运用微结构设备作为反应器进行氧化锌材料的制备研究

摘要

纳米材料是纳米科技的重要组成部分,在纳米科技的发展中占有至关重要的地位。纳米材料的制备及其在各个领域中的应用引起了研究者的广泛关注,并取得了巨大科研的成果。纳米材料的制备及应用已成为一个重要的研究性课题,对于纳米科学和现代化工的发展都具有重要的理论意义和实际意义。
　　微结构设备的出现对于纳米材料的制备起了重要的推动作用。运用微结构设备来进行纳米材料的合成具有许多方面优势。微结构设备由于其反应器的尺寸较小,使得反应在小的尺度下发生,因此可以较大程度地实现对反应的量化控制,来精确调整产物的成核和生长过程,使得所制备出产物的形貌和性能与一般反应器所获得的产物有很大的不同,纳米产物具有许多新的性能,可以更广泛运用在许多领域之中并取得良好的效果。并且微结构设备具有很稳定的性能,可以较容易的进行温度、压力等实验条件的调节以及工业化应用,因此考虑采用此种反应器进行纳米材料的制备的研究工作。
　　在本篇论文中,以纳米氧化锌为研究对象,分别研究了运用自己加工的同轴环管微通道反应器以及膜分散微结构反应器作为反应装置,进行氧化锌产物的制备,对其所得产物的形貌及性质进行了初步的探讨。通过与一般搅拌釜反应器所得产物比较研究,突出了运用微结构反应器制备粉体材料的优势所在。
　　首先,以同轴环管微通道作为反应器,在一定的流动速度的前提下,考察了以均相体系与液-液两相体系为环境发生的沉淀反应并观察了在相应实验条件下生成产物的形貌。以硫酸锌溶液和碳酸氢铵溶液为反应物,在加入表面活性剂的条件下探讨了反应物浓度,溶液流速,以及表面活性剂对产物形貌的影响。之后加入了水热过程并研究了水热过程对产物的影响。实验中发现经过水热过程后,产物的形貌发生了巨大的变化。所得的实验结果可以说明同轴环管的反应器可以保证反应溶液保持良好的层流流动状态,为产物的生长提供良好的环境。
　　在液-液两相体系的实验中,采用醋酸锌的乙二醇溶液和为氨为反应物,同样考察了反应物浓度,溶液流速,以及水热过程的影响。由于水热过程会对产物产生较大的影响,因此对水热前和水热后的产物进行了对比研究,结果发现经过水热处理后产物的形状发生了改变,得到了形貌均一的棒状氧化锌结构。通过对反应物浓度实验的考察,发现氧化锌产物的形貌随着反应物浓度的变化而有一定的变化,由长度大约为1μm的较短的棒变为大小为20um的长棒。
　　之后,换用膜分散微结构反应器作为反应装置,进行氧化锌产物的制备,其流动相为硫酸锌的CTAB水溶液,分散相为碳酸氢铵水溶液。分别研究了不同反应物浓度,表面活性剂等对产物形貌的影响。同时这也是为了考察运用不同反应器在相同的实验条件下进行反应,会对所得产物产生的影响。在膜分散微结构反应器中,液体的混合方式为标准的湍流,与同轴环管微通道反应器中标准的层流溶液相比,其混合性能更好,反应过饱和度大,从而影响产物的生成和形貌。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 纳米材料的制备简述

1.3 微结构设备

1.4 本论文的研究内容及意义

第2章微通道反应器中均相反应体系进行ZnO材料的制备

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 实验结果与讨论

2.5 本章小结

第3章微通道反应器中液液两相反应体系进行

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 实验结果与讨论

3.5 氧化锌产物的生长机理分析

3.6 本章小结

第4章 运用膜分散微混合器进行ZnO材料的制备研究

4.1 引言

4.2 实验部分设备及方法

4.4 实验结果与讨论

4.5 本章小结

第5章结论

参考文献

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