納米SiO2-復(fù)合微球的制備及混凝土表面疏水化防護(hù)研究.pdf

1、納米SiO2因其具有優(yōu)異的性能而廣泛應(yīng)用于塑料、涂料、橡膠、膠粘劑、陶瓷等。核殼結(jié)構(gòu)納米SiO2材料具有尺寸、組成、形態(tài)和結(jié)構(gòu)可控的優(yōu)點(diǎn)，在光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、催化、生物醫(yī)學(xué)和光子晶體等領(lǐng)域表現(xiàn)出了新穎的特性，在未來新能源、新材料領(lǐng)域中具有很大的應(yīng)用前景，成為了科研工作研究的熱點(diǎn)。
　　混凝土作為使用最廣泛的建筑材料因常暴露在大氣環(huán)境下，容易產(chǎn)生腐蝕、碳化和開裂等形式的破壞，這嚴(yán)重影響了混凝土的耐久性和使用壽命。混凝土的破壞常常從表

2、面開始，表現(xiàn)為以水為載體侵入混凝土內(nèi)部。通過對混凝土表面進(jìn)行疏水防護(hù)處理，能夠有效地阻止水分的進(jìn)入，從而起到保護(hù)混凝土、提高耐久性的作用。
　　本學(xué)位論文制備了納米SiO2、SiO2@Ni復(fù)合微球和Ni空心微球，對所制備的微球的結(jié)構(gòu)、組成及催化性能等進(jìn)行了研究。此外，用簡便的方法制備了一種含有納米SiO2的超疏水防護(hù)劑，對防護(hù)劑的疏水性能及其功能性進(jìn)行了詳細(xì)考察，并探討了防護(hù)劑對混凝土材料的防護(hù)效果。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:

3、>　　(1)根據(jù)經(jīng)典的St(o)ber法制備了粒徑為200-500 nm的SiO2微球。然后，通過簡單的方法將Ni2+還原沉積在SiO2微球表面，制備得到了具有覆盆子狀核殼結(jié)構(gòu)的SiO2@Ni復(fù)合微球，對納米SiO2及SiO2@Ni復(fù)合微球的表面形貌、結(jié)構(gòu)、相形態(tài)、化學(xué)組成等進(jìn)行了詳細(xì)表征。
　　(2)通過NaOH溶液對SiO2@Ni復(fù)合微球的SiO2核層進(jìn)行溶蝕，以制備磁性Ni空心微球。探討了NaOH溶液刻蝕時間對SiO2@Ni

4、復(fù)合微球表面形貌、相結(jié)構(gòu)和組成成分的影響。結(jié)果表明，NaOH溶液浸泡時間對SiO2@Ni復(fù)合微球表面形貌和相結(jié)構(gòu)沒有影響，但隨著NaOH溶液浸泡時間的延長，相組成中Ni與Si元素的比值逐漸增加，表明SiO2核層被逐步溶蝕。當(dāng)NaOH溶液浸泡時間達(dá)到10h時，制備得到了結(jié)構(gòu)完美的Ni空心微球。
　　(3)通過催化NaBH4還原亞甲基藍(lán)反應(yīng)，對SiO2@Ni復(fù)合微球和Ni空心微球的催化活性進(jìn)行了考察，研究結(jié)果表明:與純Ni納米粒子和N

5、i空心微球相比，由于SiO2@Ni復(fù)合微球具有更大的比表面積和更多的反應(yīng)活性點(diǎn)，使得SiO2@Ni復(fù)合微球表現(xiàn)出更高的催化活性。此外，SiO2@Ni復(fù)合微球催化劑具有高穩(wěn)定性和易循環(huán)使用性能。
　　(4)用一種簡便環(huán)保的方法成功制備得到一種納米SiO2超疏水防護(hù)劑，噴涂在基材表面，可得到接觸角達(dá)到150°、滾動角小于5°的超疏水表面。而且，該防護(hù)劑在多種基材表面、對多種親水性液體都具有優(yōu)異的超疏水效果，表明該疏水劑具有良好的疏水多

6、樣性和普適性。同時，用該超疏水防護(hù)劑制備的涂層具有良好的透明性和自清潔性能，能實(shí)現(xiàn)油水混合物中油和水的有效分離，分離效率分別可達(dá)到97％和99％。
　　(5)通過對混凝土表面噴涂納米SiO2超疏水防護(hù)劑進(jìn)行疏水處理，得到接觸角達(dá)到了151.2°、滾動角小于5°的超疏水混凝土表面。表明納米SiO2超疏水防護(hù)劑賦予混凝土良好的防水效果。通過SEM和FT-IR分析得出，所制備的超疏水表面具有大量微米-納米多級粗糙結(jié)構(gòu)和低表面能物質(zhì)存在，