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二氧化硅的红外光谱特征研究

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精品文档---下载后可任意编辑1 引言二氧化硅是建筑材料的基石,化学式为 SiO2,在自然界分布很广,种类繁多,如石英、石英砂、水晶、玛瑙、蛋白石、白炭黑等。随着科学技术不断进展,现在出现了很多人工合成的二氧化硅,如纳米二氧化硅、二氧化硅乳液、介空二氧化硅等。而且不同的二氧化硅具有不同的作用,如石英、石英砂,用来制造石英玻璃;纳米二氧化硅用来制造陶瓷材料、涂料、粘接剂、防水材料等[1]。红外光谱的产生源于物质分子的振动,不同的物质分子具有不同的振动频率可形成不同的红外光谱图,故红外光谱又被称为物质分子的“指纹图谱”。根据被测样品红外光谱的特征峰进行对比分析,可以作为物质识别和比较的重要依据。傅里叶变换红外(FTIR)光谱法具有操作简单、快速灵敏、重复性好和成本低等优点,可作为二氧化硅的一种定性、快速的检测技术。本文分析讨论了八种不同来源的二氧化硅样品,寻找二氧化硅在其红外特征谱中的反映,比较其红外光谱的异同,提供最直接有效的鉴别方法,为人们在建筑材料上开发、讨论及选用合适的二氧化硅提供理论指导。2 实 验2.1 实验仪器红外光谱在 Nexus 型傅立叶变换显微红外光谱仪上进行。KBr 压片法制样,KBr 分束器,DTGS KBr 检测器,分辨率:4cm-1,扫描次数:64,测试范围 4000~400cm-1。2.2 样品白炭黑(自制)、纳米二氧化硅粉末(为浙江舟山明日纳米材料有限公司产品)、二氧化硅乳液(自制)。3 结果与讨论3.1 白炭黑的红外光谱白炭黑是白色粉末状 X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称,主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶,也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑化学式 SiO2.nH2O 即水合二氧化硅。图 6 为白炭黑(由稻壳,按文献[4]方法制备)的红外光谱,由图可见,1095 cm-1强而宽的吸收带是 Si-O-Si 反对称伸缩振动峰,798 cm-1、466 cm-1处的峰为 Si-O 键对称伸缩振动峰,3450 cm-1处的宽峰是结构水-OH 反对称伸缩振动峰,1638 cm-1附近的峰是水的 H-O-H 弯曲振动峰,955 cm-1处的峰属于 Si-OH 的弯曲振动吸收峰。其红外光谱图与文献报导一致[4]。图 1 白炭黑的红外光谱 Fig 1 FTIR of white carbon black3.2 纳米二氧化硅粉末的红外光谱所用纳米二氧化硅粉末(为浙江舟山明日纳米材料有限公司产品)未煅烧的样品 KBr 压片红外谱图见图 7 所示。由图 7 中可以看出样品吸收峰与二氧化硅凝胶标准谱图吻...

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