吸附相反应技术制备纳米ZnO/SiO<,2>

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本文利用吸附相反应技术制备了ZnO/SiO2纳米复合材料。论文首先综述了纳米ZnO的性能和应用,对纳米ZnO的传统制备方法和微尺度反应技术加以详细介绍。并着重介绍了一种软约束型微尺度反应技术—吸附相反应技术,包括其基本原理和研究进展。在总结已有研究成果的基础上,提出了本论文的研究目标:将反应物浓度提高到已有研究数倍的基础上,利用吸附相反应技术制备纳米ZnO,并研究其规律性,为更进一步认识吸附相反应技术提供实验依据。作者设计了水浓度、NaOH浓度、以及温度等系列实验,并结合透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射仪(XRD)、酸碱滴定、络合滴定等多种表征和分析手段,得到了各种影响因素对NaOH在两相中的分配以及产物ZnO的影响规律。研究发现,在本体系条件下,过程呈现出其特有的规律:(1)在一定的NaOH浓度下,产物ZnO的粒径在水浓度较小时基本不变,随水浓度的增加,ZnO的粒径先增大,然后随着水量的增加基本维持在一稳定值。原因在于硅胶表面存在吸附水性质变化的两个区域:化学吸附水层和物理吸附水层,使得NaOH在两相间的分配在不同吸附水层阶段存在相应的变化。反应场所不随水浓度的变化而变化,均被限制在吸附层内。(2)与实验小组前期研究的较低NaOH浓度下不同的是,在本实验体系条件下,NaOH浓度增加到一定程度,其在两相中的分配由非理想分配转变成接近理想的两相分配;纳米ZnO的粒径在非理想分配阶段粒径基本保持不变,在理想分配阶段逐渐变小;反应发生场所并没有发生转变,仍然是在吸附层中进行。(3)温度的升高到一定值使得反应场所发生了变化,有单独的吸附层相转变成吸附层相和体相中同时进行,从而ZnO粒径由单独在吸附层内反应时的逐渐变小转为大幅度增加。随后,作者将采用吸附相反应技术得到的纳米ZnO/SiO2初步应用到AC发泡催化过程中,从提高发气量和降低突发温度方面均收到了良好的效果。最后总结了论文工作,并提出了论文中没有解决的问题,为以后进一步的研究工作明确了方向。
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