挥发物对BBO晶体的腐蚀研究

采用顶部籽晶法,以NaF为助熔剂生长非线性光学晶体材料β-BaB2O4(简称BBO)晶体.在生长过程中发现挥发物掉落在晶体表面并严重腐蚀晶体.通过X射线粉末衍射分析,发现挥发物的主要成分是NaF,它不仅腐蚀晶体表面,而且引起晶体内部包裹物的形成.X射线衍射分析和质谱分析表明包裹物的主要成分是BaB2O4,另有少量Na+存在.探讨了由挥发物引起晶体内部形成包裹物的机理.     

线型脲醛树脂的半结晶模板化作用

酸性条件下硅溶胶体系中尿素和甲醛聚合反应会产生脲醛树脂-氧化硅杂化沉淀. 沉淀的质量随有机组分比例的增加而增加, 当尿素和甲醛物质的量比≥1.0时生成沉淀的量为恒定最大值. 红外分析表明杂化材料在3348, 1635, 1572和784 cm^－1处产生了可被归结为线型结构(—[NHCONHCH₂]_n—)的特征吸收. XRD分析表明这种线型分子可形成氢键(C＝O…H—N)导向型的半结晶. 微分热重和XRD结果证明结晶物种在290 ℃完全分解. SEM表征显示半结晶杂化沉淀以三维网络结构为特征, 具有层状结晶的各向异性, 其初级粒子即使在室温下干燥也容易开裂. 随着反应时间的延长、酸性的增加或无机组分量的相对增加杂化粒子变得更加致密. 液氮吸附结果证明沉淀焙烧后所得氧化硅材料的结构具有层状孔结构性质, 其比表面积、孔尺寸和孔体积可以达到510 m²/g, 14.3 nm和1.68 cm³/g. 改变反应体系的酸性和反应组分配比等条件可以方便地控制杂化材料的结构.     

Nd：YVO4晶体α向生长研究

采用固-液两相混合，使Nd2o3、Y2O3和V2O5在近常温条件下初步合成Nd：YVO4多晶原料，降低固相合成反应温度，减少V2O5在多晶原料制备过程中的挥发。讨论了α方向V单晶生长条件，采用提拉法，以(100)方向进行单晶生长，得到一系列掺杂浓度的Nd：YVO4单晶。     

块状TiO2气凝胶的制备及其表征

随着以溶胶-凝胶法和超临界干燥技术为基础的气凝胶制备方法的逐步完善,已不断制备出多种气凝胶[1～3].由于TiO2具有半导体特性,它常被作为光催化剂而受到重视,但是TiO2气凝胶的结构强度远比SiO2气凝胶小,在制备过程中极易碎裂粉化,所以至今未见制备块状TiO2气凝胶的报道.Dagan等[4]曾用异钛酸丁酯为母体制得TiO2气凝胶,并发现水杨酸在TiO2气凝胶存在下的光解速率是一般TiO2粉末的10倍,但获得的仅为TiO2气凝胶粉末.张敬畅等[5]以无机盐为原料,采用溶胶-凝胶法结合超临界干燥技术制备了纳米级TiO2气凝胶,也未能得到块状TiO2气凝胶材料. 本文报道以正钛酸丁酯为原料制备块状TiO2气凝胶的方法,并用TEM,SEM,XRD和IR等手段对所获得的气凝胶进行了结构表征.     

表面活性剂存在条件下脲醛树脂微球的合成反应过程

考察了酸性和不同表面活性剂存在条件下脲醛树脂微球的合成反应过程.中性Tween80和阳离子CTAB表面活性剂中生成的微球粒径分布窄,而阴离子表面活性剂中所得产物明显团聚,当预聚脲醛树脂粒子生成后加入中性和阳离子表面活性剂使产物微球的分散性和球形完整性明显改善.表面活性剂存在条件下产物的结晶性增强,初始反应的速率减慢,但中性和阳离子表面活性剂中初级粒子生成的诱导期延长、拉曼吸收增强、所得微球带正电荷;而阴离子条件下生成产物的相应特征正好相反.以上结果可以用表面活性剂的两亲性和电性对脲醛树脂微球的成核和生长过程的影响来解释.     

尿素甲醛聚合反应中的沉淀现象

首次研究了尿素甲醛聚合反应中的沉淀现象以及不同反应条件对沉淀产物半结晶结构特征的影响. 定量分析结果显示以尿素甲醛物质的量之比1.0∶1.0为基础, 增加甲醛用量沉淀产物质量减少, 但当增加尿素用量时沉淀质量为一定值. 根据聚合产物线型结构对应的反应计算, 沉淀产物收率接近100%. 改变体系酸性和反应物总量等条件也可得到类似的定量反应结果. 沉淀产物中特征官能团的伸缩振动光谱随着反应条件的变化而变化. 当增加甲醛用量时, 官能团振动吸收强度明显减弱; 增加尿素用量时吸收强度略有增加. 改变体系酸性和反应物总量同样可对产物的振动光谱产生影响. 这种吸收强度的变化与XRD表征所得样品结晶性变化规律完全一致, 这表明尿素甲醛聚合反应中的沉淀现象是一种线型分子之间氢键相互作用引起的半结晶聚积过程.     

原位合成的活性脲醛树脂作为模板剂制备二氧化硅介孔材料

利用酸性条件下正硅酸乙酯的水解和脲醛树脂的聚合反应同时一步原位进行的方法合成了二氧化硅复合粉体(包括核壳微球结构和网状结构)和块体凝胶材料. 液氮吸附BET分析结果证明复合材料焙烧后得到的二氧化硅孔径分布均匀, 大小在介孔范围内. 改变反应性单体尿素. 甲醛及正硅酸乙酯等的初始浓度可对二氧化硅块体材料的孔径大小进行调节. 扫描电子显微镜观测结果显示, 随着原料单体初始浓度的变化复合粉体材料的微米级形貌可以是多孔网状结构或核壳结构. 从红外光谱和差热分析的结果推测, 高甲醛/尿素摩尔比[n(甲醛)∶n(尿素)≥2]条件下形成的支链脲醛树脂可作为块体二氧化硅理想的孔结构导向剂.     

以无机铝盐为前驱体用溶胶凝胶法合成中孔氧化铝

以水合硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)为前驱体, 通过乙醇介质中环氧丙烷的开环反应促使形成了透明的块状氧化铝凝胶. 凝胶在常压下干燥并于700 ℃焙烧后得到中孔无定型氧化铝. 通过改变环氧丙烷的加入量实现了氧化铝孔径和孔体积等宏观结构性能的调节. 用扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FI-IR)和差热分析(DTA)等方法对样品进行了表征. 由于合成中存在环氧丙烷开环产物作为液体模板剂的造孔作用, 在氧化铝凝胶中造成了孔分布曲线具有双峰分布的墨水瓶状孔. 反应过程中pH值的测定和红外光谱的表征结果都证明环氧丙烷是一种很好的质子消耗剂, 其开环促使铝离子水解聚合并形成凝胶网络结构. 同时根据表征结果对环氧丙烷参与的溶胶凝胶氧化铝的合成机理进行了探讨.     

乙二醛存在时脲醛树脂的控制性聚合现象

考察了乙二醛存在时脲醛树脂的控制性聚合现象.聚合微球的粒径分散在1.0～14μm之间,但当乙二醛存在时粒径集中在6.5～9.0μm;控制乙二醛的用量和比例可以调整所得微球的大小、改善微球的形貌和均匀性.添加乙二醛或增加乙二醛的比例能大幅延长沉淀反应的诱导期(延长25%以上);红外分析以及XRD分析结果证明醛基总量或甲醛比例的增加都可减小聚合产物的结晶性特征;乙二醛的存在调整了脲醛树脂的成核过程或初级粒子的生长速度,推测乙二醛覆盖了聚合物的表面或表面活性位,限制了尿素甲醛的扩散反应过程.乙二醛存在时杂化过程所得氧化硅微球的粒径仅为杂化微球的20%,分析结果推测杂化微球中存在氧化硅的径向含量梯度,这种梯度是氧化硅纳米粒子的杂化和脲醛树脂的聚合速度差异造成的.     

非线性光学晶体CBO的缺陷形貌分析

以碳酸铯和硼酸为原料采用泡生法生长出三硼酸铯(化学式CsB3O5,简称CBO)晶体,首次报道了利用同步辐射白光X射线形貌术对CBO晶体的(001)面、(010)面和(100)面进行了观察.观察结果表明,CBO晶体的主要缺陷是生长层.缺陷形成的原因是晶体生长炉内热流的非稳态对流和温度振荡导致晶体的微观生长率随时间变化,溶质粒子不能均匀分布在晶体生长前沿.