材料化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)資料

1、材料化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院高分子科學(xué)與工程系2007年8月前言材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是為了讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固和運(yùn)用學(xué)到的基本理論，掌握材料的化學(xué)合成與制備及材料性能測試的基本知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生和提高學(xué)生的動(dòng)手、創(chuàng)新能力。本實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容的選擇以材料化學(xué)的理論教學(xué)為基礎(chǔ)，包括化學(xué)組成實(shí)驗(yàn)、材料的制備、材料的性能測試和研究開放型實(shí)驗(yàn)四個(gè)部分。參加編寫的人員是河北工業(yè)大學(xué)高分子科學(xué)與工程系教師：閻衛(wèi)東、瞿雄偉、王家喜、潘明旺、任麗、劉國棟、劉賓元、張福強(qiáng)、劉盤閣、姬榮琴、袁金鳳、王小梅、張旭。排名不分先后。 河北工業(yè)大學(xué) 高分子科學(xué)與工程系實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)講義及有關(guān)參考

2、資料。2、實(shí)驗(yàn)儀器的安裝要認(rèn)真、仔細(xì)，安裝完畢要細(xì)心檢查，在接電前一定要檢查各接頭、電源、導(dǎo)線、插頭是否正確和完好。3、實(shí)驗(yàn)過程中要認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，做好實(shí)驗(yàn)記錄。4、實(shí)驗(yàn)中一切廢棄物品一定按規(guī)定進(jìn)行適當(dāng)處理，廢酸、廢堿倒入廢液缸中，廢紙、廢屑投入廢物箱中，用過的溶劑藥品需要回收的，應(yīng)倒入指定的回收瓶中。5、公用的儀器、藥品、工具用后放回原處，藥品按量稱取，不要浪費(fèi)。6、有機(jī)藥品的使用、存放要遠(yuǎn)離火源，注意防火。7、實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)一切意外現(xiàn)象，要及時(shí)向指導(dǎo)老師報(bào)告。8、實(shí)驗(yàn)完畢要認(rèn)真清洗儀器、整理設(shè)備、打掃衛(wèi)生、關(guān)閉水電。9、要保持良好的實(shí)驗(yàn)秩序，室內(nèi)不準(zhǔn)吸煙、大聲說笑。10、要保護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備

3、。對粗心大意或無故損壞儀器者，要依情追查責(zé)任。目 錄第一章 化學(xué)組成實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)1 材料氧化物含量的測定1第二章 材料的制備8 實(shí)驗(yàn)2 甲基丙烯酸甲酯的本體聚合8 實(shí)驗(yàn)3 聚醋酸乙烯乳液的制備10 實(shí)驗(yàn)4 氧化鎂部分穩(wěn)定的氧化鋯微細(xì)粉末的制備13 實(shí)驗(yàn)5 溶膠凝膠法制備TixOy及其光催化氧化活性22實(shí)驗(yàn)6 莫來石質(zhì)高溫陶瓷材料的成型和燒結(jié)27實(shí)驗(yàn)7 聚苯胺的制備及其電化學(xué)性能測試34實(shí)驗(yàn)8 紫外光固化實(shí)驗(yàn)37實(shí)驗(yàn)9 高分子載體催化劑的制備及應(yīng)用40實(shí)驗(yàn)10 不飽和聚酯/粘土復(fù)合材料的制備與性能測試43第三章 材料的性能測試46實(shí)驗(yàn)11 紅外光譜實(shí)驗(yàn)46實(shí)驗(yàn)12 熱分析實(shí)驗(yàn)53第四章 研究型開放

4、實(shí)驗(yàn)57第一章 化學(xué)組成實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 材料氧化物含量的測定采用化學(xué)分析方法測定出材料（包括原料、輔助材料、成品、半成品等）的化學(xué)組成。測定的項(xiàng)目通常為：SiO2 、Al2O3 、Fe2O3 、TiO2 、CaO、MgO 、K2O 、Na2O 和灼減量（I.L，%）；除上述項(xiàng)目外，對于一些材料（如色釉料等）還必須分析ZrO2 、MnO 、CuO 、CoO 、Cr2O3 、NiO 、ZnO 、PbO 、SnO2 、BaO 、P2O5和S（總硫量），有時(shí)還需分析Li2O 、F 和B2O3等。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?本實(shí)驗(yàn)主要測定材料中灼減量、SiO2 、Al2O3含量。使學(xué)生了解和掌握化學(xué)分析的方法。其他化學(xué)成

5、分可參考有關(guān)化學(xué)分析書籍。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1. 取樣 由于所取材料的性狀不同，取樣方法有所區(qū)別。但總體上要求具有代表性，采用四分法取樣，取樣量不小于50g。粉體材料混勻后直接取樣；其余形狀的材料，從一件或幾件有代表性的樣品上取樣，打碎后備用；礦石類原料應(yīng)根據(jù)批量、顆粒粗細(xì)和均勻性等具體情況取樣；取生坯式樣，因泥料均勻，只需在一件完整的未施釉生坯上取樣即可；泥漿或釉漿材料取樣前要充分?jǐn)嚢杈鶆?，?05110下烘干粉碎后取樣。2. 制樣 粉樣材料樣品在105110烘箱內(nèi)烘干2h，冷卻至室溫備用。所取其他材料的樣品全部進(jìn)行粉碎、磨細(xì)，再以四分法逐次縮分到2040g，每次取78g放入瑪瑙研缽中，充分磨細(xì)至

6、200目后再裝入烘干器皿中，置于105110烘箱內(nèi)烘2h，取出冷卻至室溫備用。將稱量后的試樣，按規(guī)定取一定量（0.5g），采用堿熔法，再用水稀釋，制成250mL試樣溶液，以備測定SiO2 、Al2O3 、Fe2O3 、TiO2 、CaO、MgO 、K2O 、Na2O等化學(xué)組成時(shí)使用。同時(shí)需要并行地保留一份原樣（1030g），供以后仲裁或查對分析結(jié)果時(shí)用。3. 準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材和化學(xué)藥品 準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)用化學(xué)器皿、化學(xué)試劑（除注明以外，均為分析純（A.R）、蒸餾水等。實(shí)驗(yàn)器材和化學(xué)藥品詳見化學(xué)組成的測定。三、化學(xué)組成的測定1. 灼減量的測定 灼減量是指試樣在高溫灼燒時(shí)，由于吸附水、結(jié)晶水、層間水、結(jié)構(gòu)水的

7、排除，有機(jī)物和碳酸鹽及其他鹽分解而失重，也有因氧化而增重。因此，灼減量是失重和增重的代數(shù)和，習(xí)慣上灼減量用I.L（%）表示。 測定時(shí)精確稱取烘干的試樣0.5g，放入瓷坩堝（已恒重）內(nèi)，在馬弗爐內(nèi)于9501000下灼燒1h，取出后放入干燥器內(nèi)冷卻，從干燥器中取出后稱量。填寫實(shí)驗(yàn)記錄，并按下列公式計(jì)算灼減量。式中G試樣質(zhì)量，g；G1灼燒前試樣加坩堝質(zhì)量，g；G2灼燒后試樣加坩堝質(zhì)量，g。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按表1-1記錄。表1-1 實(shí)驗(yàn)記錄表試樣質(zhì)量G/g灼燒前試樣加坩堝質(zhì)量G1/g灼燒后試樣加坩堝質(zhì)量G2/gI.L/%2. 二氧化硅含量分析 二氧化硅含量的分析常用氟硅酸鉀容量法、動(dòng)物膠凝重量法、鹽酸一次脫水

8、與硅鉬藍(lán)光度聯(lián)用法；聚環(huán)氧乙烷與硅鉬藍(lán)光度聯(lián)用法。其中以鹽酸一次脫水與硅鉬藍(lán)光度聯(lián)用法為有爭議時(shí)的仲裁分析方法。本實(shí)驗(yàn)采用氟硅酸鉀容量法。 氟硅酸鉀容量法為快速測定方法。它是根據(jù)可溶性硅酸在硝酸溶液中，在有適量氯化鉀存在的條件下加入氟化鉀，使硅定量地生成氟硅酸鉀（K2SiF6）沉淀：沉淀過濾后用氯化鉀-乙醇溶液洗去大部分游離酸，殘剩的游離酸用氫氧化鈉中和（采用甲酚紅-麝香草酚藍(lán)混合指示劑）。沉淀與足量的沸水作用，水解生成氫氟酸，生成的氫氟酸用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定：由所耗的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積即可算出試樣中SiO2的百分含量。（1）試劑硝酸：1：1氯化鉀：固體20%氟化鉀溶液：取20g氟化鉀溶

9、于100mL水中，溶液盛于塑料瓶中。氯化鉀-乙醇溶液：將14g氯化鉀溶于100mL水中，再加入100mL無水乙醇，將二者混合均勻。甲酚紅-麝香草酚藍(lán)混合指示劑：將100mg甲酚紅溶于2.5mL、0.1N的氫氧化鈉溶液中，用水稀釋至10mL，為A液；將10mg麝香草酚藍(lán)溶于1.0 mL、0.1N氫氧化鈉溶液中，用水稀釋至10mL，為B液。將A和B按1：1混合。氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1N。（2）測定步驟吸取試液25mL置于塑料杯中，加入1：1的硝酸1520mL，再加3g氯化鉀，用塑料棒攪拌使其溶解。再用塑料杯加入20%氟化鉀溶液5mL并攪拌1min, 放置510min后，用定性濾紙置于塑料漏斗中過濾

10、，用氯化鉀-乙醇溶液洗滌燒杯及沉淀34次。在原塑料杯中再加入10mL氯化鉀-乙醇溶液，將沉淀連同濾紙一并放入原塑料燒杯中，加5滴混合指示劑，滴加0.1(SiO2)氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液以中和沉淀和濾紙上的殘余酸量，直到溶液由黃色變?yōu)樽仙?。即刻加沸?50mL，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紫紅色為終點(diǎn)，記下毫升數(shù)。二氧化硅百分含量（%）按下式計(jì)算：(SiO2) =式中T SiO2-氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液對二氧化硅的滴定度，mg/mL； V消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；A吸收試樣溶液體積的倍數(shù)；G試樣質(zhì)量，g。（3）實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按表1-2記錄。表1-2 實(shí)驗(yàn)記錄表氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液對二氧化硅的滴定/mg.m

11、L-1消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液數(shù)/ mL吸取試樣溶液體積的倍數(shù)試樣質(zhì)量/gSiO2/%(4) 注意事項(xiàng)氟硅酸鉀沉淀必須在塑料燒杯中進(jìn)行，以防止對容器的腐蝕。溶液體積要控制在40mL左右，沉淀時(shí)的溫度在25以下，溶液的酸度不能低于3N硝酸。對于含鋁、鈦高而硅含量少的試樣，如鋁礬土等，要減少氟化鉀的加入量，以防止生成鋁尖晶石等，造成結(jié)果偏高。過濾后的氟硅酸鉀沉淀不能放置時(shí)間過長，以防止水解。中和殘余酸量是關(guān)鍵一步，操作要迅速仔細(xì)，以防止沉淀水解，影響測試精度。操作要迅速連續(xù)進(jìn)行，中途不得停頓，否則氟硅酸鉀易水解造成分析結(jié)果偏低。3. 氧化鋁含量分析氧化鋁含量分析方法有絡(luò)合滴定法、氟化物取代EDTA絡(luò)合

12、滴定法、8-羥基喹啉-氯仿萃取法，苯甲酸鹽-乙酸乙酯萃取法等。本實(shí)驗(yàn)采用絡(luò)合滴定法。絡(luò)合滴定法屬快速滴定法。試液中的鈦、鐵、釩等干擾元素可通過在強(qiáng)酸性溶液中，用銅鐵試劑-氯仿萃取除去，然后加入過量一倍的EDTA（乙二胺四乙酸二鈉）標(biāo)準(zhǔn)溶液，調(diào)節(jié)pH為5.7，并同時(shí)加熱，這樣可使EDTA與鋁定量絡(luò)合。過量的EDTA則用二甲酚橙為指示劑，用硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴，其反應(yīng)式如下：(H6XO代表二甲基酚橙)（1）試劑鹽酸：比重1：18銅鐵試劑：取0.6g銅鐵試劑溶于10 mL水中，溶解后過濾，用時(shí)現(xiàn)配，不可暴露在空氣中時(shí)間過長。氯仿：CHCl3；氨水：1：1醋酸-醋酸銨緩沖液的制備：將77g醋酸銨溶于水中，

13、加入12 mL、36%濃度的醋酸，用水稀釋至1000 mL。二甲酚橙：0.2%水溶液；EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.04M；硝酸鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.02M。（2）分析步驟吸取試樣溶液25 mL置于5060 mL分液漏斗中，加鹽酸5 mL、新配置的銅鐵試劑5 mL、氯仿10 mL，振蕩1min后靜止。待分層清晰后將氯仿放掉，再另加氯仿5 mL萃取，如此重復(fù)操作三次。將萃取好的試液放入500 mL錐形瓶中，用水洗滌分液漏斗數(shù)次后，在試液中放進(jìn)一小片剛果紅試紙，用1：1氨水中和至試紙呈藍(lán)紫色。然后用滴定管準(zhǔn)確滴入EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液1025 mL（視鋁含量而定），再加15 mL醋酸-醋酸銨緩沖溶液使pH為5.7。最

14、后加水至總體積150 mL左右，再煮沸10min，取下冷卻，加34滴二甲酚橙指示劑，用醋酸鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴過量的EDTA，當(dāng)溶液由黃色變?yōu)槌燃t色時(shí)為終點(diǎn)。氧化鋁的百分含量（Al2O）按下式計(jì)算：（Al2O3）=式中 V1-加入EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL； V2-滴定耗用Pb(NO3)2標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL； K- Pb(NO3)2對EDTA的換算系數(shù)； A-吸取試樣溶液體積的倍數(shù)； G-試樣質(zhì)量，g。（3）實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按表1-3記錄。表1-3 實(shí)驗(yàn)記錄表加入EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V1/ mL滴定耗用Pb(NO3)2標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V2/mLPb(NO3)2對EDTA的換算系數(shù)K吸取試樣溶液體

15、積倍數(shù)A試樣質(zhì)量G/g(Al2O3)/%（4）注意事項(xiàng)本方法中酸度是非常重要的因子。在萃取時(shí)加入鹽酸量不得低于5 mL，否則將會(huì)導(dǎo)致結(jié)果偏低。從用氯仿萃取到煮沸，必須連續(xù)進(jìn)行，中途不宜放置過久。否則銅鐵試劑因氧化而呈黃色，影響終點(diǎn)。當(dāng)用氨水中和時(shí)，切勿過量。否則會(huì)出現(xiàn)濃黃色影響終點(diǎn)觀察，若發(fā)現(xiàn)過量應(yīng)立即加HCl中和。對鋁含量低的試樣，可移取50 mL試液于分液漏斗中，再加10 mLHCl中和。參考文獻(xiàn)1王瑞生主編. 無機(jī)非金屬材料實(shí)驗(yàn)教程. 冶金工業(yè)出版社,2004,5第二章 材料的制備實(shí)驗(yàn)2 甲基丙烯酸甲酯的本體聚合一、 目的要求了解本體聚合的原理，熟悉有機(jī)玻璃的制備方法。二、 基本原理本體

16、聚合是在沒有介質(zhì)存在下單體本身聚合，因此聚合時(shí)只用單體和少量引發(fā)劑加熱使單體聚合生成聚合物。在本體聚合過程中，由于單體聚合時(shí)放出大量熱，而且隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，生成的聚合物溶在單體中，使體系變粘稠，這樣導(dǎo)熱效率更差，熱量難以導(dǎo)出。所以本體聚合控制溫度是很重要的。為了控制本體聚合的速度導(dǎo)出聚合熱，通常采用二段或多段聚合的方法。三、 藥品與儀器甲基丙烯酸甲酯（MMA） 精制過氧化苯甲酰 （BPO） 重結(jié)晶70的恒溫水浴 一個(gè)50毫升錐形瓶 一個(gè)5毫升試管 二個(gè)折光儀（通循環(huán)水維持25）四、 實(shí)驗(yàn)步驟取一個(gè)50ml錐形瓶加入20ml新蒸的MMA，加入引發(fā)劑過氧化苯甲酰（為單體重量0.1%）混合均勻，

17、為使水蒸汽不進(jìn)入錐形瓶內(nèi)，上面可蓋一玻璃紙，用橡皮圈扎緊。將配好的MMA-BPO于水浴加熱，溫度為80-90，直到成粘稠甘油狀液體立即停止加熱，用冷水冷卻至室溫。反應(yīng)過程中隨時(shí)間變化取出一滴測折光率（注意每次測定一次用氯仿清洗整個(gè)棱鏡以除去聚合物）。分別將預(yù)聚物灌入兩支5ml的試管中，灌漿時(shí)注意不要帶入氣泡，將灌完后試管置于40的烘箱中繼續(xù)進(jìn)行聚合，約24小時(shí)，為使聚合進(jìn)行徹底，增加聚合物的硬度，在最后一小時(shí)可升溫至100。計(jì)算：根據(jù)折射率公式 P = 1.0684(np-1.4140)/(0.2137np-0.2359)計(jì)算聚合轉(zhuǎn)化率P，并對聚合時(shí)間t作圖。聚合時(shí)間（分）引發(fā)劑含量1.2%引

18、發(fā)劑含量0.2%現(xiàn)象折射率n聚合轉(zhuǎn)化率p折射率n聚合轉(zhuǎn)化率P102030405060實(shí)驗(yàn)3 聚醋酸乙烯乳液的制備一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握實(shí)驗(yàn)室制備聚醋酸乙烯乳液的方法。2、 了解乳液聚合的配方及各組分的作用。3、 了解聚醋酸乙烯乳液聚合的“實(shí)際體系”與典型的乳液聚合體系的區(qū)別。二、 實(shí)驗(yàn)原理醋酸乙烯單體在過硫酸銨引發(fā)劑作用下，自由基加聚反應(yīng)生成聚醋酸乙烯，其反應(yīng)方程如下：鏈引發(fā)：鏈增長：鏈終止：根據(jù)聚醋酸乙烯的用途不同，可以采用不同的方法。本實(shí)驗(yàn)所制得的聚醋酸乙烯乳液可作粘合劑。其工業(yè)生產(chǎn)是采用聚乙烯醇為乳化劑，過硫酸銨為引發(fā)劑所制得的。聚醋酸乙烯的乳較粒直徑（1µ5µ）比

19、一般乳液聚合（0.05µ0.2µ）產(chǎn)物大，比一般懸浮聚合顆粒直徑（50µ500µ）為小。因此它存在的狀態(tài)還是乳膠狀，不象懸浮液那樣放置后聚合物會(huì)沉淀下來。 一般說來，一個(gè)實(shí)際的聚合體系往往是復(fù)雜的，在一個(gè)聚合過程中，往往有幾種聚合方式同時(shí)存在，因此遇到一個(gè)具體的聚合過程時(shí)，要善于結(jié)合它的具體情況，進(jìn)行具體分析。三、實(shí)驗(yàn)操作儀器與藥品：三頸瓶 250ml 一個(gè)溫度計(jì) 100 2支迂流冷凝器 一只Y字 加料管 一個(gè)滴液漏斗 一個(gè)燒杯 500ml 一個(gè) 50ml 一個(gè)量筒 100ml 一個(gè) 10ml 一個(gè)醋酸乙烯酯 66ml 聚乙烯醇 C·P鄰苯二甲

20、酸二丁酯 C·P 過硫酸銨 C·P正辛醇 C·P實(shí)驗(yàn)步驟：在帶有攪拌裝置的250ml三頸瓶中，加入6克聚乙烯醇和62ml的蒸餾水，水浴加熱至90左右，待聚乙醇全溶后，降溫至內(nèi)溫60左右，加入2.5ml鄰苯二甲酸二丁酯攪勻后，將內(nèi)溫調(diào)至67停止加熱，并加入正辛醇1ml，攪勻待用。準(zhǔn)確稱量過硫酸銨0.10克至小燒杯中，加入5ml蒸餾水，待溶解后，先加入3ml過硫酸銨水溶液與三口瓶中，然后在攪拌下慢慢滴加66ml單體，約在1.52小時(shí)內(nèi)滴完（內(nèi)溫保持在6668，最高不得超過76。再加過硫酸銨0.5ml，等乳液不再升溫，繼續(xù)加過硫酸銨1ml,攪拌15分鐘，如連續(xù)升溫或有迥

21、流，再加入剩余的過硫酸銨0.5ml再攪拌15分鐘，待無迥流或少許迥流時(shí)，加入5ml鄰苯二甲酸二丁酯，再攪拌15分鐘，停止反應(yīng)。四、產(chǎn)品固含量的測定 在準(zhǔn)確稱量的三個(gè)空稱量瓶中，分別加入11.5克產(chǎn)物，再準(zhǔn)確稱量后，將稱量瓶放入110的烘箱中，烘2.5小時(shí)，取出置干燥器中冷卻，再稱量按下式計(jì)算含固量。五、思考題：1溶液聚合，懸浮聚合，乳液聚合的典型特點(diǎn)是什么？如何分析本實(shí)驗(yàn)的聚合體系？實(shí)驗(yàn)4 氧化鎂部分穩(wěn)定的氧化鋯微細(xì)粉末的制備一、背景知識(shí) 粉體的制備方法分兩種。一是粉碎法；二是合成法。粉碎法是由粗顆粒來獲得細(xì)粉的方法，通常采用機(jī)械粉碎?，F(xiàn)在發(fā)展到采用氣流粉碎技術(shù)。一方面，在粉碎的過程中難免混入

22、雜質(zhì)；另一方面，無論哪種粉碎方式都不易制得粒徑在1m以下的微細(xì)顆粒。合成法是由離子、原子、分子通過反應(yīng)、成核和長大、收集、后處理來得到微細(xì)顆粒的方法。這種方法的特點(diǎn)是可獲得純度、粒度可控均勻性好且顆粒微細(xì)的粉體。并且可以實(shí)現(xiàn)顆粒在分子級水平上的復(fù)合、均化。通常合成法包括固相法、液相法和氣相法。1粉碎設(shè)備簡介 陶瓷工業(yè)廣泛使用的粉碎設(shè)備有：(1)顎式破碎機(jī)：用于大塊原料的粗加工。粒度粗、進(jìn)料和出料的粉碎比較小(約為4)而且細(xì)度調(diào)節(jié)范圍也不大。(2)輪碾機(jī)：屬中碎設(shè)備。物料在固定碾盤和滾動(dòng)的碾輪之間相對滑動(dòng)，在碾輪的重力作用下被研磨和壓碎粉碎比較大(約10以上)。不適合碾磨含水量大于15的物料。

23、(3)球磨機(jī)：為陶瓷工業(yè)使用最廣泛的細(xì)碎設(shè)備。濕球磨粉碎效率更高。物料在旋轉(zhuǎn)的筒內(nèi)與比重較大的介質(zhì)(球、棒)相互撞擊和研磨而被磨細(xì)。影響球磨效率的主要因素如下：球磨機(jī)轉(zhuǎn)速：球磨介質(zhì)在離心力的作用下上升到滾筒的上部，自由落下砸在磨料上時(shí)，球磨的效率最高。球磨機(jī)轉(zhuǎn)速太高，會(huì)使介質(zhì)在離心力的作用下隨滾筒旋轉(zhuǎn)，失去了撞擊作用；轉(zhuǎn)速太低，介質(zhì)只能在下部滾動(dòng)失去了與磨料的撞擊作用，磨細(xì)的效率降低。臨界轉(zhuǎn)速N(轉(zhuǎn)分)與球磨機(jī)內(nèi)徑D(米)有如下關(guān)系：球磨介質(zhì)：球磨介質(zhì)越多磨料被撞擊和研磨的機(jī)會(huì)越多，球磨的效率越高。但介質(zhì)過多，占據(jù)的空間太多，反而降低了效率。介質(zhì)的表面積越大，研磨的效率越高；但是介質(zhì)又不能太小

24、，介質(zhì)太小，下落的重力太小，降低了對磨料的磨細(xì)作用。般，大球占l0，中球占20，小球占70。球磨過程中介質(zhì)也會(huì)被磨損、進(jìn)入磨料。因此在選用時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮介質(zhì)帶入的雜質(zhì)對材料的影響以及除去雜質(zhì)的方法。水量：濕磨的效率高，但加入水量過多，不僅占據(jù)了空間，而且物料不能粘附在介質(zhì)上，降低了研磨作用；加入水量過少，泥漿流動(dòng)性差，易成團(tuán)，甚至將介質(zhì)粘在一起，失去了研磨作用。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：料：水=l：1.2。加料粒度一般為2mm球磨機(jī)的裝載量：通?？傃b載量為筒容積的五分之四。物料：介質(zhì)：水=1:(1.21.5):(1.01.2)(4)其他粉碎設(shè)備：環(huán)輥磨機(jī)：磨碎效率高，磨碎比>60。帶入的鐵雜質(zhì)多?；\式打粉

25、機(jī)，用于打散濕的粉團(tuán)料塊。錘式打粉機(jī)；振動(dòng)磨：利用介質(zhì)在磨機(jī)內(nèi)作高頻率振動(dòng)將物料粉碎。進(jìn)料粒度為2mm，出料粒度為60m以下（干磨時(shí)可達(dá)5m，濕磨時(shí)可達(dá)到1m）。注意：采用粉碎法制粉，盡可能地避免磨機(jī)引入的雜質(zhì)（采用相同材質(zhì)的磨球）；或采用除鐵工藝、磁選和酸洗（同時(shí)不能損失有用的成分）。2.粉末制備方法（1）固相法制備粉末：以固態(tài)物質(zhì)為原料通過反應(yīng)制備粉末?；戏磻?yīng)法：兩種或多種固態(tài)粉末混合后在一定的熱力學(xué)條件和氣氛下反應(yīng)成為復(fù)合物粉末，有時(shí)也有氣體逸出。如：·合成BaTiO3粉末：將BaCO3和Ti02混合后，加熱到11001150之間，可獲得性能良好的BaTiO3復(fù)合粉末。從熱分

26、析儀測定混合物在升溫過程中的熱現(xiàn)象和各溫度段的X射線分析可以知道：830，900以及1100有吸熱反應(yīng)；在1150出現(xiàn)放熱反應(yīng)。在830和990時(shí)分別發(fā)生BaCO3由，的相變反應(yīng)。1100開始又發(fā)生吸熱反應(yīng)，從11001150之間BaTiO3的含量達(dá)到最大。如果繼續(xù)升溫，會(huì)出現(xiàn)Ba2TiO4相（有害相)。再升溫BaTiO3相又繼續(xù)增加，到1350，可獲得100的BaTiO3，但是這時(shí)已發(fā)生了BaTiO3的燒結(jié)。因此必須掌握好反應(yīng)溫度和時(shí)間。·合成尖晶石粉術(shù)：·合成莫來石粉末： 熱分解反應(yīng)法：許多硫酸鹽，硝酸鹽等都可以通過熱分解法獲得高純特種陶瓷用氧化物粉末。如用硫酸鋁銨在空

27、氣中進(jìn)行熱分解，可得到的-Al2O3粉，純度高、粒度小(1m)，是高純氧化鋁陶瓷的重要原料。反應(yīng)過程： 約200時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)： 500600時(shí)反應(yīng)如下：800900時(shí)反應(yīng)如下： 1300保溫11.5h反應(yīng)如下： 氧化物還原法：特種陶瓷碳化硅、氮化硅的原料粉在工業(yè)上多采用氧化物還原法來制備。·碳化硅粉末是由氧化硅還原碳化得到的：將SiO2與碳粉混合，在14601600的加熱條件下，逐步還原碳化： 當(dāng)溫度升高到1460以上時(shí)，氧化硅顆粒表面開始蒸發(fā)和分解，SiO2和SiO蒸氣擴(kuò)散到碳粒表面時(shí)，分為以上幾步被還原和碳化。這時(shí)得到的是無定形的碳化硅。經(jīng)過1900高溫處理，可獲得結(jié)晶態(tài)碳化硅

28、。·氮化硅粉末的制備：在氮?dú)鈼l件下，將氧化硅與碳粉混合，加熱1600，進(jìn)行還原氮化反應(yīng)，可得到高純度的細(xì)顆粒氮化硅粉末。 （2）液相法制備粉末：液相法制備氧化物粉末的基本過程為：在金屬鹽溶液中添加沉淀劑或蒸發(fā)溶劑，成為鹽或氫氧化物再進(jìn)行熱分解，成為氧化物粉末。制得氧化物粉末的特性取決于沉淀和熱分解兩過程，熱分解時(shí)的溫度和氣氛對其有很大影響液相法制備特陶粉末的特點(diǎn)是：易控制組成；能合成復(fù)合氧化物粉體：添加微量成分很容易：可獲得良好的混合均勻性等。沉淀法·直接沉淀法：BaTiO3微粉可采用直接沉淀法合成。將Ba（OC3H7）2和Ti（OC5H11）4溶解在異丙醇或苯中加水分解，

29、就能得到粒徑為50150Å凝聚體直徑(1m)結(jié)晶性好的化學(xué)劑量的BaTiO3微粉。通過水解除去了雜質(zhì)，純度可顯著提高(純度>99.98)。 ·均勻沉淀法：不外加沉淀劑，使沉淀劑在溶液內(nèi)緩慢地形成，消除了外加沉淀劑的局部不均勻性。如在金屬鹽溶液中加入尿素，加熱到70左右，發(fā)生水解反應(yīng)： 生成的沉淀劑很快被消耗掉，沉淀劑保持很低的水平，因此沉淀物的純度很高。 ·共沉淀法： 含有兩種以上金屬元素的復(fù)合氧化物，要求粉末原料的純度高，組成準(zhǔn)確、均勻、同時(shí)要求粉末原料是燒結(jié)性能良好的超微細(xì)粒子。 在混合的金屬鹽溶液中加入沉淀劑，即得到成分均勻的共沉淀物，再進(jìn)行熱分解。例

30、如：氧化鎂(或氧化釔)部分穩(wěn)定的氧化鋯微細(xì)粉末的制備：選用提純的氧氯化鋯，溶于水中，加入準(zhǔn)確稱重的氧化鎂，形成混合成分準(zhǔn)確的氯化物溶液；加入過量的沉淀劑氨水，使氫氧化鋯和氫氧化鎂共同沉淀下來；過濾并除去氯離子，加熱分解，可得到氧化鋯和氧化鎂混合均勻的微細(xì)粉末。·醇鹽水解法： 金屬醇鹽M(OR)n(M一金屬元素，OR一烷基)一般可溶于乙醇，遇水后很易分解成乙醇和氧化物或共水化物金屬醇鹽具有揮發(fā)性，易于精制，可以得到高純度的微細(xì)粉末。·特殊的沉淀法：a.溶膠凝膠(Solgel)法：將金屬氧化物或氫氧化物的濃溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，干燥后進(jìn)行煅燒，得到氧化物。這種方法適用于能形成濃的溶膠

31、且可以轉(zhuǎn)變?yōu)槟z的氧化物系用這種方法制得的ThO2燒結(jié)性能良好(1150低溫可達(dá)理論密度的99)。 b.凝膠沉淀法：在金屬鹽溶液中加入有機(jī)化合物(作為膠凝劑)，使兩者在堿中共沉淀。生成了由有機(jī)化合物構(gòu)成的凝膠中分散金屬氫氧化物的復(fù)合體，過濾、水洗，煅燒，消除添加劑，得到氧化物微粉。 溶劑蒸發(fā)法：采用噴霧方法使金屬鹽溶液成為微細(xì)顆粒：將溶劑蒸發(fā)后，得到金屬鹽微細(xì)顆粒；經(jīng)熱分解，得到氧化物微粉。 ·冰凍干燥法：噴霧至低溫液體中，細(xì)小霧滴冷凍后用升華的方法，失去溶劑； ·噴霧干燥法：噴霧至熱風(fēng)中，蒸發(fā)溶劑；得到金屬鹽微粒； ·噴霧熱分解法；將溶液直接噴霧到高溫氣氛中，使

32、金屬鹽溶液微細(xì)霧滴立即蒸干同時(shí)進(jìn)行熱分解，成為氧化物微粉。 (3) 氣相法制備粉末：由氣相生成微粉的方法有兩種：一種是系統(tǒng)中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的蒸發(fā)凝聚法(PVD)，另一種是氣相化學(xué)反應(yīng)法(CVD)。 蒸發(fā)凝聚法：將原料加熱(用電弧或等離子流)，汽化，使之在冷端冷凝成微粒狀物料；可獲得510nm的微粉；此法適用于制備唯一氧化物，復(fù)合氧化物、碳化物或金屑的微粒。 氣相化學(xué)反應(yīng)法：是金屬化合物的蒸汽通過化學(xué)反應(yīng)，合成所需物料的方法。·單一化合物的熱分解：A(g)B(s)+C(g) 如： CH3SiCl3SiC+3HCl ·兩種以上化學(xué)物質(zhì)之間的反應(yīng)：A(g)+B(g)C(s)+D(

33、g) 氣相反應(yīng)有許多種組合，與鹽類熱分解及沉淀法相比，具有以下特點(diǎn)：原料具有揮發(fā)性，易提純；生成粉料不需粉碎；純度高；分散性好；可以利用反應(yīng)條件(溫度、氣氛、壓力等)的變化，來控制產(chǎn)物粒徑的范圍。如易揮發(fā)物的氯化物與氧氣或水蒸氣反應(yīng)可生成氧化物微粉。二、氧化鎂部分穩(wěn)定的氧化鋯微細(xì)粉末的制備1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?使用氧氧化鋯（ZrOCl2·8H2O）、氧化鎂為原料，用共沉淀法制備氧化鎂部分穩(wěn)定的氧化鋯固體電解質(zhì)超細(xì)粉末。2實(shí)驗(yàn)原理 純氧化鋯的燒結(jié)體晶型是不穩(wěn)定的，在升溫過程中，1140會(huì)發(fā)生單斜相四方相的轉(zhuǎn)變，同時(shí)產(chǎn)生7的體積收縮；在1400時(shí)發(fā)生四方相立方相的轉(zhuǎn)變；降溫時(shí)又會(huì)發(fā)生反方向的相變?nèi)?/p>

34、果在氧化鋯中摻入足夠的氧化釔、氧化鈣或氧化鎂，可以使氧化鋯在室溫時(shí)也能保持穩(wěn)定的立方相結(jié)構(gòu)，晶型不再隨溫度變化；稱為全穩(wěn)定的氧化鋯(FSZ)。 同時(shí)，由于摻入的低價(jià)金屬離子(Ca2+、Mg2+、Y3+)進(jìn)入氧化鋯晶格后，產(chǎn)生了大量的氧離子空位，所以，氧化鋯在高溫（>550)時(shí)，允許氧離子通過氧離子空位遷移，形成氧離子導(dǎo)體。如果原料很純凈(特別是沒有變價(jià)的金屬離子雜質(zhì))，可以得到電子導(dǎo)電很低的氧離子導(dǎo)體，用于制作高溫傳感器(氣體中的氧傳感器)。 為了制作測定鋼液中氧含量的傳感器，要求氧化鋯固體電解質(zhì)管狀元件(5mm×1mm×35mm)具有很好的抗熱沖擊能力，在突然插入1

35、700鋼液的情況下，不允許產(chǎn)生裂紋。這時(shí)，需要用部分穩(wěn)定的氧化鋯材料。 減少氧化鋯中穩(wěn)定劑的含量，可以得到部分穩(wěn)定的氧化鋯（PSZ）。常溫下，部分穩(wěn)定的氧化鋯燒結(jié)體中，三種晶型(單斜、四方和立方)混合存在，使升溫過程中元件的熱膨脹，可以被單斜相四方相轉(zhuǎn)變時(shí)的體積收縮所抵消（如果單斜相的比例合適時(shí))；如果原料粉末很細(xì)小，燒結(jié)體中的晶粒也很細(xì)小，微小的單斜晶?？梢栽诘鸵恍┑臏囟?6001000)時(shí)提前、逐步地發(fā)生相轉(zhuǎn)變，大大地減緩了熱沖擊帶來的熱應(yīng)力；并且，微細(xì)的四方相晶粒(<0.2m的四方相晶粒才能在室溫下存在)有助于提高材料的韌性；另外，燒結(jié)后相變時(shí)產(chǎn)生的微裂紋，也有助于阻止裂紋擴(kuò)展的作

36、用；燒結(jié)體晶粒很細(xì)小，使得元件強(qiáng)度得到了提高；這些因素都有利于提高元件的抗熱沖擊能力。 為了控制三相比例，除了嚴(yán)格控制燒結(jié)、熱處理溫度外，還必須準(zhǔn)確地控制氧化鋯中穩(wěn)定劑(MgO)的含量；另外，要求粉末粒度很細(xì)??；并且不允許帶入雜質(zhì)，因此，我們采用共沉淀法制備氧化鎂部分穩(wěn)定的氧化鋯(MgOPSZ)超細(xì)粉末。 氧氯化鋯（ZrOCl2·8H2O）不溶于酸和堿。所以，可以用酸來提純(除去鐵離子等雜質(zhì))。提純后，將氧氯化鋯溶于水，過濾，除去灰塵、氧化硅等雜質(zhì)；按需要的成分配入氧化鎂；形成鋯、鎂的混合鹽溶液。加入過量的氨水，形成氫氧化鋯和氫氧化鎂均勻混合的細(xì)小顆粒沉淀物。 因?yàn)闅溲趸V比較容易溶

37、于水，因此，必須保持較高的堿性(pH>l0)，不使氧化鎂流失。過濾后，用pH>10的氨水淋洗沉淀物，除去多余的氯化銨；沉淀中加入沉淀劑(高分子溶劑如：正丁醇、聚乙二醇等)；避免在熱分解時(shí)粉體結(jié)團(tuán)。 沉淀物烘于后，在加熱分解過程中，低溫時(shí)首先脫水，然后是剩余的氯化銨分解，最后是鋯、鎂氧化物的生成： 氧化鎂部分穩(wěn)定的氧化鋯超細(xì)粉體的制備過程如下： 稱取原料；加水溶解；過濾固體雜質(zhì)；加入穩(wěn)定劑氧化鎂；加入氨水共沉淀；沉淀物水洗(pH>10)；加入分散劑；干燥；熱分解。整個(gè)工藝流程很長。其中后三部分操作本實(shí)驗(yàn)不做。3實(shí)珍步驟(1)取500氯氧化鋯，置于1000mL的容器中；加入360

38、mL蒸餾水，攪拌，使之溶清。(2)抽濾，除去固體雜質(zhì)：洗凈布氏漏斗和抽濾用的錐形瓶：墊好濕濾紙；緩慢倒人溶清的氧氧化鋯溶液，用水泵抽濾，抽干后，用少許蒸餾水(約20mL)淋洗布氏漏斗。 為得到含氧化鎂質(zhì)量比為2.2%的氧化鋯，計(jì)算需加入氧化鎂的重量；按500g氯氧化鋯中含有的氧化鋯的重量(按分子量計(jì)算，也可以用實(shí)驗(yàn)的方法測定單位體積溶液中的氧化鋯含量，按溶液的濃度和體積來計(jì)算)。(3)加入氧化鎂，攪拌，溶清。(4)共沉淀： 緩慢加入300mL氨水，同時(shí)不停地?cái)嚢?，不使沉淀結(jié)團(tuán)，可補(bǔ)加到400mL氨水，直到沉淀完全，并將被沉淀包裹的水放出，可將攪拌澄清的清液取出少量，在清液中加入氨水后，不再產(chǎn)生

39、沉淀，表明沉淀完全。 在布氏漏斗中再墊濾布和濾紙，將沉淀物倒人布氏漏斗內(nèi)，接通水流泵，抽濾，濾干后，用氨水溶液(1：15)淋洗三次，每次50mL。 為進(jìn)一步除去氯化銨，將濾餅倒在2000mL容器中，加入300mL氨水溶液浸泡，攪拌澄清后，倒掉清液，再次抽濾除水。(5)化學(xué)分析，測定沉淀物中鎂的含量。計(jì)算相應(yīng)的氧化鋯中氧化鎂的含量。(6)干燥： 將濾餅中加入分散劑，攪勻； 蒸餾，干燥沉淀物、回收分散劑；(7)熱分解： 將干燥的沉淀物盛在氧化鋁坩堝中，放在馬弗爐內(nèi)，升溫至480，保溫1h，將剩余的氯化銨分解、排除。再升溫至600，保溫lh，使氧氧化物分解完全； 冷卻后，得到氧化鎂部分穩(wěn)定的氧化鋯超

40、細(xì)粉末。稱重，計(jì)算氧化鋯的收得率。思 考 題1用何方法制備陶瓷細(xì)粉和超細(xì)粉末?2制備超細(xì)粉體對材料的性能有何影響？參 考 文 獻(xiàn)1.曹茂盛等.米材料導(dǎo)論,哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001實(shí)驗(yàn)5 溶膠凝膠法制備TixOy及其光催化氧化活性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握溶膠凝膠法制備TixOy光催化劑。2了解TixOy制備條件對光催化氧化活性的影響。3掌握以TixOy為光催化劑催化降解有機(jī)染料的基本方法。二、試劑鈦酸丁脂，無水乙醇，濃鹽酸，蒸餾水，甲基橙三、實(shí)驗(yàn)原理1溶膠一凝膠法基本原理及其優(yōu)缺點(diǎn)溶膠一凝膠法作為低溫或溫和條件下合成無機(jī)化合物或無機(jī)材料的重要方法，在軟化學(xué)合成中占有重要地位。在制備玻璃、陶瓷、薄

41、膜、纖維、復(fù)合材料等方面獲得重要應(yīng)用，更廣泛用于制備納米粒子。溶膠凝膠法的化學(xué)過程首先是將原料分散在溶劑中，然后經(jīng)過水解反應(yīng)生成活性單體，活性單體進(jìn)行聚合，開始成為溶膠（Sol），進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠（Gel），經(jīng)過千燥和熱處理制備出納米粒子和所需要材料。簡單的講，溶膠凝膠法就是用含高化學(xué)活性組分的化合物（金屬醇鹽或無機(jī)鹽等）作前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿了失去流動(dòng)性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料。其最基本的反應(yīng)

42、是：(l）水解反應(yīng)：M(OR)n H2O M (OH) x (OR) nx xROH(2) 聚合反應(yīng)：MOH HOM MOMH2OMOR HOM MOMROH溶膠凝膠法與其它方法相比具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：（1）由于溶膠凝膠法中所用的原料首先被分散到溶劑中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的時(shí)間內(nèi)獲得分子水平的均勻性，在形成凝膠時(shí)，反應(yīng)物之間很可能是在分子水平上被均勻地混合。（2）由于經(jīng)過溶液反應(yīng)步驟，那么就很容易均勻定量地?fù)饺胍恍┪⒘吭?，?shí)現(xiàn)分子水平上的均勻摻雜。（3）與固相反應(yīng)相比，化學(xué)反應(yīng)將容易進(jìn)行，而且僅需要較低的合成溫度，一般認(rèn)為溶膠一凝膠體系中組分的擴(kuò)散在納米范圍內(nèi)，而固相反應(yīng)時(shí)

43、組分?jǐn)U散是在微米范圍內(nèi)，因此反應(yīng)容易進(jìn)行，溫度較低。（4）選擇合適的條件可以制備各種新型材料。溶膠一凝膠法也存在某些問題：首先是目前所使用的原料價(jià)格比較昂貴，有些原料為有機(jī)物，對健康有害；其次通常整個(gè)溶膠凝膠過程所需時(shí)間較長，常需要幾天或兒幾周：第三是凝膠中存在大量微孔，在干燥過程中又將會(huì)逸出許多氣體及有機(jī)物，并產(chǎn)生收縮。溶膠-凝膠的基本工藝過程2納米粒子晶粒尺寸評估方法納米粒子晶粒尺寸評沽方法有很多種，最常用的是X射線衍射線寬法和電子顯微鏡觀察法。X射線衍射線寬法是測定微細(xì)晶粒度的最好方法。當(dāng)晶粒度小于100nm時(shí)，由于晶粒的細(xì)小可引起衍射線的寬化，其衍射線半強(qiáng)度處的寬化度B與晶粒尺寸D關(guān)系

44、為：B0.89/ Dcos B兀×半高寬/180° 0.154nm電子顯微鏡觀察法是最直接的觀察納米粒子晶粒尺寸的方法。通常采用的電子顯微鏡有透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡。通過直接測量樣品形貌圖像的尺寸乘以相應(yīng)的放大倍數(shù)即可得出晶粒尺寸。3TixOy為光催化劑催化降解的意義光催化氧化在80年代后期開始應(yīng)用于環(huán)境污染控制領(lǐng)域，由于該技術(shù)能有效地破壞許多結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的生物難降解污染物，與傳統(tǒng)水處理技術(shù)中以物理方法相比，具有明顯的節(jié)能、高效、污染物降解徹底等優(yōu)點(diǎn)。染料廢水是目前難降解工業(yè)廢水之一，對環(huán)境的危害日益嚴(yán)重，己受到世界各國的普遍重視。半導(dǎo)體光催化劑，如TixOy，在紫外光

45、照射下，生成具有強(qiáng)氧化還原活性的電子和空穴，可是許多有機(jī)物降解為CO2和H2O，用于處理工業(yè)廢水具有成本低，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，是一種很響應(yīng)用前景的廢水處理方法。制備高活性的TixOy光催化劑是這種過程在處理廢水實(shí)際應(yīng)用的重要課題。合成TixOy的方法很多，不同方法、條件制備的TixOy，光催化活性相差很大。我們用乙醇作溶劑，采用溶膠一凝膠法合成了具有高活性的納米級TixOy光催化劑，以甲基橙的光催化降解作為測試反應(yīng)，考察了催化劑的活性，得到很有意義的結(jié)果。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.催化劑制備及表征將23ml無水乙醇與20ml鈦酸丁脂配制成A液，6ml無水乙醇、2ml乙酸、1.5ml濃鹽酸和3ml蒸餾水充

46、分混合配制B液。將A液置于200ml燒杯中，攪拌預(yù)熱到30，停止加熱（把加熱調(diào)節(jié)為最小，為穩(wěn)妥起見，可拔下加熱子），繼續(xù)攪拌，以100140滴min滴加B液。在滴加過程中加熱盤余熱會(huì)使溶液升溫，控制在35至60之間（若余熱不夠，可適當(dāng)加熱。形成凝膠速度會(huì)與溫度有關(guān)，溫度越高速度越快，要求滴加B液速度也相應(yīng)提高，但由于溶液粘度大，溫度過高可能會(huì)形成底部過熱，產(chǎn)生氣泡，影響外觀）。加熱過程中液面旋渦由大變小，逐漸消失，此時(shí)液面生成一層薄膜，停止攪拌，取出溫度計(jì)，溶液靜置5一10mjn，得淡黃色透明凍狀凝膠。（若旋渦遲遲未消失，可能是由于溫度低引起，只需耐心等待）。將凝膠轉(zhuǎn)入一個(gè)大表面容器中進(jìn)行紅外

47、照射烘干，大約1.5h2h，至變?yōu)辄S色顆粒。注意隨時(shí)翻動(dòng)，避免局部過熱，顏色變深。80度恒溫干燥后產(chǎn)量約4g。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，將上述80產(chǎn)品分別經(jīng)不同溫度（100、120、140、160、180、200、220、240、260、280、300、500、700、800）焙燒2h制得具有不同晶粒尺寸和組成的TixOy光催化劑。X射線粉末衍射法用于測定樣品的結(jié)晶度、晶相組成，并由Scherre公式計(jì)算晶粒尺寸。掃描電子顯微鏡觀察并計(jì)算樣品的晶粒尺寸，與X射線粉末衍射法結(jié)果比較，相互校正結(jié)果。2.甲基橙的濃度與紫外吸收強(qiáng)度的關(guān)系曲線的測定分別配制甲基橙濃度分別是O、1、3、5、7、9、10mg/L的去離

48、子水溶液，測紫外分光光度計(jì)測定其吸收強(qiáng)度。作吸收強(qiáng)度（Y）甲基橙濃度（X)工作曲線。3光催化降解實(shí)臉首先配制甲基橙濃度為10ml/L的去離子水溶液，加入lgTixOy光催化劑，攪拌成懸濁液。甲基橙的光催化降解實(shí)驗(yàn)是在懸浮式光催化反應(yīng)器中進(jìn)行。反應(yīng)溶液1000ml，甲基橙濃度為10ml/L的去離子水溶液。光源是300W中壓汞燈，反應(yīng)過程中通入流量為l00ml/min的氧氣，實(shí)驗(yàn)時(shí)間是lh。每5min后取出少量混合液，放在暗處沉降或過濾，取上層清液，用紫外分光光度計(jì)測定甲基橙的濃度。繪出甲基橙的濃度隨時(shí)間降低的關(guān)系曲線，計(jì)算降解率。實(shí)驗(yàn)6 莫來石質(zhì)高溫陶瓷材料的成型和燒結(jié)一、基礎(chǔ)知識(shí)1成型前粉料預(yù)

49、處理 為使粉料更適合成型工藝的要求，在需要時(shí)應(yīng)對已粉碎、混合好的原料進(jìn)行某些預(yù)處理： 塑化：傳統(tǒng)陶瓷材料中常含有粘土，粘土本身就是很好的塑化劑；金屬粉末也有良好的塑性，一般不需要再加入塑化劑。只有對那些難以成型的原料，為提高其可塑性，需加入一些輔助材料： 粘結(jié)劑：常用的粘結(jié)劑有：聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙二醇、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、石蠟等。 增塑劑：常用的增塑劑有：甘油、酞酸二丁酯、草酸、乙酸二甘醇、水玻璃、粘土、磷酸鋁等。 溶劑：能溶解粘結(jié)劑、增塑劑，并能和物料構(gòu)成可塑物質(zhì)的液體。如水、乙醇、丙酮、苯、醋酸乙酯等。 選擇塑化劑要根據(jù)成型方法、物料性質(zhì)、制品性能要求、添加

50、劑的價(jià)格以及燒結(jié)時(shí)是否容易排除的條件，來選擇添加劑及其加入量。 造粒：粉末越細(xì)小，其燒結(jié)性能越良好；但由于粉末太細(xì)小，其松裝比重小、流動(dòng)性差、裝模容積大，因而會(huì)造成成型困難，燒結(jié)收縮嚴(yán)重，成品尺寸難以控制等困難。為增強(qiáng)粉末的流動(dòng)性、增大粉末的堆積密度，特別是采用模壓成型時(shí)，有必要對粉末進(jìn)行造粒處理。常用的方法是，用壓塊造粒法來造粒：將加好粘結(jié)劑的粉料，在低于最終成型壓力的條件下，壓成塊狀，燃后粉碎、過篩。2粉末成型方法 模壓成型 鋼模壓制成型：將粉末填在鋼制模具的陰模中，在壓力機(jī)上對陽模加壓，使粉末成型。由于粉末間、粉末與模具之間的摩擦力，成為陽模下壓的阻力，如果在單向加壓情況下，會(huì)使坯體沿壓

51、力方向形成壓力下降梯度，使坯體密度沿壓力方向下降。除采用雙向加壓（采用活動(dòng)雙陽模）方法外，還可以在粉料中加入潤滑劑，如油酸、硬脂酸鎂、石蠟汽油溶液等，減少粉末間及粉末與模型之間的摩擦力，提高模壓成型的坯體密度的均勻性。 等靜壓成型：將粉末裝填在可變形的模具（如橡膠塑料等材料制作的模具）里，置于高壓液體中，模具在高壓液體的作用下變形，使粉體在各個(gè)方向上均勻受力，所以坯體密度均勻，由于壓力高，坯體密度高，制品燒結(jié)后強(qiáng)度高。缺點(diǎn)是：坯體外觀尺寸和形狀不易控制，光潔度不高。 粉末澆注成型：在粉料中加入適量的水或有機(jī)液體以及少量電解質(zhì)添加劑，調(diào)成相對穩(wěn)定的粉漿。將粉漿澆注在石膏模具中，靜置一定時(shí)間后，靠

52、近模具處的水分被石膏吸收，粉漿變粘稠粘在模具壁上；倒出多余的粉漿，待坯體稍干硬后與模具分開，即可獲得坯件，干后進(jìn)行燒結(jié)。毛坯的厚度由澆注靜置時(shí)間來控制。此方法適用于薄壁制品的成型。料漿成型主要工藝分為：空心注漿（單面澆注）、實(shí)心澆注（雙面澆注）、壓力澆注、離心澆注，真空澆注等。料漿要有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性。 擠壓成型：將粉料和粘結(jié)劑、增塑劑和溶劑合成泥團(tuán)（含水量為19%-26%），排除泥團(tuán)中的氣體；在液壓機(jī)活塞的推動(dòng)下，泥團(tuán)在縮小的出口處被擠壓、致密并成型。適合制作棒狀和管狀等異型斷面的棒材和管材。 軋模成型：將合好的泥團(tuán)在兩軋輥間進(jìn)行軋制，調(diào)整軋輥間距可獲得不同厚度的板坯。 先將粉料與石蠟、

53、少許蜂蠟及油酸加熱（70100）混勻成均勻的蠟漿（拌蠟）；用壓力將熔化的蠟漿注滿金屬模具中，冷卻后，蠟漿在模具中凝固、成型，脫模后，得到含蠟的坯料（熱壓注）；將坯料埋在氧化鋁粉中，緩慢升溫，將石蠟熔化、被氧化鋁粉末吸收、緩慢燃燒排除（脫蠟）；并使脫蠟后的坯件具有一定的強(qiáng)度；燒結(jié)后得到的制品尺寸精確光潔度高、結(jié)構(gòu)致密。適合制造形狀復(fù)雜、尺寸和質(zhì)量要求高的陶瓷產(chǎn)品。一般采用氣壓（0.7MPa），熱壓注常用石蠟為增塑劑（具有熔點(diǎn)低、熔化后黏度小、流動(dòng)性好、易填充、不磨損模具、冷卻后有一定的強(qiáng)度，并且石蠟冷卻后體積收縮，易脫模、不與粉末反應(yīng)、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)）。使用油酸和蜂蠟為表面活性物質(zhì)（因?yàn)榉勰┍砻鎺в须姾?，具有極性，是親水的；而石蠟是非極性，憎水的，不易與粉粒結(jié)合；表