溶胶-凝胶法制备疏水型超低折射率膜层材料

以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为共同前驱体,羟丙基-β-环糊精(HPCD)为致孔剂,水和乙醇为溶剂,氨水为催化剂,采用溶胶-凝胶法制备了HPCD-Si O2溶胶.溶胶经过六甲基二硅氮烷(HMDS)改性后,制得疏水型超低折射率膜层,其最低折射率可达1.05,静态水接触角从66.4°上升至128.7°.以羟丙基-β-环糊精为致孔剂制得的膜层孔径约为4 nm,因而膜层不会因为孔径接近光波长的1/4而引起散射.与传统的致孔剂泊洛沙姆(F127)等相比,羟丙基-β-环糊精具有致孔效率高及折射率更低等优点,在模板剂领域具有广泛的应用前景.     

碳化硅衍生碳的制备及其超级电容性能

以聚碳硅烷(PCS)为原料,通过不同温度高温热解制备碳化硅(Si C)前驱体,将得到的碳化硅前驱体在1 000℃条件下采用氯气刻蚀,成功制备了碳化硅衍生碳(Si C-CDCs)。采用X-射线衍射光谱(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)和N2吸附-脱附法等表征方法,研究了热解温度对Si C前驱体及Si C-CDCs的物相、形貌、孔结构和分布的影响;并将制备的材料作为超级电容器的电极材料,测试了其电化学性能。结果表明:采用氯气刻蚀聚碳硅烷热解生成的Si C,可以得到具有较高比表面积和亚纳米孔(1 nm)的Si C-CDCs;Si C-CDCs用作超级电容器的电极材料,具有较高的比电容且在不同的电流密度下均表现出良好的电容性能。     

溶胶-凝胶前驱体喷雾干燥法制备钠离子电池Na_2Ti_3O_7@MWCNTs负极材料

本文采用溶胶-凝胶前驱体喷雾干燥法制备了Na2Ti3O7@MWCNTs(多壁碳纳米管)复合材料,用于钠离子电池的负极.这种方法得到的Na2Ti3O7球形壳层包裹纳米Na2Ti3O7@MWCNTs复合材料的结构与用固相烧结法、简单溶胶-凝胶法制备的Na2Ti3O7-MWCNTs复合材料在电化学性能上相比,具有倍率性能好、小电流下50次循环后比容量衰减小等优势.     

疏水型SiO2光学增透膜的制备

以正硅酸乙酯（TEOS）为有机醇盐前驱体,采用溶胶-凝胶技术,通过酸/碱二步法控制实验条件,结合三甲基氯硅烷（TMCS）对胶粒表面的修饰过程,制备出结构可控的疏水型SiO2薄膜.采用椭偏仪、FTIR、接触角测试仪、SEM等对薄膜的折射率、红外特性、接触角以及表面形貌等进行了测量.研究结果表明,疏水型SiO2薄膜的折射率在1.33～1.18之间连续可调;SiO2胶粒表面的亲水性－OH中的H已部分被非活性－Si(CH3)3基团取代;接触角由表面未修饰膜的40°左右增加到表面修饰膜的120°左右.     

水合肼对锂离子正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4性能的影响

以NiSO4和MnSO4为原料,在用共沉淀法经二次干燥制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的前驱体时,加入水合肼进行还原处理.实验结果发现:经还原处理的前驱体制备正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的充放电比容量远远高于同样条件下不经水合肼还原处理的前驱体制备的正极材料的充放电比容量,而且处理前驱体制备的正极材料在高倍率放电条件下电化学行为更好.粉末X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试结果表明,用还原剂水合肼处理的前驱体合成的样品为单一的尖晶石结构,晶粒呈规则的八面体形貌,没有杂质相,而未处理前驱体合成的样品则含有少量的杂质相.这种杂质相是在前驱体的制备过程中由于Mn(OH)2被O2氧化而形成难溶Na0.55Mn2O4.1.5H2O化合物,最终转变为Na0.7MnO2.05.     

钴掺杂二氧化硅膜的制备、表征及氢气分离性能

采用正硅酸乙酯(TEOS)和Co(NO3)2.6H2O为前驱体通过溶胶-凝胶法制备掺钴微孔二氧化硅膜,研究钴在二氧化硅膜材料中的存在状态、膜材料孔结构以及膜材料的气体渗透和分离性能。结果表明钴元素以Si-O-Co的形式存在于SiO2骨架之中,掺杂Co 10%的微孔SiO2膜具有典型的微孔结构,其孔体积为0.119 cm3·g-1,平均孔径在0.52 nm左右且孔径主要分布在0.4～0.55 nm之间。氢气在膜材料中的输运低温下遵循Knudsen扩散机理,高于100℃时遵循活化扩散机理,300℃时膜材料的H2渗透率达到6.41×10-7 mol.m-2.s-1.Pa-1,H2/CO2分离系数达到6.61,高于Knudsen扩散的理想分离系数。     

溶胶-凝胶法制备玻璃表面CeO2-TiO2紫外吸收薄膜的研究

分别以Ce(NO3)3·6H2O和Ti(OC4H9)4为前驱体制备CeO2和TiO2溶胶,通过改变Ce/Ti摩尔比(0/10,1/9,2/8,3/7,4/6,5/5,6/4,7/3,8/2,9/1,10/0)得到一系列复合溶胶,采用提拉法在玻璃基片上制备了CeO2-TiO2紫外吸收膜层.利用紫外可见光谱、XRD对各溶胶以及溶胶沉积的薄膜进行了表征;用SEM观察了镀3层膜和镀7层膜样品的新鲜断面,得到膜厚,借以验证计算所得数据的可用性.结果表明,溶胶的颜色产生变化与溶胶中Ti3+浓度有关;由于CeO2和TiO2相互作用,复合溶胶及其膜层的紫外线吸收能力分别强于纯的CeO2和纯的TiO2,吸收曲线向长波方向移动;膜层中CeO2晶体会使膜而雾化,膜层内的Ce/Ti固溶体或当晶体微小和呈非晶态时,均不影响膜面质量;当薄膜达到一定厚度的时候,紫外线儿乎全部被阻隔;在临界厚度内,膜层越厚阻隔效果越好,且对可见光区域的透过率基本无影响,均在70%～80%.     

溶胶-凝胶法制备硅系有机-无机杂化分离膜

以α-Al₂O₃多孔陶瓷片为载体,用溶胶-凝胶法制备有机-无机杂化分离膜.通过考察前驱物的组成及杂化溶胶的合成条件对制膜工艺过程的影响,得到了制备有机-无机杂化分离膜的各种适宜性参数.红外光谱(FTIR)分析结果表明,杂化溶胶的性能不仅决定分离膜的性能,而且对膜热处理过程中的龟裂有很大影响.膜层的厚度为1～2μm;在膜两侧压差为0.10MPa、n(PTMOS)/n(TEOS)=1.16时,膜对O₂/N₂,CO₂/N₂和CO₂/O₂的分离因子分别为2.30,4.31和1.17,渗透系数为75.81×10^-17,75.28×10^-17和72.78×10^-17m₃(STP)·m/(m₂·s·Pa).     

制备高比表面多孔Ti-Si复合氧化物材料的新方法

Ti- Si复合氧化物多孔材料在异相催化、催化剂载体等方面引起了人们的普遍关注 .将具有痕量Ti的 Si O2 玻璃用于纤维、膜及光学玻璃的制造中 ,在较宽的温度范围内显现出较低的热膨胀系数 [1] .特定组成的 Ti- Si复合氧化物在一些酸催化反应中具有相当的活性 [2～ 6 ] ,如苯酚胺化、乙烯水合、丁烯异构化、 2 -异丙醇脱水、 1 ,2 -二氯乙烷分解等反应 .另一些组成的 Ti- Si复合氧化物多孔材料已被用于选择性氧化反应中 [7] .Ti- Si复合氧化物的物理化学性能与材料自身的组成及均匀性有关 ,常规的制备方法有共沉淀法 [2 ,3,5] 和溶胶 -凝…     

Fe~(3 )/TiO_2/SiO_2复合纳米微粒的合成及光催化降解NO_2~-

采用溶胶 -凝胶法制备了 Ti O2 / Si O2 和不同浓度 Fe3 掺杂的 Fe3 / Ti O2 / Si O2 复合纳米粉末 ,并利用XRD、BET、UV-vis等手段研究了 Ti O2 / Si O2 及掺铁形成的 Fe3 / Ti O2 / Si O2 复合微粒的表面结构形态变化 ,以及对污染物 NO- 2 光催化降解的影响 .结果表明 ,Fe3 / Ti O2 / Si O2 (ω( Fe3 ) =1 .5 % ,m( Ti)∶ m( Si) =2∶ 1 )具有最佳活性 ,样品呈晶化度较低的锐钛矿结构 .Fe3 掺杂导致晶粒的增大 ,稳定性降低 ,大大提高了半导体的光催化活性 ,有利于对低浓度 NO- 2 的光催化降解     

溶胶凝胶模板法制备羟基磷灰石纳米线

以氯化钙和五氧化二磷的醇溶液为前驱体溶液,多孔阳极氧化铝(AAO)膜为模板,通过溶胶凝胶-模板法成功制备出羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,HAP)纳米线;利用扫描电镜、能量色散谱仪、透射电镜、X射线衍射仪及傅立叶变换红外光谱仪等分析了产物的组成和微结构;并讨论了纳米线的生长机理.结果表明,所制备的羟基磷灰石纳米线直径约为50nm、长度达20μm,分别与模板的孔径和厚度一致.     

微反应器中Ce_2O(CO_3)_2·H_2O前驱体的合成及CeO_2的制备研究

以Ce(NO_3)_3和NH_4HCO_3为原料,在微反应器中采用液-液沉淀法制备出水合碳酸氧铈(Ce_2O(CO_3)_2·H_2O)前驱体材料,将前驱体样品进行热处理后获得纯净的CeO_2产品。分别采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、 X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和能谱分析仪(EDS)、热重-差热分析仪(TG-DTA)等对制备的前驱体和热解产品进行分析表征。结果表明:微反应器内23.6 s的停留时间, Ce~(3+)在不同反应温度下均可达到99.8%以上的沉淀率。反应温度为70℃及以上时,获得结晶度更好的Ce_2O(CO_3)_2·H_2O前驱体,为类六棱形片叠加的花瓣状规则形貌,粒径较小。此前驱体样品在600℃下热处理2 h后制备得到了纯净单一的立方晶系CeO_2产品,无其他杂质,形貌与Ce_2O(CO_3)_2·H_2O前驱体一致。     

基于金属-有机骨架前驱体的先进功能材料

由于金属-有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)结构中含有碳源(有机配体)和金属源(金属或金属簇)物质,以MOFs为前驱体合成先进功能材料,如纳米多孔碳材料和金属氧化物纳米材料,是目前MOFs化学以及新功能材料研究领域一个新的热点。本文综述了近年来以MOFs为前驱体制备碳材料(纳米多孔碳材料、碳纳米点、碳纳米管等)、金属氧化物纳米材料(单金属氧化物Fe2O3、Zn O、Co3O4、Mg O、In2O3等;多金属氧化物纳米复合材料Gd2O3/Eu2O3、Fe2O3@Ti O2等)、金属氧化物/碳纳米复合材料(Fe3O4/C、Zn O/C等)等的合成方法,以及这些先进功能材料在超级电容器(supercapacitor)、氧还原反应(ORR)催化剂、氢气吸附、CO2捕获、光催化制氢催化剂等研究领域的应用,并对其今后的发展进行了展望。     

基于溶胶-凝壳聚糖/SiO2杂化材料的安培型葡萄糖生物传感器

近年来 ,基于溶胶 -凝胶技术的有机 /无机杂化复合材料由于具有有机物的柔性和易修饰性 ,以及无机物的刚性和稳定性等 ,因此有利于保持生物分子的活性和生物传感器的研制 [1] .壳聚糖 ( CS)具有易成膜性和生物相容性 ,其在生物传感器中的研究已受到重视 [2 ] .本文通过原位溶胶 -凝胶 ( Sol- gel)技术 ,用 CS和甲基三甲氧基硅烷 ( MTOS)制备了 CS/Si O2 有机 /无机杂化材料 ,并将其用于对葡萄糖氧化酶 ( GOD)的固定 ,研制出葡萄糖生物传感器 .采用人工过氧化物酶普鲁士蓝 ( PB) [3]作为电子传递的媒介体 ,并外加一层 Nafion膜以增强…     

疏水型纳米TiO_2膜的制备、表征及耐蚀性能研究

以乙酰乙酸乙酯(EAcAc)作稳定剂和阻聚剂制备超微TiO2溶胶,用提拉法在AISI316L不锈钢上构筑一层纳米TiO2膜,经水热后处理有效消除膜中的龟裂现象,经氟硅烷基化制备成疏水型纳米TiO2膜.用胶粒分布仪测定溶胶颗粒分布,接触角测试仪测定表面疏水性、XRD、SEM表征膜的形貌、结构,电化学线性极化法测定疏水型纳米TiO2膜在模拟体液(Ringer溶液)中的电化学行为.结果表明:TiO2膜呈多孔有序纳米膜,颗粒分布均匀,粒径约为15～18nm,厚度约375nm,TiO2为锐钛矿型,疏水型纳米膜可使不锈钢腐蚀电流降低3个数量级,其耐腐蚀性大幅度提高.     

三维有序SiC空心球的制备及表征

以三维有序多孔碳为模板, 以聚甲基硅烷(PMS)为前驱体, 经过前驱体的渗入、交联和陶瓷转化以及多孔碳模板的烧除, 制备了长程三维有序SiC空心球. 所制备的SiC空心球的外径(135-896 nm)、 球壳厚度(14-79 nm)、 BET比表面积(50.8～5.0 m2/g)及微孔体积(0.265～0.038 cm3/g)受不同孔径的多孔碳模板(150-1 000 nm)或不同前驱体浓度的控制. 所制备的SiC空心球以hcp结构排列成长程三维有序的序列.     

具有光催化性能的TiO_2-SiO_2/TiO_2两层增透膜的设计与制备

采用膜层设计理论设计了以TiO2为内层膜,TiO2-SiO2复合膜为外层膜的两层增透膜,以钛酸丁酯(TBOT)和正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2溶胶以及SiO2溶胶,将两种溶胶按比例混合得到了TiO2-SiO2复合溶胶,在高硼硅玻璃上镀膜测试。透过率测试结果表明,在波长为550 nm处的透过率最高能达到99.4%。在光催化实验中,采用罗丹明B模拟有机污染物,考察了TiO2对光催化反应的影响。结果表明,在TiO2存在的情况下,罗丹明B的降解速度大大提高,光催化效率显著增加。     

基于WO3作为空穴注入层的量子点发光二极管的构筑

以W粉和H_2O_2为前驱体,采用简单的溶胶-凝胶法制备了WO_3纳米晶,然后在ITO玻璃上旋涂成膜,并在420℃下煅烧1 h,薄膜光滑致密。将制备的薄膜作为空穴注入层应用在绿光QLEDs中。QLEDs的亮度、电流效率和工作寿命分别为18 560 cd·m~(-2)、11.8 cd·A~(-1)和11 844 h。     

硅球多层模板溶胶浸渍法制备有序多孔TiO2薄膜

采用垂直沉积法组装了平均球径为188 nm的三维有序二氧化硅微球阵列。以该阵列为模板，通过在TiO₂前驱体溶胶中多次浸渍热处理循环，随后采用超声辅助的NaOH溶液腐蚀去除硅球模板，制备了>20层厚的反转结构的二氧化钛多孔膜。该二氧化钛薄膜在550 ℃下热处理20 h其多孔结构保持不变，表明采用此方法制备的二氧化钛多孔膜具有较好的热稳定性。X射线衍射图表明550 ℃下热处理得到的是具有锐钛矿结构的二氧化钛多孔膜。透光光谱显示了光子带隙出现在～400 nm。通过SEM观察，二氧化钛多孔膜     

十七氟癸基修饰的有机-无机杂化二氧化硅膜材料的制备及气体分离性能

以十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)和1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)为前驱体, 通过溶胶-凝胶法制备了十七氟癸基修饰的SiO₂溶胶, 采用浸渍提拉法在γ-Al₂O₃/α-Al₂O₃多孔陶瓷支撑体上涂膜, 然后在N₂气氛保护下烧结成完整无缺陷的有机-无机杂化SiO₂膜. 利用扫描电子显微镜对膜材料的形貌进行观察, 通过动态光散射技术对溶胶粒径及分布进行测试, 利用视频光学接触角测量仪、 红外光谱仪和热分析仪表征了十七氟癸基修饰对有机-无机杂化SiO₂膜疏水性的影响. 结果表明, 十七氟癸基已经成功修饰到SiO₂膜材料中, 且随着PFDTES加入量的增大, 溶胶粒径和膜材料对水的接触角不断增大. 当n(PFDTES): n(BTESE)=0.25: 1时, 溶胶粒径分布较窄, 平均粒径为3.69 nm, 膜材料对水的接触角为(112.0±0.4)º. 在修饰后的有机-无机杂化SiO₂膜中H₂的输运遵循微孔扩散机理, 在300℃时, H₂的渗透率达到5.99×10^-7 mol·m^-2·Pa^-1·s^-1, H₂/CO和H₂/CO₂的理想分离系数分别达到9.54和5.20, 均高于Knudsen扩散的理想分离因子, 表明膜材料具有良好的分子筛分效应.