磷酸鋯負(fù)載二氧化鈦納米流體導(dǎo)熱和分散穩(wěn)定性研究.pdf

1、納米流體作為一種新型的換熱工質(zhì)，具有高導(dǎo)熱系數(shù)的特點(diǎn)，能在換熱系統(tǒng)中增強(qiáng)傳統(tǒng)的換熱工質(zhì)（例如水、油、醇等）很難滿(mǎn)足的傳熱。但是流體中的納米顆粒因?yàn)榫薮蟮谋砻婺軙?huì)發(fā)生團(tuán)聚，團(tuán)聚體到達(dá)一定程度后受重力會(huì)發(fā)生沉降，使得納米流體退化為普通流體，失去良好的傳熱性能。在本文中，我們針對(duì)提高納米流體分散穩(wěn)定性的方法進(jìn)行了研究，提出了一種使納米顆粒分散和均勻地負(fù)載在納米碟片上，控制其團(tuán)聚體大小的方法，提高納米流體的分散穩(wěn)定性。具體工作如下:
　　

2、1.使用水熱法制備層狀化合物磷酸鋯(ZrP)納米碟片，并使用硅烷偶聯(lián)劑——異氰酸丙基三乙氧基硅烷（IPTS）對(duì)其進(jìn)行表面改性，然后與分散好的TiO2懸浮液混合，使TiO2顆粒負(fù)載在ZrP碟片表面，最后使用四丁基氫氧化銨(TBAOH)對(duì)層狀化合物進(jìn)行剝離。通過(guò)使用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線(xiàn)衍射分析儀、激光粒度分析儀和傅里葉紅外光譜儀等對(duì)制備的樣品進(jìn)行分析，結(jié)果顯示:使用水熱法合成的ZrP具有純度高，粒徑分布均勻，剝離形態(tài)完整的

3、特點(diǎn)。通過(guò)IPTS的偶聯(lián)作用，將ZrP與TiO2納米顆粒連接在一起，形成ZrP碟片負(fù)載TiO2納米顆粒的新型復(fù)合顆粒，并且復(fù)合顆粒中TiO2與ZrP的質(zhì)量比對(duì)其形貌起決定性影響作用，當(dāng)TiO2與ZrP的質(zhì)量比為1∶2時(shí)，單個(gè)碟片所負(fù)載的顆粒數(shù)目最多，且沒(méi)有多余的顆粒散落在碟片周?chē)?，是?shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，復(fù)合納米顆粒的最佳配比。
　　2.選取TiO2與ZrP質(zhì)量比為1∶2的ZrP負(fù)載TiO2納米流體，相同質(zhì)量比的TiO2和ZrP混合懸浮液，

4、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的ZrP膠體，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的TiO2納米流體和去離子水作為樣品，使用旋轉(zhuǎn)流變儀和Hot disk熱常數(shù)分析儀對(duì)其進(jìn)行流變特性和導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示:除去離子水外，其他所有樣品均為非牛頓流體，在ZrP負(fù)載TiO2的納米流體和TiO2與ZrP的混合懸浮液中，ZrP起到了減緩剪切變稀速率和增加平均粘度的作用。TiO2納米流體具有最高的導(dǎo)熱系數(shù)為0.778W/(m·K)，相對(duì)于水提高了26.3％.在TiO2-ZrP納米流體

5、和TiO2/ZrP混合懸浮液中，ZrP起到了減小懸浮液導(dǎo)熱系數(shù)的作用。但TiO2-ZrP(1∶2)納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)仍然相對(duì)于去離子水提高了13.1％.
　　3.選取相同的樣品，使用沉降觀測(cè)法對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行研究，使用激光粒度分析儀對(duì)制備之初和沉降后的樣品進(jìn)行粒徑分布測(cè)試，并對(duì)ZrP碟片提高TiO2納米流體穩(wěn)定性的機(jī)理進(jìn)行了分析。沉降觀測(cè)結(jié)果顯示，在50天的實(shí)驗(yàn)時(shí)間范圍內(nèi)，ZrP膠體幾乎不發(fā)生沉降，具有最佳的穩(wěn)定性，其余的含有TiO