注册 | 登录 |
欧宝直播足球直播
地址:陕西省安康市高新技术开发区高新七路2-2
总机:0915-3516161
传真:0915-3516161
邮箱:cyzhkj@126.com
邮编:725000
网址:http://www.harmonaresort.com
产品中心
您当前的位置:首页 > 产品中心
欧宝平台登录:乙醇胺对硅气凝胶合成的催化作用
更新日期:2022-06-05 08:14:10 来源:欧宝足球直播 作者:欧宝直播足球直播

  乙醇胺对硅气凝胶合成的催化作用2010年5月May2010化学工业与工程CHEMICALINDUSTRyANDENGINEERING第27卷V01.27第3期NO.3文章编号l1905乙醇胺对硅气凝胶合成的催化作用王文金王雪枫黄雪莉新疆大学化学化工学院新疆乌鲁木齐830046摘要以正硅酸乙酯TEOS为硅源盐酸为酸催化剂乙醇胺及其水溶液为碱催化剂采用溶胶一凝胶法结合减压程序升温干燥制备SiO气凝胶乙醇胺具有氨和醇双重性质本研究考察了乙醇胺在合成SiO凝胶过程中的催化作用以及加入浓度加入量对气凝胶性能的影响试验结果表明催化作用强弱

  隔24h替换一次孔隙水在线h干燥的气凝胶样品经过研磨过筛后进行各项表征1.3SiO气凝胶的表征采用孔隙率分析BET红外光谱及扫描电镜技术对SiO气凝胶进行表征2结果与讨论2.1不同体积分数的乙醇胺溶液对硅气凝胶的影响依照前述试验步骤和条件在n乙醇胺/nTEOS一定的情况下研究了不同体积分数的乙醇胺催化剂与制备的硅气凝胶孔隙率的关系2.1.1不同体积分数一乙醇胺与孔隙率关系以纯一乙醇胺一乙醇胺水溶液[乙醇胺/V水为110和120]为碱性催化剂制备的气凝胶其孑L隙率与一乙醇胺加入量的关系如图1所示摹褂毯图1不同体积分数一乙醇胺与孔隙率的关系Fig.1RelationshipbetweendifferentconcentrationsofMETandporosity由图1可知在一乙醇胺加入比例一定的情况下Bc情况下的孔隙率明显较A高rt一乙醇胺/nTEOS≤30×10时孔隙率大小顺序为cBAn一乙醇胺/nTEOS30×10时孔隙率大小顺序为BCA3种情况下的最大孔隙率分别为81.87%88.68%和86.06%当n一乙醇胺/nTEOS≤17×10时孔隙率变化很快过后减缓2.1.2不同体积分数二乙醇胺与孔隙率关系以纯二乙醇胺二乙醇胺水溶液[二乙醇胺/v水为15和110]为碱性催化剂制备的气凝胶其孔隙率与二乙醇胺体积分数的关系如图2所示由图2可知与一乙醇胺类似在二乙醇胺加入比例一定的情况下Bc情况下孔隙率明显较A高n二乙醇胺/nTEOS≤46×10时孔隙率大小顺序为CBAn二乙醇胺/nTEOS第27卷第3期王文金等乙醇胺对硅气凝胶合成的催化作用221褂餐0n二乙醇胺×10/nTEOS图2不同体积分数二乙醇胺与孔隙率关系Fig.2RelationshipbetweendifferentconcentrationofMETandporosity46×10时孑L隙率大小为BcA3种情况下的最大孔隙率分别为82.8%86.31%和87.O1%当BC在n二乙醇胺/nTEOS≤17×10时Bc孑L隙率变化较快过后变缓而A在n二乙醇胺/nTEOS≤51×10时出现上述趋势另外本研究还以纯三乙醇胺三乙醇胺水溶液[三乙醇胺/水为12和15]为碱性催化剂制备气凝胶其最大孔隙率分别为79.05%80.2%和75.7%由图1和图2综合分析可得以乙醇胺水溶液为碱性催化剂制备气凝胶的孔隙率明显较纯乙醇胺高原因是二氧化硅溶胶的等电点在pH1~3当pH值大于等电点后硅酸缩聚反应速率与[OH一]成正比由于纯乙醇胺碱性较强直接滴人溶液体系中容易造成局部溶液环境碱度过高硅酸单体缩聚过快而形成致密的胶粒而体系中其它地方处于一种相对酸性环境硅酸慢缩聚形成聚合物状的硅氧键排列最终得到结构较为疏松的聚合物状凝胶网络结构不够完善从而导致整个体系凝胶时间长孔隙结构不均匀在干燥过程中这种孑L隙结构将造成毛细管张力大小不均使孔隙结构破坏若稀释倍数过高虽然弱化了乙醇胺碱性加入到溶胶体系中可以避免局部碱度过高有利于得到较好的凝胶结构但同时引入大量水导致整个体系中硅酸单体浓度降低此外水是硅酸缩聚产物过量水抑制硅酸缩聚反应不仅使凝胶时问变长也不利于凝胶网络结构形成导致孔隙率降低综合上述分析结合经济方面的原因以乙醇胺水溶液作为碱性催化剂的最适宜配比分别为一乙醇胺/水为120二乙醇胺/水为15和三乙醇胺/v水为122.2不同碱性催化剂催化性能的比较依照前述试验步骤和条件分别以氨水2%一乙醇胺水溶液[一乙醇胺/水为120]二乙醇胺水溶液[二乙醇胺/水为15]三乙醇胺水溶液[三乙醇胺/V水为12]为碱性催化剂制备的气凝胶ABcD与孔隙率的关系如图3所示同图附上相关文献中样品数据EF~Hlo]其中E的氨水体积分数为1.5%其余的氨水的物质的量的浓度均为0.15mol/L料碱xl0/nTEOS图3不同碱性催化剂与子L隙率的关系Fig.3Relationshipbetweendifferentbasic2O52从图3可知在碱加入比例一定的情况下Bc的孔隙率明显较A高n碱/nTEOS≤15×10~D情况下孔隙率较A高n碱/nTEOS15×10时D情况下孔隙率较A低当n碱/nTEOS≤17×10时4种情况下的孔隙率变化均较快之后变缓原因是当碱加入比例较低时体系处于酸性环境水解速率较缩聚速率快体系中硅酸单体较多有利于成核反应不利于粒子的生长形成的凝胶弹性好而骨架强度差在干燥过程中结构容易被破坏从而导致孔隙率低¨随着溶液中碱度增加缩聚反应速率逐渐加强成核反应粒子的生长速率处于一个比较好的平衡状态形成的凝胶网络结构紧密骨架强度高在于燥过程中结构不易被破坏因此孑L隙率较高但若碱度进一步增大体系中缩聚反应过快硅酸单体一经生成即迅速缩聚易形成致密的胶体颗粒最终得到颗粒聚集的胶粒状凝胶孔隙率随之下降从图3还可知乙醇胺催化作用强弱顺序为一222化学工业与工程2010年5月乙醇胺二乙醇胺三乙醇胺氨水催化作用介于二乙醇胺和三乙醇胺之间原因可能是乙醇胺具有氨醇双重性质氨的碱性可以改变硅溶胶体系pH值使硅酸单体缩聚成较好形态的网状结构乙醇胺分子中的一0H可以与硅溶胶中的一0H反应在老化过程中也可与凝胶表面未反应的一OH反应从而使凝胶的结构更加稳固在一定程度上有利于得到较好形态的气凝胶使乙醇胺具有更好的催化效果但在分子空间位阻上一乙醇胺二乙醇胺三乙醇胺位阻过大不利于凝胶结构形成从而使乙醇胺的催化作用为一乙醇胺二乙醇胺三乙醇胺当1l碱/nTEOS一定时E孑L隙率较ABcD高原因是E采用高温高压老化并通过超临界干燥得到样品有利于得到较高孑L隙率的气凝胶但是由于高压设备及超临界装置十分昂贵操作复杂危险性高F孑L隙率较AB

  cD高HG孔隙率与Bc相当但较AD高原因是FGH使用三甲基氯硅烷TMCS对湿凝胶进行表面改性使用表面张力比无水乙醇更小的溶剂正已烷正庚烷辛烷在干燥过程中上述措施均有利于避免孑L隙结构的破坏但是表面改性剂TMCS反应生成HC114]对设备的耐腐蚀性提出了更高的要求此外正已烷正庚烷辛烷的价格较无水乙醇高不利于工艺的商业推广2.3BET数据分析图4是以一乙醇胺水溶液[一乙醇胺/V水为120]碱性催化剂合成的气凝胶的BET数据陋丑一乙醇胺×1oTEOs图4一乙醇胺水溶液体积比120与比表面积关系Fig.4RelationshipbetweenMETaqueoussolutioncatalyst120v/vandthesurfacearea由图4可知采用一乙醇胺水溶液[一乙醇胺/水为120]为碱性催化剂可以合成比表面积高达687.87m/g的气凝胶在n一乙醇胺/TEOS≤17×10时比表面积随着一乙醇胺的加入而增大之后减少原因可能是随着一乙醇胺的加入比例增加硅溶胶体系的pH值逐渐增大凝胶初始形成的弱交联的网络结构不断增强从而比表面递增当一乙醇胺的加入比例过高时会导致硅酸单体直接形成致密的胶体颗粒从而比表面积下降2.4红外光谱分析图5是以一乙醇胺水溶液[一乙醇胺/水为120]碱性催化剂在n一乙醇胺/nTEOS为17×10时合成的气凝胶的红外光谱00波长cm图5SiO气凝胶红外光谱图Fig.5TheFT-IRoftheSiO2aerogel由图5可知谱线cm附近出现的峰分别代表SiOSi的反对称伸缩振动对称伸缩振动以及弯曲振动在952cm附近出现的峰代表si一0H的伸缩振动在1637cm附近出现的吸收峰代表HOH的弯曲振动是由物理吸附水产生在3444cm附近出现的峰代表反对称一0H伸缩振动其吸收带较大能够形成缺陷位使得结构不完美2.5扫描电镜分析图6是以一乙醇胺水溶液[V一乙醇胺/V水为120]碱性催化剂在n一乙醇胺/nTEOS为17×10时合成的气凝胶的扫描电镜由图6可知所制备的气凝胶结构均匀具有连续网络结构的多孔纳米材料且孔隙分布比较均匀所制备的气凝胶的粒径小于100am第27卷第3期王文金等乙醇胺对硅气凝胶合成的催化作用223图6SiO气凝胶的SEM照片Fig.6TheSEMimageofSiO2aerogel3结论1以乙醇胺为催化剂在减压程序升温干燥的情况下制备出孔隙率达88.68%比表面积达687m/g具有较好形态的SiO气凝胶2乙醇胺催化剂的体积分数加入量与制备SiO气凝胶性质有密切关系乙醇胺水溶液的催化性能较纯乙醇胺好随着n碱性催化剂/nTEOS的增加制备气凝胶的孑L隙率增加幅度由快变慢孔隙率先增加后减少3试验表明以乙醇胺水溶液为碱性催化剂制备硅气凝胶最适宜加入量11碱性催化剂/nTEOS分别为17×10时17×10和51×10~最适宜水溶液碱性催化剂/水分别为12015和12乙醇胺催化作用强弱顺序为一乙醇胺二乙醇胺三乙醇胺参考文献[2][3][4][5][6][7][8][8][1O][12][13][14]徐超周斌吴广明等.超低密度SiOz气凝胶『15]的制备及成型研究[J].强激光与粒子束8邓忠生魏建东王珏等.由多聚硅氧烷制备二氧化硅气凝胶[J].功能材料98陈一民谢凯赵大方等.疏水SiO气凝胶的制备与表征[J].功能材料05DORCHEHAABBASIM.Silicaaerogelsynthesispropertiesandcharacterization[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology20081991/31026ZARZYCKIJPRASSASMPHALIPPOUJ.SynthesisofglassesfromgelsTheproblemofmonolithicgels[J].JournalofMaterialsScience379许静谢凯陈一民等.金属复合气凝胶的制备研究[J].功能材料增126张秀华赵海雷何方等.SiO气凝胶的常压制备与表面改性[J].北京科技大学学报62赵大方陈一民洪晓斌等.疏水SiO气凝胶的低成本制备[J].硅酸盐学报52何方赵红雨徐三魁.硅石气凝胶老化的新方法[J].河南化工2008258192OSHLYAKHTINAAYOUNGJE10.TransparentSiO2aerogelpreparedbyambientpressuredryingwithternaryazeotropesascomponentsofporefluid[J].JournalofNonCrystallineSolids200835415/1616331642秦国彤李文翠郭树才.气凝胶结构控制[J].功能材料刘涛王慧曾令可等.SiO纳米孔超级绝热材料的研究现状[J].陶瓷200774549刘朝辉苏勋家侯根良等.二氧化硅气凝胶的制备与表征[J].无机盐工业沈军王际超倪星元等.以水玻璃为源常压制备高保温二氧化硅气凝胶[J].功能材料20091l49152DIAZI.ALVAREZMMOHINOFeta1.CombinedalkylandsulfonicacidfunctionalizationofMCM-41一typesilicaPart1.Synthesisandcharacterization[J].JournalofCatalysis294

欧宝平台登录  |  欧宝足球直播  |  新闻中心  |  产品中心  |  欧宝直播足球直播  |  网站地图  | 
欧宝平台登录
 
QQ在线咨询
电话咨询热线
0915-3516161