多孔二氧化硅材料的制备与表征

论文摘要

硅酸亚铁锂（Li2FeSiO4）是一种新型的锂离子电池正极材料,具有资源丰富、价格低廉、安全性能好的特点,是理想的下一代动力锂离子电池的正极材料。多孔二氧化硅（SiO2）价廉、高温热稳定性好、结构不容易坍塌的优点,是理想的制备多孔Li2FeSiO4的来源材料。多孔尤其是介孔可以明显提高锂离子在Li2FeSiO4的迁移速率,改善其电化学性能。本论文主要摸索制备多孔SiO2材料,为下一步制备Li2FeSiO4打下基础。本论文以多孔SiO2的制备、表面活性剂的作用和性能分析为主要研究对象。采用不同类型的表面活性剂和复合表面活性剂制备出多孔SiO2,并对产物进行了系统的性能分析。首先采用简单的化学沉淀法,通过廉价的硅酸钠、盐酸和表面活性剂合成了多孔SiO2。在此基础上通过反复试验确定了硅酸钠的浓度、盐酸的浓度和PH值对实验的影响。重点研究了表面活性剂的种类对实验结果的影响,分别使用聚乙二醇（PEG）、烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）合成出一系列的多孔SiO2。并且利用正交实验得出了最优的实验工艺参数:硅酸钠的浓度为0.3 mol/L,盐酸的浓度为1.0 mol/L,活性剂PH值为4。其次是在单一表面活性剂的基础上采用复合表面活性剂合成多孔SiO2,考察了复合表面活性剂的不同物质的量的比值的对产物的影响。通过控制复合表面活性剂的物质的量的比得到形态结构不同的SiO2。并且利用正交实验得出了最优的实验工艺参数:硅酸钠浓度为0.3 mol/L,盐酸的浓度为1.0 mol/L,表面活性剂的物质的量的比为:1:1,反应PH值为:4。通过控制复合表面活性剂的物质的量的比得到形态结构不同的SiO2。最后通过BET测试、X射线小角衍射和光学显微镜对合成的样品进行了表征。结果表明:通过复合表面活性剂合成出的多孔SiO2的比表面积、孔道有序性、孔径等性能优于单一表面活性剂下的合成出的多孔SiO2。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 几种常见的多孔材料
• 1.1.1 活性炭
• 1.1.2 硅胶及活性铝
• 1.1.3 沸石及相关的微孔固体
• 1.1.4 其他新型多孔材料
• 1.2 多孔Si02 结构形成的机理
• 2 复合材料的制备方法'>1.3 聚合物／纳米Si0₂复合材料的制备方法
• 2 组装材料的制备'>1.4 多孔Si0₂组装材料的制备
• 2 的应用'>1.5 多孔Si0₂的应用
• 1.5.1 在化工领域的应用
• 1.5.2 在生物和医药领域的应用
• 1.5.3 在功能材料领域的应用
• 1.5.4 在环保领域的应用
• 1.6 本课题研究目的及主要内容
• 1.6.1 本课题的研究目的
• 1.6.2 本课题的研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 试剂与仪器
• 2.2 实验方案与步骤
• 2'>第三章 单一表面活性剂制备多孔Si0₂
• 3.1 硅酸钠浓度的选择
• 3.2 盐酸浓度的选择
• 3.3 pH 值的选择
• 2'>3.4 以OP-10 为活性剂制备多孔Si0₂
• 2'>3.5 以SDBS 为活性剂制备多孔Si0₂
• 2'>3.6 以PEG 为活性剂制备多孔Si0₂
• 3.7 正交实验及因素分析
• 3.8 反应温度的影响
• 3.9 煅烧温度的影响
• 2'>第四章 复合表面活性剂合成多孔Si0₂
• 4.1 引言
• 2'>4.2 复合表面活性剂下制备多孔Si0₂
• 4.3 正交实验及因素分析
• 2的表征'>第五章 多孔Si0₂的表征
• 5.1 单一表面活性剂条件下
• 5.1.1 XRD 分析
• 5.1.2 光学显微镜
• 5.1.3 比表面积和孔径分析
• 5.2 复合表面活性剂条件下
• 5.2.1 XRD
• 5.2.2 光学显微镜分析
• 5.2.3 比表面积和孔径分析
• 2 比表面积大小的影响'>5.3 PEG 分子量对多孔Si0₂比表面积大小的影响
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文