SiO2交联剂交联MMA聚合制备PMMA/SiO2纳米复合材料

用SiO2交联剂(SiO2HPA)交联甲基丙烯酸甲酯(MMA)自由基聚合制备PMMA SiO2纳米复合材料。采用两步法将可聚合乙烯基单体以化学键的形式键接到SiO2表面合成SiO2交联剂,首先利用过量的甲苯2,4二异氰酸酯(TDI)对SiO2纳米粒子表面进行化学修饰合成出表面带有高反应活性NCO基团的功能化SiO2粒子(SiO2TDI),SiO2TDI与丙烯酸羟丙酯(HPA)反应合成SiO2交联剂。系统研究了MMA单体与SiO2交联剂投料比及聚合时间对聚合反应的影响。此外,利用红外光谱(FT IR)、DSC、TGA、可见光光谱仪等实验手段对纳米复合材料进行了表征分析。结果表明,纳米SiO2粒子在复合材料中起着物理交联点和化学交联点作用,复合材料玻璃化转变温度(Tg)明显地高于其纯PMMA的玻璃化转变温度,随着纳米SiO2粒子含量的增加,复合材料玻璃化温度升高,而透明度明显降低。     

纳米Mg-Al层状双氢氧化物表面包覆SiO2纳米膜的研究

采用溶胶-凝胶法在纳米Mg-Al层状双氢氧化物表面包覆SiO₂纳米膜. 通过酸溶分析、透射电子显微镜、FT-IR、XRD、TG和DSC分析, 证实了在Mg-Al层状双氢氧化物表面包覆了一层连续致密的、厚约5 nm的SiO₂纳米膜. 根据Al 2p, Mg 2p, Si 2s及O 1s的电子结合能的变化, 可推知在纳米Mg-Al层状双氢氧化物和SiO₂纳米膜表面形成了Mg-O-Si和Al-O-Si键, 并据此分析了形成SiO₂包覆膜的机理. 经热分析表明, SiO₂包覆的纳米LDHs和纳米LDHs两者在40~700℃之间失重过程大致相同, 均出现了三个较为明显的质量损失阶段, 至700℃时包覆量越大的质量损失越少. 纳米LDHs在244.67和430.13℃有两个明显的吸热峰, 吸热值分别达412.28和336.30 J/g; 而包覆纳米LDHs只在243.60℃处出现一个较明显的吸热峰, 其吸热值为221.25 J/g.     

用ATRP方法制备聚苯乙烯/纳米二氧化硅杂化粒子

采用过量的甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)对SiO₂纳米粒子表面进行修饰, 将原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂引入到SiO₂粒子表面合成大分子引发剂, 采用ATRP技术将聚苯乙烯(PS)大分子链接枝到SiO₂表面制备出以纳米二氧化硅为核, 聚苯乙烯为壳的PS/SiO₂杂化粒子. 利用红外光谱(FTIR)、核磁共振谱( NMR)、凝胶色谱(GPC)等实验手段对杂化粒子及表面接枝聚苯乙烯进行了表征分析.     

纳米TiO2-MnO2复合材料的合成、结构与光催化性能

以TiCl₄, MnSO₄·H₂O, NH₃·H₂O为原料, 把TiCl₄和MnSO₄·H₂O按照化学计量比共同水解, 得到的水合氧化物中间体放入高压釜中在150℃, 0.5 MPa下进行反应, 经过滤、洗涤、烘干, 得到纳米TiO₂-MnO₂复合材料. XRD结合DTA-TG分析证明产品为非晶态, 780℃以上转变为金红石型的Ti_1-xMn_xO₂. TEM形貌观察, 粒子基本为球形, 平均粒径20 nm; 将样品均匀分散在甘油-水混合液中, 利用UV-1200紫外-可见分光光度计测试了样品的光吸收性能, 发现该纳米复合材料秉承了纳米TiO₂和MnO₂两者的优点, 对紫外光和可见光均有很强的吸收. 利用该纳米复合材料作为光催化剂对有机染料溶液进行了降解实验, 发现在日光照射60 min后, 对酸性红B、酸性黑234以及两者混合染料的降解率可达100%.     

Cr-Cu/SiO2催化剂上顺酐和1,4-丁二醇的耦合反应

研究了Cr-Cu/SiO₂催化剂上顺酐加氢反应和1,4-丁二醇脱氢反应耦合制备重要的精细化学品γ-丁内酯. 耦合反应显著提高了顺酐转化率和γ-丁内酯选择性. Cr修饰提高了催化剂的脱氢活性, 抑止了催化剂的过度加氢活性, 使1,4-丁二醇的转化率和γ-丁内酯选择性显著提高. Cr修饰量为w＝5%的Cr-Cu/SiO₂催化剂上耦合反应的原料转化率为100%, γ-丁内酯选择性达98.8%. XRD, XPS等研究表明, Cr修饰促进了催化剂上铜元素的分散, 氧化铬对氧化铜有给电子作用, Cr修饰的Cr-Cu/SiO₂催化剂还原后比Cu/SiO₂具有更多的Cu^＋, 这有利于催化剂脱氢活性和γ-丁内酯选择性的提高.      

低固相含量SiO2分散体系流变性研究

以甘油(GL)和聚乙二醇(PEG)为分散介质, 研究了低体积分数(Φ＜8%)的SiO₂分散体系的稳态和动态的流变性能, 发现体系都具有可逆的剪切变稀和剪切增稠现象. 在剪切速率大于临界剪切速率(γ^_.＞γ_^.c)时, 体系具有明显的剪切增稠现象, 而当γ^_.＜γ_^.c, GL体系只有轻微的剪切变稀现象, PEG体系剪切变稀现象却很明显. 在动态试验中考察了模量以及损耗角正切tg δ随剪切应力(σ)的变化. 在所研究的应力范围内, 体系中耗能模量G"都大于储能模量G', tg δ大于1, 体系主要表现为粘性. 用“粒子簇”生成机理能较好地解释这种剪切变稀和剪切增稠现象, 即剪切变稀是由于连续的空间网络结构被破坏, PEG体系剪切变稀现象较GL体系明显应该与PEG高分子链的松弛以及体系中较少的氢键有关; 剪切增稠是由于粒子簇的生成引起的.     

湿化学法制备的KTiOPO4@SiO2玻璃陶瓷纳米结构和透明性

用湿化学法合成了25KTiOPO₄-75SiO₂透明纳米玻璃陶瓷。采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和二次谐波发生对玻璃陶瓷物相及纳米结构进行了分析。透明凝胶块经过热处理后,从SiO₂基玻璃中析出了粒径为~30 nm的KTiOPO₄纳米晶体,形成了透明KTiOPO₄@SiO₂纳米玻璃陶瓷;凝胶粒子的烧结致密化消除了大量不规则介孔,但形成了少量30 nm的球状孔;这种相对致密的玻璃陶瓷在可见光波段的光学透射率为64%左右。根据纳米结构数据,利用瑞利散射模型分析了纳米结构对玻璃陶瓷透明性的影响,结果表明,KTiOPO₄晶体与SiO₂玻璃相折射率之差是降低致密纳米玻璃陶瓷透明性的主要因素。     

一种制备SiO2纳米线的新方法

在Ar+O₂气氛中,用Ti片作加热器,加热TiSi粉末.通过化学反应和气-液-固增长过程,在TiSi薄膜上得到一层均匀的白色毛绒状生长物.用ED,EDX,SEM和HRTEM研究表明白色毛绒状生长物由大量表面光滑、直径均匀的SiO₂纳米线组成,SiO₂纳米线的直径在40～90 nm之间,为无定形结构.并测定了SiO₂纳米线的X射线诱导荧光发射,荧光发射出现在430和570 nm处.     

Y2O3/纳米碳管复合粒子的结构及其对高氯酸铵热分解性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Y₂O₃/纳米碳管复合粒子, 并用SEM, XPS, FT-IR和XRD对Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的形貌和微观结构进行了表征. 结果表明, 纳米碳管有效承载了Y₂O₃, Y₂O₃连续均匀地负载在纳米碳管的表面, 负载量为19.53%. FT-IR 和XPS证明了Y₂O₃粒子和纳米碳管表面之间发生了化学键合. 用三种方法将相同比例的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子与高氯酸胺(AP)进行混合, 采用差热分析(DTA)研究了三种混合样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子对高氯酸铵热分解的催化性能. 结果表明, 三种混合样品中的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子都能催化高氯酸铵的热分解, 其中通过水溶剂混合的样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的催化效果优于另外两种. 与纯高氯酸铵相比, 其样品中高氯酸铵的高温分解峰温降低了168.5 ℃, 表观分解热由371 J•g^－1提高到1410 J•g^－1. 并用不同样品中高氯酸铵热分解动力学参数对所得结果进行了理论分析.     

Y2O3/纳米碳管复合粒子的结构及其对高氯酸铵热分解性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Y₂O₃/纳米碳管复合粒子, 并用SEM, XPS, FT-IR和XRD对Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的形貌和微观结构进行了表征. 结果表明, 纳米碳管有效承载了Y₂O₃, Y₂O₃连续均匀地负载在纳米碳管的表面, 负载量为19.53%. FT-IR 和XPS证明了Y₂O₃粒子和纳米碳管表面之间发生了化学键合. 用三种方法将相同比例的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子与高氯酸胺(AP)进行混合, 采用差热分析(DTA)研究了三种混合样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子对高氯酸铵热分解的催化性能. 结果表明, 三种混合样品中的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子都能催化高氯酸铵的热分解, 其中通过水溶剂混合的样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的催化效果优于另外两种. 与纯高氯酸铵相比, 其样品中高氯酸铵的高温分解峰温降低了168.5 ℃, 表观分解热由371 J•g^－1提高到1410 J•g^－1. 并用不同样品中高氯酸铵热分解动力学参数对所得结果进行了理论分析.     

SiO2@CdTe@Au复合纳米粒子的制备与非线性吸收特性

应用SiO₂纳米粒子、CdTe量子点和Au纳米粒子,采用逐层吸附法制备SiO₂@CdTe@Au纳米复合材料。同时对样品进行了测试和表征,从多个方面证明纳米复合材料成功制备。利用Z扫描技术测量了SiO₂@CdTe和SiO₂@CdTe@Au纳米复合材料在纳秒激光脉冲作用下的非线性吸收光学特性。实验结果表明：SiO₂@CdTe和SiO₂@CdTe@Au纳米复合材料均表现出饱和吸收特性。SiO₂@CdTe@Au较SiO₂@CdTe纳米复合材料具有更强的非线性光学特性,并对其机理进行了分析。     

超声波引发分散聚合反应包覆无机粒子的研究

首先在超声波场中用表面活性剂对纳米SiO₂粒子进行亲油化处理, 然后在氮气保护下利用超声波的分散、粉碎、活化、引发等多重作用, 在实现纳米SiO₂在反应介质中纳米分散的同时, 引发苯乙烯单体在纳米SiO2表面进行分散聚合反应, 制备出了SiO₂/PS(二氧化硅/聚苯乙烯)复合粒子, 运用SEM, TEM, XPS, FTIR, TGA, DSC等测试手段对复合粒子进行了表征.     

FTIR-ATR原位观测Mg(NO3)2气溶胶

利用FTIR-ATR(傅里叶变换红外-衰减全反射)原位光谱技术在分子水平上研究了ZnSe基底上Mg(NO₃)₂气溶胶颗粒的潮解和风化过程. 根据FTIR-ATR光谱的演变可知, Mg(NO₃)₂气溶胶在潮解过程中经历了复杂的相变: 相对湿度(relative humidity, RH)接近3%时, Mg(NO₃)₂气溶胶颗粒为无定型水合物; 稍微升高相对湿度, 无定型颗粒转化为Mg(NO₃)₂·nH₂O(n≤5)晶体, 并且在其表面逐渐形成热力学稳定的Mg(NO₃)₂·6H₂O晶体; 相对湿度达到Mg(NO₃)₂·6H₂O的饱和点(53% RH)时, Mg(NO₃)₂·6H₂O开始溶解, 同时, 内核Mg(NO₃)₂·nH₂O(n≤5)晶体在其表面持续转化为Mg(NO₃)₂·6H₂O晶体, 导致固态气溶胶颗粒全部潮解时的相对湿度延迟到76%. 风化过程中, Mg(NO₃)₂液滴随相对湿度的降低逐渐失水进入过饱和区域; 相对湿度降至5%以下时, 形成无定形颗粒. 在过饱和Mg(NO₃)₂液滴的FTIR-ATR光谱中, NO₃^-对称伸缩振动(v₁- NO₃^-)的吸收强度明显增加, 是溶剂共享离子对, 甚至接触离子对持续形成的结果.     

N-苯基马来酰亚胺/对氯甲基苯乙烯活性可控超支化交替共聚合的研究

采用核磁共振氢谱, 研究了N-苯基马来酰亚胺(NPMI)与对氯甲基苯乙烯(PCMS)在氘代氯仿中的络合性能. 以PCMS作为引发剂单体, 通过原子转移自由基聚合(ATRP)引发NPMI-PCMS电子转移络合物(CTC)进行活性可控超支化共聚合. 考察了单体初始摩尔分数对共聚物组成和其玻璃化转变温度的影响, 用Kelen-Tudos法计算得到两种单体的竞聚率分别为 r_NPMI＝0.11和r_PCMS＝0.25. 结果表明, 当单体配比f_NPMI＝0.4～0.7时, 共聚物具有交替结构, 其耐热性随着NPMI含量的增加而提高. 此外还考察了溶剂、聚合温度等对共聚合反应动力学的影响. 并进一步用所得超支化交替共聚物作为大分子引发剂, 引发甲基丙烯酸甲酯(MMA)聚合, 制得了多臂超支化接枝共聚物 poly(NPMI-co-PCMS)/poly(MMA).     

扬尘及其模拟氧化物与SO2的反应行为

利用原位FTIR, XRD, XPS和BET手段研究了SO₂与CaO、模拟氧化物、硅酸盐水泥及其建筑尘样品的反应行为, 确认了反应产物, 并对样品的晶化状态和比表面积等进行了考察. 结果表明, SO₂在有氧气存在的条件下, 在CaO, 模拟氧化物, 硅酸盐水泥及建筑尘样品上发生吸附和催化氧化反应, 生成SO₃^2−和SO₄^2−, 反应遵循一级反应动力学规律. 收集所得到的建筑尘样品成分主要是SiO₂, 硅酸盐水泥的主要成分是Ca₃SiO₅.     

三维无限伸展结构稀土配合物K3{[Sm(H2O)7]2Na-[a-SiW11O39Sm(H2O)4]2}·14H2O的合成、结构及性质研究

以Sm₂O₃, HClO₄, NaOH和α-K₈SiW₁₁O₃₉·nH₂O等为原料合成了组成为K₃{[Sm(H₂O)₇]₂Na[α-SiW₁₁O₃₉Sm(H₂O)₄]₂}·14H₂O的三维无限伸展结构稀土配合物, 并经IR, UV光谱, ICP原子发射光谱, TG-DTA, 循环伏安, 变温磁化率和X射线单晶衍射等分析手段进行了表征. X射线单晶衍射测定表明, 该化合物属于三斜晶系, Pī空间群, 晶胞参数: a = 1.2462(3), b = 1.2652(3), c = 1.8420(4) nm, α = 87.45(3), β = 79.91(3), γ = 82.57(3)°, Z = 1, R₁ = 0.0778, wR₂ = 0.1610. 结构分析结果显示, Sm³⁺(1)配离子镶嵌在[α-SiW₁₁O₃₉]^8−的空缺位置形成[α-SiW₁₁O₃₉Sm(H₂O)₄]^5−亚单元, 两个[α-SiW₁₁O₃₉Sm(H₂O)₄]^5−亚单元通过两个Sm(1)-O-W桥互相连接形成标题化合物的二聚体结构单元[α-SiW₁₁O₃₉Sm(H₂O)₄]₂^10−, 相邻的二聚体结构单元又通过两个Sm³⁺(2)配离子和一个Na⁺(1)离子桥连成一维链状结构, 链与链之间通过K⁺(1)离子连接成二维网状结构, 网状结构又通过K⁺(2)离子构筑成新奇的三维无限伸展结构. TG-DTA结果表明, 标题化合物阴离子骨架分解温度为554℃. 循环伏安行为测试表明, 标题化合物阴离子在pH = 3.1的水溶液中存在两步氧化还原过程. 变温磁化率结果表明, 在较高温度(110 ~300 K)时, 标题化合物磁性遵循居里-外斯定律, 在较低温度(2~ 110 K)时, 存在较强的反铁磁交换作用.     

(Me3NEt)[Pd(dmit)2]2和(NEt4)[Pd(dmit)2]2 的结构、能带及导电性

合成了导电分子晶体(Me₃NEt)[Pd(dmit)₂]₂和(NEt₄)[Pd(dmit)₂]₂ , 测定了它们的晶体结构和电导-温度曲线. 在能带计算基础上解释了(Me₃NEt)[Pd(dmit)₂]₂的室温电导率(δ = 58(Ω·cm)^-1)高于(NEt₄)[Pd(dmit)₂]₂ (δ = 2.2(Ω·cm)^-1)的原因. (Me₃NEt)[Pd(dmit)₂]₂属单斜晶系, P2₁/m空间群; (NEt₄)[Pd(dmit)₂]₂ 属三斜晶系, P 空间群. 两种晶体的导电组元皆为平面型配位阴离子[Pd(dmit)₂]^0.5-, 它们以面对面形式的二聚体 存在. 凭借肩并肩形式的S…S分子间相互作用, 二聚体进一步形成二[Pd(dmit)₂]₂^1-维导电分子层. 两种配合物的二维导电分子层的微小结构差异导致电导率一个数量级的差别. 变温电导测定还表明, 两种晶体皆为小能隙的半导体.     

金属-氧簇支撑的过渡金属配合物[{Ni(phen)2}2(ξ-Mo8O26)]的水热合成、结构及量子化学研究

以MoO₃,H₂MoO₄,Ni(OAc)₂·6H₂O和1,10-邻菲咯林(1,10-phen)为原料,用水热法合成出了八钼氧酸盐支撑的镍-邻菲咯啉配合物[{Ni(phen)₂}₂(ξ-Mo₈O₂₆)].化合物的晶体属于单斜晶系P2₁/n空间群,a=1.2952(2),b=1.6659(10),c=1.3956(12)nm, β=106.273(8)°,V=2.8906(5)nm³,Z=2.由5604个可观测衍射(I ＞2σ(I ))用于精修所有的结构参数,得一致性因子R₁=0.0414,WR₂=0.0815.结构测定结果表明,化合物中的八钼氧酸盐具有新奇的前所未有的结构类型(称之为x-isomer),其特点是它由Mo₆O₆环和环中两侧处于戴帽位置的2个MoO₆八面体组成.Mo6O6环含有2个八面体配位的Mo^Ⅵ原子和4个三角双锥配位的Mo^Ⅵ原子.每个ξ-[Mo₈O₂₆]^4-构单位通过Mo₆O₆环中八面体配位的Mo原子的端氧和相邻的三角双锥配位的Mo原子的端氧与2个[Ni(phen)₂]²⁺单位相键合.测定了化合物的IR和UV-Vis光谱,并用EHMO方法对其电子结构进行了研究.     

分子导体(PyEt)[Ni(dmit)2]2的合成、结构与导电性

合成了一种新的导电分子晶体PyEt[Ni(dmit)₂]₂ (dmit=4,5-dimercapto-1,3-dithiole-2-thione). X射线衍射测定表明, 该晶体属于单斜晶系, C2/c空间群. PyEt[Ni(dmit)₂]₂晶体中, 导电组元[Ni(dmit)₂]^0.5−沿c方向面对面平行堆积成分子柱, 各分子柱沿a方向肩并肩并行伸展构成(010)面的二维导电层. 测得二维导电层上某方向的室温电导率为10 S∙cm^−1. 从282~269 K, 该晶体表现出金属导电性, 269 K以下则为半导体. 用实测的晶体结构和计算的能带结构对这种导体→半导体的相变予以解释: 金属导电性对应于均匀的分子柱和直线点列型Ni原子链; 而半导体导电性则对应于交错的分子柱和锯齿型Ni原子链.     

Rh/SiO2催化剂上氢物种的1H MAS NMR研究

采用¹H MAS NMR技术,分别对不同温度(773和973 K)、不同气氛(氢气、氧气、氦气及空气)条件下处理的SiO₂和Rh/SiO₂催化剂上的氢物种和含氢物种进行了研究.在SiO₂及经氧气处理的催化剂上,检测到了位于约7.0,3.8~4.0,2.0及1.0~1.5处的一系列信号,它们可分别归属为强吸附H₂O,物理吸附H₂O,SiOH及受SiO₂晶格氧缺陷位屏蔽影响的SiOH.而在经氢气处理的催化剂上,除了上述诸信号外,还检测到了位于3.0和0.0处的低场信号及约位于-110处的高场信号.其中,低场信号分别归属为弱吸附在载体SiO₂中的桥式晶格氧处的氢物种(溢流氢物种)和晶格氧缺陷处的氢物种(Si-H物种),而高场信号则同时归属为解离吸附在Rh上的可逆吸附氢物种和不可逆吸附氢物种.经氢气处理的催化剂上,可能还形成了另外一种以独特的“离域氢”形式存在于Rh上的解离吸附氢物种(b氢物种). 该氢物种应具有-20~-50的化学位移,但其信号因被低场信号的自旋边带掩盖而未能在1H MAS NMR实验中直接观察到.溢流氢物种和Si-H物种由可逆吸附氢物种和/或b氢物种从Rh上向邻近的载体SiO₂迁移而形成.高温对于氢溢流过程更为有利.