化学制备法（精选9篇）
化学制备法 篇1
聚噻吩及其衍生物不仅具有优异的电性能,而且具有比聚苯胺优异的加工性。三氧化二铝、二氧化钛、氧化锌等无机材料都已被用来与聚噻吩进行复合。由于聚噻吩的特性,考虑其在有机太阳能电池方面的应用[1]。聚噻吩及其衍生物可溶解、易于制备,有很好的环境热稳定性,掺杂后具有很高的导电性,因此有广泛的用途[2]。聚噻吩已成为人们设计新型导电聚合物最有前景的基体之一,且各类聚噻吩衍生物的应用广泛,在材料科学领域备受关注。到目前为止,主要的制备方法有电化学聚合[3]和化学聚合,另外还有气象沉积法、激光促进合成[4]、微波辐射法[5]、微乳液制备法[6]等一些特殊的制备方法[7]。本研究主要是在不同条件下制备聚噻吩,并对其进行表征及性能分析,为进一步探讨它的光伏性能及在电池中的应用。
1 实验部分
氯仿、盐酸、无水氯化铁、噻吩、乙腈等药品均为分析纯,且未进一步提纯,配制溶液和洗涤过程中均用去离子水。实验仪器在实验前后均倒入稀盐酸静置10min,然后用去离子水清洗。
样品测试中,扫描电子显微镜测试使用JEM-700场发射扫描电镜 (日本JEOL公司);拉曼光谱表征使用RENISHAWRM2000显微拉曼光谱仪 (英国Renisham公司),激光波长为532nm,功率为25W;XRD采用荷兰帕纳特公司的ARL型号X射线衍射仪;UV-3150型IR-VIS-UV分光光度计。
因噻吩单体分子结构的独特性,当在催化剂无水氯化铁的作用下发生聚合反应时,噻吩单体之间就会有3种连接方式,一种是与S相近的2个C发生连接,第二种是与S邻近的与S远离的连接,第三种则是远离S的2个C发生连接。制备条件的不同必然会影响聚合物的分子结构,从而影响聚噻吩的性能。理论上第一种连接方式会增加聚噻吩的导电性。
将一定量的无水氯化铁加入到含有100mL氯仿的烧杯中,搅拌约30min得到暗绿色浑浊液,然后将含有0.12moL的50mL氯仿溶液逐滴滴入体系中,无水氯化铁和噻吩的物质的量的比为4∶1,机械搅拌9~10h,反应完成后,室温下将溶剂蒸干倒入1mol/L的盐酸溶液处理2~3次至滤液为无色,水洗,抽虑,蒸干。分别在10℃、20℃、30℃、40℃、60℃下进行上述制备过程,得到不同温度条件下的聚噻吩样品。样品分别记为PThW1,PThW2,PThW3,PThW4,PThW5。最低温度选10℃的原因是实验时的室温是10℃,无法到达更低温度。最高温度选的是60℃,由于试验条件的限制,当温度高于60℃就无法进行试验,主要因为试验中所用到的氯仿溶液的沸点为61.3℃。所以在温度系列中只做到了60℃。温度系列中的样品按下述步骤进行制备,噻吩单体与无水氯化铁的初始浓度物质的量之比为 4∶1,20℃下按上述方法聚合,聚合时间分别为1h,2h,3h,5h,10h,15h。产物分别记为 PThT1,PThT2,PThT3,PThT4,PThT5,PThT5。浓度系列的制备步骤如下,噻吩单体的初始浓度取为0.4mol/L,将称量FeCl3分别倒入装入上述噻吩单体溶液里,使噻吩单体与FeCl3的物质的量之比分别为1∶1、2∶1、4∶1、6∶1,在20℃下进行反应,按上述方法进行聚合,聚合时反应时间均为10 h。产物分别记为 PThC1,PThC2,PThC3,PThC4。
2 结果与讨论
2.1 SEM图像分析
从扫描电镜图像可以看到,在放大倍率较小的情况下,聚噻吩有近似层状,当放大倍数增大时可以清楚地看到聚噻吩呈树枝状或网状。此图像中网络聚合物可以进一步解释当对聚噻吩进行掺杂时,可以增加其导电性。聚合物容易形成导电网络有利于电子的传输。不同温度下聚噻吩的形貌略有变化,40℃左右树枝状网络较突出。当温度高于或低于这个温度,则聚合成片层状。在溶液中无水氯化铁与噻吩单体的物质的量比为4∶1左右时,网络结构明显。低于这个比例时多成片状,高于这个浓度时,柱状结构容易团在一起而不成网状。图1为不同条件下样品的SEM图像。最后两幅图像是在浓度比为4∶1,温度20℃的明显线状图像。
2.2 XRD分析
图2是浓度系列样品中3个样品的XRD图谱。从图中可以看出,随着FeCl3 与噻吩单体摩尔比的增加,样品的峰略有变窄,表明在FeCl3 作为氧化剂时,摩尔比高时能够使噻吩单体的结晶程度好。图3是温度系列中的4个样品的XRD图谱,实验表明在温度40℃左右XRD峰值最窄。聚噻吩的结晶程度与聚噻吩的结构有直接的关系,当噻吩环之间以α-α结合方式相连时,聚噻吩链的扭转角度降低,结构趋于平面化,使得聚噻吩链段的局部有序规整度高[8]。因此适宜的温度有利于提高制备聚合物的结晶度。当氧化剂与单体摩尔比为4∶1左右时,有利于单体的聚合。
2.3 分光光度计分析
样品被放置在光程(有效厚度)1mm的石英比色皿中,在20℃左右的室温条件下进行检测。为了检验乙腈是否会对试验光谱产生干扰,首先将乙腈注入比色皿中,对其吸收谱进行测量。因为在抽滤过程不能确定铁元素是否去除干净,所以尚不能确定铁元素的存在会不会对样品产生干扰。在配制聚噻吩的母液时,浓度同样不易过高,用电子称量好所需的溶质,倒入乙腈,进行充分摇动,配制好的溶液装入棕色磨口瓶中,在室温下放置24h,检查完全溶解后,用于光谱测量。将母液用乙腈稀释至所需浓度后,注入1mm厚的石英比色皿中,分别测取它们的吸收谱数据。样品的UV-Vis光谱图中,样品的谱图没有明显的波峰,但可以看到对可见光有一定的吸收作用。
2.4 Raman光谱分析
所制备的样品均在1050cm-1时有峰,据查具有这种峰的结构属于Cβ-H伸缩振动结构,理论上聚噻吩谱带的最强吸收峰应出现在1450cm-1处,但因测量仪器及取值的问题,只取到1200cm-1处。虽然只取到该处,已经能够说明噻吩单体已经通过氧化聚合成聚噻吩,但无法表明在什么条件下能够含更多有α-α链的聚噻吩。需要做进一步的试验去验证。
3 结论
化学聚合时 ,单体的浓度、氧化剂的性质、聚合温度、聚合气氛、掺合剂的性质及掺杂程度等诸多因素将影响聚合物的物理化学性质[9]。不同温度、浓度的条件下,其SEM形貌不同,在温度40℃和物质的摩尔比为4∶1时能够在高放大倍数下看到线状或网状结构的聚合物,由于试验条件的限制,当温度低于室温或高于60℃就无法进行试验,所以无法验证在此条件下噻吩的形貌和性能。聚噻吩的性能与其结构有直接关系,聚合的方式又影响到其分子结构,当以a-a结合为主时,其结晶性能较好。鉴于聚噻吩的形貌和性能,使其在有机光电材料中的应用更加广泛。
参考文献
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[9]孟晓荣,胡新婷,邢远清,张敏.噻吩类导电聚合物的研究进展[J].应用化工,2006(7):549-552.
化学制备法 篇2
药品：FeS & 稀硫酸或稀盐酸
方程：FeS+H2SO4=FeSO4+H2S↑
装置：启普发生器
除杂：饱和NaHS除HCl
干燥：P2O5或无水氯化钙除H2O
收集：向上排空气法
检验：湿润的醋酸铅试纸变黑
尾气：CuSO4溶液或NaOH溶液（H2S+CuSO4=CuS↓+H2SO4）
SO2实验室制法
药品：Na2CO3 & 较浓硫酸（浓硫酸无离子反应）
方程：Na2CO3+H2SO4= Na2SO4+SO2↑+ H2O
装置：圆底烧瓶 分液漏斗
干燥：浓硫酸除H2O蒸气
收集：向上排空气法
检验：品红溶液褪色
验满：湿润蓝色石蕊试纸放于集气瓶口变红
尾气：NaOH溶液
NH3实验室制法
药品：NH4Cl & Ca(OH)2
方程：NH4Cl & Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
装置：同制氧气装置
干燥：碱石灰
收集：向下排空气法（收集管口塞棉花，防止氨气与空气对流）
检验：湿润红色石蕊试纸放于集气瓶口变蓝 或 沾有浓盐酸的玻璃棒冒白烟
HNO3实验室制法
药品：NaNO3 & 浓硫酸
方程：NaNO3 & H2SO4(浓)△NaHSO4+HNO3↑
装置：曲颈甑
钠的制备
2NaCl(熔融2Na+Cl2↑
海水提镁
CaCO3（贝壳）煅烧得 CaO与水反应得Ca(OH)2
化学拆分法制备D-2-氨基丁醇 篇3
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
L (+) -酒石酸 (AR) , 国药集团化学试剂有限公司; (DL) -2-氨基丁醇 (AR) , 上海达瑞精细化学品有限公司;正丁醇 (AR) , 国药集团化学试剂有限公司;无水甲醇 (AR) , 国药集团化学试剂有限公司;异丙醇 (AR) , 国药集团化学试剂有限公司;纯水, 自制;氢氧化钙, 自制。
WZZ21自动旋光仪, 上海精密科学仪器有限公司生产;戴安高效液相色谱仪, 美国戴安公司生产;熔点测定仪, 上海精密科学仪器有限公司生产。
1.2 比旋光度测定方法
作为手性产品, 光学纯度至关重要, 从原料、中间体到产品都要进行比旋光度的检测。
1.2.1 (D) -2-氨基丁醇L (+) -酒石酸盐的旋光检测 (C=5, H2O)
1.2.2 (L) -2-氨基丁醇L (+) -酒石酸盐的旋光检测 (C=5, H2O)
1.2.3 (D) -2-氨基丁醇的旋光检测
1.3 实验方法及步骤
1.3.1 (D) -2-氨基丁醇L (+) -酒石酸晶种的制备
将9.5 g L (+) -酒石酸, 100 m L正丁醇投入到250 m L烧杯中, 升温搅拌至45℃。缓慢滴加5.6 g (D) -2-氨基丁醇, 恒温保持15 min, 冷却至0~5℃, 析出固体, 真空抽滤, 用20 m L正丁醇分3次洗涤, 40℃干燥12 h, 得到12.1 g (D) -2氨基丁醇L (+) -酒石酸晶种。收率80%。
1.3.2 (L) -2-氨基丁醇L (+) -酒石酸晶种的制备
将9.5 g L (+) -酒石酸, 100 m L正丁醇投入到250 m L烧杯中, 升温搅拌至45℃。缓慢滴加5.6 g (L) -2-氨基丁醇, 恒温保持15 min, 冷却至0~5℃, 析出固体, 真空抽滤, 用20m L正丁醇分3次洗涤, 40℃干燥12 h, 得到12.1 g (L) -2氨基丁醇L (+) -酒石酸晶种。收率80%。
1.3.3 (D) -2-氨基丁醇L (+) -酒石酸盐的拆分制备
将19 g L (+) -酒石酸, 100 m L正丁醇投入到带有温度计的四口烧瓶中, 升温搅拌至45℃。缓慢滴加11.1 g (DL) -2-氨基丁醇, 恒温保持15 min, 冷却至35℃, 加入0.1 g已制备好的 (D) -2-氨基丁醇L- (+) -酒石酸晶种, 逐渐出现浑浊, 然后缓慢冷却至28℃, 析出 (D) -2氨基丁醇L- (+) -酒石酸盐的复合晶体。用20 m L冰正丁醇分3次洗涤, 40℃干燥12 h, 得到12.1 g (D) -2氨基丁醇L (+) -酒石酸盐复合晶体。收率80%。
1.3.4 (L) -2-氨基丁醇L (+) -酒石酸盐的拆分制备
过滤后的混合物母液加入8 m L蒸馏水, 加热搅拌至45℃全溶, 冷却至35℃, 加入0.1 g已制备好的 (L) -2-氨基丁醇L (+) -酒石酸晶种, 逐渐出现浑烛, 然后缓慢冷却至5℃, 析出 (L) -2氨基丁醇L (+) -酒石酸盐的复合晶体。用20 m L冰正丁醇分3次洗涤, 40℃干燥12 h。得到12 g (L) -2氨基丁醇L-酒石酸盐复合晶体。收率80%。
1.3.5 拆分母液的回收
过滤后的混合物母液减压浓缩回收正丁醇, 然后60℃减压浓缩去水至粘稠状, 缓慢冷却至5℃, 析出 (DL) -2氨基丁醇L (+) -酒石酸盐的复合晶体。抽滤, 40℃干燥12 h, 得到5.4 g (DL) -2氨基丁醇L (+) 酒石酸盐复合晶体。回收收率18%, 拆分总收率98%。
1.3.6 (D) -2-氨基丁醇L (+) -酒石酸盐脱盐制备 (D) -2-氨基丁醇
将制备好的 (D) -2氨基丁醇L (+) -酒石酸盐复合晶体用100 m L蒸馏水溶解, 加入Ca (OH) 2, 调节溶液p H为11~14;抽滤, 纯水洗涤, 滤饼为L (+) -酒石酸钙, 回收L (+) -酒石酸, 收集滤液, 减压蒸馏, 得到手性化合物 (D) -2-氨基丁醇4.7 g, 收率为85.4%, 测得比旋光度值[α]D20=+9.9°。
1.3.7 (L) -2-氨基丁醇L (+) -酒石酸盐脱盐制备 (L) -2-氨基丁醇
将制备好的 (L) -2氨基丁醇L (+) -酒石酸盐复合晶体用100 m L蒸馏水溶解, 加入Ca (OH) 2, 调节溶液p H为11~14;抽滤, 纯水洗涤, 滤饼为L (+) -酒石酸钙, 回收L (+) -酒石酸, 收集滤液, 减压蒸馏, 得到手性化合物 (L) -2-氨基丁醇4.7 g, 收率为85.4%, 测得比旋光度值[α]D20=-9.8°。
1.3.8 (L) -酒石酸的回收
将26 g的L (+) -酒石酸钙, 于室温下缓慢滴加硫酸10g, 搅拌数小时后, 用滤布抽滤, 滤出沉淀物硫酸钙, 用水洗涤, 将洗液和滤液合并, 浓缩至干即得酒石酸15 g, 含量在90%以上。
1.3.9 总收率
(D) -2-氨基丁醇拆分收率98%, 脱盐收率85.4%, 总收率为83.69%。
2 结果与讨论
2.1 溶剂对2-氨基丁醇拆分的影响
按照 (DL) 2-氨基丁醇与L (+) -酒石酸等量成盐, 分别选择甲醇正丁醇, 异丙醇作为溶剂, 并分别对酸式 (D) -2-氨基丁醇的L (+) -酒石酸盐和酸式 (L) -2-氨基丁醇的L (+) -酒石酸盐在其中的溶解度进行了测定。结果如图1~图3所示。
从图1~图3我们可以看出, 在这3种溶剂中, (L) -2-氨基丁醇的L (+) -酒石酸盐的溶解度要远高于 (D) -2-氨基丁醇的L (+) -酒石酸盐的溶解度。这也意味着通过降温结晶法析出的主要是 (D) -2-氨基丁醇的L (+) -酒石酸盐。同时酸式 (L) -2-氨基丁醇的L (+) -酒石酸盐在正定醇中的溶解度要高于在甲醇和异丙醇中的溶解度, 而酸式 (D) -2-氨基丁醇的L (+) -酒石酸盐在甲醇, 乙醇, 异丙醇中的溶解度相差不大, 因此选取正丁醇作为拆分溶剂, 理论上得到 (D) -2-氨基丁醇的L (+) -酒石酸盐纯度最高。
取0.05 mol (DL) -2-氨基丁醇加入到烧杯中, 另取0.05mol的L (+) -的酒石酸溶解在一定量的溶剂中, 再将L (+) -酒石酸溶液滴加到2-氨基丁醇中, 反应温度控制在45℃。酸式 (D) -2-氨基丁醇的L (+) -酒石酸盐拆分收率及旋光度见表1。
由表1可以看出使用异丙醇做拆分溶解收率最高, 但旋光度较低, 而用正丁醇做拆分溶剂, 旋光度最高, 而且收率也相对较高。虽然粗产品可以通过重结晶而进一步提纯, 但是我们不能因为单纯追求收率而降低产品品质。因此, 我们选择了以正丁醇作为拆分溶剂, 并对其进行了进一步的研究。
2.2 溶剂体积对拆分的影响
溶剂的用量是根据L (+) -酒石酸在该溶剂中的饱和溶解度确定的, 其基本标准是保证L (+) -酒石酸在溶剂中完全溶解。从表2可以得出, 从拆分的整体效果考虑, 选择正丁醇为溶剂是最优的。从产品收率角度考虑, 在不同溶剂体系中, 随着溶剂量的增加, 产品收率基本呈逐渐降低的趋势, 但产品的比旋光度也基本上是呈逐步上升的趋势。
2.3 反应时间对拆分的影响
正丁醇的量为30 m L, 反应温度为45℃, 改变反应时间, 得到的D-2-氨基丁醇的收率和比旋光度如表3所示。由表3可知, 随着反应时间的延长, D-2-氨基丁醇的收率和比旋光度基本保持稳定。当反应时间超过1.5 h后, 反应时间对拆分的收率和比旋光度没有什么影响。
2.4 反应温度对拆分的影响
正丁醇的量为30 m L, (DL) -2-氨基丁醇和L (+) -酒石酸的量不变, 改变反应时间, 得到的D-2-氨基丁醇和L (+) -酒石酸的酸式盐的收率和比旋光度如表4所示。
由表4可知, 随着反应温度的升高, 收率逐渐降低, 比旋光度逐渐上升。但是当温度升到45℃以上时, 收率和比旋光度不再变化。这是因为当反应温度达到45℃时, 已经能确保L (+) -2-氨基丁醇的酒石酸盐全部溶解, 在降温D-2-氨基丁醇的酒石酸盐过程中, L (+) -2-氨基丁醇的酒石酸盐依然溶解在溶剂中。
3 结论
以 (DL) -2-氨基丁醇作为原料, 以正丁醇作为拆分溶剂, 经过拆分, 脱盐得到了 (D) -2-氨基丁醇和 (L) -2-氨基丁醇。经检测表明其各项指标均符合 (D) -2-氨基丁醇和 (L) -2-氨基丁醇的市售质量标准, 并且优于同类文献相关数据。
化学拆分法制备D-2-氨基丁醇反应操作简便, 避免了酶法繁琐的产品后处理过程。正丁醇作为拆分溶剂的拆分效果最好;当反应时间超过1.5 h后, 反应时间对拆分的影响很小;随着溶剂量的增加, 产品收率基本呈逐渐降低的趋势, 但产品的比旋光度也基本上是呈逐步上升的趋势。反应总收率为83.69%。
摘要：以酒石酸为拆分剂, 从外消旋2-氨基丁醇中拆分出 (D) -2-氨基丁醇和 (L) -2-氨基丁醇。考察了不同的溶剂对2-氨基丁醇拆分的影响, 最终选取了正丁醇作为拆分溶剂。并对反应时间, 反应温度, 溶剂体积对拆分的影响进行了考察。在最优条件下, D-2-氨基丁醇的总收率达到83.69%, 旋光达到9.9°。
关键词：2-氨基丁醇,酒石酸,旋光,拆分
参考文献
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[5]闫喜龙.手性邻氨基醇类化合物及相关药物的合成研究[D].天津大学博士学位论文, 2004:77-80.
实验室制备氯气化学方程式 篇4
氯气泄漏极易造成人身伤亡和区域性污染，防止氯气泄漏的方法有：
1、不能选用存在缺陷的设备和部件，各设备和部件要定期检测和检验;
2、加强工艺管理，严格控制工艺指标，发现问题必须及时检查和处理;
3、加强事故氯处理装置的管理和检修，相关装置采用多路电源供电，定期清洗事故氯处理装置，机泵定期试车;
化学制备法 篇5
近年来,在纳米金刚石薄膜研究领域出现的一个新概念越来越引起人们的注意——超纳米金刚石薄膜,它是为了区别粒径尺寸在几十到几百纳米之间的纳米金刚石薄膜而提出的一个全新概念。首先它的粒径尺寸一般在3~10nm,且晶粒大小不受薄膜厚度的影响(纳米金刚石薄膜的粒径一般随着薄膜厚度的增加而增大,当薄膜厚度达到1μm左右时,变成微米金刚石薄膜);另外它的制备工艺条件也不同于一般纳米金刚石薄膜,是由Ar、He等稀有气体与碳源在一种少氢的环境中通过各种工艺制备而获得的[1,2,3,4,5,6];而且超纳米金刚石薄膜除了具备微米和纳米金刚石薄膜所具有的优异的物理化学性能外,还具有更优异的表面性能(如低的表面粗糙度、摩擦系数和粘附性能等),同时还具有优异的电学性能(如场发射性能等)[2,3,4,5,6]。
相比于国外对超纳米金刚石研究的逐渐深入,国内对此方面的研究则相对较少[6],对于超纳米金刚石薄膜的制备,特别是利用微波等离子化学气相沉积法制备超纳米金刚石薄膜的研究国内还未见报道。因此,本实验详细探讨了利用微波等离子体化学气相沉积法制备高质量的超纳米金刚石薄膜的过程,并利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)及拉曼光谱(Raman)对制备的薄膜进行了相关的表征。
1 实验
1.1 实验装置
在自行研制的石英钟罩式MPCVD装置上制备超纳米金刚石薄膜,其主要结构如图1所示,微波频率2.45GHz,额定功率1.5kW,采用红外测温仪测量样品温度。
1.2 实验工艺
要制备高质量的超纳米金刚石薄膜,必须在沉积初期具有很高且均匀的成核密度[7]。为此实验采用对10mm×10mm镜面抛光的n型Si(100)单晶基片两步机械研磨预处理方法来增强成核:先用粒度为0.5μm的金刚石微粉对基片表面进行手工研磨,再用混有粒度为40μm金刚石粉的乙醇悬浮液超声研磨处理20min,最后用无水乙醇清洗,吹干后放入样品室备用。
制备超纳米金刚石薄膜的具体工艺参数如表1所示。其中 Ar、CO2、CH4的流量分别为80mL/min、8mL/min、10mL/min,且保持不变,沉积时间为5h。生长结束后再用H2等离子对样品表面进行20min的原位刻蚀处理,以除去表面残留的石墨等非金刚石相。
1.3 金刚石薄膜的微观分析
对于制备出的金刚石薄膜,采用英国Renishaw公司InVia型激光拉曼(Raman)谱仪分析碳的各种键合状态,以评价各金刚石薄膜的内应力及物相纯度的变化;采用Leica Cambridge LTD公司S440型扫描电镜(SEM)观察薄膜的表面形貌,以评价所得膜材的晶粒尺寸大小及组织结构特点;采用日本精工公司SPI3800N扫描探针显微镜(AFM)观测薄膜表面的三维形貌,以确定超纳米金刚石膜的表面粗糙度及膜材的晶粒尺寸大小。
2 结果与讨论
从图2(图2(b)为其断面图)可以看出,膜层中金刚石晶粒细小,晶粒间无明显团聚也无异常长大的晶粒存在;晶粒间相互直接连接成膜,膜层结构致密;从横断面的SEM图可见,膜厚在5μm以上,且沿膜厚方向无柱状晶,为纳米晶反复形核生长成膜,纵向结构致密,表面平整光滑,是结构质量优良的超纳米金刚石薄膜。
图3为超纳米金刚石薄膜的原子力显微镜图像,图3(b)为薄膜的三维图。从图3中可以更为直观地看出,超纳米金刚石薄膜的膜层表面比较平整,是由纳米级金刚石晶粒堆积连接而成,没有异常凸起的晶粒,平均晶粒尺寸约7.47nm,表面粗糙度约15.72nm。超纳米金刚石会有如此的特性,是与其特殊的生长机理分不开的。超纳米金刚石薄膜的生长不同于普通金刚石薄膜,伴随有很高的二次形核率(生长所需的是C2基团,不同于普通金刚石薄膜所需的是CH3和C2H2基团)[8,9],从而使其晶粒细小,表面光滑。
图4为超纳米金刚石薄膜的Raman光谱图。图4中包含着相对强度比较高的金刚石特征峰(位于1336cm-1附近),此外,还有至今仍存在争议的用作纳米金刚石特征峰判据的PA(转聚乙炔)峰、非晶碳峰(D峰)以及比较明显石墨峰(G峰)[10]。由于Raman散射对sp3键的灵敏度因子仅为sp2键的1/50,所以可以明显地看出为比较纯净的多晶金刚石薄膜,非金刚石相含量比较低,但较之微米级的金刚石薄膜还有差距。这是由于超纳米金刚石薄膜主要是由2种碳相——纳米态的金刚石颗粒以及晶界上的无定形碳构成,其晶粒尺寸比较小,晶界含量比较多,因而其石墨相的含量一般比普通微米金刚石薄膜稍多。
从图4中可以看出,金刚石的特征峰向高频方向偏移(金刚石单晶的Raman特征峰在1332cm-1附近),说明薄膜内产生了明显的应力,这与氩气离子在金刚石薄膜晶界处的存在有关。
3 结论
采用MWPCVD技术,利用Ar、CH4、SiO2混合气体在一定的工艺条件下可制备出高质量的超纳米金刚石薄膜。制备的超纳米金刚石薄膜是一种致密而均匀的薄膜材料,其生长过程伴随有高的二次形核率,且沿膜厚方向无柱状晶,为纳米晶反复形核生长成膜;纵向结构致密,薄膜厚度在5μm以上,表面晶粒大小和粗糙度与薄膜厚度无关;薄膜表面平整光滑,平均晶粒尺寸在7.47nm左右,表面粗糙度在15.72nm左右,是结构、质量优良的超纳米金刚石薄膜。
参考文献
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化学制备法 篇6
多年来,人们用各种有效方法来制备各种薄膜材料,诸如金属有机化学气相沉积、分子束外延、溅射、激光脉冲、原子层外延等[1,2,3,4,5],并把它们应用于光电设备中,其中采用化学水浴法制备ZnS薄膜,并将其应用于以CuInGaSe2为吸收层的太阳能电池缓冲层中的电池效率很高,达18.6%[6],仅次于以CdS为缓冲层的电池。化学水浴法[7,8,9,10,11,12,13,14]具有成本低、设备简单、不需要真空系统等优点,可制得质量相当好的多晶或非晶半导体薄膜,尤其是它的沉积温度很低,这是其它方法所不能比拟的。同时,ZnS无毒、禁带宽度高(3.6～3.8eV)、透光性好;器件化后可增加开路电压,提高短路电压;在ZnO和CuInGaSe2之间起结构缓冲、减小晶格失配度的作用;且与吸收层(铜铟镓锡(CIGS))结合好,电池转换效率高。在所有太阳能电池缓冲层材料中,无毒ZnS是取代有毒CdS最好的材料[15]。
然而,由于化学水浴沉积ZnS薄膜的成膜激活能很低,甚至在室温下也能生长出ZnS薄膜,所以人们更多地关注于成膜动力学的研究,而很少系统研究温度对ZnS薄膜光学性能的影响。本实验通过改变薄膜的生长温度,研究了薄膜的形貌、沉积速率、Zn∶S原子比、禁带宽度、透过率和反射率之间的关系,以期获得系统、综合性能优异的ZnS薄膜。
1 实验
采用化学水浴法(CBD)制备ZnS薄膜,试剂ZnSO4·7H2O、SC(NH2)2、浓NH3·H2O、水合N2H4·H2O均为分析纯。步骤如下:在250mL烧杯中将一定量的NH3·H2O和 N2H4·H2O混合,用移液管将含有ZnSO4·7H2O,的溶液移入上述烧杯中,烧杯预热后,把经去离子水预溶后的SC(NH2)2用玻璃棒引入其中,反应液总量为150mL。把先用乙醇清洗20min,再用丙酮清洗20min,接着用10%的HF刻蚀30s的玻璃衬底放入反应液中,清洗和刻蚀过程均在超声波清洗器中进行。用搅拌器搅拌均匀,盖上杯盖,防止氨的挥发。反应在CBD装置中进行(如图1所示)。具体溶液配方见表1,沉积温度见表2,沉积时间均为1.5h。
采用Bede-D1型多功能高分辨X射线衍射仪分析薄膜结构,用FEI quanta 200型环境扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜形貌,用EDS分析薄膜成分,用Aquila公司的nkd(折射率、消光系数和薄膜厚度)-薄膜分析系统测试薄膜的透过率和反射率。
2 结果与分析
2.1 薄膜外观
各试样的外观描述见表3。由表3可知,随温度的升高,试样的透明性有所下降,但到90℃时,透明性得到提高。由于光干涉的影响,试样表面也由乳白色变为蓝色。
2.2 薄膜的SEM图和EDS成分分析
图2是1#、 2#和5#配方试样的SEM图。由图2可知,随着沉积温度的升高,薄膜表面的变化不大,平整且均匀,表明在此低温沉积条件下,升高温度并不能明显改变薄膜的形貌,即薄膜以何种方式生长对温度的依赖性较小。同时,是否成膜也与温度关系不大,这与ZnS薄膜沉积激活能较低有关[16]。50℃时ZnS可以成膜,但升高温度增加了薄膜表面的白点,这是沉淀进入薄膜的结果。
图3是薄膜的EDS成分分析图。由图3可知,温度为70℃时,Zn/S原子比为0.49∶0.48≈1∶1。80℃时Zn原子含量则比S原子含量少,表明温度对薄膜长大历程及进度有较大影响,直接导致了薄膜成分的差异。
2.3 薄膜的沉积速率
图4是薄膜厚度随温度变化的关系图。由图4可知,随温度的升高,薄膜的厚度增加,80～90℃时增加较快,表明温度的升高加快了薄膜的沉积速率,沉积速率对温度依赖性较大。原因是温度的升高不仅有利于加快Zn(NH3)42+向衬底的扩散、吸附与释放Zn2+的速率,而且有利于氨的水解、提高溶液的pH值、加快硫脲水解释放S2-。同时,水浴温度不应太低,否则薄膜沉积就会缓慢,50℃时沉积速率只有0.56nm/min。
2.4 薄膜的透过率与反射率
图5是ZnS薄膜试样的透射率与反射率图谱(未扣背景),从图5可看出,随温度的升高,薄膜的透过率先减小后增大。其原因有两方面:(1)薄膜厚度的增加降低了薄膜的透过率;(2)进一步升温促进了氨的水解、Zn(NH3)42+在衬底上的吸附与释放Zn2+、硫脲的水解与释放S2-,改善了膜内原子的迁移状况等,从而提高了薄膜的透过性。在红移方向上1#和5#试样透过率相当,都较好。各配方试样的反射率则是先增大后减小,50℃及90℃时反射率均较小。对同一个试样而言,随透过率的增大,反射率减小,反之亦然,表明它们对应得较好,制备的薄膜平整性较好,此结果与SEM形貌图谱一致。
2.5 试样的XRD分析
图6是1#、3# 和5# ZnS薄膜试样的XRD分析图。由图6可知,随温度的升高,1#、3#和5#试样均为非晶薄膜(2#和4#未列出),这与文献[15]结果一致,表明温度的变化不能明显改变薄膜的结晶性。
众所周知,单质Zn的晶体结构属于六方密堆积型,而单质S属于斜方晶。因此,在表面活性点上它们可以形成以Zn(NH3)42+优先定位的六方ZnS薄膜和以S2-优先定位的晶态立方ZnS薄膜,本实验表明Zn(NH3)42+和S2-均没有优先定位,而是紊乱地进入表面活性点,形成非晶态的薄膜;由于水浴温度的限制,通过温度提供足够的能量来直接改善其结晶性是不容易的。
2.6 薄膜的禁带宽度
图7是试样1#和3#的吸收系数的平方与光能的关系。外推吸收系数到零可知,它们的禁带宽度分别为3.64eV和3.83eV,3#禁带宽度蓝移了0.18eV。这是由于薄膜的量子效应造成的,一般认为,当薄膜的厚度大于100nm、颗粒尺寸大于15nm时,不会产生量子效应[14]。
3 结论
化学制备法 篇7
关键词：液相化学沉积法,云母珠光颜料,研究
云母珠光颜料分为单覆层结构和多覆层结构两类,单覆层结构云母珠光颜料的遮盖性能较差,多覆层结构遮盖性能较强。云母珠光颜料由单一色相的银白色型发展到多色相的彩虹型珠光颜料。其中多覆层结构中以云母钛珠光颜料最为优秀。
1云母珠光颜料的研究及应用现状
1.1云母珠光颜料的研究
以云母粉为基底材料,在其表面附着一层具有较高折射率的透明金属氧化物薄膜制成的云母珠光类颜料,由于光的干涉和反射作用从而产生色彩斑斓的珠光光泽,色彩变换从柔和缎面至耀眼闪烁。早在20世纪60年代初期最早由美国杜邦公司研制开发出,一经开发,这种新型珠光颜料的优良特性就被广泛应用到了很多领域[1,2,3],其特点如下:优良的耐候性、无毒、耐酸、耐碱、不导电、不导磁、化学性质稳定等。 本文就是基于此研究其前期制备的方法。
随着云母珠光颜料应用范围的扩大,其覆盖性、上色率、通透点、长效性及抗光性等都还有大大折扣之处,在市场对接上受到很多制约,因此对这些内部特性的改良是目前珠光颜料研究的首要任务。无机化学材质原料外部改性是新世纪以来材料科学领域内新生的一种创新技术,大家运用这种改变性质的机理对开发高品质云母珠光颜料展开了深层次的研发,使其成为具有广阔应用前景的功能性颜料。 通过各种研究发现云母钛珠光颜料是一种新型的合成珠光颜料。
1.2云母钛珠光颜料国内外应用现状分析
现在欧美、日本等国家已有各种类型的云母钛珠光颜料系列产品,而且仍在进一步继续开发[4]。目前,全世界云母珠光颜料的总产量超万吨。我国在云母珠光颜料的探究和市场对接方面起步较晚,我国云母钛珠光颜料的研发、生产和市场对接均处于低级起步阶段,不管是成品的产量、技术水平和市场对接都在一个低层次徘徊,与国外相比无论在研究开发还是在市场对接上仍存在较大差距,而且开发品种单一, 这在很大程度上制约着我国这一领域颜料的创新和发展。因此,加大对多覆层云母钛珠光新型颜料的研究力度有着极其重要的意义。
2最初探索领域
2.1单、多覆层云母钛珠光颜料的选型
如上述所述的品种很多,但研究方法多采用溶液沉积法[6], 其共同制备工艺如图1所示。
2.2云母珠光颜料的生产方法
(1)p H值调节法(缓冲剂选型不同)
此实验利用不同种类的缓冲剂来调节p H值,缓冲剂的类别又可大致归类为:
1弱酸钛溶液法:此法的缓冲剂包括多羟基有机酸或可电离多元有机酸(如乙酸、橼酸等)。随着金属型钛盐的水解。 在云母表层上沉积的是含H2O的有机酸钛,末期经烘烧得到的金红石型的云母珠光颜料。这种方法制得的颜料颗粒小,成品光亮度高,工艺容易,p H值范围广,但产品色泽不好。而且由于使用多元有机酸经济成本飙升。
2金属及金属氧化物酸性溶解液缓冲剂法:顾名思义是指金属或金属氧化物的成型物如铁粉、锌片、三氧化二铝、锌的氧化物等。这些金属元素或其氧化物可以和钛盐水解产生的酸发生化学变化从而起到调节p H值的功效。该过程原材料易得, Ti O2微粒在云母表面分布均匀,包覆率完好,色度较好。但金属及金属氧化物酸性溶解液缓冲剂法不能影响成品的色度。
3有机碱尿素调节p H值法:加热升温后缓慢分解,从而起到控制溶液酸碱度的作用。实验工艺见图2。
此工艺条件下p H值容易控制,产品质量稳定。
(2)在气相环境中用化学方法沉积
首先气态- 固态下反应,在较高温度下使metal- 有机化合物发生化学分解并同时沉积在主体材质云母表面,使晶体化和表面附着一次性完成。
(3)化学诱导法[5]
二氧化钛的两种晶型,即金红石型和锐钛型,对珠光贡献大的是金红石型,一般的方法是通过高温煅烧使锐钛型向金红石型转变,但在高温条件下云母基质很容易遭受破坏,而且能耗也大。加入合适的金红石促进剂,能解决此问题,目前一般在实验中采用的是锡盐促进剂(如Sn Cl4),也有用复合化学诱导剂的(如Zn O和C)。
参考文献
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电化学法制备L-半胱氨酸的研究 篇8
关键词：电化学法,L-半胱氨酸盐
L-半胱氨酸是一种含还原性巯基的重要α-氨基酸,L-半氨酸盐酸被广泛地用于生物化学和营养的研究,被用作制备组织培养基和食品改质剂;在医药上,可用作治疗肝炎,肝中毒,锑剂中毒的解毒剂,特别可作为放射性伤害的预防和治疗。
L-半胱氨酸的合成一般有两种方法:化学还原法和电解还原法。20世纪50年代末已有人[1,2]用电解法制备L-半胱氨酸获得成功。中国在20世纪80年代初[3]也开始了此项研究。电解还原法具有产品质量好,收率高,污染少,成本低等优点。本文针对提高产品效率、电流效率等问题,以及电极、隔膜材料及电解时间等工艺条件进行初步研究。
1 实验部分
1.1 仪器与药品
硅整流器,厦门整流器厂;阳极DSA,上海4805厂制;全氟磺酸阳离子交换膜,上海有机所。
胱氨酸,上海康达化学试剂厂。
1.2 实验方法
阴极液为0.66 mol/L的胱氨酸溶液(16 g胱氨酸溶液于10%盐酸中并稀释到至100 mL),阳极液为5%硫酸溶液,阳极液容量为70 mL两间距离为15 cm,电流密度为3~4 A/dm2, 在室温下电解,以饱和甘汞电极,用直流数字电压表测量电位,并控制在-0.62 V以下(Vs SCE)。电解过程中,隔一定时间,取阴极液4 mL, 用碘量法[4]分析产率。也可跟踪电解液旋光的变化[5],从而确定电解停止的时间。
产率最高达98%,相应溶液旋光度变为+4.8,电流密度4.8 A/dm2,电解10 h,电流效率达68.9%。
2 结果与讨论
2.1 电解终止时间的判断和控制
在电流的作用下,胱氨酸分子中的-S-S-键断裂,同时由阳极提供的H+离子透过电解膜移至阴极室,在阴极进行还原和并对加成,生成L-半胱氨酸。如果未到终点而停止电解,则产品收率低,纯度低;如果到达终点后再电解,则会发生副反应,因而使产品的产率、纯度和电流效率降低。
以前一般采用观察法,即在恒电流的情况下,当阴极有大量氧气析出时停止电解,此法很不准确。文献[6]提出以阴极电位明显上升时作为电解终点.我们通过实验发现这种方法也不准确,因为电极电位受多种因素影响,有的产率才达到80%,阴极电位值就发生突跃。我们通过实验确认:采用碘量法分析转化率及跟踪测定旋度的方法判断电解终止时间可获得较好的效果。电解过程L-胱氨酸([α]
2.2 有关电极、隔膜与电解质选择和效果
实验指出,必须选择H2过电位较高的金属作为电解阴极。我们分别对Cu、Sn、Ni、Ti、Zi、Al、Pb等作为阴极进行比较实验,结果发现Pb较适宜。具有价格低廉、加工方便,并有效地避免析氢时发生的副反应等优点。有利于提高电流效率和产率。但在实验中我们也发现电解一段时间,Pb电极表面发生剥落或沉积低过电位金属,这些表面状态变化,使电解后期电流效率呈下降趋势,产率难以提高(如图1所示)。我们用上海有机所提供的阳离子全氟槽磺酸交换膜作为隔膜,与改性石棉膜比较。当电流强度为100~150 mA时,采用离子膜槽电压为4.5~5.5 V,而采用石棉隔膜,因膜电阴较小,在同样电流强度下,槽电压可降低0.5~1.0 V,但膜的机械强度较差,寿命短,而离子膜的机械强度好,使用寿命长,不过SO
我们认为离子交换膜的性能有待提高,而改性的石棉隔膜仍不失为隔膜材料。还可考虑采用盐酸作为阴极液,不仅可以降低槽电压,还可避免SO
2.3 有关电流效率和产率问题
氢气的析出是影响电流效率和产率的主要因素,阴极电位低于-0.65 V时,一般无H2析出,而在此电压下应保证有较大的电流强度,从而提高电流效率,并在短时间内获得较高的产率。
(1)搅拌的影响
实验指出,当电流强度在100~120 mA时,有搅拌时阴极电位在-0.32~-0.35 V左右,停止搅拌升高至-0.6~-0.7 V,搅拌的作用在于减少浓差极化。工业生产中采用电解液循环的办法也是这个原因。
(2)阴极添加剂的作用[8]
实验指出,在阴极液中加少量尿素,阴极电位值下降,电流趋于稳定(如表1所示)原因可能在于尿素能有效地抑制H2的析出,从而导致上述效应。
(3)上面提过的电极表面状态化和Pb电极本身纯度都是影响电流效率和产率的重要因素。
恒电位法可获得较大的产率,但生产周期长。用恒电流法虽能提高电流值,在生产前期能迅速达到较高的转化率,但后期电流值大大降低,电解时间拉长,产率仍难以提高,而这又以电位值的突跃为转折点,突跃出现的时间迟早又与电解前期的电流密度相关。我们发现,电流密度愈大,突跃愈早。可见如何综合考虑时间、效率和产率而适当选择密度和电压是至关重要的,有待进一研究。
3 结 论
(1)以Pb作阴极,DSA作阳极,原料为0.66 mol/L的胱氨酸溶液,阳极液为5%硫酸溶液,在H型槽中电解获得L-半胱氨酸溶液。电流密度为3~4 A/dm2,电解10 h,产率最高达98%,电流效率为68.9%。
(2)碘量法和吡啶指示法是较好的终点判断法,恒电位法与恒电流各有所长,而选择适当的电流密度、电压和性能优良的电极,隔膜有待进一步研究。阴极添加剂的加入将是有益的尝试。
参考文献
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化学制备法 篇9
钛金属及其合金因其轻质高强、耐腐蚀性、热膨胀系数低、使用寿命长、绿色环保、加工性好、卓越的外观等特点,已在国内外建筑行业中崭露头角[1,2],如西班牙古根海姆博物馆、杭州大剧院等都大量应用钛金属作为屋面和幕墙,坚固更兼具美观和使用年限长。但至今,我国建筑业中钛金属产品的应用尚处于起步阶段,存在应用范围小、产品品种单一和过于依赖进口等问题。研发多功能的钛金属制品将有助于加速钛金属及合金在建筑业的推广和提高我国钛企业在国际钛金属建材的地位。
超疏水表面是指与水滴的静态接触角大于150°,且滚动角小于10°的表面,因其在自清洁、减阻、油水分离等领域具有实际应用前景而引起科研人员的广泛关注[3,4,5]。通常,制备超疏水表面的2条途径是:一是在低表面能物质表面构筑粗糙结构,二是在粗糙结构表面修饰低表面能物质,而后者是目前制备超疏水表面的主要途径。钛金属及其合金在建筑的应用方面主要是外壁、幕墙、屋面、桥梁、雕塑等,常常受粉尘的附着、雨淋而影响美观和使用寿命。超疏水钛表面所展现出自清洁性、低粘附性、强憎水性能有效地克服上述问题。本文采用一种简单、易重复、可大面积工业化生产的电化学法制备出超疏水钛片,其水滴接触角为170°,且滚动角为3°。同时,展现出优异的稳定性。
1 实验
1.1 材料与试剂
钛片:TA1,深圳安峰五金金属材料有限公司生产;无水乙醇、氟化铵、氢氟酸、乙二醇、正己烷、全氟辛基三氯硅烷,均为分析纯;去离子水,自制。
1.2 制备方法
将钛片依次通过无水乙醇、去离子水超声清洗,以便除去表面上的污物,而后在烘箱中烘干待用。以洁净的钛片作为正极,石墨片为负极,置入含质量浓度0.3%的NH4F和体积浓度2.0%HF的乙二醇溶液的电解液中,恒压60 V,在磁力搅拌下冰水浴(0~5℃)反应2 h,然后将样品反复洗涤后于60℃恒温烘箱中烘干。最后,将样品浸泡于含体积浓度0.03%全氟辛基三氯硅烷的正己烷溶液中得到超疏水钛片。
1.3 测试与表征
采用型号为DSA 100的接触角测量仪测量试样表面的水滴静态接触角和滚动角;采用JEOL JSM-6701F型场发射扫描电子显微镜观察试样表面的形貌。
2 结果与讨论
2.1 超疏水钛片
大量文献已报道了阵列的Ti O2纳米管,并深入开发和研究Ti O2纳米管在光催化、自清洁、传感器方面、太阳能电池电池的应用[6,7]。而本文采用低温冰水浴,在钛片表面制得无序状Ti O2纳米管。图1(a)、(b)分别为无序状Ti O2纳米管表面和截面的场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析。
由图1(a)可以看出,钛片表面均匀地分布着无序状的Ti O2纳米管,这些Ti O2纳米管略微倒伏,并伴随着聚集。由图1(b)可以得出,所制备的Ti O2纳米管的长度为2~3μm。
研究表明,决定超疏水表面的2个基本要素是:表面粗糙度和低表面能物质[5]。无序状的Ti O2纳米管极大地增大了钛片表面的粗糙度,能进一步放大固体表面的润湿性,即使亲水表面更亲水,疏水表面更疏水。经低表面能物质全氟辛基三氯硅烷进一步修饰后,钛片呈现出优异的超疏水性(见图2,水滴几乎呈球状,图中右上角的插入图为水滴的静态接触角图片),与水滴接触角高达170°,滚动角为3°。同时,水滴可在超疏水性钛片轻易滚动,并带走钛表面的固体粉末,使钛片表面的恢复洁净。
图3为原始钛片表面的FESEM照片,图中右上角的插入图为水滴的静态接触角图片。
由图3可以看出,未经处理的原始钛片表面光滑平整,无粗糙的结构。原始钛片经含氟物质的修饰,水滴的静态接触角仅为41°,远无法达到超疏水性。可见,粗糙度结构的引入对疏水特性起到极大的放大作用。
2.2 反应时间对钛片表面润湿性的影响
(见图4)
由图4可见,当反应时间从0延长到40 min时,钛片表面水滴接触角从41°增大到121°,呈现出明显增大,主要是因为随着反应的进行,钛片表面逐渐刻蚀出粗糙结构,但此刻的粗糙度仍无法满足超疏水特性;随着反应时间从40 min延长到120 min时,钛片表面水滴接触角从121°增大到170°,呈现较为平缓的上升,且当反应时间为120 min时,展现出超疏水性;随着反应时间的继续延长,钛片表面水滴接触角趋于稳定。
2.3 反应电压对钛片表面润湿性的影响
(见图5)
由图5可见,当反应电压从0提高到20 V时,钛片表面水滴接触角显著增大,从41°增大到130°;当反应电压从20 V提高到60 V时,钛片表面水滴接触角逐步增大,50 V时达到超疏水性(156°),且在60 V时超疏水特性达到最优状态,对应的水滴接触角达171°;随着反应电压的继续提高,钛片水滴接触角变化曲线趋于平滑。因此,较为合理的反应条件是时间为120 min、电压为60 V。
2.4 超疏水钛片稳定性研究
2.4.1 温度稳定性试验
考虑到钛金属及其合金建筑的应用领域主要是在外壁、幕墙、屋面等。因此,超疏水钛金属制品应具有良好的稳定性。本实验从多方面进一步讨论了所制备的超疏水Ti O2纳米管钛片的稳定性。将超疏水钛片放入不同温度环境下保持24h,而后测其接触角的变化,结果如图6所示。
由图6可见,当温度从-10℃升高至100℃的过程中,钛片水滴接触角均不低于160°,依旧保持出色的超疏水性。该结果表明,所制备的超疏水钛片具有优异的耐低温性和耐高温性,能适应严寒酷暑的外部环境。
2.4.2 耐腐蚀性试验
近来年,因工业废气、汽车尾气等的排放导致酸雨日益严重,对户外的金属建筑腐蚀不断加剧。此外,目前所报道的大部分超疏水金属表面(如超疏水铜片、超疏水铝块等)的耐强酸强碱能力差强人意,因为强酸强碱以及腐蚀性盐溶液容易破坏大部分金属表面的微纳米粗糙结构,使其失去超疏水性。因此,如何提高超疏水金属的耐腐蚀性是很有必要的。本实验为测试超疏水钛片的耐腐蚀性,将超疏水钛片分别浸泡在不同p H值的溶液中24 h,而后测其水滴静态接触角,结果如图7所示。
由图7可见,在p H值为1~14范围内,钛片水滴接触角均超过155°,仍然维持显著的超疏水性。表明所制备的超疏水钛片展现出良好的耐腐蚀性,能够应用于腐蚀性环境中。
2.4.3 水柱冲击试验
建筑在户外常常会遭受暴雨的冲击,本实验采用水柱冲击试验来测试所制备的超疏水钛片的耐水冲击性[8],水柱冲击试验是以一定的力推挤针管,使针头处产生速率较大的水柱,该水柱会对超疏水钛片表面形成冲击,超疏水钛片经不同次数水柱冲击试验后,与水滴静态接触角试验结果见图8。
由图8可见,水柱冲击试验次数从20次增大到160次时,钛片的水滴接触角只是略微减小,且均超过155°,仍展现出优异的超疏水性。这意味着所制备的超疏水钛片具有良好的耐水柱冲击性,可适应恶劣的暴雨天气。
3 结语
采用简单的电化学法制备出TiO2纳米管钛片,经全氟癸基三氯硅烷修饰后实现了钛片的超疏水性,水滴通过在超疏水钛片上的滚动带走污染粉末,使钛片表面保持洁净,可提高户外钛金属及合金建筑物的耐污性能。此外,所制备的超疏水钛片还展现出优异的耐高低温性、耐腐蚀性、耐水柱冲击,意味着可适应较为恶劣的环境。这种稳定的超疏水钛片将有助于钛金属及制品在建筑业及其它领域的推广应用。
参考文献
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