為使學(xué)生了解納米材料與納米技術(shù)的前沿研究領(lǐng)域,設(shè)計(jì)了"硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米氧化鋁的疏水改性"綜合實(shí)驗(yàn)。首先以硅烷偶聯(lián)劑KH-560為改性劑,對(duì)納米氧化鋁（Al₂O₃）表面進(jìn)行化學(xué)改性,然后采用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、熱重分析（TG）等手段對(duì)改性前后的納米Al₂O₃進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)的材料制備部分可使學(xué)生熟悉硅烷偶聯(lián)劑的水解、縮合反應(yīng)原理,以及無機(jī)納米材料表面改性方法,對(duì)產(chǎn)物的性能測(cè)試和表征部分可以加深學(xué)生對(duì)紅外光譜法和熱重分析法的理解,既鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手操作能力,又培養(yǎng)和激發(fā)了學(xué)生的科研興趣。 

【文章來源】：實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2020,37(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

硅烷偶聯(lián)劑KH-560改性納米Al2O3粒子反應(yīng)機(jī)理

圖2為改性前Al2O3(a）與改性后Al2O3(b）的紅外光譜對(duì)比圖。從圖中可以看出，表面改性并沒有對(duì)納米氧化鋁內(nèi)部的化學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，811 cm–1和746 cm–1處的Al2O3特征吸收峰在改性納米Al2O3樣品的紅外譜圖上均有出現(xiàn)。由改性前、后Al2O3的紅外譜圖對(duì)照可知，改性后的Al2O3在1000～4000 cm–1范圍內(nèi)出現(xiàn)了一系列新的吸收峰，在2931 cm–1和2870 cm–1處出現(xiàn)的弱吸收峰對(duì)應(yīng)的是偶聯(lián)劑中—CH2—的C—H鍵伸縮振動(dòng)吸收峰；1400 cm–1處的吸收峰是C—H鍵的彎曲振動(dòng)吸收峰；1205 cm–1附近的弱峰為環(huán)氧基基團(tuán)伸縮振動(dòng)吸收峰；1098 cm–1對(duì)應(yīng)Si—O—Si鍵不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰[13]。由上可知，在納米Al2O3粒子表面接枝上了硅烷偶聯(lián)劑KH-560。另外，觀察改性后的Al2O3紅外譜圖，3464 cm–1左右出現(xiàn)的—OH峰對(duì)應(yīng)Al2O3粒子表面的羥基，說明改性后的Al2O3表面并沒有完全被硅烷偶聯(lián)劑KH-560覆蓋。5.2 熱重分析

圖3是改性前Al2O3(a)和改性后Al2O3(b)的熱失重曲線。從圖中可以看出，改性前的Al2O3在150℃之前的失重率約為1.50%，主要為納米Al2O3表面吸附的水；在相同溫度范圍內(nèi)，改性后Al2O3的失重率約為0.47%，納米Al2O3表面的吸附水明顯減少，間接證明改性后納米Al2O3的疏水性得到提高。在150～700℃之間，改性前Al2O3的失重率約為2.11%，主要由納米Al2O3表面的羥基分解所致；經(jīng)KH-560改性后的納米Al2O3在150～700℃之間失重率約為9.38%，主要由改性Al2O3表面接枝的KH-560分解所致。綜合以上失重率數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出KH-560在納米Al2O3表面的接枝率約為7.27%。5.3 分散性實(shí)驗(yàn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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