纳米二氧化硅（sio2）在水介质中稳定分散的研究

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1、n-SiO2在水介质中稳定分散的研究刘先华（泉州师范学院化学与生命科学学院应川化学2003级030902009）指导老师:尹国光（副教授）摘要：本文主要研究了纳米Si02在水溶液中的物理分散和化学分散。主要是用超声波分散法，并确定了最佳频率为28khz、功率为200w;用沉降法和分光光度法确定最佳的分散剂及其用量和复配方法。关键词：纳米SiO2超声波分散剂中图分类号：TQ153文献标识码：八1、前言21世纪是知识经济的吋代，据权威专家预言，纳米科技与信息技术、生物技术将是21世纪社会经济发展的三大支柱。纳米科技由于具冇创造新工艺，新物

2、质和新性能的巨大潜力，因而有可能在新世纪掀起一场新的产业革命。□前世界各国都对纳米材料和纳米科技高度重视，纷纷在基础研究和应用研究领域对其进行前瞻性的部署，旨在占领战略至高点，提升未来1（）一20年在国际上的竞争地位。我U政府对纳米科技十分重视，我U的纳米产业在蓬勃发展。［11纳米&02由于具有特殊光、电、磁性能和在高温下仍具冇高强、高韧、稳定性好等特性，使得其在制备抗高温氧化陶瓷涂料、陶瓷增初、功能纤维、电子组装材料及人类牙齿材料、化妆品、牙膏、功能电镀等工业领域冇着广泛的应用［2］，然而由于纳米粉体的尺寸极小，颗粒的表而活性极高，

3、使得它极易团聚，所以在引入纳米粉体时，尽可能减少团聚是一个必须解决的关键问题。其屮制备出粒度分布均匀的稳定水悬浮液，就是实现纳颗粒在以水为介质的体系中分散的重要环节之一。［31纳米粉体在溶液屮形成的悬浮液是固液溶胶，属胶体范畴，整个体系具有胶体的性质。这种溶胶体系具有很大的相界而，极易被破坏而聚沉。聚沉之后往往不能恢复原态，因而是热力学上不稳定、不可可逆的体系，这是因为溶胶屮胶团的结构较为复杂，从真溶液到溶胶是从均相到丌始具冇相界的超微不均匀相，且由于分散相的颗粒小，表面积大，其表而能也高，所以使得胶粒处于不稳定状态，它们冇趋势相互聚

4、结起来变成较大的粒子而聚沉

5、41。由此可见耍使溶胶能够稳定的存在，就必须在溶胶中加入第三种物质——稳定剂。目前市售的纳米粉体，其颗粒尺、r基木上是大于原始纳米尺、r，都是发生团聚的二次颗粒，因此在把它制成悬浮液溶胶前还得采用物理方法将二次颗粒还原为原始颗粒。纳米粉体在介质中的分散，可分为物理分散和化学分散。其中物理分散包括超声波分散、机械搅拌、球磨等。化学分散即选择一种或多种适宜的分散剂(稳定剂)提高悬浮体系的分散性，改善其稳定性及流变性。所以研究物理分散和化学分散都是提高悬浮体系稳定性必经之路。化学分散SiO2的稳定机理主要宥两条途

6、径(如图1-1所示)[11:空间位關辦純挪麵稳定作用图1-1胶体的稳定机理(1)使颗粒带上相同符号的电荷，彼此相互排斥；(2)通过在颗粒表面吸附某种物质如高分阻止颗粒的相互接近。第一种方法被称力“静电稳定作用(electrostaticstabilization)”第二种方法被称为“空间位阻稳定作用(stericstabilization)”。在很多情况卜将两种作用机制结合起來被称为“静电空间位阻稳定作用”。此种方法是最长用也是最冇效的方法。2、实验上海实验仪器厂宥限公司江阴市保利科研器械冇限公司上海医用激光仪器厂上海申光仪器仪表冇

7、限公司上海中光仪器仪表宥限公司北京赛多利斯仪器系统冇限公司长城科工贸宥限公司上海精宏实验设备冇限公司杭州东星仪器设备厂深圳新世纪饮水科技冇限公司昆山市超声仪器宥限公司闩本F1立冇限公司2.1实验材料及仪器纳米SiO2（平均粒径为30nm。）501型超级恒温器JJ-1精密定时电动搅拌器BP-II型马义•牌架盘药物天秤万用电炉双列网孔仪表恒温水浴锅电+天平C型玻璃仪器气流烘干器DHG-9076A型电热恒温鼓风干燥箱PHS-3C数字酸度计JY-8UH超滤净水器KQ-200DE型数控超声波淸洗器S-3500M电子扫描显微镜2.2实验方法2.2

8、.1实验工艺流程n-SiOyK悬浮液超声波超声（或机械搅拌分散）一静置观察或其它测试。2.2.2n-SiO2水悬浮液的配制：称取12g/L的1>5102粉未加入到分散剂中，用去离子水定容，然后在室温卜‘机械搅拌10-20min使其混合均匀（约100转/分钟）（也可手动搅拌），最后用5%的NaOH和2%H2SO4调节pH至指定范围，最后用超声波超声分散。2.2.3静置实验方法如下用三支10ml的离心试管每支取10ml按2.2.1法所制得的悬浮液静置，每隔一定吋间观察沉淀体积（沉淀出现的吋间、24H后沉淀量）。［512.2.4分光光度法依

9、据是根据溶液浓度与吸光度A成正比。［61具体方法：将按2.2.1法所制得的悬浮液用三支10ml的离心试管各取10ml静置24H后，取同一高度处的悬浮液用721型町见分光光度计测量它们的吸光度（用0.5cm的比色器皿），然