气相爆燃(轰)法合成纳米二氧化锡及表征分析

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纳米二氧化锡因其独特的性质,在很多方面都有着广泛的应用,由于目前制备方法存在的许多弊端,找到一种更好的制备方法极其必要。气相爆燃法是通过引爆混合气体制备纳米材料的一种新思路,具有产物纯度高、粒径可控等优点。本文主要是对气相爆燃法制备纳米二氧化锡的研究,通过实验总结初始条件对生成纳米颗粒的影响规律。本文的主要研究内容:1.通过气相爆燃的方法,成功制备出了纯净的金红石相纳米二氧化锡颗粒。2.以压力测试和高速摄影为实验手段,测量出了两种不同初始压力下的爆压和爆速,并与计算的理论值进行了对照。3.对以氢气和氧气为爆源,以四氯化锡为前驱体,通过气相爆燃的方法制备出的纳米二氧化锡颗粒进行了表征。实验表明,当SnCl4:H2:O2=l:2:l时,制备二氧化锡粒径、形貌都较好。此时的颗粒粒径在10nm左右,颗粒都呈球形,分布均匀,分散性良好。随着初始温度的升高,纳米氧化锡颗粒有长大的趋势。随着前驱体浓度的增大,二氧化锡颗粒的粒径变大,团聚现象越来越明显。随着氧气含量的增加,二氧化锡颗粒形貌变得不规则,颗粒尺寸变大,有明显的团聚现象。4.在初始压力大于O.1MPa情况下,制备的二氧化锡纳米颗粒的粒径增大到100nm以上,颗粒呈类球形,晶型为金红石相,晶体无缺陷。5.通过假设压力曲线与温度变化曲线之间的相似关系,将温度曲线作用于Kruis模型,通过与实验结果的对比,修正了模型当中的气体粘滞系数,对不同条件下颗粒的变化趋势进行预测。
摘要第1-5页
Abstract第5-10页
1 绪论第10-16页
   ·二氧化锡的结构与性质第10页
   ·纳米二氧化锡的应用第10-12页
     ·电学特性与应用第10-11页
     ·光学特性与应用第11页
     ·催化特性与应用第11页
     ·气敏特性与应用第11-12页
     ·压敏特性及其应用第12页
     ·在涂料方面的应用第12页
   ·纳米二氧化锡的常用制备方法第12-14页
     ·固相法第12-13页
     ·液相法第13-14页
     ·气相法第14页
   ·研究内容及选题意义第14-16页
     ·研究内容第14-15页
     ·选题意义第15-16页
2 气相爆炸的理论与实验验证第16-32页
   ·气相爆炸的相关理论第16页
   ·爆轰参数的计算第16-19页
     ·CJ爆轰参数的计算第16-18页
     ·爆温的计算第18-19页
   ·实验的可行性分析第19-20页
   ·气相爆燃的压力测试与高速摄影第20-26页
     ·实验设备第20页
     ·实验过程第20-21页
     ·压力图谱分析第21-22页
     ·高速摄影第22-26页
   ·相对初始高压下的测试实验第26-30页
     ·压力测试实验第27页
     ·高速摄影第27-30页
   ·小结第30-32页
3 纳米二氧化锡的气相爆燃制备第32-44页
   ·实验材料与设备第32-33页
   ·实验原理与过程第33-34页
   ·初始温度对制备二氧化锡的影响第34-38页
     ·XRD分析第34-35页
     ·TEM分析第35-37页
     ·电子衍射光斑第37-38页
   ·前驱体浓度变化对二氧化锡纳米颗粒的影响第38-41页
     ·XRD分析第38-39页
     ·TEM分析第39-41页
   ·氧气含量变化对二氧化锡纳米颗粒的影响第41-43页
     ·XRD分析第41-42页
     ·TEM分析第42-43页
   ·小结第43-44页
4 初始压力对制备纳米二氧化锡的影响第44-53页
   ·不同压力下制备纳米二氧化锡的实验第44-45页
     ·实验器材第44页
     ·实验过程第44-45页
   ·物相分析(XRD)第45-46页
   ·形貌分析(TEM)第46-48页
   ·纳米激光粒度分析第48-49页
   ·禁带宽度计算第49-51页
   ·HRTEM分析第51-52页
   ·小结第52-53页
5 颗粒长大的数值模拟第53-64页
   ·颗粒晶体长大模型第53-56页
     ·颗粒晶体模型的推导第53-54页
     ·碰撞频率系数第54-55页
     ·特征烧结时间第55-56页
   ·爆压曲线的拟合第56-57页
   ·爆温曲线的拟合第57-58页
   ·颗粒长大模型的建立第58-61页
     ·颗粒长大模型的求解第58-60页
     ·气体粘滞系数的确定第60-61页
   ·颗粒直径的预测第61-63页
     ·爆温曲线的确定第61-62页
     ·颗粒长大的预测分析第62-63页
   ·小结第63-64页
结论第64-66页
参考文献第66-69页
附录A 颗粒长大模型求解的Matlab程序第69-72页
攻读硕士学位期间发表学术论文情况第72-73页
致谢第73-74页
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