小(图3e和3f);加入ZrOCl2·8H2O添加剂后生成了大量的硬硅钙石二次粒子,一次纤维明显变得细长,中空结构蚕茧状粒子间隙率较高,形状更加规则,故合成产物的松装密度较小(图3g和3h)。图4为不同矿化剂硬硅钙石水热合成产物的X射线能谱分析,表1为不同矿化剂硬硅钙石水热合成产物的X射线能谱定量分析。已知硬硅钙石元素Si、Ca、O的理论质量百分比分别为23.5%、33.6%、42.6%,在以CaCl2、Sr(NO3)2为矿化剂的样品中,二次粒子呈片状,粒状,表面还可以看到有少量的絮状物。对该粒子进行XEDS观察,发现其元素为Si、Ca、O,其质量百分比分别为10.45%、32.83%、54.43%和8.80%、22.04%、57.42%,对比硬硅钙石的理论质量百分比,发现其与硬硅钙石的理论成份相差悬殊。在以Mn(CH3COO)2·4H2O为矿化剂的样品中,二次粒子呈粒状,针状纤维相互缠绕形成球形团聚体,有明显的中空结构,对该粒子进行XEDS观察,发现其主要元素为Si、Ca、O,其质量百分比分别为18.96%、26.54%、52.14%,对比硬硅钙石的理论质量百分比,发现其与硬硅钙石的理论成份相近;在以ZrOCl2·8H2O为矿化剂的样品中,一次纤维细长,硬硅钙石二次粒子中空良好且形状规则,对该粒子进行XEDS观察,发现主要元素为Si、Ca、O,其质量百分比分别为20.76%、25.35%、55.33%,对比硬硅钙石的理论质量百分比,发现其与硬硅钙石的理论成份相近。这一结果与上述松装密度和XRD检测结果基本吻合,说明矿化剂Mn(CH3COO)2·4H2O、ZrOCl2·8H2O参与反应时所得硬硅钙石纤维及中空结构良好,体积密度较小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钙硅原料对水热合成纳米硬硅钙石纤维的影响[J]. 肖宇,彭忠泽,封金鹏. 矿产保护与利用. 2018(06)
[2]硬硅钙石的合成及陶瓷纤维加入量对其耐压强度的影响[J]. 王成玉,乐红志,郭艳玲. 耐火材料. 2017(05)
[3]我国超轻硬硅钙石型硅酸钙技术现状以及研发趋势研究[J]. 陈淑祥,周加彦,贺祥珂,高翠玲. 中国标准化. 2016(15)
[4]Hydrothermal Synthesis of Xonotlite-type Calcium Silicate Insulation Material Using Industrial Zirconium Waste Residue[J]. 江金国,崔崇. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2011(03)
[5]硬硅钙石动态水热法合成及其微观形貌控制[J]. 郑骥,倪文,肖晋宜. 材料科学与工程学报. 2008(02)
[6]添加剂对制备纳米直径硬硅钙石纤维的影响[J]. 王坤英,李建平,肖晋宜,史珂,倪文. 新型建筑材料. 2007(02)
[7]几种添加剂对合成硬硅钙石二次粒子形貌的影响[J]. 陈淑祥,倪文,牛福生,朱林. 矿物岩石. 2003(04)
[8]硝酸锶对水热合成硬硅钙石球形团聚体的影响[J]. 梁宏勋,李懋强. 硅酸盐学报. 2002(02)
[9]水热合成硅酸钙外加剂作用机理探讨[J]. 潘群雄. 房材与应用. 2001(06)
硕士论文
[1]硬硅钙石型硅酸钙纤维的合成和应用[D]. 张瑞芝.长沙理工大学 2010
本文编号：3625017
【文章来源】：山东理工大学学报(自然科学版). 2020,34(06)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同添加剂合成产物的松装密度
由图2用CaCl2、Sr(NO3)2、Mn(CH3COO)2·4H2O、ZrOCl2·8H2O做矿化剂合成产物的XRD谱图可以看出,样品主要物相都为硬硅钙石晶体,含有少量的托贝莫来石和硅酸钙。以CaCl2、Mn(CH3COO)2·4H2O、Sr(NO3)2为矿化剂合成产物的XRD谱图有少量石英衍射峰的存在,说明还有微量残留的未反应完的石英,且谱图基线平直,均呈现良好的晶态特征,说明反应比较完全。以Mn(CH3COO)2·4H2O、ZrOCl2·8H2O矿化剂合成产物的XRD谱图基线平直,说明晶态特征良好,且水合反应较完全。XRD谱图各衍射峰的半高宽都较尖锐,说明硬硅钙石纤维结晶良好。由图3用CaCl2、Sr(NO3)2、Mn(CH3COO)2·4H2O、ZrOCl2·8H2O做矿化剂合成产物的SEM图可以发现,以CaCl2矿化剂合成的产物,二次粒子呈片状,表面还可以看到有少量的絮状生成物和硬硅钙石纤维,因纤维较短,故纤维之间不易相互缠绕形成中空二次粒子;相反,大部分硬硅钙石的一次纤维呈片状或板状堆积在一起,进而形成各种不规则的实心几何体,所以直接导致其合成产物的松装密度较大(图3a和3b)。以Sr(NO3)2为矿化剂合成的产物,二次粒子呈粒状和短柱状,硬硅钙石颗粒的表面纤维不明显,但可以看到有大量的絮状生成物(图3c和3d)。以Mn(CH3COO)2·4H2O为矿化剂合成的产物,二次粒子呈球状和粒状,纤维长径比较大,团聚体由纤维相互缠绕交织形成,有明显的中空结构,故合成产物的松装密度较小(图3e和3f);加入ZrOCl2·8H2O添加剂后生成了大量的硬硅钙石二次粒子,一次纤维明显变得细长,中空结构蚕茧状粒子间隙率较高,形状更加规则,故合成产物的松装密度较小(图3g和3h)。
由图3用CaCl2、Sr(NO3)2、Mn(CH3COO)2·4H2O、ZrOCl2·8H2O做矿化剂合成产物的SEM图可以发现,以CaCl2矿化剂合成的产物,二次粒子呈片状,表面还可以看到有少量的絮状生成物和硬硅钙石纤维,因纤维较短,故纤维之间不易相互缠绕形成中空二次粒子;相反,大部分硬硅钙石的一次纤维呈片状或板状堆积在一起,进而形成各种不规则的实心几何体,所以直接导致其合成产物的松装密度较大(图3a和3b)。以Sr(NO3)2为矿化剂合成的产物,二次粒子呈粒状和短柱状,硬硅钙石颗粒的表面纤维不明显,但可以看到有大量的絮状生成物(图3c和3d)。以Mn(CH3COO)2·4H2O为矿化剂合成的产物,二次粒子呈球状和粒状,纤维长径比较大,团聚体由纤维相互缠绕交织形成,有明显的中空结构,故合成产物的松装密度较小(图3e和3f);加入ZrOCl2·8H2O添加剂后生成了大量的硬硅钙石二次粒子,一次纤维明显变得细长,中空结构蚕茧状粒子间隙率较高,形状更加规则,故合成产物的松装密度较小(图3g和3h)。图4为不同矿化剂硬硅钙石水热合成产物的X射线能谱分析,表1为不同矿化剂硬硅钙石水热合成产物的X射线能谱定量分析。已知硬硅钙石元素Si、Ca、O的理论质量百分比分别为23.5%、33.6%、42.6%,在以CaCl2、Sr(NO3)2为矿化剂的样品中,二次粒子呈片状,粒状,表面还可以看到有少量的絮状物。对该粒子进行XEDS观察,发现其元素为Si、Ca、O,其质量百分比分别为10.45%、32.83%、54.43%和8.80%、22.04%、57.42%,对比硬硅钙石的理论质量百分比,发现其与硬硅钙石的理论成份相差悬殊。在以Mn(CH3COO)2·4H2O为矿化剂的样品中,二次粒子呈粒状,针状纤维相互缠绕形成球形团聚体,有明显的中空结构,对该粒子进行XEDS观察,发现其主要元素为Si、Ca、O,其质量百分比分别为18.96%、26.54%、52.14%,对比硬硅钙石的理论质量百分比,发现其与硬硅钙石的理论成份相近;在以ZrOCl2·8H2O为矿化剂的样品中,一次纤维细长,硬硅钙石二次粒子中空良好且形状规则,对该粒子进行XEDS观察,发现主要元素为Si、Ca、O,其质量百分比分别为20.76%、25.35%、55.33%,对比硬硅钙石的理论质量百分比,发现其与硬硅钙石的理论成份相近。这一结果与上述松装密度和XRD检测结果基本吻合,说明矿化剂Mn(CH3COO)2·4H2O、ZrOCl2·8H2O参与反应时所得硬硅钙石纤维及中空结构良好,体积密度较小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钙硅原料对水热合成纳米硬硅钙石纤维的影响[J]. 肖宇,彭忠泽,封金鹏. 矿产保护与利用. 2018(06)
[2]硬硅钙石的合成及陶瓷纤维加入量对其耐压强度的影响[J]. 王成玉,乐红志,郭艳玲. 耐火材料. 2017(05)
[3]我国超轻硬硅钙石型硅酸钙技术现状以及研发趋势研究[J]. 陈淑祥,周加彦,贺祥珂,高翠玲. 中国标准化. 2016(15)
[4]Hydrothermal Synthesis of Xonotlite-type Calcium Silicate Insulation Material Using Industrial Zirconium Waste Residue[J]. 江金国,崔崇. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2011(03)
[5]硬硅钙石动态水热法合成及其微观形貌控制[J]. 郑骥,倪文,肖晋宜. 材料科学与工程学报. 2008(02)
[6]添加剂对制备纳米直径硬硅钙石纤维的影响[J]. 王坤英,李建平,肖晋宜,史珂,倪文. 新型建筑材料. 2007(02)
[7]几种添加剂对合成硬硅钙石二次粒子形貌的影响[J]. 陈淑祥,倪文,牛福生,朱林. 矿物岩石. 2003(04)
[8]硝酸锶对水热合成硬硅钙石球形团聚体的影响[J]. 梁宏勋,李懋强. 硅酸盐学报. 2002(02)
[9]水热合成硅酸钙外加剂作用机理探讨[J]. 潘群雄. 房材与应用. 2001(06)
硕士论文
[1]硬硅钙石型硅酸钙纤维的合成和应用[D]. 张瑞芝.长沙理工大学 2010
本文编号：3625017
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3625017.html
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