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试议溶胶—凝胶法制备有色氧化铁玻璃薄膜与其表征设计

收藏本文 2024-01-15 点赞:8042 浏览:24723 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:本论文以正硅酸乙酯(TEOS)、去离子水、无水乙醇(EtOH)、硝酸铁等为主要原料,采取溶胶-凝胶法制备有色氧化铁玻璃薄膜。确定了最佳的工艺策略和工艺参数,制备出了平整、均匀,综合性能优异的透明红氧化铁玻璃薄膜。同时,探讨了添加表面改性剂羟基硅油(PDMS)对制备薄膜的影响,并确定了添加PDMS情况下的最佳工艺。氧化铁是一类重要的无机材料,有独特的性质和用途,其在光学、电子学、热学、声学等诸多领域有着广泛和潜在的运用。氧化铁所具备的这些独特性能与其粒子的大小和形貌有着密切的联系。浅析了乙醇、硝酸铁和去离子水对溶胶系统和制得的薄膜的影响。对溶胶的胶凝时间、电导率和粘度进行了探讨。浅析了薄膜的光吸收性能、表面形貌和防腐蚀性能,并对薄膜的能谱和物相进行了探讨。结果表明:配置溶胶的各成分的最佳体积比例为Vol: TEOS/EtOH/H2O=30:25:2,当TEOS的体积为15ml时,Fe(NO3)3·9H2O的质量为6g,pH=3。胶凝时间受到如下几个因素的影响,如水的加入量、高温水浴、是否添加PDMS等。溶胶的电导率在Fe(NO3)3·9H2O溶解历程中呈现逐渐增大的走势。溶胶的粘度受到水的加入量、是否添加PDMS等因素的影响,适宜提拉的溶胶的粘度范围为2-5cp。薄膜具有防酸性腐蚀能力;在进行能谱浅析时,薄膜表面含有Fe、O和Si元素;再经过物相浅析,确写作得的薄膜为氧化铁薄膜。当添加PDMS后,确定了配置溶胶的各成分的最佳体积比例为Vol: TEOS/EtOH/PDMS/H2O=30:30:3:2,当TEOS的体积选为15m1时,Fe(NO3)3·9H2O的质量为6g,pH=3。与未加入PDMS相比较,加入PDMS后,制得的薄膜不容易脱落,致密度更高;同时,薄膜表面的接触角约为100。,说明薄膜表面具有一定的疏水性。但是,溶胶的胶凝时间却大大缩短。关键词:有色氧化铁薄膜论文溶胶-凝胶法论文耐腐蚀性论文光吸收论文表面形貌论文

    致谢5-6

    中文摘要6-7

    ABSTRACT7-12

    1 绪论12-24

    1.1 引言12-13

    1.2 氧化铁玻璃薄膜的探讨进展13-16

    1.3 氧化铁玻璃薄膜的制备策略16-18

    1.3.1 微波水解法16-17

    1.3.2 溶胶-凝胶法17

    1.3.3 氧化沉淀法17

    1.3.4 水热法17-18

    1.3.5 强迫水解法18

    1.4 纳米氧化铁的结构和性能18-20

    1.4.1 纳米氧化铁的结构18-19

    1.4.2 纳米氧化铁的性能19-20

    1.5 溶胶-凝胶技术制备有色氧化铁玻璃薄膜的运用20-22

    1.5.1 光学材料20

    1.5.2 气敏材料20-21

    1.5.3 磁性材料21

    1.5.4 装饰材料21

    1.5.5 生物材料21-22

    1.6 课题的提出及探讨作用22

    1.7 小结22-24

    2 溶胶-凝胶技术制备薄膜的原理及工艺24-32

    2.1 引言24-25

    2.2 溶胶-凝胶技术25-28

    2.2.1 溶胶-凝胶技术的基本概念25-26

    2.2.2 溶胶-凝胶技术的基本原理26

    2.2.3 溶胶-凝胶技术的反应历程26-27

    2.2.4 溶胶-凝胶技术的制备工艺27

    2.2.5 溶胶-凝胶技术的特点27-28

    2.2.6 溶胶-凝胶技术的策略28

    2.3 有机-无机杂化材料28-31

    2.3.1 有机-无机杂化材料的分类29

    2.3.2 溶胶-凝胶技术制备有机-无机杂化材料的原理29

    2.3.3 溶胶-凝胶技术制备有机-无机杂化材料的工艺步骤29-30

    2.3.4 溶胶-凝胶技术制备有机-无机杂化材料的影响因素30

    2.3.5 溶胶-凝胶技术制备有机-无机杂化材料的局限及展望30-31

    2.4 小结31-32

    3 溶胶-凝胶技术制备有色氧化铁玻璃薄膜的工艺探讨32-46

    3.1 引言32

    3.2 实验所用试剂及仪器32-34

    3.2.1 实验所用试剂32-33

    3.2.2 实验所用仪器33-34

    3.3 实验的基本工艺34-36

    3.3.1 基质的处理34-35

    3.3.2 溶胶的制备35-36

    3.3.3 薄膜的镀制36

    3.3.4 薄膜的热处理36

    3.4 实验工艺参数的选择36-38

    3.4.1 共溶剂的选择37

    3.4.2 反应系统的温度和时间37

    3.4.3 pH值37-38

    3.4.4 硝酸铁的添加方式38

    3.5 溶胶的主要成分对薄膜的影响38-44

    3.5.1 正硅酸乙酯的作用及利用量38

    3.5.2 乙醇的作用及利用量38-39

    3.5.3 硝酸铁的作用及利用量39-40

    3.5.4 去离子水的作用及利用量40-41

    3.5.5 PDMS的作用及利用量41-44

    3.6 小结44-46

    4 溶胶-凝胶技术制备溶胶的特性探讨46-60

    4.1 引言46

    4.2 丁达尔现象46-48

    4.3 胶凝时间48-52

    4.3.1 水的加入量对胶凝时间的影响50

    4.3.2 加入PDMS对胶凝时间的影响50-51

    4.3.3 高温水浴对胶凝时间的影响51-52

    4.4 电导率52

    4.5 粘度52-57

    4.5.1 是否添加PDMS对溶胶粘度的影响54

    4.5.2 去离子水加入量对溶胶粘度的影响54-57

    4.6 小结57-60

    5 性能检测及浅析60-78

    5.1 引言60

    5.2 薄膜的光吸收性能60-62

    5.3 薄膜的能谱浅析62-63

    5.4 薄膜的物相浅析63-65

    5.5 涂层层数65-67

    5.6 薄膜的疏水性67-69

    5.7 薄膜的表面形貌69-76

    5.7.1 不同基质上薄膜的表面形貌69-70

    5.7.2 最佳工艺下制备薄膜的表面形貌70-71

    5.7.3 添加PDMS对薄膜表面形貌的影响71-72

    5.7.4 水的加入量对薄膜表面形貌的影响72-74

    5.7.5 不同热处理温度下薄膜的表面形貌74

    5.7.6 硝酸铁的加入量对薄膜表面形貌的影响74-75

    5.7.7 添加PDMS后最佳工艺下制备薄膜的表面形貌75-76

    5.8 薄膜的防腐蚀性76

    5.9 小结76-78

    6 结论与展望78-80

    6.1 全文结论78

    6.2 展望78-80

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