顆粒SiO-,2-的表面物性和功能化.pdf

1、SiO2因其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，它既可以直接用來制作光纖、晶振等光電子技術(shù)中的關(guān)鍵元件，還可以經(jīng)過還原后制成各種半導(dǎo)體元件，用于各種電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和測量技術(shù)中。經(jīng)過細(xì)化的粉石英、硅微粉、白炭黑等微米甚至納米級SiO2更是在橡膠補(bǔ)強(qiáng)、紫外屏蔽、電子封裝材料等化工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。作為集成電路封裝填充材料的硅微粉更是隨信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展而顯示出廣闊的發(fā)展前景，而今，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路對封

2、裝材料的要求也越來越高，特別是對于顆粒形狀提出了球形化要求，因此進(jìn)一步研究顆粒SiO2的球形化，將具有廣闊的應(yīng)用前景。另外，對顆粒SiO2進(jìn)行表面功能性包覆，使其具有相應(yīng)的發(fā)光、著色等特性將進(jìn)一步拓展其應(yīng)用范圍，而以硅酸鹽為基質(zhì)的發(fā)光材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，長期以來受到人們的普遍關(guān)注，在發(fā)光材料領(lǐng)域?qū)⒄紦?jù)很重要的地位。
　　 本論文主要包括顆粒SiO2整形和在SiO2表面發(fā)光材料包覆兩個(gè)部分：
　　 1)采用

3、化學(xué)法以及化學(xué)與機(jī)械相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)對顆粒SiO2的球形化，并對不同溫度、濃度和時(shí)間下的整形顆粒SiO2進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單純的化學(xué)方法在溫度為220℃、KOH濃度為2.5％，反應(yīng)24h顆粒SiO2的整形效果最佳，此時(shí)的部分棱角變得圓滑，而再升高KOH的濃度，顆粒SiO2又會(huì)出現(xiàn)開裂進(jìn)而顯示新的尖銳棱角，單純的化學(xué)方法對顆粒SiO2具有一定的整形效果；于是又嘗試了在不同濃度KOH對顆粒SiO2進(jìn)行球磨3h的處理，效果優(yōu)于上一方

4、法。
　　 2)通過水熱合成法在顆粒SiO2表面包覆Mn2+摻雜Zn2SiO4(分別添加KOH或稀氨水)，并對包覆層的結(jié)構(gòu)、形貌以及不同溫度、氣氛下熱處理后材料的光致發(fā)光性能進(jìn)行了研究，并對Zn2SiO4晶體在水熱反應(yīng)過程中的反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了討論。XRD測試結(jié)果表明，水熱條件下220℃，添加少量KOH，反應(yīng)不同時(shí)間后，可在石英砂表面生成一層Zn2SiO4，SEM照片顯示所生成的Zn2SiO4為六棱柱形，并且不同反應(yīng)條件下Zn2Si

5、O4的包覆程度不同。Mn2+摻雜納米Zn2SiO4包覆SiO2樣品中顯示兩套光致發(fā)光譜，一套為250nm左右激發(fā)產(chǎn)生的522nm綠色發(fā)光帶，另一套為340-410nm寬帶激發(fā)的440nm藍(lán)色發(fā)光帶，前者為典型的Mn2+離子發(fā)光，后者440nm發(fā)光帶則有可能起源于基體SiO2。而用氨水作催化劑，220℃反應(yīng)不同時(shí)間時(shí)，未經(jīng)熱處理樣品只產(chǎn)生了520nm的綠色發(fā)光峰，經(jīng)熱處理后發(fā)光強(qiáng)度無明顯變化，但樣品均顯示出470nm～520nm的一個(gè)寬帶