PDF《乙烯基三乙氧基硅烷表面改性纳米 SiO2》

41 变压器 ;

51 油浴槽 ;

61A2151 容器 ;

71 管式炉 ;

81 控温仪 ;

91 洗气瓶 图1实验流程示意图 间 ,关闭装置 ,取出改性纳米 SiO2 .

2 结果讨论与表征 2.

1 表面羟基数的测定[ 2] 称取 2. 0g 纳米 SiO2 于200mL 烧杯中 ,加入 25mL 无水乙醇和 75mL

20 %的NaCl 溶液.搅拌 均匀 ,然后用 0. 1mol/ L 的HCl 溶液或 0. 1mol/ LNaO H 将pH值调整到4. 0.然后缓慢加入011mol/ LNaO H 溶液 ,使pH值升到 9.

0 ,保持 20s , 并维持 p H 不变.依公式 (1) 计算每 (nm)

2 的纳米 SiO2 表面积上羟基的个数( N) : N = CV N A *10-

3 Sm (1) 公式(1) 式中 C 是NaO H 的浓度(0. 1mol/ L) ,V 是pH值从 4.

0 升到 9.

0 时所消耗的 0. 1mol/ LNaO H 的体积 (mL) , N A 是阿佛加得罗常 数,S是纳米 SiO2 比表面积(nm2 / g) ,m 是纳米 SiO2 的质量(g) . 通过上述方法测得改性前的纳米 SiO2 表面的 羟基值为 2.

6 个/ (nm)

2 ,改性后纳米 SiO2 表面的羟 基值是 0.

62 个/ (nm)

2 . 2.

2 亲油化值的测定 亲油化值越高说明产品的疏水性越好 ,采用乙 醇法来测定[3 ] .将0. 25g 纳米 SiO2 置于 50mL 二 次蒸馏水中 ,向其中加入无水乙醇直至纳米 SiO2 完 全浸润 ,记录无水乙醇的加入量 V (mL) ,亲油化值 可由公式(2) 计算 ,未改性的纳米 SiO2 立即沉降到 底部 ,改性后的纳米 SiO2 漂浮在液面上 ,亲油化值 计算为 35.

82 %. 亲油化度 = V V +

50 *100 % (2) 2.

3 沉降试验 表征改性纳米 SiO2 的亲油疏水性 ,取改性前后 的纳米 SiO2 各0. 10g 分别置于

2 个洁净干燥的试 管中 ,每个试管注入 5mL 环己烷和 10mL 二次蒸馏 水 ,振荡 ,置于超声分散器中分散 30min.未改性纳 米SiO2 很快就沉降到的试管底部 ,上层是澄清的环 己烷.改性后的纳米 SiO2 在试管中呈淡黄色的悬 浊液 ;

8min 中后开始出现明显的分层 ,下层为澄清 的水 ,上层为淡黄色胶状体.说明改性后的纳米 SiO2 有极强的亲油疏水性. 2.

4 试样的 X射线光电子能谱 为了探讨改性前后试样表面特性以及试样与偶 联剂的作用机理 ,对改性前后试样进行 X 射线光电 子能谱研究 , 未改性纳米 SiO2 表面上的硅原子 (Si2p) 化学位移是 104. 1eV ,改性后减至 103. 9eV , 化学位移变化较小 ;

而氧原子 (O1s) 从532. 75eV 增至533. 63eV ,化学位移变化较大 ,说明改性剂是直 接与 SiO2 表面的氧原子发生作用.其原因是 ,纳米 SiO2 表面的 Si2O H 转变为 Si2O2Si ,由于 Si 原子的 电负性比氢大 ,致使氧的化学位移增大 , SiO2 表面 的硅原子没有直接与改性剂作用 ,因而化学位移变 化很小. 2.

5 试样的红外光谱分析 我们采用德国 bruke 公司的 V ERTEX70 傅立 叶红外光谱仪对包覆物结构检测.干燥溴化钾放入 研钵中研磨 ,加入纳米 SiO2 样品 ,轻轻研磨、 压片. 改性前后纳米 SiO2 的红外光谱图见图 2. 图2改性前后纳米 SiO2 的红外光谱图 谱图中的吸收峰归属如下 : 960cm-

1 是Si2O H 的弯曲振动吸收峰 ,1000~1100cm-

1 处的吸收峰是 Si2O2Si 键的伸缩振动引起的 ,1630cm-

1 的吸收峰是 H2O2H 弯曲振动引起的 ,3400cm-

1 吸收峰是羟基的 伸缩振动引起的 ,说明了 SiO2 纳米粒子表面羟基的 存在.改性后纳米 SiO2 在1640cm-

1 处没有看到吸 收峰 ,主要碳碳双键偶极距变化很小 ,吸收峰非常 弱.从3000cm-

1 左右新出现的甲基伸缩振动吸收 峰 ,以及 960cm-

1 、 3400cm-