聚合物先驅(qū)體法制備多孔陶瓷及其性能研究.pdf

1、多孔陶瓷因其具有低密度、可滲透性、高耐熱沖擊性、高強(qiáng)度和高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性，被廣泛地應(yīng)用于催化劑載體、氣體分離、保溫材料、輕質(zhì)材料和多孔生物材料等領(lǐng)域。目前，通過聚合物先驅(qū)體陶瓷(PDC)路徑，利用相分離原理制備多孔陶瓷因其工藝簡單、孔結(jié)構(gòu)可調(diào)控等優(yōu)點，具有廣泛的應(yīng)用前景，但其中所涉及的相分離過程及陶瓷先驅(qū)體與致孔劑之間相容性對硅基陶瓷孔結(jié)構(gòu)形成的影響尚未被深入研究。此外，因為具有無毒、強(qiáng)氧化性和可見光催化的優(yōu)勢，Bi2WO6被應(yīng)用于環(huán)

2、境凈化領(lǐng)域，其對多種有機(jī)污染物展現(xiàn)出優(yōu)異的光降解性能。而現(xiàn)有的Bi2WO6合成方法很難制備出同時兼具高光催化活性和大比表面積的Bi2WO6光催化材料。
　　本文基于上述問題，采用液-液相分離法結(jié)合交聯(lián)與乳液化過程制備出介孔SiC(O)陶瓷，其次，對影響介孔陶瓷形成的因素（特別是高分子間的相容性）進(jìn)行了深入的研究。此外，通過PDC路徑，將Bi2WO6粉體與陶瓷先驅(qū)體共混后經(jīng)交聯(lián)和熱解，制備出具有宏孔結(jié)構(gòu)的Bi2WO6/SiC(O)納

3、米復(fù)相陶瓷，并評估其光催化降解性能。
　　首先，利用液-液相分離法結(jié)合交聯(lián)和乳液化過程，以甲基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)作為致孔劑，烯丙基超支化聚碳硅烷（AHPCS）為陶瓷先驅(qū)體，制備介孔SiC(O)陶瓷。通過改變PDMS的粘度和兩者的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，研究這些因素對介孔陶瓷孔徑和比表面積的影響。此外，在900℃裂解制備的介孔SiC(O)陶瓷可以在1400℃的高溫下保持孔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
　　其次，為了研究陶瓷先驅(qū)體與致孔劑之間相容

4、性對制備的介孔SiC(O)陶瓷的影響，我們分別選用AHPCS和聚硅氧烷(PSO)作為先驅(qū)體與粘度350cP的PDMS反應(yīng)。通過裂解AHPCS/PDMS共混交聯(lián)的凝膠可以制備比表面積87.83m2g-1介孔SiC(O)陶瓷，其平均孔徑大小為5nm。而以PSO/PDMS共混物為原料在相同條件下所制備的陶瓷沒有形成介孔結(jié)構(gòu)。在AHPCS/PDMS體系中，通過利用FT-IR、TGA、OM、SEM和N2吸附法等表征手段，對其陶瓷化轉(zhuǎn)變、介孔形成過

5、程和介孔特征進(jìn)行表征。研究發(fā)現(xiàn)，聚合物先驅(qū)體與致孔劑之間的相容性對介孔陶瓷的形成有顯著影響。此外，實驗表明所制備的介孔SiC(O)陶瓷對常用染料羅丹明B具有高效的吸附性能。
　　最后，將Bi2WO6粉體與陶瓷先驅(qū)體共混后交聯(lián)，并在氮氣氛圍中分別于600℃-900℃下裂解，制備得到一系列具有宏孔結(jié)構(gòu)的Bi2WO6/SiC(O)納米復(fù)相陶瓷。此外，將最終樣品分別置于黑暗和紫外光照條件下，通過測量羅丹明B濃度的變化值，對樣品的吸附性能和