微分散设备合成及原位改性典型无机纳米材料的研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:adu198612
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无机纳米材料是纳米材料研究中最重要的领域,在环境、能源、生物等方面被广泛应用。然而,由于无机纳米颗粒具有高活性、粒径小和高表面能等特点,在合成过程中容易发生团聚,导致最终在使用过程中丧失了其该有的物理特性与功能作用。因此,开发一种高效、可控的技术来合成无机纳米材料至关重要。一方面,可通过合适的设备来改善这种情况。目前膜分散微反应器被广泛应用于纳米颗粒的合成,因为其混合性能和分散效果好,可强化反应的传质与传热,并提供均一的环境来制备无机纳米颗粒。此外,还具有能耗低、安全性高以及便于放大等优势。另一方面,可以通过对纳米颗粒表面进行修饰(即改性)来抑制其团聚,从而得到具有有机相容性的纳米颗粒。其中原位改性法是一种理想的表面改性方法,因为纳米颗粒的合成和表面改性在同时进行,而且具有生产效益高、能耗低、后处理方便以及反应条件温和等优势。因此,本论文利用膜分散微反应器在强化混合、传质与传热方面的突出优点并结合原位表面改性技术来制备具有特殊应用性能的无机纳米材料-纳米碳酸钙清净剂和纳米硫酸钡,主要研究结果如下:(1)通过该技术能有效控制多相流体的快速混合与传质,实现了高碱值纳米碳酸钙清净剂的可控制备。产品碱值为377 mg KOH/g,产品中碳酸钙颗粒平均粒径为15 nm,而且粒径分布窄为15±4 nm。(2)通过调节反应物浓度以及进料流量,可制备出多种形貌的纳米硫酸钡,有四方状、树叶状以及类球状。在20 m L/min的进料流量和0.1mol/L的反应物浓度下,合成的的纳米硫酸钡颗粒粒径约为100 nm,而且粒径分布较窄。(3)制备的纳米硫酸钡颗粒薄膜可满足辐射制冷的要求,在0.25~2.5μm波段内的太阳反射率可达96.89%,在8~13μm波段内的发射率可达80.7%。
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