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无机功能材料的红外光学性能研究

作　者: 赵永恒
导　师: 余锡宾
学　校: 上海师范大学
专　业: 应用化学
关键词: SiO2-TiO2-Y2O3 近红外反射 SiO2-TiO2-Al2O3 中、远红外吸收硬脂酸凝胶法功能材料
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

具有紫外吸收、近红外反射和中、远红外吸收性能的功能材料,是科研工作者关注的一个热点课题。功能材料具有紫外吸收性能,可以减弱紫外线对材料的老化和对人体的伤害;具有近红外反射的性质,可以减弱近红外线产生的热效应,从而降低封闭空间的温度,达到节省能源和保护环境的目的;具有中、远红外吸收的能力,可以实现军事上的隐身效果。所以,此类功能材料有重要的应用价值和广阔的应用前景。本文以硬脂酸、Al(NO3)3·9H2O、Y(NO3)3·6H2O、正硅酸乙酯((C2H5)6SiO4)和钛酸四丁酯(C16H36O4Ti)为原料,通过硬脂酸凝胶法制备了氧化物SiO2、TiO2、Y2O3和Al2O3,SiO2掺杂金属离子(Zn2+、Y3+、Al3+和Ti4+)以及二元功能材料TiO2-SiO2、Y2O3-SiO2和TiO2-Y2O3 ,三元功能材料SiO2-TiO2-Y2O3和SiO2-TiO2-Al2O3。应用X-射线粉末衍射仪(XRD)、差热-热重(TG-DTA)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、紫外-可见光-近红外光谱仪(UV-Vis-NIR)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对功能材料进行表征,并对影响功能材料光学性能变化的原因进行了分析讨论,也给出了一些合理解释。同时,探讨了功能材料组分的浓度(Y2O3或Al2O3)、焙烧温度和焙烧时间对光学性能的影响。实验结果表明:当功能材料SiO2-TiO2-Y2O3中Y2O3浓度为40%,焙烧温度为800°C,焙烧时间为3h时,功能材料的光学性能最好,近红外反射率可达到85%,中红外透过率为40%,远红外透过率为30%;当功能材料SiO2-TiO2-Al2O3中Al2O3浓度为20%时,近红外反射率可以达到85%,中红外透过率达到10%,远红外透过率等于0%。并且随着焙烧温度和浓度(Y2O3或Al2O3)的变化,中红外透过率与远红外透过率的变化趋势一致。该功能材料可以作为涂料应用于建筑、设备涂层等行业,也可以分散到有机溶剂里,制备具有紫外吸收、近红外反射和中、远红外吸收的透明薄膜材料,用作玻璃的隔热贴膜。本文通过硬脂酸凝胶法制备功能材料,并对它在紫外吸收、近红外反射和中、远红外吸收方面的光学性能,进行了系统的研究。由此可以看出:硬脂酸凝胶法制备此类功能材料具有实验条件容易控制、操作简单、原料来源丰富、反应时间短、产率高等优点,最重要的是,该功能材料的各项光学性能都能满足实际应用的需要。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章前言  10-22
  1.1 引言  10-12
  1.2 光谱的工作原理  12-13
  1.3 不同纳米材料的特点  13-16
    1.3.1 纳米TiO_2 的特征  14
    1.3.2 纳米SiO_2 的特点  14-15
    1.3.3 纳米Y_2O_3 的特点  15-16
    1.3.4 其它纳米材料的特点  16
  1.4 热反射材料的研究进展和本文的研究内容  16-19
    1.4.1 热反射材料的研究  16-18
    1.4.2 本文研究的内容  18-19
  参考文献  19-22
第二章硬脂酸凝胶法制备SiO_2、Y_2O_3等功能材料  22-33
  2.1 引言  22
  2.2 实验部分  22-24
    2.2.1 药品和试剂  22-23
    2.2.2 实验所用的仪器  23
    2.2.3 实验步骤  23
    2.2.4 分析测试仪器  23-24
  2.3 结果与讨论  24-29
    2.3.1 XRD 的测试分析  24-25
    2.3.2 SEM 的测试分析  25-26
    2.3.3 FT-IR 光谱分析  26-28
    2.3.4 近红外测试分析  28-29
  2.4 本章小结  29-30
  参考文献  30-33
第三章二元功能材料的红外光学性质研究  33-47
  3.1 引言  33
  3.2 SiO_2 掺杂金属离子的红外光学性能研究  33-38
    3.2.1 实验部分  33-35
    3.2.2 结果与讨论  35-37
    3.2.3 本章小结  37-38
  3.3 二元功能材料的红外光学性能研究  38-45
    3.3.1 实验部分  38-40
    3.3.2 结果与讨论  40-44
    3.3.3 本章小结  44-45
  参考文献  45-47
第四章功能材料SiO_2-TiO_2-Y_2O_3和SiO_2-TiO_2-Al_2O_3的光学性能研究  47-73
  4.1 引言  47
  4.2 功能材料SiO_2-TiO_2-Y_2O_3 的光学性能研究  47-61
    4.2.1 实验部分  47-49
    4.2.2 实验结果与分析  49-59
    4.2.3 本章小结  59-61
  4.3 功能材料SiO_2-TiO_2-Al_2O_3 的光学性能研究  61-69
    4.3.1 实验部分  61-62
    4.3.2 结果与讨论  62-69
    4.3.3 本章小结  69
  参考文献  69-73
第五章全文总结  73-75
致谢  75-76
攻读学位期间取得的成果  76

无机功能材料的红外光学性能研究

内容摘要

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