基于無機鹽溶膠凝膠過程調控的新型氧化鋁(鋯)基材料的制備技術研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、氧化鋁(鋯)基材料由于具有良好的耐高溫,耐腐性能和其它許多優(yōu)良的特性,可廣泛應用于高溫隔熱,氣體吸附,水體凈化,防腐蝕,氣體探測,白光照明等眾多領域。本文通過改進添加環(huán)氧丙烷的無機鹽溶膠凝膠工藝,有效調控氧化鋁(鋯)基材料的微觀結構與形貌,研制了塊體氧化鋁類氣凝膠,球形鈰離子摻雜釔鋁石榴石(YAG∶Ce)熒光粉,塊體氧化鋯多孔材料等具有獨特微觀結構與形貌的氧化鋁(鋯)基材料。系統(tǒng)研究了不同老化時間,水醇比、環(huán)氧丙烷加入量和熱處理溫度對塊

2、體氧化鋁類氣凝膠微觀結構和宏觀性能的影響;研究了原料組成、制備工藝對球形YAG∶Ce熒光粉形貌的影響,以及Ce離子摻雜濃度及后續(xù)酸洗過程對球形YAG∶Ce熒光粉發(fā)光強度的影響;研究了Mg2+或Y3+摻雜濃度、甲基甲酰胺加入量、聚氧化乙烯加入量、環(huán)氧丙烷加入量、水醇比熱處理工藝對塊體氧化鋯多孔材料晶型及微觀結構的影響。這一改進的添加環(huán)氧丙烷的無機鹽溶膠凝膠工藝具有制備工藝簡單,設備低廉,可規(guī)?;苽涞忍攸c,所制備的新型氧化鋁(鋯)基材料在

3、高溫隔熱,氣體探測,液體分離,白光照明等領域具有潛在的應用前景。
  論文主要研究結果如下:
  1、通過添加環(huán)氧丙烷的無機鹽溶膠凝膠工藝制備了由氧化鋁空心球構成的塊體氧化鋁類氣凝膠。研究了反應物組成、制備工藝和熱處理溫度對塊體氧化鋁類氣凝膠微觀結構與宏觀性能的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),老化時間會對產物的形貌產生顯著影響,隨著老化時間的變長,反應產物會從實心球逐漸轉變?yōu)榫哂泻D憼罱Y構的空心球。同時,水醇比,環(huán)氧丙烷添加量及反應溫度

4、會影響反應速度并最終影響反應產物的形貌。在水醇摩爾比為1∶0.48,環(huán)氧丙烷添加量為7ml,反應溫度為25℃時,可以獲得由表面為海膽狀結構的空心球組成的塊體氧化鋁類氣凝膠,這種氧化鋁類氣凝膠與常規(guī)制備的氧化鋁氣凝膠類似,其密度為0.13g/cm3,比表面積為505.3m2/g,室溫導熱系數(shù)為0.036W/m·K,但耐高溫性優(yōu)于普通氧化鋁氣凝膠。研制了大尺寸氧化鋁空心球/莫來石纖維復合材料,與普通莫來石纖維氈相比,除了導熱系數(shù),氧化鋁空心

5、球/莫來石纖維復合材料的紫外-可見-紅外透過率也明顯降低,這對于降低高溫時的輻射傳導具有非常重要的意義。
  2、通過添加環(huán)氧丙烷的無機鹽溶膠凝膠工藝制備了球形YAG∶Ce熒光粉顆粒,研究了水醇比、老化時間、環(huán)氧丙烷及甲酰胺加入量對熒光粉形貌,以及Ce離子摻雜濃度及后續(xù)酸洗過程對熒光粉發(fā)光強度的影響。當老化時間為0小時,水醇摩爾比為1∶0.48,環(huán)氧丙烷加入量為7ml,甲酰胺加入量為1ml時,可獲得形狀規(guī)整,粒徑均勻的球形YAG∶

6、Ce熒光粉。Ce摻雜濃度對球形YAG∶Ce熒光粉發(fā)光強度有顯著影響,當Ce摻雜濃度為6%時,發(fā)光強度達到最大值,同時,經過鹽酸清洗樣品的發(fā)光強度可提高約40%。
  3、通過在添加環(huán)氧丙烷的無機鹽溶膠凝膠工藝中引入分相過程制備了具有連通狀孔洞結構的塊體氧化鋯多孔材料,研究了組成、熱處理溫度對氧化鋯多孔材料晶型與微觀形貌的影響。隨著Mg2+、Y3+、甲基甲酰胺及聚氧化乙烯含量的增大,分相趨勢加劇,使產物的形貌從實心的透明凝膠轉變?yōu)檫B

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