磷酸鋯-二氧化鈦雙核納米懸浮液分散穩(wěn)定性及液固相變特性研究.pdf

1、目前研究表明，將金屬或非金屬納米顆粒均勻分散于基液中形成的納米懸浮液可被用于換熱工質(zhì)和相變蓄冷材料。然而，由于納米顆粒在基液中容易團聚，受到重力后發(fā)生沉降，導(dǎo)致納米懸浮液的換熱以及蓄冷性能下降。因此，提高納米顆粒在基液中的分散穩(wěn)定性對納米懸浮液的應(yīng)用具有重要的意義。
　　本研究通過二氧化鈦（TiO2）納米顆粒混合磷酸鋯（ZrP）納米碟片以及TiO2納米顆粒負載ZrP納米碟片的方法提高TiO2納米懸浮液的分散穩(wěn)定性，并且研究了其凝固

2、相變特性，具體工作如下：
　?。?）ZrP納米碟片和 ZrP負載二氧化鈦（TiO2-ZrP）的制備。通過水熱法合成不同粒徑的ZrP納米碟片，使用硅烷偶聯(lián)劑—異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷（IPTS）將TiO2納米顆粒負載于 ZrP表面，形成新的化合物 TiO2-ZrP；然后，使用四丁基氫氧化銨（TBAOH）對TiO2-ZrP進行剝離，形成分散的TiO2-ZrP。使用X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM

3、）、納米粒度分析儀（DLS）和傅里葉紅外光譜儀對制備的樣品分別進行分析，結(jié)果表明：水熱合成的不同粒徑 ZrP晶體純度高，粒徑分布均勻且平均粒徑分別為729.6nm、1004.5 nm和1168.5 nm；傅里葉紅外光譜儀證實新型復(fù)合物TiO2-ZrP是通過化學(xué)反應(yīng)的方式將TiO2鏈接于ZrP表面的，且TiO2納米顆粒集中于ZrP表面。
　?。?）磷酸鋯/二氧化鈦雙核納米懸浮液分散穩(wěn)定性研究。研究內(nèi)容包括不同粒徑ZrP混合TiO2納

4、米懸浮液的分散穩(wěn)定性和不同粒徑ZrP負載TiO2納米懸浮的分散穩(wěn)定性。采用沉降法、吸光度法和穩(wěn)定性分析法綜合分析了納米懸浮液的分散穩(wěn)定性，并測量了納米懸浮液的粘度。結(jié)果表明：加入ZrP后TiO2納米懸浮液的粘度提高，穩(wěn)定性提高；而三種不同粒徑ZrP混合 TiO2納米懸浮液的粘度相近，ZrP粒徑越小，混合納米懸浮液的穩(wěn)定性越好。不同粒徑ZrP負載TiO2納米懸浮液中，TiO2-ZrP納米懸浮液的分散穩(wěn)定性好于TiO2納米懸浮液的分散穩(wěn)定性

5、，并且ZrP粒徑越小，對TiO2-ZrP納米懸浮液的分散穩(wěn)定性的提高作用越明顯。
　?。?）ZrP碟片和TiO2-ZrP納米懸浮液液固相變及導(dǎo)熱特性研究。采用步冷曲線法研究不同濃度下 TiO2-ZrP、ZrP和 TiO2納米懸浮液的過冷度及其相變時間；采用 Hot Disk測試TiO2-ZrP、ZrP和TiO2納米懸浮液的導(dǎo)熱系數(shù)用來分析納米懸浮液的相變時間。結(jié)果表明：在水中分別加入1.0wt.％~5.0wt.%的TiO2、ZrP

6、和TiO2-ZrP可以有效地減小水的過冷度。濃度高于2.0wt.%時，TiO2納米懸浮液的過冷度隨濃度增大無明顯變化；而Zr P和TiO2-ZrP納米懸浮液的過冷度隨著濃度的增大而繼續(xù)減??；TiO2-ZrP和ZrP的過冷度均小于 TiO2的過冷度且TiO2-ZrP的過冷度最小。TiO2-ZrP、ZrP和 TiO2納米懸浮液的導(dǎo)熱系數(shù)隨著濃度的增加而增大，TiO2和TiO2-ZrP納米懸浮液的相變時間少于去離子水的相變時間，TiO2-Zr