模板法制備咪唑基離子液體摻雜二氧化鈦顆粒及其電流變性能研究
發(fā)布時間：2020-12-07 23:47
電流變液是一種由微納米顆粒分散在絕緣油中形成的智能流體,當(dāng)外加電場時,其流變特性（剪切粘度、剪切應(yīng)力、模量）會發(fā)生巨大的轉(zhuǎn)變,可以從類液態(tài)轉(zhuǎn)變到類固態(tài),而當(dāng)電場撤掉時又恢復(fù)到類液態(tài),這種變化是瞬時可逆的。本文以離子液體作為模板劑來輔助制備二氧化鈦顆粒作為電流變液的分散相材料,首先通過選擇不同結(jié)構(gòu)的離子液體做模板劑來探究其對二氧化鈦形貌以及晶型結(jié)構(gòu)的影響,重點研究了其對電流變性能的影響;然后選用模板劑效應(yīng)較強的離子液體,通過控制回流時間探究了不同離子液體含量對電流變性能的影響;最后添加乙酸來輔助制備二氧化鈦,并研究了不同乙酸含量對二氧化鈦形貌結(jié)構(gòu)與電流變性能的影響。（1）選用了3種不同結(jié)構(gòu)的離子液體作為模板劑,分別制備了TiO2-[BMIm][BF4],TiO2-[BMIm][PF6],TiO2-[HOEtMIm][BF4],結(jié)果表明,離子液體的加入使顆粒尺寸變大,表面變粗糙,只有TiO2-[HOEtMIm][BF4
【文章來源】：燕山大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
光學(xué)纖維鏡下電流變液電場作用下的纖維狀結(jié)構(gòu)[36]
第2章實驗材料和測試方法-15-2.3.4熱分析儀分析熱性能熱分析儀主要是用來測試樣品的熱分解溫度以及熱穩(wěn)定性等一些熱性能。等儀器溫度降到室溫后，將少量樣品放入空坩堝中，然后放入儀器內(nèi)進行稱重以及測試。選擇氬氣氣氛，測試的溫度范圍為25-700℃，升溫速率為10℃/min。2.3.5真密度測試儀測試顆粒的密度真密度測試儀主要是用來測試樣品的密度。在測試前，需要將樣品充分干燥，然后將樣品放入1mL的測量杯中進行稱量，記下質(zhì)量，之后將測量杯放入儀器內(nèi)進行測試。測試過程中會進行重復(fù)10次測試，最后得出一個平均密度，可以進行3次測試，取誤差最小值。2.4電流變液的流變性能測試利用AntonPaarMCR502型旋轉(zhuǎn)流變儀對配制好的懸浮液進行電流變性能測試。我們選用的測試模塊為PP25/E的平板測量系統(tǒng)，其中平板直徑為25mm，間隙設(shè)置為1mm。實驗中用到的外加電場由FuGHCN7E-12500直流高壓電源提供，測試電壓范圍為0~12.5kV，電流范圍為0~1mA。測試過程中，通過軟件控制剪切速率、施加電壓、震動頻率等實現(xiàn)測試條件控制和數(shù)據(jù)采集，進而得到不同測試條件下電流變液的剪切應(yīng)力、粘度、彈性模量等數(shù)據(jù)。圖2-1AntonPaarMCR502型旋轉(zhuǎn)流變儀（a）和平板測試模塊（b）制樣與測試過程：為了避免水分的影響，提前將樣品和硅油進行干燥，在120℃下干燥處理4小時，然后進行稱量，配制不同質(zhì)量分數(shù)或體積分數(shù)的電流變液。利用超聲清洗儀對配制好的電流變液進行超聲分散2小時，然后進行真空干燥，盡量排除氣泡。將電流變液加入到平板間隙中，為了消除之前的歷史，使每次測試時都保持（a）（b）
在沒有通過親水和疏水分子鏈形成有序膠束的情況下，IL 可以成功地用作自組裝模板，如長鏈表面活性劑。因此，鈦前驅(qū)體可以在自組裝的 IL 結(jié)構(gòu)周圍以一定的速率與水進行水解縮合，從而形成 TiO2。因此我們選用咪唑基離子液體作為模板，采用溶膠-凝膠法制備離子液體摻雜二氧化鈦。 本章實驗中我們選用三種不同結(jié)構(gòu)的咪唑基離子液體進行反應(yīng)，分別為 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（[BMIm][BF4]），1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[BMIm][PF6]）和 1-羥乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（[HOEtMIm][BF4]），來探究離子液體對其形貌，化學(xué)結(jié)構(gòu)以及化學(xué)性質(zhì)的影響，最后重點研究其電流變性能。如下圖 3-1 所示，分別為不同離子液體的結(jié)構(gòu)式：
本文編號：2904089
【文章來源】：燕山大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
光學(xué)纖維鏡下電流變液電場作用下的纖維狀結(jié)構(gòu)[36]
第2章實驗材料和測試方法-15-2.3.4熱分析儀分析熱性能熱分析儀主要是用來測試樣品的熱分解溫度以及熱穩(wěn)定性等一些熱性能。等儀器溫度降到室溫后，將少量樣品放入空坩堝中，然后放入儀器內(nèi)進行稱重以及測試。選擇氬氣氣氛，測試的溫度范圍為25-700℃，升溫速率為10℃/min。2.3.5真密度測試儀測試顆粒的密度真密度測試儀主要是用來測試樣品的密度。在測試前，需要將樣品充分干燥，然后將樣品放入1mL的測量杯中進行稱量，記下質(zhì)量，之后將測量杯放入儀器內(nèi)進行測試。測試過程中會進行重復(fù)10次測試，最后得出一個平均密度，可以進行3次測試，取誤差最小值。2.4電流變液的流變性能測試利用AntonPaarMCR502型旋轉(zhuǎn)流變儀對配制好的懸浮液進行電流變性能測試。我們選用的測試模塊為PP25/E的平板測量系統(tǒng)，其中平板直徑為25mm，間隙設(shè)置為1mm。實驗中用到的外加電場由FuGHCN7E-12500直流高壓電源提供，測試電壓范圍為0~12.5kV，電流范圍為0~1mA。測試過程中，通過軟件控制剪切速率、施加電壓、震動頻率等實現(xiàn)測試條件控制和數(shù)據(jù)采集，進而得到不同測試條件下電流變液的剪切應(yīng)力、粘度、彈性模量等數(shù)據(jù)。圖2-1AntonPaarMCR502型旋轉(zhuǎn)流變儀（a）和平板測試模塊（b）制樣與測試過程：為了避免水分的影響，提前將樣品和硅油進行干燥，在120℃下干燥處理4小時，然后進行稱量，配制不同質(zhì)量分數(shù)或體積分數(shù)的電流變液。利用超聲清洗儀對配制好的電流變液進行超聲分散2小時，然后進行真空干燥，盡量排除氣泡。將電流變液加入到平板間隙中，為了消除之前的歷史，使每次測試時都保持（a）（b）
在沒有通過親水和疏水分子鏈形成有序膠束的情況下，IL 可以成功地用作自組裝模板，如長鏈表面活性劑。因此，鈦前驅(qū)體可以在自組裝的 IL 結(jié)構(gòu)周圍以一定的速率與水進行水解縮合，從而形成 TiO2。因此我們選用咪唑基離子液體作為模板，采用溶膠-凝膠法制備離子液體摻雜二氧化鈦。 本章實驗中我們選用三種不同結(jié)構(gòu)的咪唑基離子液體進行反應(yīng)，分別為 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（[BMIm][BF4]），1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[BMIm][PF6]）和 1-羥乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（[HOEtMIm][BF4]），來探究離子液體對其形貌，化學(xué)結(jié)構(gòu)以及化學(xué)性質(zhì)的影響，最后重點研究其電流變性能。如下圖 3-1 所示，分別為不同離子液體的結(jié)構(gòu)式：
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