一种水合SiO2制行方法的相变机理研究

本文以碳酸钠法由稻南生产水合二氧化硅的相变析出过程为研究体系，从理论上建立了该过程析出组份的速率方程及动力学方程，探讨了迅速降温条件下，不同终止温度下成核，篚和聚集过程与产品比表面和原始粒径间的关系。     

水合二氧化钛晶种粒径的控制研究

硫酸氧钛溶液(简称钛液)在适当温度和水合TiO_2晶种的作用下,水解生成水合TiO_2(俗称偏钛酸)和硫酸。这是硫酸法制备钛白粉的最重要工艺过程。钛白粉的质量与用途与钛白粉的粒度和粒度分布有直接关系,因此水合TiO_2晶种粒径大小等就直接影响到最终产物     

纳米SiO_2亲和吸附剂的制备及性能

采用水热法一步合成了巯基纳米二氧化硅(SiO_2-SH),随后在其表面修饰亚氨基二乙酸基团(-IDA)得到了SiO_2-SH/IDA,利用-SH和-IDA双官能团更多的吸附溶液中的Ni~(2+),从而得到SiO_2-SH/IDA-Ni~(2+)纳米亲和吸附剂.制备的亲和吸附剂可直接用于六聚组氨酸为标签的(His-tagged)融合蛋白的分离纯化.利用TEM、FT-IR、TG、SDS-PAGE等大型仪器表征了样品的形貌、结构及亲和分离能力.结果表明制备的SiO_2-SH/IDANi~(2+)纳米亲和吸附剂平均粒径为60nm,对His-tagged蛋白具有较好的特异性和较低的检测限(约为1.9×10~(-5)mol/L),且该吸附剂再生能力较强,再生3次后对目标蛋白仍具有较好的分离效果.     

CuO-Bi_2O_3/SiO_2催化剂的制备及其催化活性

采用等体积浸渍法制备了一系列CuO-Bi2O3/SiO2催化剂(CatT),其结构和性能经N2-BET,XRD,XPS和H2-TPR表征。以甲醛和乙炔反应合成1,4-丁炔二醇为探针反应,考察了焙烧温度(T)对CatT催化活性的影响。结果表明:于400℃焙烧的催化剂(Cat400)具有较好的催化活性,转化率69.3%,收率54.5%。催化剂的活性与其织构性能、活性组分分散度及CuO还原能力有一定的相关性。     

纳米磁性Fe3O4-SiO2复合材料的制备和表征

向硅酸四乙酯凝胶体系中加入纳米磁性Fe3O4,得到了Fe3O4-SiO2复合材料,利用BET方法测定了其比表面积和孔分布,用TEM分析观察了其粒子形貌,并测定了复合材料的饱和磁强度曲线,研究表明:这种材料的饱和磁强度较纳米Fe3O4有所下降,而比表面积和孔容明显增大.     

大孔SiO_2/ATO电极的制备及其电化学性能研究

以大孔SiO2为载体,通过SnCl2/SbCl3的乙二醇溶液的浸渍,孔道内两步水解和高温煅烧等处理,制备出大尺寸大孔径的ATO/SiO2导电材料,用SEM﹑FTIR﹑XRD﹑XPS对其进行结构表征,用稳态极化和苯胺电化学聚合研究其电化学特性。结果表明,ATO以10nm尺寸的微粒形式均匀致密的负载在SiO2薄层上,电导率随ATO含量的增加而提高,负载三次后的体积电阻是18Ω·cm,比表面积达到77m2·g-1。ATO/SiO2大孔电极在酸性和中性条件下分别具有2.5和2.2V的析氧电位。SiO2/ATO电极在恒电流下可以使苯胺发生电氧化聚合,并在ATO表面覆盖上聚苯胺导电膜,循环伏安实验表明聚苯胺具有电活性,并且电信号随着电极润湿程度的增加而增加,表明大孔电极的高比表面积对电化学反应有促进作用。     

S掺杂S-TiO_2/SiO_2可见光响应光催化剂的制备及性能

以四氯化钛为钛源,硫脲为硫源,采用液相水解-沉淀法制备了S掺杂的TiO2/SiO2(S-TiO2/SiO2)催化剂,并以苯酚为模型物,考察了催化剂在可见光区、紫外光区和太阳光下的光催化活性,以及催化剂的使用寿命和分离性能.采用X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、X射线衍射、透射电镜及N2吸附-脱附等技术对催化剂进行了表征.结果表明,S以+6价形式进入TiO2体相并置换晶格中的Ti4+,适量S掺杂的S-TiO2/SiO2在紫外光区、可见光区和太阳光下均表现出较高的光催化活性.SiO2与TiO2界面间有Ti-O-Si键形成,结合牢固.S掺杂在TiO2表面生成Ti-O-S键,形成新的能级结构,使光催化剂在450～550nm产生吸收,诱发TiO2可见光催化活性;同时提高了TiO2表面羟基数量.SiO2的加入可减小TiO2颗粒的平均尺寸,增大催化剂的比表面积,改善催化剂的分离性能,提高催化剂的使用寿命.     

一种荷叶效应涂层的制备

Composite coatings with lotus effect were fabricated via imbedding micro-silica and then nano-silica. The micro-silica and nano-silica was subsquently fixed on the surface to form hierarchical micro- and nano-structures, and at the same time, the epoxy resin modified by low surface free energy material was coated on the coatings. The staic contact angle of the coatings is as high as 165° and the tilt angle for 6.5 μL water droplet is as low as 2.5°. The coatings show the similar hydrophobic capability and structure to lotus leaves.     

SiO_2@PANI光子晶体的制备及电致变色性能研究

应用Stber法合成单分散SiO2微球,通过垂直沉积自组装光子晶体,由电化学法在所组装的SiO2微球表面生成聚苯胺(PANI),得到了核-壳结构SiO2@PANI光子晶体薄膜.测试了SiO2@PANI光子晶体薄膜的循环伏安曲线、多电位紫外吸收光谱、对比度、响应时间等电致变色性能,结果表明,该光子晶体薄膜在变色时颜色亮丽,其最大对比度可达77%,远高于单纯PANI薄膜的43%,同时响应时间变快.初步实验结果说明将光子晶体结构引入导电聚合物中,能够提高其电致变色性能.     

一种新的三元金属氢化物Mg2CoH5的制备及性质研究

由金属镁粉和钴粉,在350—500℃,15—50巴氢压下,制备了新的三元金属氢化物Mg_2CoH_5。 X粉末衍射证实,在400℃以下得到的氢化物为四方结构,其晶胞参数为a=4.4863,c=6.154在高于425℃时得到的氢化物为六方结构,其a=4.6754,c=10.0907。同时还测得了它的吸放氢速度,根据压力组成等温线的测定,求得了分解热焓。比表面、导电、催化性能也进行了测定。     

铂催化2-烯炔苯甲醛水合环化反应的机理及化学选择性的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的计算方法, 研究了铂催化2-烯炔基苯甲醛水合环化反应的微观机理及化学选择性的根源. 计算结果表明, 首先炔基被催化活化而发生亲核环化生成吡喃铂中间体; 接着吡喃铂中间体与烯烃双键发生[3+2]环加成生成铂-碳卡宾复合物; 之后, 反应将沿2条路径进行, 得到产物3a或4a, 其中4a的生成需经两步水分子辅助的质子转移过程. 生成产物3a需要克服的活化能垒为146.5 kJ/mol; 对4a的生成, 烯醇式和酮式互变异构是决速步聚, 当一个水分子参与反应时, 对应的能垒为185.8 kJ/mol, 当2个和3个水分子参与反应时, 能垒分别降低到128.1和64.9 kJ/mol. 因此, 水分子参与催化得到产物4a的路径是有利的. 另外, 反应的选择性与在异构化过程中水的共催化作用有关. 以上结果很好地解释了实验现象, 并为铂催化水环化反应提供新的见解.     

聚吡咯/纳米SiO_2复合材料的制备及氧化性能

采用化学氧化法制备聚吡咯/纳米Si O2(PPy/n Si O2)复合材料,通过扫描电子显微镜和红外光谱对其进行表征,并将其应用到对苯二酚的氧化反应中.结果表明,PPy/n Si O2复合材料中,PPy较均匀地负载在纳米Si O2表面.在弱酸性介质中,PPy/n Si O2对对苯二酚具有很好的氧化性能.反应2 h内,对苯二酚的氧化过程符合表观一级反应动力学.结合紫外-可见光谱法分析表明,聚吡咯通过与对苯二酚之间的氢键相互作用形成聚吡咯活性中间体,将对苯二酚氧化为对苯醌,聚吡咯具有氧化剂和催化剂的双重功能.     

聚硅氧烷与纳米SiO_2复合改性光固化水性聚氨酯的制备与性能

以聚碳酸酯二元醇(PCD)和羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为软段、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,在乳化过程中引入纳米SiO_2,制得光固化水性聚氨酯纳米复合乳液。采用纳米粒度仪、SEM、光学接触角测量仪、电子拉力机等对复合乳液和复合膜的结构与性能进行了表征。研究结果表明:纳米SiO_2相互接触,形成了连续的纳米SiO_2网状结构贯穿于整个聚合物基体中;PDMS与纳米SiO_2的复合引入使复合膜杨氏模量、拉伸强度、断裂伸长率、表面疏水性及耐水性均得到显著提高。     

环己烯水合制备环己醇的研究Ⅰ. 分子筛结构及晶粒大小的影响

考察了三种不同结构的分子筛(ZSM-5,MCM-22及β)以及不同晶粒大小的ZSM-5分子筛对环己烯水合反应的催化活性. 结果表明,具有12元环孔道体系的β分子筛对环己烯的转化率(9.6%)最高,但对环己醇的选择性(35.4%)最差. MCM-22分子筛的活性很低,其环己烯转化率只有0.8%. 而孔口为10元环结构的ZSM-5分子筛则具有较高的活性(环己烯转化率7.5%)和产物选择性(99.2%),因此是较好的水合催化剂. ZSM-5分子筛的晶粒大小对其环己烯水合反应活性有明显的影响,分子筛晶粒越细,则水合反应活性越高,其原因在于晶粒变细增大了分子筛的外比表面积,从而增加了接近孔口处的活性中心的数量.     

不同溶剂下制备B_2O_3/SiO_2纳米复合材料对其室温磷光的影响

本文通过对比不同溶剂制备的B2O3/SiO2纳米复合材料室温磷光光谱,并结合FTIR及XRD的表征结果,研究溶剂对该材料磷光性能的影响。结果表明,不管用何种溶剂制备B2O3/SiO2室温磷光材料,均存在两个磷光发射峰,一个是位于520-540nm之间,该发光可能是与氧化硼有关的二氧化硅杂质缺陷发光,另一个位于470-780nm处,该磷光峰推测是二氧化硅的结构缺陷发光。但是在制备过程中溶剂将影响氧化硼在二氧化硅结构中的掺杂,进而影响其发光中心的相对发光强度。     

SiO_2气凝胶负载磷钨酸催化四氢呋喃聚合反应的研究

采用等体积浸渍法制备了SiO2气凝胶负载磷钨酸(HPW)催化剂,利用BET、XRD、NH3-TPD、FT-IR、Py-IR对催化剂结构及表面性质进行了表征.将催化剂应用于四氢呋喃(THF)聚合反应,考察了HPW负载量、聚合时间、聚合温度等条件的影响.结果表明:在负载量50%,反应温度50℃、反应时间4 h条件下,反应收率达53%,聚合物数均分子量2000左右,可用作纺织、化工等领域的生产原料.     

水合二氧化铈的制备、表征及对硼的吸附研究

水合金属氧化物作为一类无机离子交换剂,对特定的离子具有良好的吸附选择性。采用沉淀法合成了水合二氧化铈以用于分离含硼废水中的微量硼,并对其进行了水热处理研究,对合成的样品进行了XRD,FT-IR,TG-DTG和比表面-孔径分布等一系列表征。结果表明,所合成的水合二氧化铈对硼具有良好的吸附效果,较常用的硼特效树脂对溶液中的微量硼具有更高的吸附容量,其吸附过程符合Langmuir吸附等温模型。     

制备聚合物基无机纳米SiO_2复合材料的几种方法

聚合物基纳米SiO2复合材料由于兼具无机二氧化硅和有机硅的特性而具有广阔的应用前景。将纳米SiO2和有机硅聚合物有效地复合,形成无机-聚合物复合材料,是一个非常活跃的领域。本文总结了几种常用的制备聚合物基纳米SiO2复合材料的方法。     

CuCl与SiO_2-TiO_2载体相互作用的密度泛函理论研究

以SiO2簇模型为基体,通过Ti原子取代建立Ti中心原子上连接0个或1个OH基团的典型SiO2-TiO2复合氧化物模型来模拟处于体相中和表面上的四配位Ti(IV)中心.采用广义梯度近似的密度泛函理论(DFT-GGA)研究了CuCl与SiO2-TiO2载体的相互作用.计算结果表明,在SiO2基体中嵌入Ti(IV)离子可以大大加强CuCl与氧化物载体之间的相互作用,使CuCl/SiO2-TiO2催化剂的结构更稳定.分子前线轨道表明Cu(I)作为催化剂的活性中心贡献了HOMO轨道,容易失去电子;Ti(IV)中心原子贡献LUMO轨道,容易得到电子,计算结果与实验事实相一致.     

全钒氧化还原液流电池Nafion/SiO_2复合膜的研究

采用溶胶-凝胶法制备Nafion117/SiO2复合膜.工艺研究表明:复合膜制备过程中,加入的MeOH与TEOS比例基本不影响复合膜的阻钒性能.但如以水解时间10 min,水解完成后自然晾干24 h制备的复合膜,则其VO2+的渗透率最低,为4.27×10-9cm2/s,比Nafion117膜的渗透率降低了52倍.SEM测试表明,经自然晾干的复合膜,其中SiO2晶粒长大,并填充了Nafion膜中大部分的孔洞.以其作隔膜组装全钒氧化还原液流电池(单电池),测试表明膜掺杂后电池的电力效率提高2.7%.