超輕二氧化硅空心球的制備及其應(yīng)用.pdf

1、空心結(jié)構(gòu)材料在藥物和生物分子的可控釋放、能量存儲(chǔ)、傳感、環(huán)境凈化等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，開展其可控制備和性能研究具有重要的科學(xué)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前空心結(jié)構(gòu)材料的制備方法包括常規(guī)模板合成、犧牲模板合成、軟模板合成和無(wú)模板等。這些方法仍然有一些局限，如產(chǎn)品的產(chǎn)量很低，繁瑣的工藝條件，昂貴的生產(chǎn)成本，以及難以合成人們需求的理想結(jié)構(gòu)和功能。本文發(fā)展了一個(gè)簡(jiǎn)便、重現(xiàn)性好可大量制備二氧化硅空心球的方法，采用各種現(xiàn)代分析測(cè)試手段對(duì)其進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)該二

2、氧化硅空心球具有奇特的隔熱和吸油性能。
　　 本文采用SiF4氣泡水解法制得了二氧化硅空心球，該方法具有簡(jiǎn)便、重現(xiàn)性高、可大量制備等特點(diǎn)，所合成二氧化硅空心球的大小分布范圍為0.36至1.4μ m之間，其球殼厚度僅為12nm左右，具有很好的熱穩(wěn)定性，即使在1000°煅燒2h后，空心球結(jié)構(gòu)仍然保持不變。納米壓痕研究表明，該超薄二氧化硅空心球具有很好的可塑性，其球殼硬度為8.0 Gpa，與塊狀二氧化硅的硬度(9.1Gpa)接近。該超

3、薄二氧化硅空心球表現(xiàn)出許多奇特性能，在隔熱保溫和環(huán)境凈化等方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值，具體如下：在保溫方面的應(yīng)用，二氧化硅空心球的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.0325 W m-1 K-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)保溫材料玻璃纖維的導(dǎo)熱系數(shù)(0.08 W m-1 K-1)，可與目前最好的保溫材料二氧化硅氣凝膠相比擬(0.017～0.041 W m-1 K-1)，其原因是它獨(dú)特的空心結(jié)構(gòu)，大大降低表觀密度，減少空氣在其中對(duì)流傳熱，并降低了熱輻射。在除油方面的應(yīng)用，

4、從被油污染的水中提取油目前是一個(gè)全球性的環(huán)境挑戰(zhàn)問題。我們用六甲基二硅氨烷修飾二氧化硅空心球使其憎水。由于其疏水性和超低密度，使其能能浮在水面上。經(jīng)過六甲基二硅氨烷修飾后的二氧化硅空心球，對(duì)水中各種不同有機(jī)溶劑表現(xiàn)出很強(qiáng)的吸油能力，對(duì)正己烷、苯、甲苯、乙酸乙酯和菜籽油的吸油值分別為21.7、21.7、22.2、19.4和25.6 mL g-1。在光催化方面的應(yīng)用，通過TiCl4和空心球二氧化硅一起水解，將TiO2光催化劑負(fù)載于二氧化硅空