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超细颗粒属于微观粒子与宏观物体交界的过渡区域,因此具有一系列奇特的物理、化学特性,如量子尺寸效应、宏观量子遂道效应、小尺寸效应、表面效应等这些效应为其新颖的应用奠定了宽广的基础。超细二氧化硅是一种高新技术的无机精细化学品,因其黏合力强、比表面积大、分散性好、光学性能和机械性能优良而广泛应用,是工业中不可缺少的原料。
文中介绍了纳米二氧化硅的常见制备方法,分析了各种制备方法的优缺点。接着对超重力旋转床在工业生产中的应用研究进展作了简单介绍,提到了超重力旋转床在制备纳米材料的应用。对超重力旋转床制备纳米材料的原理进行分析,论述了超重力旋转床液相法合成纳米材料的优势。
针对纳米粉体材料工业化生产的特殊要求,结合超重力法的微观混合特征。指出了超重力法在制备纳米材料方面的优势及工业生产的可行性进。得出结论:超重力旋转填充床是制备纳米二氧化硅的理想反应器。
对超重力旋转床制备纳米二氧化硅的实验方案进行设计,提出以水玻璃和二氧化碳为原料,使用本组所设计的逆流型碟片超重力旋转床为实验的主体装置的实验。探讨了实验的研究内容,并对影响实验的各因素进行分析,设定了实验变量参数,进行实验操作。设计了实验流程,选择用低温缓慢干燥法干燥所得胶体。
文中采用透射电镜、红外光谱仪分析制备出来的二氧化硅产品;结果证实了实验所得的产品为纳米二氧化硅,粒径在30nm左右。该实验方法是可行的。通过实验现象及结果分析,讨论了合成实验原理,物质的反应变化为类似溶胶一凝胶的过程。从优化产品性能和节能的角度综合考虑,确定各变量取值分别为硅酸钠浓度0.008kg/L,旋转床转速40Hz,二氧化硅的流速为10m<3>/h,溶液流速500L/h,ph值7.5。
此外,针对纳米二氧化硅分散效果不好,探讨了纳米二氧化硅的改性方法和改性原理。并从改进制备过程的角度出发,提出在实验过程中加入改性剂,改进二氧化硅的分散效果。在实验过程中加入乙醇铵,改性纳米二氧化硅,进行实验操作。将所得产品进行TEM检测,结果证明乙醇铵能够改进纳米二氧化硅的分散效果。
在实验中也发现了一些问题,如:实验可行性的进一步验证、颗粒团聚、产品的干燥、其他改性方法的效果等,这将是今后进一步研究的主要问题。