溶膠-超臨界流體技術制備超細二氧化硅.pdf

1、超臨界流體抗溶劑-霧化SAS-A(SupercriticalAnti-SolventAtomization，SAS-A)技術以PGSS(particleformationfromgas-saturatedsolution)和SEDS(solutionenhanceddispersionbysupercriticalfluids)技術為基礎，綜合了PGSS和SEDS的優(yōu)點，適用于從水溶液中獲取藥物等超細顆粒的制備，并且在藥物、聚合物、蛋白

2、質(zhì)等方面已經(jīng)取得了一些研究結(jié)果。本工作將SAS-A超臨界流體技術應用于溶膠的處理，研究制備無機(SiO2)超細粉體。 采用正硅酸四乙酯(TEOS)為前驅(qū)物，以冰醋酸為催化劑，制備SiO2酸性溶膠。采用SAS-A技術處理酸性溶膠獲取SiO2微、納米顆粒。研究溶膠的陳化時間、溶膠流速、溶膠濃度、預膨脹溫度、預膨脹壓力、噴嘴大小以及不同超臨界流體(CO2和N2)，對制備的SiO2顆粒形貌及粒徑的影響，用FT-IR、XRD、SEM表征所

3、制備的SiO2顆粒的結(jié)構(gòu)和形貌，用吸附儀測定了顆粒的比表面積。結(jié)果表明：使用超臨界N2時，在所研究的條件下顆粒平均粒徑可以控制在0.2～0.4μm內(nèi)；在所研究的范圍內(nèi)，SiO2顆粒為規(guī)則球形，分布較均勻，呈無定型態(tài)；隨著溶膠流量的增加，SiO2顆粒粒徑變大、粒徑分布變寬；隨著溶膠醇酯比的增加，SiO2顆粒粒徑變小、粒徑分布變窄；隨著預膨脹溫度的增加，SiO2顆粒粒徑先變小后變大、粒徑分布變窄；噴嘴大小對SiO2顆粒形貌有較大影響；隨著陳

4、化時間或預膨脹壓力的增加，SiO2顆粒粒徑變小、粒徑分布變窄，但壓力增加到一定值后，對顆粒平均粒徑影響不大；比表面積結(jié)果表明所得SiO2為實心顆粒。使用超臨界CO2時，在考察的壓力范圍內(nèi)(8.0～17.0MPa)顆粒平均粒徑可控制在0.3～1μm內(nèi)：壓力在8.0MPa肘得到的顆粒粒徑較小，分布較均勻，但隨壓力增大，顆粒易聚集，均勻性變差。 以TEOS為前驅(qū)物，氨水為催化劑，制備SiO2堿性溶膠。采用SAS-A技術處理堿性溶膠獲取

5、SiO2納米顆粒。針對SAS-A工藝，實驗考察溶膠濃度、溶膠流速、預膨脹壓力以及不同超臨界流體(CO2和N2)對制備的SiO2顆粒形貌和顆粒大小的影響。另外，作為對比研究，用離心分離技術處理堿性溶膠制備SiO2顆粒。用FT-IR、XRD、SEM表征所制備的SiO2顆粒的結(jié)構(gòu)和形貌，用吸附儀測定了顆粒的比表面積。結(jié)果表明：采用SAS-A技術在所研究的條件下顆粒平均粒徑可以控制在50～100nm內(nèi)，所制備的SiO2為規(guī)則球形顆粒，分布較均勻

6、，呈無定型態(tài)，比表面積約62m2/g。采用離心分離得到的SiO2顆粒稍大，其比表面積約為27m2/g。相比較而言，SAS-A技術可連續(xù)化生產(chǎn)、操作方便、效率高、產(chǎn)量大，而離心分離方法操作時間長，后續(xù)處理繁瑣。 采用離子交換法處理水玻璃溶液，得到pH為2.52～3.20的酸性溶膠，應用SAS-A技術，分別在超臨界CO2和N2條件下，處理酸性溶膠制備SiO2球形顆粒，并考察不同預膨脹壓力對顆粒形貌和顆粒大小的影響。對酸性溶膠，經(jīng)滴加

7、氨水，得到pH為9.04、9.85、10.04的堿性溶膠。分別采用超臨界CO2和N2對堿性溶膠進行SAS-A技術處理，考察不同預膨脹壓力對顆粒形貌和大小的影響。用FT-IR、XRD、SEM表征所制備的SiO2顆粒的結(jié)構(gòu)和形貌，用吸附儀測定顆粒的比表面積。結(jié)果表明：無論是酸性還是堿性條件下的溶膠，經(jīng)SAS-A技術處理后得到的SiO2均為規(guī)則球形顆粒，粒徑可控制在0.3～2μm。其中，在pH為9.85條件下，采用超臨界N2所得的顆粒處于納米