纳米TiO2流体的分散及稳定性研究..

纳米TiO2流体的分散及稳定性研究

*** ** **

（广西科技大学生物与化学工程学院，广西柳州）

摘要

采用“两步法”[1]制备出不同浓度、不同分散剂的T i O2-H2O纳米流体以及不同基液的二氧化钛纳米流体, 选用紫外分光光度法对不同分散剂量纳米流体的分散稳定性进行了评价, 使用乌氏粘度计对纳米流体中不同分散剂量的流体以及不同质量分数的二氧化钛纳米流体进行了粘度测定，同时对纳米流体的表面张力和重力沉降能力进行测定。实验结果表明: 纳米粒子的密度越小，团聚体所受到的沉降力就越小，纳米流体的悬浮稳定性就越高；纳米流体的分散稳定性随着T i O2粒子质量浓度的增大先增强后减弱; 一般分散剂的用量与样品的质量比为1：1为宜；在介电常数相差不大的基液中，基液流体的动力粘度对纳米粒子悬浮液稳定性起主要作用。

关键词：纳米流体质量浓度分散稳定性粘度表面张力重力沉降

Nano TiO2 liquid dispersion and stability study

*** ** ****

(Biological and chemical engineering institute，Guangxi university of science and technology

Liuzhou,China)

Abstract

With titanium butyl acetate acid as the main raw material, using sol-gel method nanometer T i O2. , the "two step" preparation out different concentration, different of dispersant T i O2-H2O nano fluid and different base of titanium dioxide nanotubes liquid fluid, choose ultraviolet spectrophotometry on different doses of the dispersion of scattered nano fluid stability evaluation, use the viscosity of nano's project in the flow different doses of the fluid and different scattered the mass fraction of titanium dioxide nanotubes fluid viscosity determination, at the same time, the surface tension of nanometer fluid and gravity settlement ability method. The experimental results show that the density of the

nanoparticles is smaller, reunion body has the settlement force is smaller, the suspension stability of the nano fluid is higher; Nano fluid of the dispersion of T i O2 particle concentration quality stability with the increase of the enhanced first weakened; General dispersant dosage of quality with the sample ratio of 1:1 advisable; In the dielectric constant of the little difference from liquid, the liquid viscosity fluid power of nanometer particle suspension stability plays a main role.

Keywords:Nano fluid Mass concentration Scattered stability viscosity Surface tension Gravity settlement

1 引言

纳米流体的工业应用前景纳米流体在强化换热领域有很广阔的应用前景，纳米流体的研究和应用为许多高科技领域方面一些难题的解决提供了新的方法和思路[2]。纳米流体的有效导热系数高于相应纯流体，这使其传热性明显增强[3]，前期开展的对纳米流体研究，主要集中在： ( 1 )纳米流体特性研究及其应用；( 2 )纳米流体生物医学应用[4]；( 3 )纳米流体的强化传热机理解释，有效导热系数的实验测定和理论刻画；(4 )纳米流体的制备及表面处理技术；( 5 )纳米流体应用的毒性问题或安全性等方面。讨论纳米流体研究中几类富有启发性的新进展和新动向，至于更广泛的评述传统纳米流体研究的内容[5-7]

纳米流体实际应用中的主要问题是纳米流体的稳定性问题。因纳米颗粒的比表面积很大，造成很大的颗粒表面能，从而引起悬浮液的热力学不稳定。基液密度一般情况下小于固体颗粒密度，因而造成悬浮液的动力学不稳定。这些不稳定因素最终将促使颗粒沉降。文献[8]的实验表明，采用粘度大的基液、分散剂的加入、减小纳米颗粒直径对于悬浮液稳定性的改善非常明显。通过选取合适的颗粒种类、颗粒直径、与基液种类的匹配,可显著地改善悬浮液的稳定性。

2 实验

2. 1 药品与仪器

2. 1. 1 药品

纳米二氧化钛，平均粒径为25 nm;异丙醇，分析纯，纯度 99.5%；无水乙醇，分析纯，纯度99.7%；冰醋酸，纯度99.5%；乙酰丙酮，纯度 99.0%；氨水，分析纯，纯度25%-28%；十二烷基硫酸钠（SDS），化

学纯；丙三醇，分析纯：正丁醇，分析纯；（柳州市益嘉化工仪器有限公司）。去离子水（实验室自制）。

2. 1. 2 仪器

表2.1 实验所需仪器表

仪器名称型号生产厂家

玻璃仪器气流烘干器B型郑州长城科工贸有限公司

多功能搅拌器HJ-5 常州国化电器有限公司

电子分析天平AB104-N型梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司电热鼓风干燥箱101-1b 上海实验仪器厂有限公司

接触调压器TDG2J-2 鸿宝电气有限公司

pH计PHS-25 上海雷磁仪器厂

紫外可见分光光度计UV-722 上海市精密科学仪器有限公司

台式超声波清洗器BL智能型上海之信仪器有限公司

全自动界面张力仪DT-102 淄博华坤电子仪器有限公司

X射线衍射仪变温控

SHL-2 丹东浩元仪器有限公司

制器

扫描探针显微镜多功能-Ⅲa美国维易科精密仪器有限公司

2. 2 实验方法