stober法怎么调节加快反应速率的方法

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小弟刚接触这个领域什么都还不懂---大家帮帮忙啊--stober法的具体合成步骤
小弟刚接触这个领域什么都还不懂---大家帮帮忙啊--二氧化硅微球的stober法制备的具体合成步骤---越具体越好!小弟在这里谢谢大家了!对于粒径的尺寸我到没有要求,最主要的合成的具体步骤和具体的用量!!!
我也是刚刚接触到这个领域,什么都不太明白,关键问题就是我没看见他说怎么把硅球放进去啊?硅球这个买的大小有什么要求么?溶液A和B的配置方法都明白了,就是什么时候把硅球放进去,直接放进去么?还是先配制一定的溶液什么的?具体您再给我说一下吧,非常感谢!
你给我的链接题目是Stober法合成均匀硅球,这里面没有硅球,那合成什么啊?不太懂!
额&&我们用这个方法 就是合成SiO2微球 这个硅球 指的是这个意思
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stober法做完的硅球一般都怎么保存啊?
之前我都是把做完的反应液直接放在那里,但发现时间一长(不到一个月吧),再用这些硅球做吸附,分散效果就很不好了。大家用stober法做完的硅球要分离出来吗?一般离心的条件是什么,有没有相关的文献?都能保存多久不团聚呢?
什么意思?你要什么步骤?
分散性还很好?
恩啊,你取出来再离心分散,一样的啊。不会变。
可能关键要你所制备的硅球分散液本身表面电荷较大,很稳定。
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改进Stober法制备光子晶体用SiO2微球
改进St6ber法制备光子晶体用Si02微球/刘立营等?113?改进St6ber法制备光子晶体用Si02微球*刘立营,王秀峰,章春香,程冰(陕西科技大学材料科学与工程学院,西安710021) 摘要 为获得光子晶体用单分散性较好、表面光滑的Si02球形颗粒。对传统St6ber法进行改进,
分析了氨水和正硅酸乙酯(TE0s)浓度对SiQ微球粒径的影响,提出了单分散Si02微球的形成机理,利用X射线衍射分析仪(XIm)和场发射扫描电子显微镜(SEM)对样品结构和形貌进行了表征。Xlm分析表明,合成的Si02微球为无定形态;SEM照片显示si02微球粒径在292~750nm范围内,微球粒径偏差均在5%以下。 关键词二氧化硅制备方法St6ber法光子晶体单分散Preparation of Si02MicrospheresUsed in Photonic Crystals viaImproving St6ber MethodLIU Liying,WANG Xiufeng,ZHANG Chunxiang,CHENG Bing(School of Materials Science and Engineering,Shaanxi University of Science and Technology,Xi’an 710021)AbstractSi02 microspheres used in photonic crystalsareprepared by improving the StOber method.Effects ofarethe concentration of ammonia and tetraethoxy silane(TEOS)on the particle sizes of Si02theareinvestigated,and thenformation mechanisms of the resultant Si02 particlesarecarefully discussed.Thestructureand micromorphologycharacterized by X-ray diffractometer(XItD)and Scanning electron microscope(SEM).T11e XRD analysis showsstructurethat theoftoSi02 microspheres is amorphoUS;SEM images show that the particle sizes of sioz mierospheres 750nm,and the standard deviation of their distribution iS less than 5%.  range from292nmKey wD“bsilica,preparation method,St6ber method,photonic crystals,monodispersion0引言单分散Si02球形颗粒在涂料、催化剂、色谱填料和高性能 陶瓷等方面都有广泛的应用,而近几年更引起人们研究兴趣的 是以单分散Si02球形颗粒为原料自组装制备光子晶体。光子 晶体被认为是未来的半导体,对光电子、光通讯、微波通讯、微谐 振腔、集成光路、高效率发光二极管等[1_3]领域将产生重大影 响。由单分散球形颗粒形成的蛋白石结构光子晶体,虽然因其 相对低的介电常数而不能产生完全光子带隙,但是它为研究人 员从实验上研究和探索不同的三维周期性晶体结构所对应的 特征能带结构提供了简单、易于操作的模型,同时,为进一步作 为模板来制备反蛋白石结构的多孔材料打下了基础[4巧]。 制备出优良的单分散Si也球形颗粒是制备高质量Si02光 子晶体的前提。单分散Si(k球的形成由Kolbe[6]于1956年首 先发现。1968年StOber和Fink重复了Kolbe的实验结果[7]。 进行了较为系统的研究,该方法被后人称作St6ber法。但是, 传统St6ber法在初始阶段反应迅速,成核过程十分短促,因此 反应的初始阶段不易控制,而Si02微球的最终粒径取决于初始 的核心密度及硅源的浓度,这就造成制备SiQ微球粒径的重复 性差,实际粒径与预计粒径的偏差有时会超过50%,在不同的满足光子晶体苛刻要求的Si02微球,需要对传统的StOber法 加以改进。本文采用改进的传统St6ber法,通过控制反应条 件,即通过控制氨水和正硅酸乙酯(TEOS)的用量来制备不同 粒径大小的单分散Si02微球。 1实验1.1试剂和仪器试剂主要有正硅酸乙酯(TEOS,分析纯,西安化学试剂 厂)、无水乙醇(CzH。0H,分析纯,西安化学试剂厂)、浓氨水 (NI-h0H,分析纯,西安化学试剂厂)、去离子水等。 采用ft本理学D/max 2200PC型X射线衍射分析仪,测定 所合成Si()2颗粒的结晶形态;用JEOL JSM-6700F型场发射扫 描电镜观测所得Si02微球的形貌。1.2单分散Si02微球的制备首先将一定量的TEoS与无水乙醇混合,在磁力搅拌器上 搅拌20rain,得到均匀的TE()s溶液B;再将一定量的氨水与无 水乙醇在三口烧瓶中搅拌混合均匀得到A液,在25"C恒温水浴 中,将B液分3次加入A液中,搅拌反应22h。反应完毕后将形 成的乳浊液在通风处放置3h除去多余的氨后,离心洗涤(水洗 2次,乙醇洗1次),60℃真空干燥即得到SiOz微球。反应条件下制备的Si02微球粒径不阿8|。为了较可控地制备*国家自然科学基金(50372038) 刘立营:男,1983年生,硕士生,研究方向为光子晶体 快速成型、柔板显示技术和功能复合材料等方面的研究E-mail:061iuliying@SusLedu.cn王秀峰:男,1963年生,教授,主要从事万方数据 ?114?材料导报2008年12月第22卷第12期聚合。但这种聚合方式因位阻效应很大,聚合速率很慢。由于 在碱催化系统中水解速率大于聚合速率,而且TEOS水解较完 全,因此可认为聚合是在水解已基本完全的条件下在多维方向1.3样品平均粒径及粒径偏差的计算方法在样品SEM照片中取100个微球测量并计算平均粒径以 及粒径偏差,平均粒径为:D=骞导㈣上进行的,形成一种短链交联结构。这种短链交联结构内部的 聚合使短链间交联不断加强,最后形成球形颗粒。因此随着氨 水浓度的增大,水解速率加快,溶液的过饱和度增大,成核数目(2)也在增加。同时氨水浓度的增大,也显著地促进了核的聚集生 长,平均聚集度增长较快,最终粒子的平均质量增大,所得粒子 的粒径逐渐变大,如图2所示。式(1)和(2)中:行为常数,其值为100;/9,为第i个Si02微球的 直径(nnl)。2结果与分析 2.1Ⅺm测试结果及分析图1为制得SiQ微球的X射线衍射图谱。由图可见在2护 为22。处出现非晶态的衍射峰,整个图谱没有晶体的衍射峰,表 明所制备的Si02为无定形固体颗粒。 图1Fig.1SiO,颗粒的XRD图谱SiO,particlesXRD pattern of2.2氨水对粒径的影响表1为氨水用量对SiOz球形颗粒大小的影响,其中乙醇用 量为80mL,TEOS用量为3ml。固定不变。从表l可以看出,随 着氨水用量的增加,Sioz球形颗粒的尺寸逐渐增大,并且颗粒 越大尺寸分布越狭窄。 表l氨水用量对Sl晚微球粒径大小和粒径偏差的影响Table 1 Effect of ammoma concentration on the size and sizedeviation of Fig.2图2氨水用量变化时Si02颗粒的SEM照片SEM images of Si(h particles at different anunoniaconcentration2.3TEOS对粒径的影响在传统StOber法中,制备粒径小于400rim的难点在于球体Si02 colloidal spheres圆度及颗粒分布的控制。粒径大于400nm时,球体基本都是高 圆度,但二次形核和生长成为主要问题。研究发现,采用改进的 Stober法制备的SiQ粒径可达到750rim,从而避免了二次形核 的发生。 表2为TE()s用量对Si02球形颗粒大小的影响,其中乙醇 用量为80mL,氨水用量为4mL固定不变。图3为不同TE()s氨水催化条件下的TEOS水解属于OH一直接进攻硅原子 核的亲核反应机理,中间过程少,且0H一半径小,故水解速率 快,水解产物彻底。硅原子核在中间过程中获得1个负电荷,因 此在硅原子核周围如存在易吸引电子的-OH或一OSi等受主基 团,则因其诱导作用能稳定该负电荷,有利于TEOS的水解。 而如存在~0R基团,则因位阻效应不利于水解,其碳链越长,水 解速率越慢。所以TEOS在水解初期,因硅离子周围都是一OR 基团,水解速率较慢,但一旦第一个一OH基置换成功,将大大有 利于第二、第三、甚至第四个0H一的进攻,水解速率大大加快。浓度下得到的Si02球形颗粒的SEM照片。从表2和图3中可 以看出,在其他反应条件不变的情况下,用改进的St6ber法制 备的Si()2的粒径如预期的一样,随TEOS浓度的增加而增大, 这是由于随着TEOS浓度的增加,水解的速率增大,生成的三 维网络链也越长,在缩聚过程中,较长的三维网络链交织聚合在 一起,其聚合度也较大,结果生成的颗粒粒径也就增大。由于反 应前将各反应物进行了充分稀释,提高了溶液的均匀性,避免了 传统StOber法过程中加入TEOS时溶液中局部浓度过高,从而 使得溶液中形核均匀,制得的si()z微球具有非常光滑的球表面 和非常小的粒径相对标准偏差(小于5%)。由此看来,改进的 Stober方法具有较好的重复性,能够制得符合光子晶体苛刻要水解形成的硅酸是一种弱酸。它在碱性条件下脱氢后则成为一种强碱,必定要对其它硅原子核发动亲核进攻,并脱水(或脱醇)万方数据 改进St6ber法制备光子晶体用Si02微球/刘立营等求的高质量Si02微球。 表2 TFA2S用量对SlD2微球粒径大小和粒径偏差的影响Effect of TEOS concentrationdeviationon?115?2.4单分散Si02微球的形成机理通常情况下,在TE(JS中加入少量去离子水就会发生反 应,但反应速度非常慢,且形成的Si02颗粒形状也是无规则的。 在实际制备过程中通常要加入氨水,氨水的加入起催化作用。 TEOS分子中的硅原子周围有4个烷氧基一OR与之键合,在碱 性催化剂(NHgOH)的参与下,OH一对硅原子核发动亲核进攻, 使硅原子核带负电,并导致电子云向另一侧的-OR基团偏移,使the size and sizeTable 2of Si02 colloidal spheres该基团的辩O键被削弱而断裂,发生水解,水解单体Si-OH基之间,以及Si-OH基与si一0R基发生脱水或脱醇聚合反应,形成si.DSi链,Siosi链之间不断交联,最终形成了颗粒状聚集体,图5给出了TEOS水解和缩合反应机理。实验发现,反应物 与催化剂的用量明显影响实验结果,尤其是只要氨水稍微过量, 就会导致反应加快,颗粒粒径变大。 第一步:水解反应Si(OC:H,).+4H20=Si(0H).+4C:H,OH。第二步:缩合反应0H 0H 0H0HHO一串一OH+HO一{i―OH----'-?H0一扣0一{i-OH+H:OOH0H 0H 0H9H 9H 甲H 9c:H, HO-Si-OH+C2H50-}i-OC2H,_―?Ho一事一。一号i―oc2H,+c2H,OHOH OC:H, OHOC:H,图5180s的水解和缩合反应机理[,]mechanisms of T]Eo醪'J Fig.5Hydrolysis and condensationTEOS发生水解以及生成物的聚合、链交联等生成了可溶 性凝聚物。该可溶性凝聚物扩散系数大,且带负电荷少,很容易 互相凝聚形成不稳定的Si()2微核。在反应初期,不稳定SiQ 微核浓度很高,它们之间相互团聚形成稳定的临界Si02微核。图3麟用量变化时Si02颗粒的SEM照片Fig.3随后的SiQ颗粒的生长主要是由不稳定的Si02微核向稳定的 SiQ新核的表面扩散来控制。当反应达到一定程度后,由于大 量新核的形成。不稳定核的浓度降低,可溶性凝聚物在颗粒表面SEM m捌ges0f Si02 particles at different TEOS concentration图4为Si02粒径随TE()S用量变化的关系。在TEOS浓 度较低时,Si02粒径随11Ⅸ)S用量的增加而增大,但当TE(粥 用量达到7mL后,即Si02粒径达到750nm时,这种变化关系被 破坏,继续增加TEOS用量并不能得到更大粒径的Si02球。这 是由于在高的TEOS浓度条件下,初始形核过程更剧烈,导致 形核数目更易随外界的影响而变化,从而使粒径更难以控制。反应生长形成颗粒,并最终形成单分散的Sm微球,见图6。可溶性小分子不稳定晶核不稳定晶核的缩合单分散si02球形颗粒图6单分散SiOz球形颗粒形成机理[叼飚63结论Tileformation mechanism of monodisperse SiO,sphericalpartic心’】暑叠t 兰 甚 .要一口利用改进的St6ber方法成功地制备了粒径在292~750nm范围内、单分散性较好、表面光滑的S醯球形颗粒。XRD分析表明,用该方法合成的Si02颗粒为无定形态。通过改变催化剂 氨水及硅源TEOS的用量,可以较好地控制所合成siQ颗粒的皇吾c力粒径大小:随氨水用量增加,S慨颗粒的粒径逐渐变大,且粒径偏差减小;在TEOS浓度较低的情况下,增加TEOS用量也可 以得到粒径大且粒径偏差小的SiQ颗粒,但当TEOS用量增 图4Fig.4SiQ粒径随TEOS用量变化的关系加到一定比例时,即SQ微球粒径达到750nm时,继续增加TEOS用量并不能得到更大粒径的Si02微球。Averagedia脚terofofSiO:spheres嬲a functionamount0f11髑(下转第121页)万方数据 生物浸出反萃液对铜电沉积物形貌的影响/陈爱良等杂”的S04 2一也会乘虚而入,从而导致图5(b)的电沉积铜中含lurgieal 有少量的硫。 ^z斗,^J 皇日p匕?121?practice:Todayand tomorrow.Miner Eng,2003,16:893 5Gao Haiyan,Shu Da,Wang Jun,et aLManufacturing OFC MaterLett,with recycled copper by eharcoal-filtratioIL2006,60:481 6通过分析无添加剂条件下,用可溶阳极与不可溶阳极得到 的电沉积铜的形貌及能谱,发现与用铜作可溶阳极相比,在不 溶阳极的条件下得到的沉积物的表面形貌更规则、致密,用可 含量达到8.10 0A、硫含量达到10.96%。而用石墨作不可溶阳 极,得到的沉积物中铜的含量较高,没有发现硫,氧含量比用可 溶阳极得到的电沉积铜要低得多;但两者的沉积物表面都不光 滑,表面形貌也明显不同。8 在不可溶电沉积条件下比较了有无添加剂及以胶、硫脲混 合物和EDTA为添加剂的铜沉积物的表面形貌及能谱分析图。 发现添加剂对电沉积铜有利,以胶和硫脲作为添加剂得到的阴9 7Cecilia S Demergasso,Pedro A Galleguillos,Lorem V,et ak Molecular characterization of microbial populations incopperorea溶阳极得到的铜沉积物,在衬度较暗的区域铜的含量降低,氧low-gradebioleachingtestheap.Hydrometallur-gY,2005,80:241A』ifi S E,Elsayed A八Additive behavior in copper electro- refining.J Metals,1987,12:38Brown GoureaM,Hope G八SERs study of the interaction ofathi-withcopper electrodeinsulphurie acid solution.JAppl Electroanal Chem,1995,380:161 Cofre P,Bustos八Vohammetric behaviour of the copper极铜沉积物呈树枝状,结晶致密,表面光滑;而以Ⅱ丌A作为添加剂得到的铜沉积物呈块状,表面松散,不光滑。查明了2种添 加剂对生物浸出液的反萃液中铜的沉积电结晶机理。(Ⅱ)-thiourea systemand 564insulphuric acid mediumatplatium参考文献1刘晓荣,邱冠周,胡岳华.BL-SX-EW工艺中萃取界面乳化 现象成因研究.矿冶工程,2000,20(4):3810盖盖篇徽为及,19 其对9,2 铜电(I):9沉积8的影喊合11glassy carbon electrodes.J Appl Electrochem,1994,24:Larhzil H,Ciss’e M,Touir R,et aL Electrochemical andSEMinvestigationsof the influence of gluconateonthe elec-2桂斌旺,刘全军,李壮阔.铜的生物湿法冶金在德兴铜矿的应troless deposition of Ni-Cu-P alloys.Eleetroehimica Acta,  用.湿法冶金,2001,20(2):72sing waste2007,(53):622u-,3Choi J Y,Kim D S Production of ultrahigh purity copper12Andersen T Nm,Pitt C H.Nodulation of electrodepositedcoppernitratesolution.J Hazard Mater,2003copper duetosuspended particulate.J Appl Electrochem,(1399):14741982,13:429 RMoskalykR,AlfantaziAMReview ofcopper pyrometal一(责任编辑5 LeizB,Li terization王炎)(上接第115页)’J M,ZhangYG,et aL Fabricationand charac一参考文献l Leeof highly-ordered periodic macroporousbariumti―tanateby the sol-gelmethod[刀.JMaterChem,2000,20.W,Pruzinsky S A。BraunstructuresP v.Multi-photon within photonicpolymeri―62629 Kolbezation of waveguidecrystals[J-].GDaskomlexchemische verhalten der kieaelsaureAdv2 LiMater,2002,14:2717[M].Germany:Dissertation Jena,1956Stober W。Fink八Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron sizestren-J,Herman P R,et aL F2 laser digital etching of colloidalphotonic 3crystalsEJ'].OptVExpress,2005?13:6454range[J].JColloid Interf Sci,BemMoshe M,AlexeevL,Asher,et a1.High ionic1968,26:62gth glucose sensing photonic78:5149crystal[J].删Chem,2006,8谢荣国.光子晶体用结构基元的制备、自组装与性能[D].杭 州:浙江大学,2006 9赵丽,余家国,程蓓,等.单分散二氧化硅球形颗粒的制备与 形成机理[J].化学学报,2003,61(4):5624胡行方,快素兰,于云,等.大面积3D有序介孔二氧化钛薄 膜光子晶体制备与性能研究[J]-无机材料学报,2005,20(6):1463(责任编辑曾文婷)万方数据 改进Stober法制备光子晶体用SiO2微球作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 刘立营, 王秀峰, 章春香, 程冰, LIU Liying, WANG Xiufeng, ZHANG Chunxiang, CHENG Bing 陕西科技大学材料科学与工程学院,西安,710021 材料导报 MATERIALS REVIEW )参考文献(9条) 1.赵丽;余家国;程蓓 单分散二氧化硅球形颗粒的制备与形成机理[期刊论文]-化学学报 .谢荣国 光子晶体用结构基元的制备、自组装与性能 2006 3.Stober W;Fink A Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range 1968 4.Kolbe G Das komlexchemische verhalten der kieselsaure 1956 5.Lei Z B;Li J M;Zhang Y G Fabrication and characterization of highly-ordered periodic macroporous barium titanate by the sol-gel method[外文期刊] .胡行方;快素兰;于云 大面积3D有序介孔二氧化钛薄膜光子晶体制备与性能研究[期刊论文]-无机材料学报 .Ben-Moshe M;Alexeev V L;Asher High ionic strength glucose sensing photonic crystal 2006 8.Li J;Herman P R F2 laser digital etching of colloidal photonic crystals[外文期刊] 2005 9.Lee W;Pruzinsky S A;Braun P V Multi-photon polymerization of waveguide structures within photonic crystals[外文期刊] 2002本文链接:http://d..cn/Periodical_cldb.aspx
简述光子晶体的制备及其应用摘 要:简单介绍了光子晶体,光子晶体的理论分析方法,简述了光子晶体在光传感的应用, 空心光纤的简单介绍。 关键词:光子晶体简介,光子晶体...SiO2 , TiO2 , GaAs ,AlGaAs 等,另外还有一些金属...制作的二维光子晶体是用机械钻孔或用 介质棒方法制...的深入和光子晶体制作技术的改进,光子晶 体更多的...无论是性能还是制备方法, 或者应用前景,百度肯定比我全,我主要讲的是PS微球的制备,这是我在实验 室接触的最主要材料,是用作纳米材料的模板,也是光子晶体的主要材...光子晶体、超疏水涂层等方面的应用,评述 了其特点和...[14]采用 Stober 法制备但分散的纳米 SiO2 微球,...为了解决这个问题,今后将要进一步探索和改进制备方法,...激光全息法制备光子晶体具有均匀性好、无缺陷、成本...单分散性好的 PS 或 SiO2 微球,既可以在实验室...了解的深入和光子晶体制作技术的 改进,光子晶体更多...光子晶体及其特性王娟娟 摘要: 光子晶体是一种介电常数不同的、 其空间呈周期分布的新型光学材料。 通过深入研究,达到进一步了解光子晶体的原理、 特性、 制备方法...镀膜工艺制备一维光子晶体使用最广泛 的方法,可以制备出具有完全带隙的结 构。 ...自下而上法分为单分散胶体微球自 组装法和人工组装法。单分散胶体微球 自组装...其中悬浮聚合法制备的微球比较大,一般在毫米数量级, 不符合可见光区域光子晶体所...蔡青【6】等人用改进的乳液聚合法,以乙醇/水为反应介质,十二烷基苯磺酸钠为乳...因其具有光子局域、抑 制自发辐射等特性,故光子晶体...平面波展开的方法 是在光子晶体能带研究中使用的较...即先制造出各向异性的二维 Si/SiO2 层状结构,然后...对于光子晶体,迄今为止还没有较为成熟的制备方法。...(如非晶二氧化 硅微球、聚苯乙烯微球等)按一定的...胶体晶体法中的单分散二氧化硅(SiO2)和聚苯乙 烯(...
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