下载文档原格式
1前言1.1纳米二氧化硅的发展现状及前景纳米材料是指微粒粒径达到纳米级(1～100nm)的超细材料。
当粒子的粒径为纳米级时，其本身具有量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，因而展现出许多特有的性质，应用前景广阔。
纳米SiO是极具工业应用前景的纳米材料，它的应用领域十分广泛，几乎2粉体的行业。
我国对纳米材料的研究起步比较迟，直到“八五计涉及到所有应用SiO2划”将“纳米材料”列人重大基础项目之后，这方面的研究才迅速开展起来，并取得了令人瞩目的成果。
1996年底由中国科学院固体物理研究所与舟山普陀升兴公司合作，成[1]，从而使我国成为继美、英、日、德功开发出纳米材料家庭的重要一员——纳米SiO2国之后，国际上第五个能批量生产此产品的国家。
纳米SiO的批量生产为其研究开发提2供了坚实的基础。
目前，我国的科技工作者正积极投身于这种新材料的开发与应用，上海氯碱化工与华东理工大学[2]建立了连续化的1000t／a规模中试研究装置，开发了辅助燃烧反应器等核心设备，制备了性能优良的纳米二氧化硅产品，其理化性能和在硅橡胶制品中的应用性能，已经达到和超过国外同类产品指标。
专家鉴定认为，纳米二氧化硅氢氧焰燃烧合成技术、燃烧反应器和絮凝器等关键设备及应用技术具有创新性，该成果总体上达到国际先进水平，其中在预混合辅助燃烧新型反应器和流化床脱酸两项核心技术方面达到了国际领先水平，对于突破国际技术封锁具有重大价值。
但总地来讲，我国纳米SiO的生2产与应用还落后于发达国家,该领域的研究工作还有待突破。
1.2 纳米二氧化硅的性质[3]~[5]纳米二氧化硅是纳米材料中的重要一员，为无定型白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料。
微结构呈絮状和网状的准颗粒结构，为球形。
这种特殊结构使它具有独特的性质：纳米二氧化硅对波长490 nm以内的紫外线反射率高达70%～80%，将其添加在高分子材料中，可以达到抗紫外线老化和热老化的目的。
纳米二氧化硅的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用，可深入到高分子链的不饱和键附近，并和不饱和键的电子云发生作用，改善高分子材料的热、光稳定性和化学稳定性，从而提高产品的抗老化性和耐化学性。
二氧化硅在焙烧中的反应
二氧化硅在焙烧中会发生一系列化学反应。
首先，在高温下，
二氧化硅会发生热分解反应，即SiO2 → SiO + O2。
这是因为在高
温下，二氧化硅分子会分解成二氧化硅和氧气。
此外，在焙烧过程中，二氧化硅也可能会发生与其他物质的化学反应，例如与金属氧
化物的反应。
在这种情况下，二氧化硅可能会与金属氧化物发生氧
化还原反应，形成金属硅和氧化物。
另外，二氧化硅还可能参与到
其他复杂的化学反应中，这些反应可能受到温度、压力和其他条件
的影响。
总的来说，二氧化硅在焙烧中会发生多种复杂的化学反应，这些反应会受到多种因素的影响，需要综合考虑。
国内外高硅铝土矿焙烧预脱硅工艺的评述高硅铝土矿是一种重要的铝土矿石，其含有较高的硅和铝元素，是铝生产的重要原料之一。
然而，高硅铝土矿中的硅元素会影响铝的提取效率，因此需要进行预脱硅处理。
目前，国内外对高硅铝土矿的焙烧预脱硅工艺进行了广泛的研究和应用，本文将对其进行评述。
一、国内高硅铝土矿焙烧预脱硅工艺国内高硅铝土矿焙烧预脱硅工艺主要有热浸法、氧化焙烧法、碳酸钠焙烧法、氯化钠焙烧法等。
其中，热浸法是一种较为常用的方法，其主要原理是将高硅铝土矿与热水混合，使硅酸盐水解生成硅酸和水，从而达到预脱硅的目的。
氧化焙烧法则是将高硅铝土矿在高温氧化气氛下进行焙烧，使硅元素被氧化成为气态二氧化硅，从而实现预脱硅。
碳酸钠焙烧法和氯化钠焙烧法则是将高硅铝土矿与碳酸钠或氯化钠混合后进行焙烧，使硅元素与碳酸钠或氯化钠反应生成硅酸钠或氯化硅，从而实现预脱硅。
二、国外高硅铝土矿焙烧预脱硅工艺国外高硅铝土矿焙烧预脱硅工艺主要有氧化焙烧法、碳酸钠焙烧法、氯化钠焙烧法、氧化还原焙烧法等。
其中，氧化焙烧法和碳酸钠焙烧法与国内工艺类似，但氯化钠焙烧法则是将高硅铝土矿与氯化钠混合后进行焙烧，使硅元素与氯化钠反应生成氯化硅，从而实现预脱硅。
氧化还原焙烧法则是将高硅铝土矿在还原气氛下进行焙烧，使硅元素被还原成为固态硅，从而实现预脱硅。
三、评述从国内外高硅铝土矿焙烧预脱硅工艺的研究和应用情况来看，各种工艺均有其优缺点。
热浸法操作简单，但对设备要求较高；氧化焙烧法预脱硅效果好，但能耗较高；碳酸钠焙烧法和氯化钠焙烧法成本较低，但对环境污染较大；氧化还原焙烧法预脱硅效果好，但操作复杂。
因此，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的工艺。
总的来说，高硅铝土矿焙烧预脱硅工艺是铝生产中不可或缺的环节，其研究和应用对于提高铝生产效率和降低成本具有重要意义。
未来，随着科技的不断进步和环保意识的提高，高硅铝土矿焙烧预脱硅工艺将会得到更加深入的研究和应用。
sio2烧结温度
SIO2烧结温度是指二氧化硅在特定条件下形成烧结体所需要的温度。
在材料科学领域，烧结是一种重要的制备工艺，它能够将粉末材料热处理、压实并形成致密的固体。
二氧化硅（SiO2）是一种常见的无机化合物，具有许多优异的性质，如高熔点、高抗热性和化学稳定性。
它在材料工业中广泛应用于陶瓷、玻璃、光学器件等领域。
烧结温度是控制SIO2烧结过程的关键因素之一，可以影响到最终烧结体的致密性、微观结构和性能。
一般来说，SIO2烧结温度通常在1200°C至1600°C之间。
在这个温度范围内，粉末颗粒之间会发生颗粒间的扩散和结合，从而形成致密的烧结体。
但是，烧结温度过高可能导致晶粒长大过度，烧结体的强度和抗热性能降低；而温度过低则会导致烧结体不够致密，减弱其性能。
除了温度，烧结时间和压力也是影响SIO2烧结的重要因素。
适当的烧结时间可以保证粉末颗粒充分扩散和结合，而适宜的压力则可以促进颗粒间的结合，提高烧结体的致密性。
总之，SIO2烧结温度是影响烧结体性能的关键参数之一，它需要根据具体应用和要求加以调控。
研究和优化烧结过程，可以提高材料的性能，拓宽二氧化硅的应用领域。
第 1 页共 1 页。
绿碳化硅磨料生产工艺流程
绿碳化硅磨料是一种高级磨料，其生产工艺流程通常包括以下几个步骤：
1. 原料准备：选择优质的二氧化硅粉末和石墨粉末作为主要原料。
这些原料需要经过筛分和磁选等处理，以去除杂质。
2. 混合和贴合：将二氧化硅粉末和石墨粉末按照一定的比例混合，并加入一定量的黏结剂。
混合后的材料被放入特殊的模具中进行贴合，形成坯体。
3. 压制和成型：利用高压设备对贴合后的坯体进行压制，以提高密度和强度。
压制过程中要控制压力和时间，确保坯体的质量。
4. 焙烧：将压制成型的坯体放入专用的焙烧炉中进行高温处理，通常在2000℃以上进行。
焙烧的目的是使坯体中的材料发生
化学反应，形成绿碳化硅晶体。
5. 磨削和加工：经过焙烧后的绿碳化硅坯体需要经过磨削和加工等工序，以达到所需的尺寸和精度。
6. 精加工和包装：根据产品的要求，对磨削和加工后的绿碳化硅磨料进行进一步的精加工和检验。
然后进行包装和出厂。
这是一个典型的绿碳化硅磨料生产工艺流程，实际生产中可能会根据具体产品的要求和工艺技术的不同而有所变化。
二氧化硅基质吸附法二氧化硅基质吸附法二氧化硅基质吸附法是一种常用的样品前处理方法，具有较高的吸附效率和选择性。
该方法主要利用二氧化硅基质对目标物质的吸附作用，实现对目标物质的富集和分离。
本文将介绍二氧化硅基质吸附法的相关内容，包括基质制备、样品处理、吸附实验、结果分析和应用研究等方面。
1.基质制备二氧化硅基质的制备是该方法的关键步骤之一。
通常采用化学合成法制备二氧化硅基质，包括以下步骤：（1）将硅酸钠与盐酸反应生成硅酸凝胶；（2）将硅酸凝胶干燥后研磨成粉末；（3）将粉末进行高温焙烧，去除有机杂质，得到纯净的二氧化硅基质。
制备好的二氧化硅基质可以通过表面改性来增强其吸附性能。
常用的表面改性方法包括酸处理、热处理、表面氧化等。
2.样品处理在进行二氧化硅基质吸附实验前，需要对样品进行前处理。
前处理的主要步骤包括：（1）准确称取一定量的样品；（2）将样品进行破碎或溶解，使其成为可处理的溶液；（3）通过合适的溶剂提取目标物质，或通过沉淀、萃取等方法去除杂质；（4）将处理后的样品进行适当的稀释，以便进行吸附实验。
3.吸附实验在进行二氧化硅基质吸附实验时，需要选择合适的吸附剂和实验条件。
主要的实验条件包括：（1）吸附剂的种类和用量；（2）样品溶液的pH值；（3）吸附时间；（4）实验温度。
通常，将处理后的样品溶液与二氧化硅基质混合，在设定的实验条件下进行吸附。
吸附结束后，可以通过溶剂萃取、沉淀等方法将目标物质与基质分离。
4.结果分析对吸附实验的结果进行分析和处理，可以得出目标物质的吸附效率、选择性、回收率等参数。
通过这些参数可以评估二氧化硅基质吸附法的性能和效果。
同时，还可以通过对比不同基质、不同实验条件下的结果，找出最佳的吸附条件。
5.应用研究二氧化硅基质吸附法在许多领域都有广泛的应用，例如环境监测、食品分析、生物医药等。
研究人员可以通过应用该方法，解决实际样品中目标物质的富集和分离问题。
同时，还可以通过进一步改进和优化该方法，提高其吸附性能和实用性。
二氧化硅助烧氧化铝
二氧化硅是一种常用的助燃剂，在铝制品制造过程中扮演着重要的角色。
二氧化硅可以提高氧化铝的燃烧速度，从而加快制造过程并提高生产效率。
在铝制品制造过程中，氧化铝通常先被加热至高温，并在高温下进行燃烧反应。
二氧化硅可以加速此过程，使氧化铝更快地燃烧，从而缩短制造时间。
此外，二氧化硅还可以提高燃烧反应的温度，进一步加快燃烧速度。
同时，它还可以防止氧化铝颗粒聚集在一起，从而保证反应的均匀性。
总之，二氧化硅在铝制品制造中的应用非常广泛，它可以提高生产效率，加快制造速度，并保证产品质量的稳定性和一致性。
- 1 -。
收稿日期：2004-06-06修回日期：2004-12-29作者简介：何凯，女，49岁，副教授，主要从事化工工艺学的教学和无机盐新产品的开发研究。
[加工技术及设备]硅石的化学加工何 凯，段滋华（太原理工大学化工学院，太原 030024）摘要：硅石的化学加工是硅矿开发的一条重要途径。
文中介绍了硅石与硅系化学品的衍生关系，重点介绍了硅石的高温碱熔法生产钠水玻璃、钾水玻璃、钾钠水玻璃的生产工艺，为以此为母体的硅石的加工奠定了基础。
关键词：硅石；钠水玻璃；钾水玻璃；钾钠水玻璃；化学加工中图分类号：TQ177.4 文献标识码：B 文章编号：1007-9386(2006)01-0047-03Chemical Processing of SilicaHe Kai, Duan Zihua(Chemical Engineering and Technology College, Taiyuan University of Technology, Taiyuan, 030024)Abstract: It is an important path of the silicon mineral development that the chemistry processing of silica.It introduced relation deriving from the silica and its chemical, stress the production technics of sodium water glass as potassium water glass and potassium-sodium water glass with high temperature alkali melt method of silica in the text.It established base for deep processing of silica with water glass as matrix.Key words: silica; sodium water glass; potassium water glass; potassium-sodium water glass; chemical processing硅石是无机盐工业的重要原料。
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。
二氧化硅表面的apts修饰
二氧化硅表面的apts修饰是一种表面修饰方法，可以将氨基烷基三乙氧基硅烷（APTS）等分子吸附到二氧化硅表面上，从而改变其表面性质和增加其化学反应性，这种方法已经得到了广泛应用。
一、制备二氧化硅表面
首先需要制备二氧化硅表面，一般可以通过焙烧硅片等方法得到。
然后，将二氧化硅片放入酸性环境中，使其表面变为氢氧化物，即-
Si-OH。
二、APTS分子的吸附
将APTS分子溶解在有机溶剂中，如甲醇或氯仿。
将二氧化硅片放入APTS溶液中，使其表面与APTS分子发生作用，通过静置或旋转涂布等方法，使APTS分子充分吸附到二氧化硅表面。
三、后续化学反应
APTS吸附到二氧化硅表面后，可以进行后续的化学反应，例如烷基化、酯化、胺离子化等。
这些反应可以改变二氧化硅表面的化学本性，增加其接触角、吸附能力等表面特性，以及提高其应用范围。
四、应用
APTS修饰的二氧化硅表面具有广泛应用价值，可以用于生物传感器、纳米材料制备、基因富集等方面。
例如，在生物传感器领域中，APTS修饰的二氧化硅表面可以通过孔径自组装等方法，构建出具有高灵敏度和特异性的传感器，应用于生物检测领域。
总的来说，APTS修饰的二氧化硅表面具有极佳的物理化学性质，可以实现高效的表面修饰和化学反应，具有广泛的应用前景。
介孔二氧化硅材料的制备介孔二氧化硅材料是一种具有特殊孔结构和多功能性能的纳米材料，具有广泛的应用前景。
本文将介绍介孔二氧化硅材料制备的几种主要方法。
一、模板法模板法是制备介孔二氧化硅材料的一种常用方法。
其基本原理是用介孔结构的模板作为模板，通过溶胶-凝胶法或溶剂挥发法沉积硅源形成介孔二氧化硅材料，最后去除模板获得介孔结构。
具体的制备步骤如下：1.选择合适的模板，如硅胶和有机高分子等。
2.将模板浸入硅源溶液中，使其吸附硅源。
3.将模板取出放置在空气中干燥或烘干。
4.将硅源溶液在模板表面形成凝胶。
5.将凝胶在高温下焙烧，以去除模板获得介孔二氧化硅材料。
采用模板法制备介孔二氧化硅材料的优点是可以控制孔径和孔分布等结构特征，但是模板的选择和去除会影响制备的效果和成本。
软模板法是一种利用有机高分子作为软模板，控制硅源形态和分子聚集行为，制备介孔二氧化硅材料的方法。
1.将有机高分子和硅源溶液混合，形成胶体混合物。
软模板法制备介孔二氧化硅材料的优点是可控性强，制备出的材料孔径大小均匀，但是材料中可能残留有机物，影响应用性能。
三、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将不溶于水的硅酸盐水解成水溶性硅化物，随后进行缓慢的水解、聚合和魔捏成凝胶的反应。
1.将硅酸盐和水混合形成水解产物。
2.将水解产物连续过滤形成凝胶。
3.将凝胶干燥和焙烧即可制备介孔二氧化硅材料。
溶胶-凝胶法制备介孔二氧化硅材料的优点是简单易行，成本低，但是孔径分布范围比较宽，难以控制。
四、溶液中自组装法溶液中自组装法是利用硅烷官能化化合物自聚组合成为介孔二氧化硅材料的方法。
1.将硅烷官能化化合物在有机溶剂中形成聚合物体。
2.将聚合物体在水相中进行混合和剪切，实现自组装形成介孔结构。
溶液中自组装法制备介孔二氧化硅材料的优点是简单易行，无须模板，可以实现孔径组分的均匀分布，但是需要采用对称性分子结构，否则不能形成有序排列的介孔结构。
总之，介孔二氧化硅材料的制备方法众多，各有优缺点，科学家们可以根据自身实验需要选择合适的方法进行制备，以获得适合具体应用的介孔二氧化硅材料。
经济管理学院材料科学进展课程设计学号：2010091121姓名：刘洪岩专业;经济学任课教师：刘二宝2011年10月20日二氧化硅的简介作者：刘洪岩单位：经济管理学院摘要：SiO2又称硅石。
在自然界分布很广，如石英、石英砂等。
白色或无色，含铁量较高的是淡黄色。
密度2.2 ～2.66.熔点1670℃（鳞石英）；1710℃（方石英）。
沸点2230℃，相对介电常数为3.9。
不溶于水微溶于酸，呈颗粒状态时能和熔融碱类起作用。
用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。
关键词：性能制作工艺应用领域一·性能（1）物理性质化学式SiO2，式量60.08。
也叫硅石，是一种坚硬难溶的固体。
它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。
从地面往下16千米几乎65％为二氧化硅的矿石。
天然的二氧化硅分为晶态和无定形两大类，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。
纯石英为无色晶体，大而透明的棱柱状石英为水晶。
二氧化硅是硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体，整个晶体又可以看作是一个巨大分子，SiO2是最简式，并不表示单个分子。
密度2.32g/cm3，熔点1723±5℃，沸点2230℃。
无定形二氧化硅为白色固体或粉末。
二氧化硅又称硅石，化学式SiO2。
自然界中存在有结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。
结晶二氧化硅因晶体结构不同，分为石硅石，大而透明棱柱状的石英叫水晶。
若含有微量杂质的水晶带有不同颜色，有紫水晶、茶晶、墨晶等。
普通的砂是细小的石英晶体，有黄砂(较多的铁杂质)和白砂(杂质少、较纯净)。
二氧化硅晶体中，硅原子的4个价电子与2个氧原子形成4个共价键，硅原子位于正四面体的中心，4个氧原子位于正四面体的4个顶角上，整个晶体是一个巨型分子，SiO2是表示组成的最简式不表示单个二氧化硅分子，仅是表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个（2）化学性质化学性质很稳定。
不溶于水也不跟水反应。
是酸性氧化物，不跟一般酸反应。
硅微粉生产工艺
硅微粉是一种具有广泛应用的材料，其生产工艺主要包括以下几个步骤：
1. 原料准备：硅微粉的主要原料是硅石，在生产前需要对硅石进行破碎、筛分等处理，以确保原料的质量和均匀性。
2. 硅石焙烧：将经过处理的硅石放入高温炉中进行焙烧，使其转化为
二氧化硅。
焙烧温度一般在1200℃-1400℃之间，时间为8-12小时。
3. 气相沉积法制备：将氯化硅、氢气和惰性气体（如氮气、氩气）混
合后送入反应室中，在高温下发生化学反应生成微米级别的纳米颗粒。
该方法生产出来的硅微粉质量较高，但成本较高。
4. 机械制备法：将焙烧后的二氧化硅经过球磨、振荡或喷雾干燥等机
械处理方式制备成细小颗粒。
该方法成本较低，但产品质量一般较低。
5. 分级筛分：将制备好的硅微粉进行分级筛分，以获得所需的粒径大
小和均匀性。
6. 包装贮存：将筛分好的硅微粉进行包装贮存，以便于运输和使用。
总体而言，硅微粉生产工艺需要经过原料准备、焙烧、制备、分级筛分和包装贮存等步骤，不同的生产方法会影响产品的质量和成本。
硅酸的制取硅酸的制取硅酸是一种广泛应用于工业和科学领域的重要化学物质。
它可以用于制造玻璃、陶瓷、水泥等材料，也可以用作电子器件中的绝缘材料。
本文将介绍硅酸的制取方法。
一、硅酸的基本概念硅酸是一种无机化合物，分子式为SiO2。
它是地球上最常见的化合物之一，占地壳总质量的大约60%。
在自然界中，硅酸通常以石英、云母、长石等矿物形式存在。
二、硅酸的制取方法1. 碱法制备法碱法制备法是一种常见的制备硅酸的方法。
其基本原理是将含有二氧化硅（SiO2）和碱（如氢氧化钠或氢氧化钾）的溶液混合，并加热反应产生硅酸钠（Na2SiO3）。
然后将产生的硅酸钠与强酸反应，生成二氧化硅和水，并得到纯净的硅酸。
2. 高温下焙烧法高温下焙烧法是一种制备硅酸的传统方法。
其原理是将二氧化硅（SiO2）在高温下（约1700℃）进行焙烧，使其分解为单质硅和氧气。
然后将单质硅与水反应，生成硅酸。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种新型的制备硅酸的方法。
其基本原理是将含有二氧化硅（SiO2）的溶液和某些添加剂混合，并在一定条件下进行加热、干燥、热处理等过程，形成透明的凝胶体。
然后将凝胶体进行高温处理，生成纯净的硅酸。
三、各种制备方法的特点和优缺点1. 碱法制备法碱法制备法具有操作简单、反应速度快、产量大等优点。
但是，该方法需要消耗大量碱和强酸，且产生大量废液，对环境造成污染。
2. 高温下焙烧法高温下焙烧法具有制备纯度高、产量稳定等优点。
但是，该方法需要消耗大量能源，并产生大量二氧化碳等有害气体，对环境造成污染。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法具有制备纯度高、产量稳定、反应条件温和等优点。
但是，该方法需要消耗大量有机添加剂，并需要进行多道工序，成本较高。
四、结论综上所述，硅酸的制备方法有碱法制备法、高温下焙烧法和溶胶-凝胶法等多种方法。
不同的制备方法具有各自的特点和优缺点，应根据实际需要选择合适的方法进行生产。
在未来的研究中，还可以探索更加环保、节能的硅酸制备方法。
![萤石加二氧化硅水热焙烧加工制造无水氟化氢的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/f047c253fd0a79563d1e7269.png)
专利名称：萤石加二氧化硅水热焙烧加工制造无水氟化氢的方法
专利类型：发明专利
发明人：姚鼎文,姚宁,岳莉莉
申请号：CN201810092466.7
申请日：20180129
公开号：CN110092354A
公开日：
20190806
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：在萤石粉中加入硅石粉，使之CaF、SiO的克分子比为1∶1，置于电炉中，通入水蒸汽在摄氏800‑900度焙烧产生出氟化氢，炉气先经过重力沉降除尘，再通入三聚氰胺浆料与氟化氢生成氟化氢三聚氰胺复盐结晶体，经滤洗再与氟化钾溶液反应，生成氟氢化钾溶液和三聚氰胺，将后者返回本流程前面去与炉气中的HF反应，将前者浓缩结晶滤洗干燥成固体，置于摄氏400度电炉内热分解放出氟化氢经冷凝成无水氟化氢产品，分解产生的氟化钾返回本流程前面配成溶液再与氟化氢三聚氰胺复盐反应，焙烧炉排出的固体经磨细即为优质硅肥。
申请人：姚鼎文
地址：430074 湖北省武汉市洪山区光谷街30号
国籍：CN
更多信息请下载全文后查看。
1前言1.1纳米二氧化硅的发展现状及前景纳米材料是指微粒粒径达到纳米级(1～100nm)的超细材料。
当粒子的粒径为纳米级时，其本身具有量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，因而展现出许多特有的性质，应用前景广阔。
纳米SiO是极具工业应用前景的纳米材料，它的应用领域十分广泛，几乎2粉体的行业。
我国对纳米材料的研究起步比较迟，直到“八五计涉及到所有应用SiO2划”将“纳米材料”列人重大基础项目之后，这方面的研究才迅速开展起来，并取得了令人瞩目的成果。
1996年底由中国科学院固体物理研究所与舟山普陀升兴公司合作，成[1]，从而使我国成为继美、英、日、德功开发出纳米材料家庭的重要一员——纳米SiO2国之后，国际上第五个能批量生产此产品的国家。
纳米SiO的批量生产为其研究开发提2供了坚实的基础。
目前，我国的科技工作者正积极投身于这种新材料的开发与应用，上海氯碱化工与华东理工大学[2]建立了连续化的1000t／a规模中试研究装置，开发了辅助燃烧反应器等核心设备，制备了性能优良的纳米二氧化硅产品，其理化性能和在硅橡胶制品中的应用性能，已经达到和超过国外同类产品指标。
专家鉴定认为，纳米二氧化硅氢氧焰燃烧合成技术、燃烧反应器和絮凝器等关键设备及应用技术具有创新性，该成果总体上达到国际先进水平，其中在预混合辅助燃烧新型反应器和流化床脱酸两项核心技术方面达到了国际领先水平，对于突破国际技术封锁具有重大价值。
但总地来讲，我国纳米SiO的生2产与应用还落后于发达国家,该领域的研究工作还有待突破。
1.2 纳米二氧化硅的性质[3]~[5]纳米二氧化硅是纳米材料中的重要一员，为无定型白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料。
微结构呈絮状和网状的准颗粒结构，为球形。
这种特殊结构使它具有独特的性质：纳米二氧化硅对波长490 nm以内的紫外线反射率高达70%～80%，将其添加在高分子材料中，可以达到抗紫外线老化和热老化的目的。
纳米二氧化硅的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用，可深入到高分子链的不饱和键附近，并和不饱和键的电子云发生作用，改善高分子材料的热、光稳定性和化学稳定性，从而提高产品的抗老化性和耐化学性。
纳米二氧化硅在高温下仍具有强度、韧度和稳定性高的特点，将其分散在材料中，与高分子链结合形成立体网状结构，从而提高材料的强度、弹性等基本性能。
纳米二氧化硅的三维硅石结构、大比表面积、不饱和的配位数，使其对色素离子具有极强的吸附作用，可降低因紫外线照射而造成的色素衰减。
1.3 纳米二氧化硅的应用[1.3.1在橡胶改性中的应用常规的SiO2用作橡胶补强剂时，在橡胶中以二次聚集体的形态存在，因而不能充分发挥其补强橡胶的功能。
如改用纳米SiO2作添加剂，采用溶胶-凝胶技术，既可改善其在橡胶中的分散程度而赋予橡胶优越的力学性能，同时还可以根据需要进行控制和人工设计具有特殊性能的新型橡胶，如通过控制纳米SiO2的颗粒尺寸，可以制备对不同波段光敏感性不同的橡胶，既可作为抗紫外辐射的橡胶，又可作为红外反射橡胶或利用它的高介电性能制成绝缘性能好的橡胶。
另外，还可利用纳米SiO2改性轮胎侧面胶，生产彩色轮胎。
1.3.2在涂料中的应用纳米SiO2具有常规SiO2所不具有的特殊光学性能，它具有极强的紫外吸收，红外反射特性。
经分光光度仪测试表明，它对波长400mn以内的紫外光吸收率高达70％以上，对波长400nm以内的红外光反射率也达70％以上。
它添加到涂料中能对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料的隔热性。
通过纳米微粒填充法，将纳米SiO2作掺杂到紫外光固化涂料中，明显地提高了紫外光固化涂料的硬度和附着力，还减弱了紫外光固化涂料吸收UV辐射的程度．从而降低了紫外光固化涂料的固化速度。
纳米SiO2具有三维网状结构，拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性，能在涂料干燥时形成网状结构．同时增加了涂料的强度和光洁度，而且还提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不变。
在建筑内外墙涂料中，若添加纳米SiO2，可明显改善涂料的开罐效果，涂料不分层．具有触变性、防流挂、施工性能良好，尤其是抗沾污性能大大提高，具有优良的自清洁能力和附着力。
1.3.3在纺织行业中的应用随着科学技术的发展和人类生活水平的提高，人们对服装提出了舒适、新颖、保健的要求，各种功能化的纺织品应运而生。
在此，纳米SiO2发挥了巨大的作用。
目前，人们已将其应用于防紫外、远红外、抗菌消臭、抗老化等方面。
例如，以纳米SiO2和纳米TiO2的适当配比而成的复合粉体是抗紫外辐射纤维的重要添加剂。
又如，日本帝人公司将纳米SiO2和纳米ZnO混入化学纤维中，得到的化学纤维具有除臭及净化空气的功能。
这种纤维可被用于制造长期卧床病人和医院的消臭敷料、绷带、睡衣等。
1.3.4 在树脂基复合材料改性中的应用1.3.4.1环氧树脂复合材料改性环氧树脂具有良好的机械、电气、粘结性、化学稳定性等性能，使其在粘合剂、电气绝缘材料和复合材料等方面有着重要的应用。
但是．环氧树脂最大的弱点是固化物的脆性大，传统的增韧方法可使材料强度成倍提高，却不可避免地使材料的其它性能有所粒下降。
纳米技术的兴起，为这种材料的改性迎来了新的革命。
刘竞超等，将纳米SiO2子添加到环氧树脂中，实验结果表明：适量的纳米SiO可使复合材料的冲击强度、断裂2伸长率有较大的提高，同时改善了材料的耐热性。
1.3.4.2聚丙烯树脂改性制成聚丙烯产品，其强度和韧性明显提高，在聚丙烯树脂中添加2％～5％的纳米SiO2具有良好的低温冲击性能，且尺寸稳定，加工性能改善，有较好的表面光洁度，适合于制作汽车车身防护板、保险杠和设备仪表组件等，可代替尼龙改性聚苯醚和塑料合金等高级材料，从而降低汽生产成本。
1.3.5 其它方面的应用可用于木材中，所制得的复合材料，既能保持木材的原始细胞结构，外观纳米SiO2的透明度好，作为瓷土的重要原及可加工性，又能使木材的使用性得到改善。
纳米SiO2可用于油墨中作料不但可以使涂层变得更加致密，而且使表面变得更加光滑。
纳米SiO2为分散剂和流量控制剂；可用于封装材料中改善封装材料的性能；还可以作为人造莫来石的重要材料。
在护肤产品、电子组装材料、隔热材料、传感材料等方面都有着重要的应用。
甚至能节约能源、保护环境。
2实验部分2.1实验仪器名称厂商22型中量有机制备仪器一套天津友丰技术玻璃有限公司JJ-1电动调速搅拌器一台常州澳森电器有限公司KQ-100型超声波清洗器昆山市超声仪器有限公司HD902C型防紫外线透过及南通宏大实验仪器有限公司防晒保护测试仪UV-VI58500紫外-可见上海仪器仪表分光光度仪JF055 轧车泰兴市兴港毛纺机械有限公司傅立叶红外光谱仪美国PE公司马弗炉长沙开元仪器有限公司电热套巩义市予华仪器有限责任公司100℃和300℃温度计2.2实验药品药品名称纯度生产厂家二氧化硅（silicon dioxide）分析纯天津市光复精细化工研究所纳米二氧化硅四川宏杰国际贸易有限公司硬脂酸[C18H36O2=284.4] 分析纯天津市光复精细化工研究所甲基丙烯酸甲酯(MMA) 化学纯广东汕头市西陇化工厂甲基丙烯酸丁酯化学纯广东汕头市西陇化工厂丙三醇（Glycerol）分析纯广东汕头市西陇化工厂乙二胺（Ethylenediamine分析纯湖南汇虹试剂有限公司anhydrous）过硫酸钾分析纯湖南师大化学试剂厂司班-60 分析纯天津市登峰化学试剂厂羧甲基纤维素分析纯文安县富尔纤维素厂2.3实验原理与方法[7]~[8]2.3.1纳米二氧化硅的制备方法的制备方法分为物理法和化学法两种。
目前纳米SiO22.3.1.1物理法,的聚集体粉碎物理法一般指机械粉碎法。
利用超级气流粉碎机或高能球磨机将SiO2可获得粒径1～5微米的超细产品。
该法工艺简单但易带入杂质.粉料特性难以控制，制备效率低且粒径分布较宽。
2.3.1.2化学法颗粒。
化学法包括与物理法相比较。
化学法可制得纯净且粒径分布均匀的超细SiO2化学气相沉积(CVD)法、液相法、离子交换法、沉淀法和溶胶凝胶(Sol-Gel)法等但主要的生产方法还是以四氯化硅为原料的气相法.Ti酸钠和无机酸为原料的沉淀法和以硅酸醋等为原料的溶胶凝胶法。
2.3.2 二氧化硅表面改性机理及方法[9]~[14]2.3.2.1二氧化硅表面改性机理由于在二氧化硅表面存在有羟基，相邻羟基彼此以氢键结合(如图所示)，孤立羟基的氢原子正电性强，易与负电性原子吸附，与含羟基化合物发生脱水缩合反应，与亚硫酸氯或碳酞氯反应，与环氧化合物发生酯化反应。
表面羟基的存在使表面具有化学吸附活性，遇水分子时形成氢键吸附。
二氧化硅表面是亲水性的，无论气相法或沉淀法都是如此差异仅是程度不同。
这导致了在与聚合物基体配合时相容性差，在配合胶料内对硫化促进剂吸附而迟延硫化。
此外，二氧化硅比表面积大、粒径小，在与聚合物配合时难混入、难分散。
在空气中易飞扬，储存与运输皆不便。
改性的目的就是改变二氧化硅表面的物化性质，提高粒子与聚合物分子间相容性，增强填料与聚合物之间交互作用，改善加工工艺性能，提高填料的补强性能。
对二氧化硅改性的原理是基于其表面羟基易与含羟基化合物反应、易吸附阴离子的特点，因此，常使用脂肪醇、月女、脂肪酸、硅氧烷等对其改性。
2.3.2.2 表面改性方法表面改性分为热处理和化学改性处理。
（1）热处理热处理后二氧化硅表面吸湿量低，且填充制品吸湿量也显著下降，其原因可能是由于高温加热条件下原来以氢键缔合的相邻羟基发生脱水而形成稳定键合，从而导致吸水量降低，此种方法简便经济。
（2）化学改性处理使用脂肪酸或聚合物改性二氧化硅表面，由于上述改性剂的改性效果不同，即使用同一种改性剂，其改性效果也可能因硫化体系不同或由于二氧化硅制备工艺不同而有差异。
有机硅烷改性二氧化硅表面是一种最常用、最传统的改性方法。
硅烷偶联剂是一种具备双反应功能的化学物质，能使聚合物/填料的结合界面成为化学键结合，显著提高了填料补强性能硅烷偶联剂为单体硅化合物，分子式中含易水解基团(如烷氧基、过氧基)能够与填料粒子表面的羟基键合。
分子式中的亲油基(如苯基、氯基、多硫基、硫醇基、氨基、烷基、乙烯基)能与被填充聚合物分子链发生反应。
使用硅烷偶联剂改性二氧化硅表面.由于不同工艺条件制备的二氧化硅表面结构特性及物化特性不同，偶联剂的分子结构各异，胶料品种多样，使改性二氧化硅填充胶的综合性能改善程度不同。
但须指出，硅烷偶联剂改性二氧化硅目前只在小部分橡胶产品中使用主要原因是成本高。
2.4实验步骤2.4.1纳米二氧化硅的制备（1）称取80g二氧化硅（天津市光复精细化工研究所提供）放入马弗炉中，加热到800℃焙烧3小时，冷却后，取出研磨3小时，将其磨成细小颗粒。
