1. 研究目的与意义
生物质秸秆是一种洁净的可再生资源，目前利用率不高，且燃烧后的秸秆灰没有得到综合利用，不仅污染环境，还造成了资源的浪费，秸秆灰中无定形二氧化硅含量很高，由于植物生长过程中的蒸腾作用，硅以无定型的形式沉积在蒸腾器官的末端，同时重金属杂质较少，是制备白炭黑的理想原料。本次实验白炭黑的制备主要依靠秸秆中的硅，所以实验主要用到的材料是稻、麦、玉米三种秸秆，通过在稀盐酸中加热，然后干燥，在一定的温度下煅烧，制得白炭黑，同时分析白炭黑的特性。白炭黑是纳米材料中不可或缺的一员，是目前世界大规模工业化生产的产量最高的一种纳米粉体材料，由于白炭黑纳米粒子的尺度效应、大的比表面积、表面原子处于高度活化状态、与聚合物强的界面相互作用。因此将其作为一类新兴高聚物填料，对于研究开发高性能，特殊功能的复合材料，有着特殊的意义。
2. 国内外研究现状分析
1.干法制备白炭黑：干法生产工艺的原料一般采用有机卤硅烷、氧(或空气)和氢，在高温下反应制备白炭黑。主要流程是将硅化合物在空气和氢气中均匀混合，于高温下水解，再通过旋风分离器，分离出大的凝集颗粒，最后脱酸制得白炭黑。
2.溶胶-凝胶法制备白炭黑：该工艺是将硅酸醋与无水乙醇按一定的摩尔比混合，搅拌成均匀的混合溶液，在搅拌状态下缓慢加人适量去离子水，调节溶液的pH值，再加人合适的表面活性剂，将所得溶液搅拌后在室温下陈化制得凝胶，凝胶在马弗炉中干燥得到所需白炭黑。
3. 研究的基本内容与计划
将稻秸秆、麦秸秆、玉米秸秆进行粉碎；将粉碎过的试样过40目筛网筛选优质原料；定量称取干燥的试样，置于水浴锅中，加入适量6%的稀盐酸，必须完全浸入在稀盐酸中，水浴锅的温度设置为70℃加热1小时；加热完毕用蒸馏水完全清洗至ph值达到7，然后放入105℃的烘箱中至绝干；将预处理好的秸秆放在电炉上上灼烧，烧成炭化；将烧成炭化的秸秆，放入马弗炉中煅烧。温度570℃煅烧4h，得到白色的二氧化硅；对制得的白炭黑进行高速球磨处理和超声分散处理，将两种方式细化的白炭黑用电子显微镜进行观察，比较细化效果。
选题：2015年12月31日前完成
下达任务书、开题：2016年1月16日前完成
4. 研究创新点
本次实验的最大特色是利用生物质秸秆，不采用传统方法制备白炭黑，减少了生物质秸秆的焚烧，这样就有效的减少了环境污染，改善了空气质量，同时又有效的提高了生物质秸秆的利用率，缓解了现在能源短缺的问题，有着很重要的意义。作为一种高科技材料，纳米材料的制备方法多种多样，但仍然面临着许多问题。如怎样解决纳米二氧化硅的团聚问题，使其均匀分散;如何有效地控制二氧化硅粒径和形貌;如何降低成本，适合大规模生产等。进一步的研究重点仍是寻求行之有效的纳米材料制备方法，可以考虑将几种方法结合起来，取其利而去其弊;同时，对纳米材料的形成机理及微观结构进行深人探讨，建立起成熟的理论模型，对各种实验现象做出合理的解释。随着纳米二氧化硅相关研究工作的深人开展，这些难题终将会被逐步解决。
