用硅溶胶制备纳米二氧化硅

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1、摘要纳米Si02为无定型白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料，在塑料、橡胶、精细陶瓷、涂料、粘合剂等工业有着广泛的应用，目前纳米Si02的制各方法主要有气相法和电弧法，湿法有沉淀法、溶胶．凝胶法、微乳液法、超重力反应法和水热合成法等，但这些方法都存在原料昂贵、操作工艺复杂或成本过高等缺点。本论文是以硅溶胶为原料制备纳米二氧化硅，硅溶胶为纳米级二氧化硅分散在水中的胶体溶液，胶粒尺寸一般在5-20hm，还有的可达到100am，其胶粒三维结构完全等同于纳米二氧化硅结构，但因其表面富羟基(硅醇基)，所

2、以当其浓缩、胶凝时，通过氢键作用和羟基缩水，引起胶粒合并，不可逆地形成大粒子二氧化硅(类沉淀白碳黑或石英粉)。本论文通过加入胶体保护剂，使之与硅溶胶表面的羟基相结合，使硅溶胶凝胶时胶粒羟基间无法脱水缩合，而以较完整的原纳米结构脱水胶凝，达到获得纳米产品的目的。一般浓缩或胶凝工艺都是以在一定程度上破坏胶体结构(或电性)来使胶体胶凝的，但这些方法都会或多或少地破坏硅溶胶纳米结构的完好性，进而产生小范围内的胶粒合并。本论文采取了反萃取法，即加入一种不与二氧化硅起作用的萃取液，而这种萃取液会因其良好的吸水性把经

3、胶体保护的硅溶胶中的水分萃取过来，这样硅溶胶中的水分被温和地萃取(吸)过去，使硅溶胶胶体只留下二氧化硅成份。由于胶体己受胶体保护剂保护不致相互凝集，温和地萃取脱水过程又不会破坏胶体结构，这样便能较完好地把纳米二氧化硅结构保留下来，形成凝胶，得到纳米二氧化硅产品，而萃取液经加热蒸发、去除水分后又可循环使用。而当凝胶完全脱水后，在煅烧阶段这些胶体保护剂可挥发除去，并可回收利用，而凝胶经高温处理后便可得到更加纯净的纳米二氧化硅产品。关键词：硅溶胶；纳米二氧化硅；胶体保护剂；反萃取法AbstractNanome

4、ter—sizedSi02iSal[norphousandwhitepowderwhichiSnon-toxic，tasteless，soillessandnonmetallicmaterial．Ithasextensiveapplicationsinplastic，rubber,fine-ceramic，paint，bondindustryetc．PresentlymainmethodsonpreparationofNanometer-sizedSi02Powderslistasfollows：gas

5、method，arcweldingmethod，depositedmethod，sol—gelmethod，micro-emulsionmethod，over-weightedreactionmethod，hydrothermalmethodetc．Butthesemethodsexistedsomedefects，forexamplecostlyrawmaterials，complexoperatingsequenceandcrafts．MethodsonpreparationofNanometer-

6、sizedSi02PowdersWasbySilicasolinthispaper,Si-SOlWasakindofcolloidliquorwhichNanometer-sizedSi02powdersWasscatteredinwater,thesizeofcolloidparticlesinitwasfrom5to20nanometerscommonly,somecolloidparticlesattained100nanometers，structureofitsthreedimensionsw

7、asexactlytheSalTleasNanometer-sizedSi02，thecolloidparticlesconsolidatedandformedbigparticlesirreversiblythroughhydrogen—bondwhenitwasconcentratedorgelledbecauseitssurfacefilledwithhydroxylgroup．Weutilizedcolloid—protectreagentinthispaper,letitcombinedwit

8、hhydroxylgrouppreventingcolloidparticlescondensingandattainedintrinsicstructureinSi-s01．CommonlyconcentratingsequencesandcraftsdestroyedintegralityofSilicasolcolloidstructureinsomedegree．Weadoptedinverseextractionmethodtha