沉淀法和沉淀二氧化硅微粒

沉淀·超声法制备纳米二氧化硅摘要：在化学沉淀超声分散条件下，研究了体系pH值、表面活性剂种类、分散剂用量、干燥方式、超声分散等因素对产物纳米二氧化硅粒径的影响。

通过实验确定了沉淀，超声法制备纳米二氧化硅的最佳工艺条件。

采用XRD、TG-DTA 及激光粒度仪等测试手段对产物进行了表征。

结果表明：在最佳工艺条件下制得了粒径为40nm的二氧化硅粉体。

研究表明，沉淀，超声法是一种制备纳米二氧化硅的简单的新方法。

所得粉体粒径小，粒径分布窄，实验条件要求低，操作简便、易行，便于工业化生产。

关键词：二氧化硅；制备；沉淀，超声法纳米二氧化硅为无定型白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料。

微结构为球形，呈絮状口网状的准颗粒结构。

它具有独特性质，如纳米二氯化硅具有对抗紫外线的光学性；它还可提高材料的抗老化性和耐化学腐蚀性；将纳米二氧化硅分散材料中，可提高材料的强度、弹性；它还具有吸附色素离子、降低色素衰减的作用等。

纳米二氧化硅的各种生产方法各有其优缺点。

如：气相法，所得产品粒度细，单分散性好，其主要缺点就是设备投资大、生产成本高；溶胶，凝腔法。

所得产品纯度高，均匀度好，但成本太高，工业化价值不大；微乳液法可得到粒径小而均匀的产物，但处理麻烦，效率低，工业化难度大；也有用成本较低的直接沉淀法，但其粒径较大一般在100nm以上、且难以控制，杂质多。

团聚严重，质量差。

本文在普通化学沉淀法的过程中增加超声分散这一工艺环节制备纳米二氧化硅粉体，探讨了体系pH值，表面活性剂种类、分散剂用量、干燥方式、超声分散等因素对产物粒径的影响，并用TG-DTA、XRD及激光粒度等分析手段对产物进行了表征。

1实验1.1仪器与试剂Na2Sio3·(AR)，H2so(AR)，无水乙醇(AR)，正丁醇(AR)，十二烷基苯磺酸钠(AR)，吐温－s0(AR)，聚乙二醇(AR)。

ZS-90激光粒度分析仪，KQ.100DV型数控超声波清洗器，雷磁pHS-3C精密pH计，FD-1B-55冷冻干燥机，Perkin-Elmer Pyris Diamond TG／DTA热分析仪(美国制造)。

化学沉淀法制备超细球形二氧化硅的工艺研究在常温条件下采用化学沉淀法以硅酸钠为硅源,以聚乙醇-1000和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)组成的复配型表面活性剂为形貌控制剂,无水乙醇为分散剂,乙酸乙酯为沉淀剂成功制备了超细球形Si02粒子。

系统研究了硅酸钠浓度、复配表面活性剂的用量及配比、分散剂的用量、沉淀剂用量、搅拌速度及反应时间等因素对产物Si02粒子的形貌特征、分散性以及产物产率的影响。

采用扫描电镜、红外光谱和X射线粉末衍射对产物进行了表征。

实验确定了反应的最佳工艺条件：硅酸钠浓度为0.6mol/L,复配表面活性剂的用量为2.1wt%、PEG-1000和SDBS的配比为20：1,分散剂无水乙醇的用量为5.0wt%,沉淀剂乙酸乙酯的用量为8.0wt%,搅拌速度为600rpm,反应时间为4.0h。

结果表明在最佳工艺条件下制备得到的Si02粒子基本为光滑的球形粒子,平均粒径在400nm左右,产物产率达93.8%,而且产品的分散性较好,无明显的硬团聚产生。

实验采用络合剂EDTA-二钠对对最佳工艺条件下制备得到的SiO2球形粒子表面存在的杂质金属元素进行浸提,考查了EDTA-二钠浓度和浸提时间对提纯效果的影响。

采用电感耦合等离子光谱发生仪对产品进行了表征。

研究表明,在EDTA-二钠浓度为0.05mol/L,浸提时间为90min时,对Fe、A1、Zn、Ca、Mg、Pb杂质金属元素的提纯效果较好,对这些杂质的总去除率率达到81.5%。

为了提高SiO2产品在有机高分子材料中的应用性能,实验采用硅烷偶联剂KH550对SiO2粉体进行了疏水改性,实验发现硅烷偶联剂对产品的疏水改性效果较好,改性后的产品能在较长时间内稳定分散在有机相环己烷中,并且改性后的产品晶型并未有发生改变,仍为非晶态的无定形SiO2。

1.纳米二氧化硅的制备方法到目前为止，纳米二氧化硅的生产方法主要可以分为干法和湿法两种。

干法包括气相法和电弧法，湿法有沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、超重力反应法和水热合成法等。

1.1 气相法气相法多以四氯化硅为原料，采用四氯化硅气体在氢氧气流高温下水解制得烟雾状的二氧化硅。

2H2+ O2→2H2OSiCl4+ 2H2O →SiO2+4HCl2H2+ O2+SiCl4 →SiO2+4HCl1.2 沉淀法1.2.1沉淀法是硅酸盐通过酸化获得疏松、细分散的、以絮状结构沉淀出来的SiO2晶体。

Na2SiO3+HCl →H2SO3+NaClH2SO3 →SiO2+ H2O该法原料易得，生产流程简单，能耗低，投资少，但是产品质量不如采用气相法和凝胶法的产品好。

目前，沉淀法制备二氧化硅技术包括以下几类：（1）在有机溶剂中制备高分散性能的二氧化硅；（2）酸化剂与硅酸盐水溶液反应，沉降物经分离、干燥制备二氧化硅；（3）碱金属硅酸盐与无机酸混和形成二氧化硅水溶胶，再转变为凝胶颗粒，经干燥、热水洗涤、再干燥，锻烧制得二氧化硅；（4）水玻璃的碳酸化制备二氧化硅；（5）通过喷雾造粒制备边缘平滑非球形二氧化硅。

1.2.2实验部分以Na2SiO3·9H2O为原料“浓H2SO4”为酸试剂"采用化学沉淀法制备纳米二氧化硅。

(1)原料与试剂：水合硅酸钠，分析纯，无锡市亚盛化工有限公司；浓硫酸，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；无水硫酸钠，分析纯，无锡市亚盛化工有限公司；聚乙二醇(PEG)6000，分析纯，无锡市亚盛化工有限公司。

(2)设备与分析仪器：Avatar360型傅立叶变换红外光谱(FT-IR)仪，KBr压片，美国；D/Max型X射线粉末衍射仪，日本理学公司；TEM-2010型高分辨率透射电镜(TEM)，日本日立公司；HPPS5001激光粒度分析仪，英国Malvern公司；S-570型扫描电镜(SEM)，日本日立公司；紫外可见光吸收仪(UV-Vis)，日本日立公司；WDT-20，KCS-20型万能试验机，深圳凯强利试验仪器有限公司；磁力搅拌器、分析天平、抽滤瓶、烘箱、马弗炉。

化学沉淀法化学沉淀法化学沉淀法主要包括化学气相沉淀法和化学液相沉淀法。

晶体生长是以液相或气相转变为晶相方式进行的。

如用化学液相沉淀法合成欧泊、绿松石、青金石和孔雀石等多晶型宝石材料，以及用化学气相沉淀法合成多晶金刚石薄膜、大颗粒钻石和碳化硅单晶材料等。

1．合成欧泊（1）高纯度有机硅化物，通过水解作用形成SiO2球体。

（2）使分散的SiO2球体在控制酸碱度的溶液中沉淀。

（3）对SiO2球体施加静水压力，球体被压实，加热烧结成欧泊。

2．合成绿松石（1）绿松石的理论成分为：P2O5－34.12％；Al2O3－36.84％，CuO－9.57％,H2O－19.47％。

目前能合成绿松石的方法是P·吉尔森法，其生产的合成品具有与天然绿松石一致的化学成分和结构，是用Al2O3和Cu3（PO）4化学沉淀法合成的。

它可以合成两个品种：一是基体中含有铁线，一是基体中无铁线。

其色泽接近于档次最高的天然品，而且颜色很稳定。

（2）绿松石的一种仿制品，其生产技术还在不断改进，目前是采用无机着色剂与胶一起压入菱镁矿的工艺。

3．合成青金石（1）吉尔森法，由不含水的酸酐类型混合物加胶粘剂用化学沉淀法合成。

一种含黄铁矿，另一种则不含。

（2）利用陶瓷工艺合成粉料烧结而成，有白色斑点。

4．合成孔雀石（1）先配制铜氨络离子〔Cu（NH3）4〕2＋。

（2）CuCl·CuSO4或Cu（NO3）2加入（NH4）2CO3或（NH4）HCO3制得碳酸铜CuCO3。

（3）混合（1）、（2）二者溶液，缓慢加热，有效地控制Pco 2分压就能获得孔雀石结晶。

5．气相法合成金刚石薄膜以低分子碳氢化合物为原料所产生的气体与氢气混合，在一定温压条件下使碳氢化合物离解，在等离子态时，生成碳离子。

然后，在电场的引导下，碳离子在金刚石或非金刚石（Si、SiO2、Al2O3、SiC、Cu等）衬底上生长出多晶金刚石薄膜层。

目前CVD法有多种：热丝CVD法、微波等离子体CVD法、直流等离子CVD 法、激光等离子体CVD法、等离子增强PECVD法，火焰法等。

广州大学化学化工学院本科学生综合性、设计性实验报告实验课程化学工程与工艺专业实验实验项目传统法制备沉淀二氧化硅及产品性能检测与表征专业精细化工班级07化工1学号姓名指导教师及职称陈姚教授开课学期2010 至2011 学年第一学期时间2010 年12 月23 日传统法制备沉淀二氧化硅产品及产品性能检测与表征（广州大学化学化工学院）【摘要】影响沉淀法制备所得的沉淀二氧化硅产品性能的因素有很多，诸如反应温度、pH 、加料速度、原料浓度与质量等。

本次实验设计在不同的温度与不同的投料速度来制备沉淀二氧化硅，并通过测定产品的吸油值、微观结构以及红外光谱来鉴定其性能以及判断最佳反应条件。

【关键词】沉淀二氧化硅；沉淀法；传统法；表征分析【前言】随着沉淀二氧化硅工业的广泛应用和深入发展，各种生产工艺也不断成熟和完善，制备沉淀二氧化硅的方法有很多，从基本原理上划分有气相法和沉淀法。

本次实验采用的制备方式为液相法，液相法主要是指沉淀法，传统的沉淀法通常以水玻璃和无机酸为原料，利用中和沉淀反应的方法来制取沉淀二氧化硅粉体。

沉淀法制沉淀二氧化硅的生产技术较为简单、设备装置要求相对较低，原料易得，成本低，较适合工业生产，但能耗相对较高，对环境有较高要求，产品活性不高，颗粒大小不易控制，亲和力差，补强性能低，颗粒表面亲水性集团键合严重，会削弱产品的结合力。

[Abstract] Affect the precipitation preparation income silica product performance on a number of factors, such as reaction temperature, pH, feeding speed, raw material concentration and quality, etc. This experiment design in different temperature and different feeding speed to preparation precipitation, and through determination of product sio2 of oil absorption value, microstructure and the infrared spectrum to identify its performance and judge the best reaction conditions.[Key Words] Precipitated silica, Precipitation, The traditional method, Characterization analysis[Introduction]With the wide application of precipitated silica industry and development, various production process also unceasingly maturity and perfection, preparation of precipitated silica many methods, from the basic principle of classified in furious mutually method and precipitation. This experiment used for liquid methods of preparation way, the liquid phase methods mainly refers to the precipitation, the traditional precipitation normally with sodium silicate and inorganic acid as raw materials, using the neutralization reaction method to precipitate producing precipitation silica powder. Precipitation legal precipitation silica production technology is relatively simple, equipment requirements are relatively low, reactants, low cost and suitable for industrial production, but relatively high energy consumption of environment, higher demand, product activity is not high, particle size and not easy to control, affinity is poor, reinforcing performance low, particle surface hydrophilic group bonding serious, will weaken the product of zincification.一、实验部分1、实验原理液相法主要是指沉淀法，传统的沉淀法通常以水玻璃和无机酸为原料，利用中和沉淀反应的方法来制取疏松、细分散的絮状白炭黑粉体。

第27卷第4期 硅 酸 盐 通 报Vo.l 27 N o .42008年8月 B U LLET I N OF THE CH I N ESE CERAM IC SOC I ETYA ugust ,2008沉淀二氧化硅制备及表面处理崔益顺(四川理工学院材料与化学工程系,自贡 643000)摘要:采用醇盐水解沉淀法制备了二氧化硅。

选用十二烷基磺酸钠作为表面改性剂,讨论了改性剂用量、浓度、改性时间、温度等因素对改性效果的影响。

用极差分析得出优化工艺条件为:改性剂用量0.0010m ol/(10gSi O 2)、改性剂浓度0.06mo l/L 、改性时间80m i n 、改性温度80e 。

在此条件下改性后的产品活化度为40.05%,沉降体积为1.25mL /g 。

关键词:醇盐水解沉淀法;二氧化硅;疏水性;活化度中图分类号:TQ127.2文献标识码:A文章编号:1001-1625(2008)04-0736-04Preparation and SurfaceM odification of Preci pitated SilicaCUI Yi -shun(M ateri al and Che m i ca lEng i neeri ng D ept .,S ichuan Un i versit y of Sciences&Eng i neeri ng ,Zigong 643000,Ch i n a)Abst ract :The silica w as prepared by a lcoho l salt hydr o lyzati o n prec i p itati o n m ethod .Sodium dodecy l su lfonate(SDS)w as selected out as surface m odifier .The effects o f SDS 's dosage ,concentration o fm odifi e r ,ti m e o f m od ification ,te m perature o f m od ification on m od ification w ere researched .The opti m um pr ocess conditi o ns are as fo llo w:dosage ofm od ifi e r 0.0010m o l/(10g S i O 2),concentration o f m odifi e r 0.06m o l/L ,ti m e o fm od ification 80m i n ,and te m perature o fm od ification 80e .Under these conditions ,the degree of activation o f product is 40.05%,settle m ent vo l u m e i s 1.25m L /g .K ey w ords :alcoho l sa lt prec i p itati o n ;silica ;hydrophob ic ;activation作者简介:崔益顺(1969-),女,硕士,副教授.主要从事化工工艺研究.E -ma i :l cu i y i shun @163.co m1 引 言沉淀二氧化硅即沉淀法白炭黑作为橡胶补强原材料主要用于鞋类、轮胎和其它浅色橡胶制品。

连续法制备沉淀二氧化硅及性能检测预习方案一实验目的1．初步了解和掌握无机超微细粉体沉淀二氧化硅产品开发的研究思路和实验研究方法，学会独立进行实验方案的设计，组织与实施。

2．了解沉淀二氧化硅的各种制备方法，掌握传统法和连续法制备沉淀二氧化硅的原理、工艺流程和影响产品性能的因素。

3．掌握沉淀二氧化硅主要性能参数的测定方法。

4．了解“连续式反应装置”的构成及功能。

二实验原理1白炭黑物理性质和用途白炭黑外观为白色高度分散的无定形粉末或絮状粉末，也有加工成颗粒状作为商品的。

比重为2.319～2.653，熔点为1750℃。

不溶于水及绝大多数酸，在空气中吸收水分后会成为聚集的细粒。

能溶于苛性钠和氢氟酸。

对其它化学药品稳定，耐高温不分解，不燃烧。

具有很高的电绝缘性，多孔性。

内表面积大，在生胶中有较大的分散力。

经表面改性处理的憎水性白炭黑易溶于油内，用于橡胶和塑料等作为补强填充剂，都会使其产品的机械强度和抗撕指标显著提高。

由于制造方法不同，白炭黑的物化性质、微观结构均会有一定差异，故其应用领域和应用效果也不同。

白炭黑的用途很广，且不同产品具有不同的用途，现再概述如下：用作合成橡胶的良好补强剂，其补强性能仅次于炭黑，若经超细化和恰当的表面处理后，甚至优于炭黑。

特别是制造白色、彩色及浅色橡胶制品时更为适用。

用作稠化剂或增稠剂，合成油类、绝缘漆的调合剂，油漆的退光剂，电子元件包封材料的触变剂，荧光屏涂覆时荧光粉的沉淀剂，彩印胶板填充剂，铸造的脱模剂。

加入树脂内，可提高树脂防潮和绝缘性能。

填充在塑料制品内，可增加抗滑性和防油性。

填充在硅树脂中，可制成耐200℃以上的塑料。

在造纸工业中用作填充剂和纸的表面配料。

还有用作杀虫剂及农药的载体或分散剂，防结块剂以及液体吸附剂和润滑剂等。

2 白炭黑的制备方法白炭黑的生产方法，根据国内外的资料表明，主要是沉淀法和气相法两大类型。

由于沉淀法所用原料便宜，易得，生产工艺和设备较为简单，产品售价低，因而目前占主导地位。