电气石对集胞藻模板法制备二氧化硅结构的影响

发布时间：2017-06-02 17:27

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【摘要】：SiO_2中空微球是一种直径在纳米至数微米之间的新型微粒材料。中空微球具有低密度、高强度、较大比表面积等优点,拥有独特的力学、热学性能。SiO_2中空微球的制备方法主要分为物理方法和化学方法两种。常用的为化学方法中的溶胶凝胶法。电气石是以含硼为特征的环状结构硅酸盐矿物,属于三方晶系,具有优良的自发极化性能和发射远红外线性能,可以产生极化电场,活化水分子。本文以球状蓝藻集胞藻为模板,用溶胶-凝胶法制备二氧化硅中空微球。先对集胞藻进行预处理,然后置入二氧化硅前驱体,使其在集胞藻表面通过催化剂的作用发生缩聚反应固化成壳;在上述置入二氧化硅前驱体后添加适量热处理后的电气石粉体材料,探索电气石矿物材料对二氧化硅中空微球结构形成的影响规律。制备的二氧化硅中空微球球形规整,平均粒径为1.9-2.1μm之间,壁厚均匀,约为0.2μm,是粒径的十分之一;未高温煅烧的微球表面有介孔结构,高温煅烧的微球表面是密实的无序结构且为无定型态;煅烧前,以酸为催化剂制备的微球比以碱为催化剂制得的微球粒径小且表面平整。加入电气石后可以加快反应速率,避免SiO_2微球团聚现象的发生。即电气石的自发极化性能和远红外性加强了水分子的电离,加快了正硅酸乙酯(TEOS)的水解与缩合过程的速率,同时降低了水分子的团簇,加快了溶液中胶体粒子的扩散碰撞速度。电气石的自发极化性能降低了溶液中的离子浓度,减少了胶体双电层结构被压缩程度,增强了胶体间的排斥势能,进而在一定程度上降低了胶体团聚现象。
【关键词】：微观结构 中空微球 二氧化硅 电气石 集胞藻
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ127.2
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 绪论10-27
• 1.1 前言10-11
• 1.2 中空微球的制备11-17
• 1.2.1 模板法11-15
• 1.2.2 牺牲模板法15-16
• 1.2.3 非模板法16-17
• 1.3 中空微球的应用17-19
• 1.3.1 在光电材料方面的应用17-18
• 1.3.2 在催化剂方面的应用18
• 1.3.3 在生物医药及填料方面的应用18-19
• 1.4 二氧化硅中空微球的制备方法和应用19-22
• 1.4.1 物理方法制备中空二氧化硅微球19-20
• 1.4.2 化学方法制备中空二氧化硅微球20-21
• 1.4.3 二氧化硅中空微球的应用21-22
• 1.5 电气石结构特性及应用进展22-25
• 1.5.1 电气石的结构和特性22-24
• 1.5.2 电气石的研究进展24-25
• 1.6 本实验的研究内容及意义25-27
• 1.6.1 本实验的研究意义25
• 1.6.2 本实验研究内容25-27
• 第二章 集胞藻模板上生长SiO_2中空微球的制备与微结构27-47
• 2.1 实验方法及表征27-31
• 2.1.1 实验仪器与原材料27-28
• 2.1.2 实验方法28-30
• 2.1.3 样品的表征30-31
• 2.2 结果与讨论31-39
• 2.2.1 SEM表征31-33
• 2.2.2 EDS表征33-35
• 2.2.3 TEM表征35-36
• 2.2.4 XRD表征36-38
• 2.2.5 比表面积与孔隙度表征38-39
• 2.2.6 堆积密度测试39
• 2.3 以集胞藻为模板制备SiO_2中空微球的机理分析39-46
• 2.3.1 SiO_2中空微球制备过程中的水解缩合反应原理39-41
• 2.3.2 SiO_2中空微球制备过程中的成核机理41-43
• 2.3.3 SiO_2中空微球制备过程中胶粒的生长机理43-46
• 2.4 本章小结46-47
• 第三章 电气石对集胞藻模板上生长SiO_2中空微球的影响47-62
• 3.1 实验方法及表征47-49
• 3.1.1 实验仪器与原材料47
• 3.1.2 实验方法47-48
• 3.1.3 样品的表征48-49
• 3.2 结果与讨论49-55
• 3.2.1 XRD表征49-51
• 3.2.2 SEM表征51-53
• 3.2.3 FT-IR表征53-54
• 3.2.4 比表面积与孔隙度表征54
• 3.2.5 堆积密度测试54-55
• 3.3 电气石对集胞藻模板上生长SiO_2的影响机理55-61
• 3.3.1 酸性催化剂条件下电气石对集胞藻上生长SiO_2的影响55-56
• 3.3.2 碱性催化剂条件下电气石对集胞藻上生长SiO_2的影响56-57
• 3.3.3 SiO_2中空微球制备过程中电气石对胶粒的影响57-61
• 3.4 本章小结61-62
• 第四章 结论62-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-71

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本文编号：416052