二氧化硅简介

经济管理学院材料科学进展课程设计

学号：2010091121

姓名：刘洪岩

专业;经济学

任课教师：刘二宝2011年10月20日

二氧化硅的简介

作者：刘洪岩

单位：经济管理学院

摘要：SiO2又称硅石。在自然界分布很广，如石英、石英砂等。白色或无色，含铁量较高的是淡黄色。密度2.2 ～2.66.熔点1670℃（鳞石英）；1710℃（方石英）。沸点2230℃，相对介电常数为3.9。不溶于水微溶于酸，呈颗粒状态时能和熔融碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。

关键词：性能制作工艺应用领域

一·性能

（1）物理性质

化学式SiO2，式量60.08。也叫硅石，是一种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。从地面往下16千米几乎65％为二氧化硅的矿石。天然的二氧化硅分为晶态和无定形两大类，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。纯石英为无色晶体，大而透明的棱柱状石英为水晶。二氧化硅是硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体，整个晶体又可以看作是一个巨大分子，SiO2是最简式，并不表示单个分子。密度2.32g/cm3，熔点1723±5℃，沸点2230℃。无定形二氧化硅为白色固体或粉末。二氧化硅又称硅石，化学式SiO2。自然界中存在有结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。结晶二氧化硅因晶体结

构不同，分为石

硅石

，大而透明棱柱状的石英叫水晶。若含有微量杂质的水晶带有不同颜色，有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是细小的石英晶体，有黄砂(较多的铁杂质)和白砂(杂质少、较纯净)。二氧化硅晶体中，硅原子的4个价电子与2个氧原子形成4个共价键，硅原子位于正四面体的中心，4个氧原子位于正四面体的4个顶角上，整个晶体是一个巨型分子，SiO2是表示组成的最简式不表示单个二氧化硅分子，仅是表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个

（2）化学性质

化学性质很稳定。不溶于水也不跟水反应。是酸性氧化物，不跟一般酸反应。气态氟化氢或氢氟酸跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。用于制造石英玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光导纤维，陶瓷等。二氧化硅的性质不活泼，它不与除氟、氟化氢和氢氟酸以外的卤素、卤化氢和氢卤素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。氟化氢(氢氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸，生成易溶于水的氟硅酸：

SiO2 ＋4HF = SiF4↑ ＋ 2H2O

二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液：

SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋ H2O

在高温下，二氧化硅能被碳、镁、铝还原：

SiO2＋2C=Si＋2CO↑

酸性氧化物、硅酸的酸酐。化学性质很稳定。不溶于水也不跟水反应，不跟一般的酸起作用。能与氟化氢气体或氢氟酸反应生成四氟化硅气体。SiO2+4HF SiF4↑+2H2O有酸性氧化物的其它通性，高温下能与碱(强碱溶液或熔化的碱)反应生成盐和水。常温下强碱溶液与SiO2缓慢地作用生成相应的硅酸盐。强碱溶液能腐蚀玻璃，故贮存强碱溶液的玻璃瓶不能用磨口玻璃塞，若采用玻璃塞(玻璃中含SiO2)，会生成有粘性的硅酸钠，将玻璃瓶塞和瓶口粘结在一起。玻璃瓶内不能久放浓碱液。高温下二氧化硅与碱性氧化物或某些金属的碳酸盐共熔，生成硅酸盐。SiO2+CaO CaSiO3(炼铁造渣)将此高温下熔融状态的硅酸钠降温、冷却，可得石英玻璃，它有良好的透过紫外线性能，可作水银灯罩、耐高温的化学仪器、石英坩埚和光学仪器等。来源多由岩浆热液形成的或沉积形成。

二`制备工艺

制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸钠以外，其它成本都很高。新方法采用廉价的非金属矿作为硅源，大大降低了白炭黑的生产成本。

传统方法

（1）气相法

主要为化学气相沉积（CAV）法，又称热解法、干法或燃烧法。其原料一般为四氯化硅、氧气（或空气）和氢气，高温下反应而成。反应式为：

SiCl4＋ 2H2＋ O2—>SiO2＋4HCl

空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。四氯化硅在高温下气化（火焰温度1000~1800℃）后，与一定量的氢和氧（或空气）在1800℃左右的高温下进行气相水解；此时生成的气相二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗气相二氧化硅至PH值为4～6即为成品。

德国迪高沙（Degussa）公司和美国卡伯特（Cabot）公司的气相法生产技术全球领先。他们的生产装置规模大，自动化程度高，产品成本低，牌号（尤其是应用于特殊领域的功能性专用产品牌号）多，品质好，如表面积分布均匀、含水量低。我国沈阳化工股份有限公司及上海氯碱化工股份有限公司也采用气相法生产，但在生产规模、生产技术、自动化程度及产品牌号等方面远不及国外大公司。广州吉必盛科技实业有限公司是目前国内产量最大，牌号最全，技术最先进的气相二氧化硅供应商，是气相二氧化硅国家标准GB20020-2005负责起草单位。

（2）沉淀法

沉淀法又叫硅酸钠酸化法，采用水玻璃溶液与酸反应，经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到白炭黑。反应式为：

Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑 + 2Na+ + H20

国内大部分生产企业采用沉淀法。

新方法

新方法主要以非金属矿及其延伸物为硅源，采用沉淀法制备白炭黑。其技术关键是将结晶的二氧化硅和硅酸盐转变成非晶态二氧化硅。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄榄石、蛇蚊石、高岭土、硬质高岭土、煤矸石、粉煤灰等。

着重介绍以高岭土或硬质高岭土、煤矸石或粉煤灰为原料制备白炭黑的工艺技术。

（1）以高岭土或硬质高岭土为原料

先将高岭土或硬质高岭土粉碎至50~60目，然后在500~600℃高温下焙烧2小时，再将焙烧土与浓度30%的工业盐酸按1：2.5（重量）配料，在90℃左右酸浸7小时，经中和、过滤、洗涤、干燥得到白炭黑，产品质量符合GB10507-89标准；同时得到高效净水剂聚合氯化铝。焙烧及酸浸反应式如下：

焙烧：Al2O3?2Si02?2H20 —> Al2O3?2Si02 + 2H20

酸浸：Al2O3?2Si02 + 6HCl + 9H20 —>2AlCl3?6H20 + 2SiO2

（2）以煤矸石或粉煤灰为原料

先将煤矸石或粉煤灰粉碎至粒度小于120目，然后分两步：

第一步生产硅酸钠：将粉碎的煤矸石或粉煤灰与纯碱按重量比1：50

混合均匀，经高温冶融（1400~1500℃，1小时）、水萃浸溶（100℃以上，4~5小时）、过滤去杂质、浓缩滤液到45~46波美度即得到硅酸钠。

第二步生产白炭黑：先将硅酸钠配成水玻璃溶液（模数为2.4~3.6,SiO2含量为4~10%）,然后在5~20%的硫酸中酸浸（28~32℃，8~16小时），再升温至80℃，搅拌，调节PH值为5~7，熟化20分钟，再经过滤洗涤、干燥、分选，得到白炭黑。该白炭黑为活性，纯度高。

产能

国内以沉淀法白炭黑为主，于1958年实现沉淀法白炭黑的工业化生产，但产量小，发展较慢。1987年产量还仅有2687吨；1990年突破万吨达到1.06万吨；1994年增长至2.81万吨，比1987年增长9.4倍；1997

年我国白炭黑产量达到了8万吨左右；2004年上升到近30万吨。可见近十几年来我国白炭黑产量是突飞猛进。

国内白炭黑的生产分布比较广泛，一共有十几个省市生产，其中产量较大的是福建、山东、江苏、江西等省。目前国内一共有几十家白炭黑生产企业，总产能在40万吨/年左右。其中规模较大的沉淀法白炭黑生产企业有福建南平嘉联化工有限公司、上海九琛精细化工有限公司、株洲兴隆化工实业有限公司、罗地亚白炭黑（青岛）有限公司、无锡确成硅化学有限公司，滕州辛绪化工有限公司等。气相法白炭黑方面，广州吉必盛科技实业有限公司产能达到6000吨/年，是国内最大的气相二氧化硅供应商。

由于看好白炭黑市场前景，目前国内一些企业正在建设或计划建设白炭黑项目，有改扩建，也有新建。如上海九琛精细化工有限公司、濮阳市光璞石化公司、湖北兴发集团等。

三·应用领域

二氧化硅的用途很广。自然界里比较稀少的水晶可用以制造电子工业的重要部件、光学仪器和工艺品。二氧化硅是制造光导纤维的重要原料。一般较纯净的石英，可用来制造石英玻璃。石英玻璃膨胀系数很小，相当于普通玻璃的1/18，能经受温度的剧变，耐酸性能好（除HF外），因此，石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。石英砂常用作玻璃原料和建筑材料。

从硅石获得消光剂的方法很多，根据其制造工艺主要可以分为两类。一类是热液法制造，生产的二氧化硅形态相对较为松软。用硅胶制造的产品质地则较硬。经过处理后的两类产品均可制成标准的二氧化硅消光剂。处理过程是指使用有机(石蜡)或无机材料对二氧化硅表面进行一定程度的改性。与硅胶消光剂相比，处理过的二氧化硅拥有不同的粒径、粒径分布和孔隙体积。热液法消光剂在粒径和分布方面也不同。未处理与处理过的产品也有所不同。目前只有一种消光剂适应于特殊场合，该消光剂采用热解法制造，拥有很强的消光效率，且特别适用于水基涂料体系。二氧化硅的消光效果相对较强，浓度较高时可能导致粘度升高。储

存过程中有沉淀的趋势，特别是未经处理的二氧化硅。为了避免积聚，我们可以使用石蜡或热解法二氧化硅。该消光剂能够调节45°、60°和85°方位的消光度。添加了二氧化硅消光剂的涂料可以进行罩涂。所有这些都是‘stir-in’产品。合成的硅酸铝能部分替代二氧化钛做为一种高质量增量剂使用，可应用于乳液底漆。该产物在干燥的乳液漆膜中能表现出均衡的消光效果。在长油醇酸树脂体系中可做为消光剂使用，但必须与颜料和填料一起进行分散。除了在粉末涂料系统中，二氧化硅消光剂可应用于所有的涂料。自然界里比较稀少的水晶可用以制造电子工业的重要部件、光学仪器和工艺品。二氧化硅是制造光导纤维的重要原料。一般较纯净的石英，可用来制造石英玻璃。石英玻璃膨胀系数很小，相当于普通玻璃的1/18，能经受温度的剧变，耐酸性能好（除HF外），此石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。石英砂常用作玻璃原料和建筑材料。参考文献：百度文库有色金属

制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸钠以外，其它成本都很高。新方法采用廉价的非金属矿作为硅源，大大降低了白炭黑的生产成本。 [1]传统方法 （1）气相法 主要为化学气相沉积（CAV）法，又称热解法、干法或燃烧法。其原料一般为四氯化硅、氧气（或空气）和氢气，高温下反应而成。反应式为： SiCl4+ 2H2+ O2—>SiO2+4HCl 空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。四氯化硅在高温下气化（火焰温度1000~1800℃）后，与一定量的氢和氧（或空气）在1800℃左右的高温下进行气相水解；此时生成的气相二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗气相二氧化硅至PH值为4～6即为成品。 德国迪高沙（Degussa）公司和美国卡伯特（Cabot）公司的气相法生产技术全球领先。他们的生产装置规模大，自动化程度高，产品成本低，牌号（尤其是应用于特殊领域的功能性专用产品牌号）多，品质好，如表面积分布均匀、含水量低。我国沈阳化工股份有限公司及上海氯碱化工股份有限公司也采用气相法生产，但在生产规模、生产技术、自动化程度及产品牌号等方面远不及国外大公司。广州吉必盛科技实业有限公司是国内产量最大，牌号最全，技术最先进的气相二氧化硅供应商，是气相二氧化硅国家标准GB20020-2005负责起 草单位。 （2）沉淀法 沉淀法又叫硅酸钠酸化法，采用水玻璃溶液与酸反应，经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到白炭黑。反应式为： Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑+ 2Na+ + H20 国内大部分生产企业采用沉淀法。 新方法 新方法主要以非金属矿及其延伸物为硅源，采用沉淀法制备白炭黑。其技术关键是将结晶的二氧化硅和硅酸盐转变成非晶态二氧化硅。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄榄石、蛇蚊石、高岭土、硬质高岭土、煤矸石、粉煤灰等。 着重介绍以高岭土或硬质高岭土、煤矸石或粉煤灰为原料制备白炭黑的工艺技术。 （1）以高岭土或硬质高岭土为原料

氧化硅介绍，纳米二氧化硅应用领域 氧化硅介绍 产品为人工合成物无定形白色流动性粉末，具有各种比表面积和容积严格的粒度分布。本产品是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物。其原生粒径介于7～80nm之间，比表面积一般大于100m2/g。由于其纳米效应，在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂等性质，因而广泛的应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域。 纳米二氧化硅应用领域 1、在涂料领域 纳米二氧化硅（SP30）具有三维网状结构，拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性，能在涂料干燥时形成网状结构，同时增加了涂料的强度和光洁度，而且提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不退色。在建筑内外墙涂料中，若添加纳米氧化硅（SP30），可明显改善涂料的开罐效果，涂料不分层，具有触变性、防流挂、施式性能良好，尤其是抗沾污染性能大大提高，具有优良的自清洁能力和附着力。纳米SiO2还可与有机颜料配用，可获得光致变色涂料，M．P ．J ．Peeters等用溶胶凝胶法合成了含纳米二氧化硅（SP30）的全透明的耐温涂料H．Schmidt等合成了很厚的含纳米SiO2的涂料，并耐高温，在500℃下没有出现裂缝，Fayna Mamme ri等合成了P MMA- SiO2纳米涂料。明显增强了涂料的弹性和强度。纳米氧化硅（同SP30）具有常规SiO2所不具有的特殊光学性能，它具有极强的紫外吸收，红外反射特性。经紫外一可见分光光度计测试表明，它对波长400nm以内的紫外光吸收率高达70%以上，对波长800nm 以外的红外光反射率也达70%以上，它添加到涂料中能对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料的隔热性，徐国财等通过纳米微粒填充法，将纳米氧化硅作掺杂到紫外光同化涂料中，明显地提高了紫外光固化涂料的硬度和附着力，还减弱了紫外光同化涂料吸收UV辐射的程度，从而降低了紫外光同化涂料的同化速度。 2、在粘结剂和密封胶领域 密封胶和粘结剂是量大、使用范围广的重要产品。菜市产品粘度、流动件、旧化速度等有严格要求。目前，国内高档的密封胶和粘结剂都依赖进口。据介绍，国外在这个领域的产品已经采用纳米材料作添加剂，而纳米二氧化硅（SP30）是首选材料。其作用机理是纳米SiO2表面包覆一层有机材料，使之具有疏水特性，将它添加到密封胶中能很快形成一种网络结构，抑制胶体流动，同化速率加快，提高粘接效果，同时由于颗粒细小，更增加了胶的密封性。 3、在纺织领域 随着科学技术的发展和人类生活水平的提高，人们对服装提出了舒适、新颖、保健的要求，各种功能化的纺织品应运而生。在此，纳米二氧化硅（SP30）发挥了巨大的作用，目前，人们已将其应用到防紫外、远红外、抗菌消臭、抗老化等方面。例如，以纳米二氧化硅（SP30F）和纳米二氧化钛（T25F）的适当配比而成的复合粉体是抗紫外辐射纤维的重要添剂，又如，日本帝人公司将纳米二氧化硅（SP30）和纳米ZnO-JS03）混人化学纤维中，得到的化学纤维具有除臭及净化气的功能，这种纤维可被用于制造长期卧床病人和医院的消臭敷料、绷带、睡农等。 4、在杀菌剂领域 纳米二氧化硅（SP30）具有生理惰性、高吸附性，在杀菌剂的制备中常用作载体，当

单质硅和二氧化硅 【学习目标】 了解硅、二氧化硅的物理性质，掌握其化学性质。 【课前预习案】 一、单质硅与半导体材料 1.无机非金属材料包括、、等。传统无机非金属材料是以为主要成分，主要包括、、。 2.半导体材料特指导电能力介于和之间的一类材料。最早使用的半导体材料是，该材料的化学性质在常温下稳定；现在广泛使用的半导体材料是 3.单质硅： （1）存在和含量：在地壳中，含量居第二位（O、Si、Al、Fe),只有化合态，是构成矿物和岩石的主要成分。有和两种同素异形体。 （2）物理性质：晶体硅是色、有、的固体。单质硅的导电性介于和之间。 （3）化学性质： 常温下，化学性质不活泼，不易与H2、O2、Cl2、H2SO4、HNO3等物质反应，但能与F2、HF、NaOH反应，方程式为：Si+2F2=SiF4; 4HF+Si= SiF4↑+2H2↑; Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ 加热时，能与O2、Cl2、H2、C等非金属反应 Si+O2=== （4）硅的制取：工业制粗硅：化学方程式： 在该反应中，氧化剂是，还原剂。 粗硅的提纯：在高温下让粗硅（Si）与氯气（Cl2）反应，其产物在高温下被氢气（H2）还原而得到较纯的硅，反应方程式为、 （5）硅的用途 硅的用途非常广泛，不但可用于制造、，还用于制造和等，此外，的用途也很广。 二、二氧化硅与光导材料 1.存在：广泛存在于自然界中，、的主要成分就是二氧化硅。 2.物理性质：二氧化硅是由和构成的，硬度，熔、沸 点，难溶于水的固体。 3.化学性质：（1）酸性氧化物： 不溶于水，也不与水反应，可以与NaOH、CaO反应，方程式分别 为：、 （2）常温可与氢氟酸反应（特性） 方程式为，此反应工业上常用来 4.二氧化硅的用途广泛，常被用来制造石英表中的材料和高性能的现代通讯材料。 【探究案】 1、实验室试剂的正确保存非常重要。实验室可用广口瓶贮存固体试剂，细口瓶存放液体试剂，但是有些试剂必须贮存在具橡胶塞的玻璃试剂瓶中。以下物质必须贮存在具有橡

硅及二氧化硅教学设计 硅及其二氧化硅在自然界及地壳中存在广泛，是人类生产生活中重要的物质组成材料，从传统的瓷器到现代的芯片，从珍贵的水晶到普通的玻璃水泥，都含有硅元素。人教版必修一的章节中，重点介绍了单质硅、二氧化硅及常见的硅酸盐等物质。根据新课程标准，特设计以下教学设计。 一、学情分析 学生在学习金属元素的基础上（钠、铝、铁），开始接触并学习非金属元素。对于硅这种元素，学生相对比较陌生。为了让学生从宏观到微观，再从微观到宏观全面系统的认识桂硅元素及其化合物，笔者采用实例教学法。 二、教学与评价目标 1.教学目标 【知识与技能】掌握硅晶体及二氧化硅的结构、用途及理化性质 【过程与方法】 通过学生对硅及二氧化硅结构的认识，能够对物质从宏观上进行辨识和微观上进行探析。 【情感态度与价值观】根据硅及其二氧化硅的性质，能从硅及其二氧化硅的组成和结构来解释一定的宏观现象及反应类型。 2. 评价目标 （1）通过对硅及其二氧化硅性质的描述，诊断并发展学生从微观和宏观两个方面对硅及其二氧化硅性质的认识。 （2）通过对硅及其二氧化硅结构用途的描述，诊断并发展学生认识硅及其二氧化硅对人类生活的重要性。 三、教学与评价思路 四、教学流程 Ⅰ宏观现象 准备手机芯片、电脑芯片、水晶、玻璃、沙子、光缆，让学生认识这些物质并探究组成。 Ⅱ微观本质 化学思维 总结上述物质的组成元素，引出硅单质及二氧化硅，并让学生阅读课本，思考硅及其二氧化硅的结构、性质及用途 Ⅲ问题解决 化学科学价值观 1.硅及二氧化硅的结构。 2.硅及二氧化硅的性质。 3.硅及二氧化硅的用途。

【学习任务1】通过沙子、芯片、玻璃、水晶、光缆等物质，总结构成这些物质的元素； 【评价任务1】诊断并发展学生化学知识的探究水平（定性水平）； 学习任务1教学流程图 【学习任务2】学习并探究二氧化硅的结构 【评价任务2】诊断并发展学生对二氧化硅结构的认识，诊断并发展学生对分子式与化学式概念的理解。 学习任务2教学流程图 【学习任务3】硅及其二氧化硅的理化性质 【评价任务3】诊断并发展学生对硅及其二氧化硅性质的掌握 真实情景素材 引发探究 宏观辨识与微观探析 提问：这些物质的组成元素有哪些？ 展示实物 提问：硅及其二氧化硅的用途？ 学生及教师总结：硅及其二氧化硅的分 布及用途 二氧化硅的结构模型 水的结构模型、二氧化碳的结构模型 总结上述物质结构模型的异同，并思考化学式与分子式的区别 总结化学式与分子式的区别，并熟练掌握二氧化硅的结构 发现问题 找出核心 解决问题 宏观辨识 微观探析

SiO2的结构和性质 订阅 字号2010-05-03 21:31:25| 分类：微电子材料| 标签：sio2psg氧化原子薄膜|（氧化硅的结构怎样？为什么SiO2能够用作为B、P、Sb、As等杂质扩散的掩蔽膜？） 原创作者：Xie M. X. (UESTC，成都市) 氧化硅（SiO2）有晶体与非晶体之分，例如水晶（石英）就是一种晶态氧化硅，而硅片上热生长的氧化膜则为非晶态氧化硅。晶态氧化硅中的原子分布具有长程有序性；非晶态氧化硅中的原子分布也具有一定的有序性，但只是短程有序性。 在Si表面上制备氧化硅薄膜的方法有许多种，例如：热生长法；CVD（化学气相淀积）法，如烷氧基硅烷（如正硅酸乙酯[Si(OC2H5)4]，TEOS）的热分解（或热解氧化）淀积法；PVD（物理气相淀积）法等。 （1）SiO2的一般性质： 原子密度= 2.3×1022 cm-3；晶体密度= 2.27 g-cm-3；熔点≈1700 oC；比热Cp =1.0 J/g-oC；热导率= 0.014 W/cm-K；热膨胀系数（ΔL/LΔT）=0.5×10-6 [1/oC]（比Si和GaAs的都小）；禁带宽度Eg≈8eV；电阻率> 1016 Ω-cm（为绝缘体）；击穿电场≈600 V/μm。 （2）SiO2的结构： 氧化硅中的基本化学键是Si-O键（含有50 %的共价键和50 %的离子键）。 氧化硅中原子排列的基本结构是一种Si-O键构成的正四面体，即每一个Si离子的周围有4个按正四面体分布的O离子（Si离子中心与O离子中心之间的距离为1.6?，O离子与O离子中心之间的距离为2.27?）。然后，这种Si-O正四面体通过顶角的O离子而规则地连接起来形成网络式的结构，即构成晶态氧化硅。否则，若这些Si-O正四面体的连接不是很规则，即形成具有一些错乱的网络式结构，则为非晶态氧化硅。 显然，在氧化硅中存在许多由多个Si-O正四面体包围而成的空洞（网络中间的空洞），这些空洞的体积都比较大。实际上，Si-O分子本身所占据整个的体积较小，只有43%，而大部分都是空洞。因此，氧化硅的比重较小，晶态氧化硅的为2.65g/cm3，非晶态氧化硅的为2.21g/cm3。也因此，氧化硅比较容易地能够让半径较小的H、Na、K、Ca、Ba等杂质原子进入到其网络结构中（处在空洞里），并且这些杂原子在网络结构中的扩散也较容易，这种杂质往往称为网络改变剂。 在SiO2中掺入B、P、Sb、As、Al等杂质原子时，即可形成磷硅玻璃（PSG）、硼硅玻璃（BSG）等。掺入的这些杂质原子，在SiO2结构中往往取代Si-O正四面体中心的Si，形成带电的缺陷，这些杂质原子常称为网络形成剂。由于这种杂质原子在网络中的位置稳定，故在SiO2中的扩散速度较慢，所以氧化硅薄膜可用作为热扩散工艺中的掩蔽膜，以阻止B、P、Sb、As等这些杂质原子的扩散。 由Si和SiO2的比重可以求出每一克分子的Si和SiO2的体积分别为12.06cm3/mole和27.18cm3/mole，则每一克分子的Si薄膜和SiO2薄膜的厚度之比为0.44，这就是说，若要生长100nm的SiO2薄膜，那么只需要消耗44nm的Si即可。 （3）Si/SiO2界面的性质： 一般，Si/SiO2界面处的界面态密度≤1010cm2。这些界面态往往是由于氧化不完全等之故，使得在界面的30?范围内存在许多Si原子的悬挂键（即未与氧原子结合的价键——带正电荷的中心）所造成的。为了减少这种悬挂键，可以通过氢气退火，让一些氢原子进入到界面、并与悬挂键形成Si-H键（中性）来实现；不过，这些Si-H键的离解能较小，约为0.3 eV。 Si/SiO2界面处的势垒高度与半导体型号有关：对n型半导体的电子，势垒高度约为3.2eV；对p型半导体的空穴，势垒高度约为4.9 eV。 （4）磷硅玻璃（PSG）薄膜的性质： ①磷硅玻璃（PSG）的成分为P2O5+ SiO2。 ②PSG中的氧负电中心对Na离子有提取、固定和阻挡作用，故可用作芯片的最后钝化膜。但为了避免SiO2膜中偶极子的极化效应以及潮解所引起的器件不稳定和Al条被腐蚀等弊病，应该控制SiO2膜中P2O5的含量<5%，或者在PSG膜上再淀积一层SiO2、成为[SiO2-PSG-SiO2]复合膜来使用。 ③PSG的热膨胀系数随着P2O5成分的增大而增大，利用这种特性即可实现PSG与半导体的良好热匹配。例如： P2O5含量≈15%的PSG可与硅有很好的热匹配性；P2O5含量≈20%~24%的PSG可与GaAs能很好热匹配。因此，可在半导体表面上直接淀积成分适当的较厚的PSG薄膜来进行钝化。 ④PSG可以阻挡Zn和Sn等杂质的扩散（而SiO2薄膜则否），则PSG可用作为GaAs的扩散掩蔽膜、注入掩蔽膜或包覆层。⑤PSG在1000oC~1100oC的中性或氧化性气氛中加热时，会变软和回熔，并产生一层平滑的几何外形，这有利

二氧化硅和硅 主备：王胜菊 学习目标： 了解二氧化硅和硅的主要性质 认识二氧化硅在生产、信息技术、材料科学等领域的应用 1．二氧化硅的性质 （1）物理性质： （2）化学性质： ①具有弱氧化性： ②具有酸性氧化物的通性：SiO2是一种，是H2SiO3的酸酐。 CaO＋SiO2CaSiO3（炼铁中除炉渣） SiO2＋2NaOH Na2SiO3＋H2O（盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，常用橡皮塞）③与某些盐的反应： Na2CO3＋SiO2 CaCO3＋SiO2 ④特性：SiO2＋4HF SiF4↑＋2H2O（腐蚀玻璃）。 （3）SiO2和CO2的性质比较 （4）二氧化硅的用途 ①SiO2是制造光导纤维的主要原料。 ②石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。 ③水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。 ④石英砂常用作制玻璃和建筑材料。 4、硅的工业制法及性质 （1）工业制法：工业上用炭自在高温下还原二氧化硅的方法，制得含有少量杂质的粗硅。将粗硅在高温下跟氯气气反应生成四氯化硅，四氯化硅经提纯后，再用氢气还原，就可以得到高纯度的硅。 操作流程：二氧化硅→粗硅→四氯化硅→精硅 （2）物理性质：

（3）化学性质：很稳定 ①常温下不与等反应。 ②加热或高温时有强还原性： ③常温下能与氟气（F2）、氢氟酸（HF）反应： 。 达标检测： 一．选择题（每小题有一个正确答案） 1．下列物质：①氢氟酸；②浓H2SO4；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥浓HNO3，其中在一定条件下能与SiO2反应的有（） A.①②⑥ B.全部 C.①③④⑤ D.②③⑥ 2．能贮存在具有玻璃塞的磨口试剂瓶里的试剂是（） A．HF溶液B．KOH溶液 C．盐酸D．水玻璃 3．熔化烧碱应选用的坩埚是（） A．铁坩埚B．玻璃坩埚 C．石英坩埚D．陶瓷坩埚 4．下列物质属于纯净物的是（） A. 玻璃 B.水玻璃 C. 二氧化硅 D. 大理石

二氧化硅处理方法的研究 第一章前言 1、选题的目的、意义 由于二氧化硅内部的聚硅氧和外表面存在的活硅醇基及其吸附水，使其呈亲水性,在有机相中难湿润和分散,与有机基体之间结合力差,易造成界缺陷,使复合材料性能降低［1－3］,而二氧化硅可用于橡胶制品、塑料制品、粘合剂、涂料等领域,要想改善这种缺陷,我们需要通过对二氧化硅进一步处理,使原来亲水疏油的表面变成亲油疏水的表面,这种表面功能的改变在实际应用中有重要价值。据此我们利用一些表面改性方法如沉淀法二氧化硅表面改性、十二醇二氧化硅表面改性、气相法二氧化硅表面改性、两亲性聚合物改性二氧化硅等来使亲水性的二氧化硅通过表面处理改性为疏水的二氧化硅,以提高产品的亲油性、分散性和相容性,并能使二氧化硅在某些乳液中既能长期稳定分散,又能保证它与基料在成膜后能有良好的界面结合。 第二章、二氧化硅处理方法的研究现状 目前我们对二氧化硅处理方法的研究主要分为：纳米级二氧化硅的改性处理和非纳米级的二氧化硅的改性处理。 2．1非纳米级二氧化硅的研究 2．1．1二氧化硅的概念：SiO2又称硅石。在自然界分布很广,如石英、石英砂等。白色或无色,含铁量较高的淡黄色。密度2.2 ～2.66。熔点1670℃（麟石英）；1710℃（方石英）。沸点2230℃,相对介电常数为3.9。不溶于水微溶于酸,呈颗粒状态时能和熔融碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。 2．1．2非纳米级二氧化硅表面改性 由于在二氧化硅表面存在有羟基,相邻羟基彼此以氢键结合,孤立羟基的氢原子正电性强,易与负电性原子吸附,与含羟基化合物发生脱水缩合反应,与亚硫酰氯或碳酰氯反应,与环氧化台物发生酯化反应。表面羟基的存在使表面具有化学吸附活性,遇水分子时形成氢键吸附。二氧化硅表面是亲水性的,无论气相法或沉淀法都是如此,差异仅是程度不同这导致了在与橡胶配合时相容性差,在配合胶料内对硫化促进剂吸附而迟延硫化。此外,白炭黑比表面积大、粒径小，在与

学科：化学 教学内容：硅和二氧化硅 【课前复习】 温故 1．自然界中，C的同素异形体天然存在的有_________、_________，人工制取的有_________、_________等；Si的同素异形体都是人工制取的，有_________、_________两种。 2．金刚石和硅晶体比较。 （1）硬度：金刚石_____硅晶体；（填“大于”或“小于”；下同） （2）熔点：金刚石_____硅晶体； （3）导电性：金刚石_____硅晶体。 知新 3．C、Si同主族，化学性质相似，但也有差别，其中能与NaOH（aq）反应的是_____（写元素符号），化学方程式为______________；能与HF（aq）反应的是_____（写元素符号），反应方程式是____________________。 4．硅的用途十分广泛，作为良好的半导体，硅可用来制造_____、_____、_____等半导体器件，还可制成_____电池。 硅的合金用途也很广，含硅4%（质量分数）的钢可用来制造_____；含硅15%（质量分数）的钢可用来制造_____。 5．CO 2、SiO 2 性质相似，都是酸性氧化物，分别写出它们与足量NaOH（aq）反应的化学 方程式：__________________、__________________；二者差别也很明显，其中能与H 2 O反应的是___________________（写出化学式），反应方程式为____________________。 6．SiO 2与水反应吗？为什么说SiO 2 是酸性氧化物？ 7．SiO 2 与硅石、砂石、石英、水晶、玛瑙间有何关系？ 【学习目标】 1．初步了解硅在自然界中的存在形态。了解硅元素的常见同素异形体。 2．了解硅的物理性质和主要用途。 3．掌握硅的化学性质和制取方法。这是本节学习的重点内容，也是本章重点之一。 4．了解二氧化硅的存在，知道石英、水晶、硅石与SiO 2 的关系。 5．掌握二氧化硅的化学性质，这是本节、也是本章的学习重点。 6．了解硅酸、原硅酸的性质和制取方法。 7．了解常见硅酸盐的主要用途。 8．理解硅酸盐的氧化物表示方法，知道其化学式中氧化物前计量数的含义。 【基础知识精讲】 一、硅的存在 （1）分布广：地壳中到处都是。

1前言 1.1纳米二氧化硅的发展现状及前景 纳米材料是指微粒粒径达到纳米级(1～100nm)的超细材料。当粒子的粒径为纳米级时，其本身具有量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，因而展现出许多特有的性质，应用前景广阔。纳米SiO 是极具工业应用前景的纳米材料，它的应用领域十分广泛，几乎 2 粉体的行业。我国对纳米材料的研究起步比较迟，直到“八五计涉及到所有应用SiO 2 划”将“纳米材料”列人重大基础项目之后，这方面的研究才迅速开展起来，并取得了令人瞩目的成果。1996年底由中国科学院固体物理研究所与舟山普陀升兴公司合作，成 [1]，从而使我国成为继美、英、日、德功开发出纳米材料家庭的重要一员——纳米SiO 2 国之后，国际上第五个能批量生产此产品的国家。纳米SiO 的批量生产为其研究开发提 2 供了坚实的基础。 目前，我国的科技工作者正积极投身于这种新材料的开发与应用，上海氯碱化工与华东理工大学[2]建立了连续化的1000t／a规模中试研究装置，开发了辅助燃烧反应器等核心设备，制备了性能优良的纳米二氧化硅产品，其理化性能和在硅橡胶制品中的应用性能，已经达到和超过国外同类产品指标。专家鉴定认为，纳米二氧化硅氢氧焰燃烧合成技术、燃烧反应器和絮凝器等关键设备及应用技术具有创新性，该成果总体上达到国际先进水平，其中在预混合辅助燃烧新型反应器和流化床脱酸两项核心技术方面达到了国际领先水平，对于突破国际技术封锁具有重大价值。但总地来讲，我国纳米SiO 的生 2 产与应用还落后于发达国家,该领域的研究工作还有待突破。 1.2 纳米二氧化硅的性质[3]~[5] 纳米二氧化硅是纳米材料中的重要一员，为无定型白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料。微结构呈絮状和网状的准颗粒结构，为球形。这种特殊结构使它具有独特的性质： 纳米二氧化硅对波长490 nm以内的紫外线反射率高达70%～80%，将其添加在高分子材料中，可以达到抗紫外线老化和热老化的目的。 纳米二氧化硅的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用，可深入到高分子链的不饱和键附近，并和不饱和键的电子云发生作用，改善高分子材料的热、光稳定性和化学稳定性，从而提高产品的抗老化性和耐化学性。 纳米二氧化硅在高温下仍具有强度、韧度和稳定性高的特点，将其分散在材料中，

二氧化硅的工业化生产 1.1 二氧化硅的种类 二氧化硅也称硅质原料，不仅包括天然矿物，也包括各种合成产品，其产品可分为结晶态和无定形状两类。 二氧化硅天然矿物通常包括结晶态二氧化硅矿物石英砂、脉石英、粉石英和无定形硅矿物硅藻土。 合成产品要紧是白炭黑（无定形二氧化硅），包括气相白炭黑（气相二氧化硅）、沉淀白炭黑（沉淀二氧化硅）。 石英是二氧化硅天然矿物的要紧矿物组分，化学成分为SiO2，玻璃光泽，断口呈油脂光泽。贝壳状断口，莫氏硬度7，密度2.65～2.66 。颜色不一，无色透亮的叫水晶，乳白色的叫乳石英。按其结晶习性分，三方晶系的为低温石英，又叫-石英；六方晶系的为高温石英，又称-石英。 石英砂是一个矿产品的专门名词，它泛指石英成分占绝对优势的各种砂，诸如海砂、河砂、湖砂等。地质学按成因将它们划分为冲积砂、洪积砂、残积砂等。石英砂的矿物含量变化专门大，以石英为主，其次包含各类长石、岩屑、重矿石（石榴子石、电气石、辉石、角闪石、榍石、黄玉、绿帘石、钛铁矿等）以及云母、绿泥石、黏土矿物等。 石英砂岩，是一种固结的砂质岩石，常简称为砂岩，是自然界最常见、最一般的硅质矿物原料之一，其石英和硅质碎屑含量一样在95%以上，副矿物多为长石、云母和黏土矿物，重矿物含量专门少。常见的重矿物有电气石、金红石、磁铁矿等。 石英岩是由石英砂岩或其他硅质岩石通过变质作用而形成的变质岩。脉石英是与花岗岩有关的岩浆热液矿脉，其矿物组成几乎全部为石英。 粉石英是一种颗粒极细、二氧化硅含量专门高的天然石英矿。粉石英这一词过去叫法专门多，它既包括天然的粉石英，同时也包括了由硅质矿物原料（石英岩、脉石英）加工而成的石英细粉。 硅砂是以石英为要紧成分的砂矿飞总称。以天然颗粒状态从地表或地层中产出的硅砂，以及石英岩、石英砂岩风化后呈粒状产出的砂矿称

CAB-O-SIL?气相二氧化硅M-5 一、产品概述 M-5非处理型气相二氧化硅是CAB-O-SIL?气相二氧化硅系列的通用品种，可应用在涂料油墨中发挥下述重要功能： 液体中：粉体中： 流变控制 防沉淀 自由流动 防止结块 流体化 二、物化指标 比表面积（平方米/克）：200+/-25 堆积密度（克/升）：40 成份分析（%SiO2）：>99.8 X-射线结构分析：非晶体 折射率（折光指数）： 1.46 325目筛筛余（最高%）：0.02 加热损失（%@105℃）：<1.5 燃烧损失（%@1000℃）：<2 中值粒径平均长度粒子：0.2-0.3微米

三、应用及添加量 应用领域M-5功能用量标准(%) 粉末涂料自由流动、防止流垂0.25-1.0 溶剂型涂料防止沉淀0.25-0.5 防止流垂0.25-3.0 把持力0.25-0.75 相框或肿边0.25-0.5 锤印花式涂层花式控制0.3-0.6 多色表面涂层金属薄的定向15-20（相对薄片重量） 富锌打底涂料防止沉淀2.0-2.5 凹印墨触变、增稠0.5-1.0 筛网墨触变、增稠1.0-3.0 产地及包装规格美国，10公斤纸袋装 气相二氧化硅在涂料中的功能和作用 1、流变助剂 流变性是涂料的重要性能,它直接影响到涂料的外观,施工性能及储存稳定性等性能,而不同涂料体系对流变助剂的要求也有差异.对于油性体系而言,大部分流变助剂都是形成氢键而起作用的.表面未处理的气相二氧化硅聚集体含有多个,其中,一是孤立的,未受干扰的自由二是连生的,彼此形成氢键的键合氢键键合在油性体系中,极易形成三维的网状结构,这种结构受机械力影响时会破坏,使粘度下降,涂料恢复良好的流动性;当剪切力消除后,三维结构会自行恢复,粘度上升.在完全非极性液体中,粘度恢复时间只需几分之一秒;在极性液体中,回复

硅及其二氧化硅的化学性质 教学重点：硅及其二氧化硅的化学性质 教学过程： 引入：本节主要学习硅及二氧化硅的化学性质。 阅读：教材硅在自然界的存在形式一段。 讲述：硅的分布与存在 展示：硅单质的图片 阅读：硅的物理性质一段 讲解：硅的物理性质。 展示：晶体硅的图片。 讨论：根据所学的碳以及元素周期律的知识，归纳出一些硅的化学性质。 小结：硅的化学性质。常温下化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其它物质反应。加热条件下，硅能跟一些非金属反应。 简介：硅的工业制法。用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅。与氯反应生成的SiCl4液体通过精馏，除去其中的硼、砷等杂质。然后用氢气还原。 归纳：硅的用途。硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。 展示：太阳能电池的图片。 简要介绍：二氧化硅的结构，播放二氧化硅结构的动画。 展示：二氧化硅的图片 小结：二氧化硅的物理性质和用途。 对比：让学生根据二氧化碳的性质推断二氧化硅的主要化学性质。 归纳：二氧化硅是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，但是它不能与水反应。能与氢氟酸、碳酸钙、碳酸钠（制玻璃的主要反应）固体等反应。

介绍：硅酸盐组成的表示方法并练习用氧化物形式表示高岭石和钙长石。硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。表示方法：金属元素氧化物写在前面，再写SiO2，最后写H2O；氧化物之间用“·”隔开。 课堂练习： 1．下列有关物质的用途（括号中为用途）错误的是（） （A）锗和硅（半导体材料） （B）二氧化硅（制光导纤维） （C）水玻璃（用作粘合剂） （D）原硅酸（用作耐火材料） 2．将过量的二氧化碳分别通入①氯化钙溶液②硅酸钠溶液③次氯酸钙溶液④饱和碳酸钠的溶液，最终溶液中有白色沉淀析出的是（） （A）①②③④（B）②④（C）①②③（D）②③④ 参考答案：D；B。 （说明：教师可以根据本班具体情况增加硅酸的部分内容。指出其酸性比碳酸还弱。）板书设计： 硅 1．分布与存在： 存在：没有游离态，只有化合态 分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的主要成分。 2．物理性质 硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。硅的结构类似于金刚石，熔点和沸点都很高，硬度大。导电性介于导体和绝缘体之间。

PVC/超细二氧化硅复合材料的制备及其性能研究 超细SiO2因其粘合力强、比表面积大、分散性好、光学性能和机械性能优良，广泛应用于催化剂载体、高分子复合材料、电子封装材料、精密陶瓷材料、橡胶等诸多行业的产品中。由于超细二氧化硅与PVC结构相差甚远，很难将其均匀分散在PVC中，需要对二氧化硅进行表面改性。本实验采用的改性剂硅烷偶联剂遇水极易分解，若将其直接滴加在水溶性二氧化硅溶胶中，实验很难成功。因此，作者首先用BS-12将二氧化硅从水溶胶中沉淀出来，然后与无水乙醇共混进行常压蒸馏将大量的水带出，再加入硅烷偶联剂进行改性，使二氧化硅表面接枝上大分子支链。然后利用常规聚合物共混加工手段，将改性后的超细微粒填充入聚合物中，使PVC的性能得到了改善。 1 实验 1.1 主要材料 纳米SiO2溶胶，安徽科纳新材料有限公司； KH-560硅烷偶联剂，南京大学应化所； PVC，SG5型，葫芦岛锦化聚氯乙烯有限公司； ACR，201型，山东莱芜市合成化工厂； 超细碳酸钙，工业级，江西永平永发轻钙厂； 三盐基硫酸铅、环氧大豆油、BS-12、聚乙烯醇，均为工业纯，市售。 1.2 仪器及设备

转矩流变仪，XSS-300，上海轻工机械公司；开炼机，XK-160，南京橡塑机械厂；平板硫化机，QLB350×350×2，无锡市第一橡塑机械厂；万能实验机；RGT-30A，深圳市瑞格尔仪器有限公司；冲击试验机，JB6，吴忠材料实验机厂；扫描电镜，JSM-5610LV。 1.3 纳米二氧化硅的表面处理 在250 mL三口瓶中，加入100 g纳米SiO2溶液，搅拌。将适量的聚乙烯醇和BS-12缓慢滴加入纳米SiO2溶液中，使溶液变成膏状。加入50 g无水乙醇，强烈搅拌0.5 h，调低转速，加热到液体共沸温度83℃开始常压蒸馏，待体系变粘稠时，停止加热，冷却至室温。重复以上操作三次，再加入50 g乙醇，强烈搅拌后，滴加1.5 g KH-560，在70℃以下反应2 h，蒸馏，将所得粉体在50℃下真空干燥，研磨。 1.4 试样制备 将各种物料称重混匀后，在密炼机上进行密炼。密炼机转速50 r/min，温度175℃，密炼时间10min。从密炼机出料后在开炼机上进行开炼，然后在平板硫化机上模压成型，时间为10min，温度180℃。 1.5 性能测试 1.5.1 冲击强度的测定，按国家标准GB043-79测试。 1.5.2 拉伸、屈服强度及断裂伸长率的测定

气相二氧化硅的用途 气相二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一,由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。纳米二氧化硅俗称“超微细白炭黑”，广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。并为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证。由于它在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出特异功能，因而得到人们的极大重视。 （一）电子封装材料有机物电致发光器材（OELD）是目前新开发研制的一种新型平面显示器件，具有开启和驱动电压低，且可直流电压驱动，可与规模集成电路相匹配，易实现全彩色化，发光亮度高（>105cd/m2）等优点，但OELD器件使用寿命还不能满足应用要求，其中需要解决的技术难点之一就是器件的封装材料和封装技术。目前，国外（日、美、欧洲等）广泛采用有机硅改性环氧树脂，即通过两者之间的共混、共聚或接枝反应而达到既能降低环氧树脂内应力又能形成分子内增韧，提高耐高温性能，同时也提高有机硅的防水、防油、抗氧性能，但其需要的固化时间较长（几个小时到几天），要加快固化反应，需要在较高温度（60℃至100℃以上）或增大固化剂的使用量，这不但增加成本，而且还难于满足大规模器件生产线对封装材料的要求（时间短、室温封装）。将经表面活性处理后的纳米二氧化硅充分分散在有机硅改性环氧树脂封装胶基质中，可以大幅度地缩短封装材料固化时间（为2.0-2.5h）,且固化温度可降低到室温,使OELD器件密封性能得到显著提高,增加OELD器件的使用寿命。 （二）树脂复合材料树脂基复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，但近年来材料界和国民经济支柱产业对树脂基材料使用性能的要求越来越高，如何合成高性能的树脂基复合材料，已成为当前材料界和企业界的重要课题。纳米二氧化硅的问世，为树脂基复合材料的合成提供了新的机遇，为传统树脂基材料的改性提供了一条新的途径，只要能将纳米二氧化硅颗粒充分、均匀地分

白炭黑 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。白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。 目录 [隐藏] 1 基本信息 2 物化性质 3 成分 4 制备 1. 4.1 新方法 5 用途 1. 5.1 橡胶制品 2. 5.2 农业化学制品 3. 5.3 日用化工制品 4. 5.4 胶结剂 5. 5.5 抗结块剂 6. 5.6 造纸填料 6 气相应用 1. 6.1 电子封装材料 2. 6.2 树脂复合材料 3. 6.3 塑料 4. 6.4 涂料 5. 6.5 橡胶

6. 6.6 颜（染）料 7. 6.7 陶瓷 8. 6.8 密封胶、粘结剂 9. 6.9 玻璃钢制品 10. 6.10 药物载体 11. 6.11 化妆品 12. 6.12 抗菌材料 13. 6.13 其它 白炭黑 - 基本信息 中文名称：白炭黑 图 中文别名：白炭黑(燃烧法));气相白炭黑;造粒白炭黑;药用级白炭黑;GH-7型白炭黑;GH-1A 型白炭黑;GH-1B型白炭黑;水合二氧化硅;白碳黑;白烟;沉淀水合二氧化硅;纯乳胶;胶体二氧化硅;沉淀二氧化硅 英文名称：Whitecarbonblack 英文别名： whitecarbon;Whitecarbonblack,combustionmethod;PelletedHydratedSilica;HydratedSi lica;Silicondioxidehydrate;Silica,hydrate;SILICA;Precipitatedsilica; CAS号：10279-57-9 EINECS号：238-878-4 分子式：SiO2.x(H2O) 白炭黑 - 物化性质

气相二氧化硅产品说明书 气相二氧化硅（俗称气相白碳黑）产品为人工合成物X射线列定形白色流动性粉末，具有各种比表面积和容积严格的粒度分布。本产品是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物。其原生粒径介于7～40rim之间，比表面积一般大于100m2／g。由于其纳米效应，在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂等性质，因而广泛的应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域。 一、Tamis产品的主要技术指标 二、用途 涂料及饱和树脂的增稠剂和触变剂 在大型桥梁和船舶底漆使用的原浆涂料中，超细二氧化硅依靠表面羟茎作用形成氢键，在涂刷和喷涂时具有较好的流动性，而候静止依靠表面羟茎的氢键作用，很快失去流动性，防止了原浆涂料的流褂现象，在不饱和树脂的作用，与之相似。 建议使用Tamis-10，Tamis-10PS 平光剂 家具漆有向亚光方向发展的趋势，列沦清漆或色漆均可使用超细二氧化硅凝胶产品作为平光剂，另外卷材涂层、PVC、塑料壁纸、雨衣帐篷等平光剂亦可使用此类产品。 建议使用Tamis-20，Tamis-30

聚乙烯、聚苯烯、无毒聚氯乙稀薄膜抗阻塞剂/开口剂 在拉制薄膜之前的料中加入超细二氧化硅凝胶粒子在薄膜表面形成微小的凹凸层、薄膜之间存在微小的几何空间、防止低分子物质渗透，从而使薄膜极易打开，制备聚乙烯薄膜抗粘母粒，聚苯烯薄膜和无毒聚氯乙稀膜分别使用 建议使用Tamins-10，Tamins-10PS 重氮盐晒图纸予涂料的重要组成成份 国外高质量的重氮盐晒图纸都经过一道予涂，予涂料的组成是聚醋酸乙烯和超细二氧化硅经过予涂的晒图纸图像清晰、明快、具有立体感。 建议使用Tamis-10 四．气相二氧化硅在高分子工业中的应用 1 在橡胶中的应用 未经补强的硅橡胶，其强度一般只有03MPa，几乎不能使用。要达到实际应用的水平，必须对其进行填充改性。在常见的无机粉体填料(碳酸钙、沉淀法二氧化硅等)中，效果最好的是气相二氧化硅。当添加气相二氧化硅之后其强度最高可提高40倍，屈服点模量可提高1O 倍左右，伸长率、蠕变性能也能得到十分显著的改善 l。经气相二氧化硅填充后，材料的内部微观相互作用发生了很大的变化，除存在分子链间弱的范德华力所致大分子链间的 缠结以及因机械力所致的机械缠结外，还存在气相二氧化硅聚集体间氢键的强的相互作用、二氧化硅与聚合物间强的吸附或键联作用、吸附在二氧化硅聚集体表面的聚合物大分于链间的强的相互缠结作用，使得界面粘结得到显著的改善，在硅橡胶内部形成了聚合物大分子链贯穿板碳黑网络的结构，从而赋予了材料优越的综合性能。 气相二氧化硅能大幅度提高胶料的物理机械性能、减少胶料滞后、降低轮胎的滚动阻力而又不损失抗湿滑性能而受到广泛关注，因此在硅橡胶外的其它有机橡胶中的应用也越来越广，其补强效果完全达到了炭黑的水平，且又克服了炭黑的黑色污染，可广泛用于彩色高档橡胶制品。 2 在密封胶和胶粘剂中的应用 在硅酮密封胶和胶粘剂领域，气相二氧化硅可用作增稠剂和触变剂，可以增加粘结强度，保证自由流动，具有防止结块及在固化期间的流挂、塌散、凹陷，保持透明度，补强，抗剪切等作用。气相二氧化硅的增稠以及触变作用机理是当其在密封胶和胶粘剂中分散后，不同颗粒间通过其表面的硅醇基产生氢键作用，形成一个二氧化硅聚集体网络，使体系的流动性受到限制，粘度增加．起到增稠的作用；在受到剪切力的作用下二氧化硅网络受到破坏，导致体系粘度下降．发生触变效应，便于施工。一旦剪切力消除，这种网络结构可重新形成，有效防止了胶料在固化过程中的流挂。 3 在塑料中的应用 利用气相二氧化硅高强度、高流动性和小尺寸效应，可提高塑料制品的致密性、光洁度和耐磨性能。若通过适当的表面改性，则可以达到对塑料同时增强增韧的目的。将气相法白炭黑

二氧化硅测定方法 二氧化硅的测定方法有原子吸收分光光度法、重量法和光度法。光度法包括钼酸盐光度法（即硅钼黄法）和钼酸盐还原光度法（硅钼蓝法）。钼酸盐还原光度法的灵敏度较钼酸盐光度法约高5倍。钼酸盐还原法运用的浓度范围为0.04—2mg/L，钼酸盐法为0.4—25 mg/L。 水样应保存于聚乙烯瓶中，因为玻璃瓶会溶出硅而污染水样，尤其是碱性水。 硅钼黄光度法 一、原理 ●在PH约1.2时,钼酸铵与硅酸，生成黄色可溶性的硅钼杂多酸络合物，在一定浓度范 ●围内，其黄色与二氧化硅的浓度成正比，可于波长410nm处测定其吸光度并与硅标准曲线对照， 求得二氧化硅的浓度。 ●色度及浊度的干扰，可以采用补偿法（不加钼酸铵的水样为参比）予以消除。 ●丹宁、大量的铁、硫化物和磷酸盐干扰测定，加入草酸能破坏磷钼酸，消除其干扰并降低丹宁 的干扰。在测定条件下，加入草酸（3 mg/ml），样品中含铁20 mg/L、硫化物10 mg/L、磷酸盐 0.8 mg/L、丹宁酸30 mg/L以下时，不干扰测定。 ●本法最低检测浓度为0.4 mg/L，测定上限25 mg/L二氧化硅。 ●测定最适宜范围为0.4－20 mg/L。适用于天然水样分析，也可用于一般环境水样分析。 二、仪器 ●铂坩埚，30－50ml ●分光光度计 三、试剂 配制试剂用水应为蒸馏水，离子交换水可能含胶态的硅酸而影响测定，不宜使用。 ●1：1盐酸溶液 ●钼酸铵试剂：溶解10g钼酸铵｛（NH4）6Mo7O24·4H2O｝于水中（搅拌并微热），稀至100 ml。 如有不溶物可过滤，用氨水调至PH 7－8。 ●7.5%（M／V）草酸溶液：溶解7.5g草酸（H2C2O4）于水中，稀释至100 ml。 ●二氧化硅贮备液：称取高纯石英砂（SiO2）0.2500g置于铂坩埚中，加入无水碳酸钠4g，混匀， 于高温炉中，在1000℃溶融1小时，取出冷却后，放入塑料烧杯中用热水溶取。用水洗净坩埚 与盖，移入250 ml容量瓶中，用水稀释至标线，混匀。贮于聚乙烯瓶中，此溶液每亳升含1.00 mg二氧化硅（SiO2）。 ●二氧化硅标准溶液：吸取50.0ml贮备溶液，稀释至500ml。用聚乙烯瓶密封保存,此溶液每毫 升含0.10mg二氧化硅。 四、步骤 1．标准曲线的绘制 ●取每毫升含0.10mg的二氧化硅标准溶液0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00 ml，分别移

生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程b、拉棒过程c、切片过程d、制电池过程e、封装过程。 P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。 当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。 一种单晶硅太阳能电池的制造方法，包含：将氢离子或稀有气体离子中的至少一种注入单晶硅基板的工序；以该离子注入面作为贴合面，经由透明导电性粘结剂，粘结该单晶硅基板与该透明绝缘性基板的工序；固化该透明导电性粘结剂成为透明导电性膜，并贴合该单晶硅基板与该透明绝缘性基板的工序；对该离子注入层施予冲击，机械性剥离该单晶硅基板，来形成单晶硅层的工序；以及在该单晶硅层形成ｐｎ结的工序。由此提供一种单晶硅太阳能电池，于硅太阳能电池中，为了有效活用其原料（硅）而将光变换层制成薄膜，且变换特性优异，并且因光照射产生的劣化少，所以可使用作为住宅等的采光窗材料的透视型太阳能电池。 一、硅片检测 硅片是太阳能电池片的载体，硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低，因此需要对来料硅片进行检测。该工序主要用来对硅片的一些技术参数进行在线测量，这些参数主要包括硅片表面不平整度、少子寿命、电阻率、P/N 型和微裂纹等。该组设备分自动上下料、硅片传输、系统整合部分和四个检测模块。其中，光伏硅片检测仪对硅片表面不平整度进行检测,同时检测硅片的尺寸和对角线等外观参数；微裂纹检测模块用来检测硅片的内部微裂纹；另外还有两个检测模组，其中一个在线测试[url=]模组[/url]主要测试硅片体电阻率和硅片类型，另一个模块用于检测硅片的少子寿命。在进行少子寿命和电阻率检测之前，需要先对硅片的对角线、微裂纹进行检测，并自动剔除破损硅片。硅片检测设备能够自动装片和卸片，并且能够将不合格品放到固定位置，从而提高检测精度和效率。 二、表面制绒 单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀，在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了电池的短路电流和转换效率。硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液，可用的碱有氢氧化钠，氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。大多使用廉价的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面硅，腐蚀温度为70-85℃。为了获得均匀的绒面，还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂，以加快硅的腐蚀。制备绒面前，硅片须先进行初步表面腐蚀，用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20～25μm，在腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗。经过表面准备的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，应尽快扩散制结。 三、扩散制结