棒状纳米二氧化硅水溶胶制备和镀膜研究*

2016-08-11 08:31李建生刘炳光董学通天津职业大学生物与环境工程学院天津30040天津泰岳玻璃有限公司
无机盐工业 2016年3期
关键词:棒状球状镀膜

李建生,刘炳光,王 韬,董学通(.天津职业大学生物与环境工程学院,天津30040;.天津泰岳玻璃有限公司)

棒状纳米二氧化硅水溶胶制备和镀膜研究*

李建生1,刘炳光1,王韬1,董学通2
(1.天津职业大学生物与环境工程学院,天津300410;2.天津泰岳玻璃有限公司)

向球状纳米二氧化硅水溶胶(二氧化硅质量分数为3%~4%)中加入硝酸镧或硝酸铽水溶液作为转晶催化剂,用稀氢氧化钠溶液调节球状二氧化硅水溶胶酸度至pH=8.0~8.5,在70~103℃水热处理1~36 h,得到以氢氧化镧或氢氧化铽为晶核的碱性棒状纳米二氧化硅水溶胶(二氧化硅质量分数为4.5%~5.5%)。进一步用离子交换树脂处理,并加入水杨酸防霉剂,得到pH=1.8~2.5的酸性棒状纳米二氧化硅水溶胶。用提拉法或辊涂法在玻璃表面镀膜,得到的膜层光滑、致密、平整、无开裂,并具有良好的耐久性。棒状纳米二氧化硅水溶胶可作为太阳能电池减反射、自清洁或光转换功能涂料的基本组分。

纳米二氧化硅;棒状;二氧化硅水溶胶;制备;镀膜

在晶体硅太阳能电池玻璃盖板表面涂覆一层100~200 nm厚纳米二氧化硅减反射膜,可以增加太阳光谱中可见光透过率2.5%~3.5%。在纳米二氧化硅减反射膜中添加自清洁组分,可以减少污染物遮挡太阳光10%~30%;在纳米二氧化硅减反射膜中添加光转换组分,可以提高太阳光谱中紫外光或红外光利用率5%~30%。采用涂覆纳米二氧化硅水溶胶的镀膜玻璃是一种简便和经济地提高晶体硅太阳能电池发电效率的方法[1-2]。太阳能电池发电效率在应用中逐年降低,归结于太阳能电池在露天环境下使用时镀膜玻璃经受的如日光曝晒、酸雨冲刷、冷热冲击、沙尘、冰雹、海洋恶劣气候等环境因素的破坏以及玻璃膜层在清洗、维修等日常维护时受到的机械磨损。因此纳米二氧化硅膜的抗湿热老化、抗湿冻老化、抗盐雾老化、抗紫外老化和耐洗刷性能等耐久性能已成为镀膜玻璃的关键技术指标。

太阳能电池玻璃镀膜液基本组分是球状纳米二氧化硅水溶胶,通常采用硅酸钠离子交换法、硅粉水解法和正硅酸乙酯水解法制备,其在工业应用中普遍存在膜层开裂现象,往往导致太阳能电池镀膜玻璃的耐久性能不达标[3]。镀膜玻璃老化的主要原因是,在高温和高湿环境中,玻璃中的硅酸钠组分水解析出硅酸凝胶和氢氧化钠[4],黏附在玻璃表面的硅酸凝胶遮挡太阳光入射,处于膜层裂缝中的氢氧化钠进一步加剧玻璃基体和膜层腐蚀,导致镀膜玻璃透光率快速下降。所以,防止镀膜层开裂和提高镀膜层致密性是提高镀膜玻璃耐久性能的关键。

为抑制太阳能电池玻璃上二氧化硅镀膜层开裂,文献报道的主要措施包括在球状二氧化硅水溶胶中添加高沸点溶剂、高分子聚合物,或者控制膜层干燥温度和湿度[5-6]。但这些方法很不易把握,实际改进效果也不明显,需要从纳米二氧化硅材料的形貌结构入手加以解决。美国3M创新公司专利最早公开采用棒状纳米二氧化硅水溶胶作为太阳能电池玻璃镀膜液基本组分[7],其棒状纳米二氧化硅水溶胶由日本Nissan Chemical Industries公司生产。美国专利公开了棒状纳米二氧化硅水溶胶制备方法,以微量钙离子或镁离子为转晶催化剂,在碱性条件下水热处理球状纳米二氧化硅水溶胶使其转晶为棒状纳米二氧化硅水溶胶。该方法水热处理控制条件极为苛刻,经常发生纳米二氧化硅水溶胶凝胶现象[8-9]。

研究发现,在微量镧或铽离子存在和碱性条件下,球状纳米二氧化硅水溶胶水热处理后能转晶为以棒状La(OH)3或Tb(OH)3纳米粒子为晶核的棒状纳米二氧化硅水溶胶,其在玻璃表面形成的二氧化硅膜层光滑、致密、平整,耐磨性和附着力强,棒状纳米二氧化硅膜层在干燥或烧结过程中无开裂现象,膜层不仅透光率高,而且能有效阻隔水气和化学品水解玻璃基体,可大大提高镀膜玻璃耐久性能。

1 实验

1.1球状纳米二氧化硅水溶胶制备

在2 000 mL四口玻璃反应器中加入94%(质量分数)乙醇510mL、去离子水340mL、25%(质量分数)浓氨水1.0 mL、99.0%(质量分数)工业级正硅酸乙酯170 mL,在室温水解反应12~48 h,至正硅酸乙酯完全水解。向水解液中加入1000mL去离子水,转入带刺形分馏柱的玻璃蒸馏塔中,蒸馏出1 000 mL乙醇水溶液,冷却后得到1 000 mL约5%(质量分数)碱性球状二氧化硅水溶胶。将其通过强酸性阳离子交换树脂柱,再加入水杨酸作为酸度稳定剂和防霉剂,可得到pH=1.8~2.5酸性球状纳米二氧化硅水溶胶。

1.2棒状纳米二氧化硅水溶胶制备

向1 000 mL约5%(质量分数)碱性球状纳米二氧化硅水溶胶中加入去离子水500 mL,在搅拌下分别加入质量分数约5%的硝酸钙、硝酸镁、硝酸镧或硝酸铽催化剂水溶液,控制催化剂与二氧化硅物质的量比为(0.001~0.005)∶1,继续搅拌0.5~2 h,使金属离子全部被球状纳米二氧化硅水溶胶粒子吸附。然后加入2%(质量分数)氢氧化钠溶液,调节球状纳米二氧化硅水溶胶pH=8.0~8.5,使吸附的金属离子原位水解生成纳米氢氧化物作为转晶催化剂。在70~103℃水热处理1~36 h,同时浓缩除去部分蒸馏水,纳米二氧化硅水溶胶黏度逐渐变大,直到纳米二氧化硅水溶胶体积蒸发到1 000 mL、蒸发器壁上出现棒状二氧化硅结晶为止。冷却后得到转晶形成的pH=8.0~8.5碱性棒状纳米二氧化硅水溶胶。将其通过强酸性阳离子交换树脂柱,再加入水杨酸作为酸度稳定剂和防霉剂,得到pH=1.8~2.5酸性棒状纳米二氧化硅水溶胶。

1.3棒状和球状纳米二氧化硅水溶胶实验室镀膜

将先后用稀硝酸、去离子水和无水乙醇清洗干净的25.4 mm×76.2 mm载玻片分别浸入碱性和酸性的棒状和球状纳米二氧化硅水溶胶中0.5~1 min,然后缓慢提拉出载玻片,在玻璃表面形成淡蓝色二氧化硅膜。将镀膜玻璃片先挂在100~150℃烘箱中干燥1~3 min,再在500~600℃高温炉中烧结15~30 min,观察和记录不同镀膜液对载玻片的润湿情况,以及镀膜层干燥和烧结时膜面的变化和开裂情况。

1.4棒状和球状纳米二氧化硅水溶胶中试镀膜

分别将酸性棒状和球状纳米二氧化硅水溶胶用滤布过滤然后加入三辊镀膜机贮液筒中,开机循环5~10 min,纳米二氧化硅水溶胶附着在涂布辊上,调整镀膜机转速,使涂布辊上湿膜厚度达到1 500~2 000 nm。将纳米二氧化硅水溶胶辊涂在清洁干燥的300 mm×300 mm太阳能电池玻璃样片上,预定干膜层厚度为150~200 nm,镀膜玻璃样片经过100~150℃烘道分段加热固化3~5 min,得到泛蓝紫色光太阳能电池镀膜玻璃,测定干膜层厚度和镀膜玻璃透光率。将镀膜玻璃样片在500~720℃钢化炉中钢化处理3~5 min,使镀膜层高温烧结在玻璃表面。

1.5棒状和球状二氧化硅水溶胶和镀膜层检测

棒状或球状纳米二氧化硅水溶胶粒子形貌可通过肉眼初步观察水溶胶贮存过程产生的大结晶粒子形貌,再用日立S-4800型扫描电镜确认。棒状或球状纳米二氧化硅水溶胶稳定期以能够得到光滑、平整镀膜层的存放时间确定。太阳能电池镀膜玻璃透光率采用PerkinElmer公司产Lambda950型分光光度计测试280~1 100 nm平均透光率。镀膜层厚度采用美国Filmetrics公司产F20型薄膜厚度测定仪测试。太阳能电池镀膜玻璃耐久性能采用天津普林特公司产GDS-100型高低温试验箱测试。

2 结果讨论

2.1转晶催化剂种类和水热处理时间选择

分别采用硝酸钙、硝酸镁、硝酸镧或硝酸铽为转晶催化剂,控制硝酸盐与二氧化硅物质的量比为0.01∶1,调节球状纳米二氧化硅水溶胶初始pH=8.0~8.5,在回流温度下水热处理转晶。

采用硝酸钙和硝酸镁转晶催化剂时,回流0.5 h球状纳米二氧化硅水溶胶颜色发白,器壁上形成大量棒状二氧化硅结晶,转晶完成得到pH=8.5棒状纳米二氧化硅水溶胶。取样100 mL加饱和草酸水溶液2 mL,纳米二氧化硅水溶胶很快变浑浊并生成沉淀,可见钙、镁催化剂以溶解离子状态存在。将其通过强酸性阳离子交换树脂柱脱除钠、钙、镁阳离子,加入0.1 g水杨酸作为酸度稳定剂和防霉剂,可得到pH= 1.8~2.5酸性棒状纳米二氧化硅水溶胶,贮存30~50 d后逐渐变黏稠或产生凝胶。

采用硝酸镧和硝酸铽转晶催化剂时,回流1.5 h球状纳米二氧化硅水溶胶才完成转晶过程,得到pH=8.5棒状纳米二氧化硅水溶胶。取样100 mL加饱和草酸水溶液2 mL,未发生混浊或生成沉淀,可见镧、铽催化剂以纳米氢氧化物溶胶状态存在。将其通过强酸性阳离子交换树脂柱脱除钠离子,加入0.1 g水杨酸作为酸度稳定剂和防霉剂,可得到pH= 1.8~2.5酸性棒状纳米二氧化硅水溶胶,贮存6个月外观及黏度没有变化,贮存12个月仍能正常镀膜,因此优选硝酸镧或硝酸铽作为转晶催化剂。

2.2转晶催化剂用量和水热处理时间选择

分别采用硝酸镧或硝酸铽为转晶催化剂,控制催化剂与二氧化硅物质的量比为(0.001~0.05)∶1,调节球状纳米二氧化硅水溶胶pH=8.0~8.5,在回流温度下转晶,加入不同量转晶催化剂所需水热处理时间见表1。由表1看出,随着转晶催化剂用量增加,转晶所需水热处理时间缩短,硝酸镧或硝酸铽两种转晶催化剂催化效率相当。催化剂过多会破坏纳米二氧化硅水溶胶稳定性,因此优选硝酸镧或硝酸铽转晶催化剂与二氧化硅物质的量比为(0.01~0.05)∶1。

表1 转晶催化剂用量和水热处理时间的关系

2.3球状二氧化硅水溶胶初始pH和水热处理时间选择

采用硝酸镧或硝酸铽为转晶催化剂,控制硝酸盐与二氧化硅物质的量比为0.01∶1,调节球状纳米二氧化硅水溶胶初始pH=7.5~9.0,在回流温度下转晶。不同初始pH转晶所需水热处理时间见表2。

表2 二氧化硅水溶胶初始pH和水热处理时间的关系

球状纳米二氧化硅水溶胶初始pH=7.5时,回流转晶过程纳米二氧化硅水溶胶黏度增长迅速,1 h左右蒸发器壁上产生凝胶颗粒,归结为纳米二氧化硅水溶胶在中性条件极不稳定非常容易团聚所致。球状纳米二氧化硅水溶胶初始pH=9.0时,回流转晶6 h纳米二氧化硅水溶胶黏度变化很小,蒸发器壁上也没有棒状二氧化硅结晶形成,球状二氧化硅水溶胶未能转晶,归结为纳米二氧化硅水溶胶在强碱性条件比较稳定,纳米二氧化硅粒子难以结晶长大。球状纳米二氧化硅水溶胶转晶过程中,由于纳米二氧化硅粒子聚合长大会消耗氢离子,使纳米二氧化硅水溶胶pH缓慢增大,因此初始pH不能过高。球状纳米二氧化硅水溶胶初始pH=8.0时,回流转晶2 h左右完成;球状纳米二氧化硅水溶胶初始pH=8.5时,回流转晶1.5 h左右完成,因此优选球状纳米二氧化硅水溶胶初始pH=8.0~8.5。实验中应将球状纳米二氧化硅水溶胶中在制备过程中残留的氨蒸馏分离完全,然后再用氢氧化钠溶液调整水溶胶初始pH,否则在回流转晶过程中残留的氨挥发降低pH,将导致纳米二氧化硅水溶胶发生凝胶。

2.4转晶温度和水热处理时间选择

采用硝酸镧或硝酸铽为转晶催化剂,控制催化剂与二氧化硅物质的量比为0.01∶1,调节球状纳米二氧化硅水溶胶初始pH=8.0~8.5,在70~103℃(水溶胶回流温度)转晶。不同温度下转晶所需水热处理时间见表3。随着转晶温度增高,水热处理所需时间缩短。从工业生产角度考虑,可选择转晶温度为103℃。但实验中发现,95℃得到的棒状纳米二氧化硅水溶胶颜色比较淡,粒子直径较小,没有高聚合度疏水性二氧化硅产生,其涂覆性能更好。因此优选转晶温度为95~103℃。

表3 转晶温度和水热处理时间的关系

2.5二氧化硅水溶胶浓缩转晶最终质量分数选择

采用硝酸镧或硝酸铽为转晶催化剂,控制硝酸盐与二氧化硅物质的量比为0.01∶1,调节球状纳米二氧化硅水溶胶初始pH=8.0~8.5,在纳米二氧化硅水溶胶回流温度(103℃)转晶,控制蒸馏分离冷凝水量,得到质量分数为3%~7%的纳米二氧化硅水溶胶。球状纳米二氧化硅水溶胶浓缩转晶制备棒状纳米二氧化硅水溶胶,其最终质量分数与水热处理时间的关系见表4。若控制纳米二氧化硅水溶胶最终质量分数为3.5%,回流转晶过程分离的冷凝水量很少,水热处理6 h二氧化硅水溶胶外观和黏度均没有明显变化,蒸发器壁上也没有棒状二氧化硅结晶产生,球状二氧化硅水溶胶未能转晶。若控制二氧化硅水溶胶最终质量分数为7.0%,回流转晶2 h二氧化硅水溶胶体积减少至原来的1/2,二氧化硅水溶胶黏度迅速增大,蒸发器壁上有大量棒状二氧化硅结晶和凝胶产生。可见球状纳米二氧化硅水溶胶转晶不仅与转晶催化剂、转晶温度和水热处理时间有关,而且与纳米二氧化硅水溶胶浓度变化程度有关。棒状纳米二氧化硅水溶胶的形成需要水溶胶的不断浓缩促进粒子长大,但浓度过大又易产生凝胶,因此优选纳米二氧化硅水溶胶最终质量分数为4.5%~5.5%。实际应用中需要低浓度棒状纳米二氧化硅水溶胶时可用去离子水稀释,需要贮存高浓度棒状纳米二氧化硅水溶胶时应采用低温真空浓缩方式。

表4 球状纳米二氧化硅水溶胶浓缩转晶最终质量分数与水热处理时间的关系

2.6球状纳米二氧化硅水溶胶转晶机理探讨

球状纳米二氧化硅粒子表面含有大量活性羟基,在水热处理过程中纳米二氧化硅粒子表面大量活性羟基进一步缩合,聚集成更大的球状纳米二氧化硅粒子;另一方面,球状纳米二氧化硅粒子表面所带负电荷又排斥粒子相互靠近和结晶长大,所以纳米二氧化硅水溶胶中粒子通常是直径为10~20 nm的球状粒子。文献报道硝酸镧或硝酸铽水溶液在碱性条件下可水解生成长度与直径比为3~10的棒状La(OH)3或Tb(OH)3纳米粒子[10-11]。由于体系中La3+或Tb3+被纳米二氧化硅水溶胶粒子所吸附,自由的La3+或Tb3+浓度很低,加入稀氢氧化钠溶液时原位生成的棒状La(OH)3或Tb(OH)3纳米粒子直径为5~10 nm、长度为 20~50 nm。由于棒状 La(OH)3或Tb(OH)3纳米粒子表面带正电荷,静电吸引体系中带负电荷的球状纳米二氧化硅粒子在其上聚集和结晶,一旦棒状La(OH)3或Tb(OH)3晶核被纳米二氧化硅粒子完全包围,就形成直径为20~30 nm、长度为40~100 nm的以棒状La(OH)3或Tb(OH)3为晶核的棒状纳米二氧化硅粒子。以棒状La(OH)3或Tb(OH)3为晶核的棒状纳米二氧化硅粒子表面带负电荷,粒子间的静电排斥将阻滞其进一步结晶长大。棒状纳米二氧化硅粒子比表面积较小,粒子不容易团聚,所以棒状纳米二氧化硅水溶胶比较稳定。

2.7棒状和球状纳米二氧化硅水溶胶实验室镀膜效果比较

将载玻片在pH=8.0~8.5碱性棒状纳米二氧化硅水溶胶中浸渍后提拉镀膜,碱性棒状纳米二氧化硅水溶胶基本能够润湿玻璃表面,形成光滑、致密、均匀的湿膜,湿膜在干燥过程中在表面张力作用下由外向内逐渐收缩,干膜层比较均匀,膜层较厚时会在玻璃片上形成二条纵裂纹。而载玻片在pH=8.0~8.5碱性球状纳米二氧化硅水溶胶中浸渍后提拉镀膜,碱性球状纳米二氧化硅水溶胶不能完全润湿玻璃表面,形成的湿膜厚度不均匀,湿膜在干燥过程中在表面张力作用下无序收缩为不规则岛状,干膜层厚度不均匀,加热干燥时膜层开裂,膜层较厚时甚至出现膜层完全粉化和自然脱落现象。

将载玻片在pH=1.8~2.5酸性棒状纳米二氧化硅水溶胶中浸渍后提拉镀膜,酸性棒状纳米二氧化硅水溶胶完全润湿玻璃表面,形成光滑、致密、均匀的湿膜,湿膜在干燥过程中由外向内逐渐收缩,干膜层厚度均匀,镀膜玻璃表面光亮,膜层耐磨性和附着力好。而载玻片在pH=1.8~2.5酸性球状纳米二氧化硅水溶胶中浸渍后提拉镀膜,酸性球状纳米二氧化硅水溶胶能够润湿玻璃表面,形成的湿膜上薄下厚不均匀,湿膜在干燥过程中收缩开裂,膜层和玻璃基体的局部分离使镀膜玻璃表面发雾,膜层的耐磨性和附着力差。

棒状纳米二氧化硅水溶胶优点:1)棒状纳米粒子比表面积小,在贮存过程中不容易发生粒子团聚或凝胶,酸性棒状纳米二氧化硅水溶胶贮存期可达12个月;2)棒状纳米粒子与被涂覆基体之间是线接触,膜层和基体接触面积大,耐磨性能和附着力强,即使在碱性条件下也能涂覆在玻璃基体表面;3)棒状纳米粒子之间是非对称接触,干燥成膜过程中体积伸缩空间比较大,膜层内应力小,使膜层空间结构稳定;4)棒状纳米粒子形成的膜层在干燥和烧结过程中不会发生膜层应力开裂,水气或化学品难以侵蚀,大大提高了膜层耐久性能;5)棒状纳米粒子以棒状La(OH)3或Tb(OH)3纳米粒子为晶核,成膜时倾向于形成较为疏松的网状膜,镀膜玻璃钢化后透光率高。

球状纳米二氧化硅水溶胶缺点:1)球状纳米粒子比表面积大,在贮存过程中容易发生纳米粒子团聚,使纳米粒子尺寸逐渐变大或发生凝胶,酸性球状纳米二氧化硅水溶胶贮存期仅3个月;2)球状纳米粒子与被涂覆基体之间是点接触,膜层和基体接触面积小,表面附着力不强,耐磨性能差;3)球状纳米粒子之间是对称的点接触,凝胶成膜过程中体积变化比较大,导致膜层空间结构易塌陷,膜层内应力大;4)球状纳米粒子形成的膜层在干燥和烧结过程中,常由于内应力不均导致膜层开裂、鼓包、起皮或粉化,易被水气或化学品侵蚀,降低了膜层耐久性能:5)球状纳米二氧化硅溶胶成膜后球状粒子倾向于密堆积排列,镀膜玻璃透光率相对较低。

2.8棒状和球状纳米二氧化硅水溶胶中试镀膜效果比较

将酸性棒状纳米二氧化硅水溶胶加入辊涂机中循环时,可在聚氨酯涂布辊表面形成光亮均匀的湿膜层,能在太阳能电池玻璃样片上形成平整的纳米二氧化硅水溶胶湿膜,干燥固化后得到光滑、致密、平整、泛蓝光的太阳能电池镀膜玻璃。测得镀膜前后玻璃透光率分别为91.6%和94.2%,用干净纱布擦拭镀膜层后玻璃透光率仍为94.2%,钢化烧结后镀膜玻璃透光率为94.5%,铅笔硬度为6H,耐久性能按照GB/T 9535—2005《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》测试达到标准要求。

将酸性球状二氧化硅水溶胶加入辊涂机中循环时,难以在聚氨酯涂布辊表面形成均匀的湿膜层,需要补加表面活性剂或乙醇溶剂才能在聚氨酯涂布辊表面上挂膜,不易在玻璃样片上形成平整的湿膜。球状纳米二氧化硅水溶胶对聚氨酯涂布辊润湿能力差,过多的水溶胶常黏附在玻璃边角上,而不是黏附在涂布辊上,导致玻璃边角处湿膜厚度较大和膜层颜色加深,干燥后镀膜玻璃表面常出现发雾现象。镀膜前后玻璃透光率分别为91.6%和94.1%,干净纱布擦拭镀膜层时常有掉粉尘现象,膜层附着力较差,钢化烧结后玻璃透光率为94.2%,铅笔硬度为4H,耐久性能按照GB/T 9535—2005《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》测试未达到标准要求。

3 结论

球状纳米二氧化硅水溶胶,在硝酸镧或硝酸铽转晶催化剂存在下以及在pH=8.0~8.5、70~103℃条件下水热处理形成直径为20~30 nm、长度为40~100 nm、以棒状La(OH)3或Tb(OH)3纳米粒子为晶核的棒状纳米二氧化硅水溶胶。棒状纳米二氧化硅水溶胶在贮存过程中不容易发生胶体粒子的团聚或凝胶,pH=1.8~2.5的酸性棒状纳米二氧化硅水溶胶贮存期可达12个月。棒状纳米二氧化硅水溶胶在玻璃表面形成的膜层光滑、致密、平整,在干燥和烧结过程中不会发生膜层的应力开裂,水气或化学品难以侵蚀,大大提高了镀膜玻璃耐久性能。棒状纳米二氧化硅水溶胶镀膜玻璃钢化烧结后透光率高。

[1]李建生,刘炳光,董学通.用于提高太阳能电池效率的无机纳米材料的研究进展[J].无机盐工业,2014,46(9):1-6.

[2]李建生,刘炳光,王韬,等.一种棒状纳米二氧化硅水溶胶的制备方法及应用:中国,104925819A[P].2015-09-23.

[3]吴国祥,陶虹强,王志伟,等.太阳能光伏组件用镀膜玻璃耐久性能试验方法的探讨[J].玻璃,2015(4):9-14.

[4]张增明,吕瑞瑞,彭丽霞,等.减反射镀膜光伏玻璃的可靠性及失效研究[J].太阳能,2012(13):25-29.

[5]赵庆祥,齐笑梅,杨璐,等.溶胶-凝胶法制备无机膜开裂问题的研究进展[J].应用化工,2014,43(11):2097-2100.

[6]张和成,杜勇.N,N-二甲基甲酰胺(DMF)改性二氧化硅增透膜的制备[J].太阳能,2014(7):19-22.

[7]Jing Naiyong,Zhu Peiwang.Acicular silica coating for enhanced hydrophilicity/transmittivity:EP,2321375[P].2014-07-09.

[8]Yoshitane Watanabe,Mikio Ando,Kenji Tanimoto,et al.Elongataded-shaped silica sol and method for preparing the same:US,5221497[P].1993-06-22.

[9]Yoshitane Watanabe,Yoshiyuki Kashima,Hiroyuki Takagi.Method for preparing elongated-shaped silica sol:US,5597512[P].1997-01-28.

[10]周明敏,李坚,张阳德.超亲水抗反射氢氧化镧/二氧化硅纳米涂层的制备及表征[J].中国现代医学杂志,2012,22(32):36-41.

[11]邱红娟,陆春华,倪亚茹,等.Tb3+:SiO2光转换薄膜的制备及性能研究[J].电子元件与材料,2010,29(7):33-36.

联系方式:lijiansheng2001@tom.com

Study on preparation and coating of rod-shaped nano-SiO2hydrosol

Li Jiansheng1,Liu Bingguang1,Wang Tao1,Dong Xuetong2
(1.School of Biological and Environmental Engineering,TianjinV ocational Institute,Tianjin 300410,China;2.Tianjin Taiyue Glass Co.,Ltd.)

Lanthanum nitrate or terbium nitrate solution as a crystal transformation catalyst was added into 3%~4%(mass fraction of SiO2)globular nano-SiO2hydrosol.The pH of the silica hydrosol was adjusted at 8.0~8.5 with dilute sodium hydroxide solution.It was processed for 1~36 h at 70~103℃by hydrothermal method to get a 4.5%~5.5%(mass fraction of SiO2)alkaline rod-shaped nano-SiO2hydrosol with La(OH)3or Tb(OH)3as crystal nucleus of nano-SiO2particles.It was treated with ion exchange resin and salicylic acid fungicide was added to get acidic rod-shaped nano-SiO2hydrosol with pH of 1.8~2.5.Coating on the glass sample by pulling or rolling method,a coated glass with uniform and compact film was obtained.It had no cracking and good durability.Rod-shaped nano-SiO2hydrosol can be used as base composition of anti-reflection,selfcleaning or luminescence conversion coatings of solar batteries.

nano-SiO2;rod-shaped;SiO2hydrosol;preparation;coating

TQ127.2

A

1006-4990(2016)03-0034-05

天津市科技特派员项目(14JCTPJC00533)。

2015-09-23

李建生(1964—),男,硕士,教授级高工,研究方向为化工新材料新技术开发与应用,已发表研究论文50多篇,获得发明专利授权17项。

猜你喜欢
棒状球状镀膜
纹带棒状杆菌感染研究进展
化学镀Ni - P及Ni - W - P镀膜组织及性能对比研究
建筑中镀膜玻璃的节能应用探讨
挑选超广角镜头该看什么?
《球状闪电》:科幻大神刘慈欣又一力作
复杂腔体件表面磁控溅射镀膜关键技术的研究
宇宙中的拓荒者——球状星团
水热法合成球状锡酸镧及其阻燃聚氯乙烯的研究
饱和溶液-冷却结晶法制备棒状HMX
球状壳聚糖树脂对NO2-吸附特性的研究