吸附相反应技术用于不同载体表面纳米TiO2的制备

研究了不同载体对吸附相反应技术制备TiO2粒子的影响, 设计了两种不同表面形貌载体的温度实验(A型SiO2: 粒径20 nm, 比表面积640 m2·g-1; B型SiO2: 粒径12 nm, 比表面积200 m2·g-1), 并用电子能谱仪测定了两种载体表面TiO2含量随温度的变化. 结果表明, 两种载体表面Ti含量都随着温度的升高而减少, 且在一定温度范围内存在着突变, 但A载体突变的温度范围是40-60 ℃, 而B载体为30-50 ℃. TEM表征结果则显示, B表面TiO2粒子要比A表面的均匀. XRD得到的晶粒粒径曲线表明, A 载体表面TiO2晶粒粒径随着温度升高而减小并存在着突变, B载体表面粒子粒径则基本不变. 根据硅胶表面的吸附特性, 提出SiO2吸附的共性导致载体表面Ti含量变化曲线存在着共同点, 而载体内外表面的不同形貌则引起其表面吸附层的形貌以及温度敏感性不同, 最终导致两种载体表面Ti含量、晶粒粒径以及形貌上的差别.     

反应物的相间分配对吸附相技术制备纳米CuO过程的影响

以SiO2表面的富水吸附层为纳米反应器制备CuO纳米粒子. 不同水量下的吸附量测定、溶剂置换和反应后吸附对比实验结果表明, SiO2表面存在吸附水层, 并且该吸附水层是反应的主要场所. 根据吸附数据, 认为Cu2+在体系中具有三区域浓度分布特点, 体系中水浓度和氢氧化钠浓度的增加均会使得Cu2+向吸附层区域迁移. XRD分析结果表明, 反应温度的升高和NaOH浓度的增大有利于生成更小的CuO晶粒, 其中温度的升高使吸附层厚度减小, 限制了晶粒生长; NaOH浓度的增大则会增大层内溶质过饱和度, 导致晶核形成速率加快.     

不同制备方法和反应条件对Fe_2O_3形貌和晶型转变的影响

研究了吸附相反应技术、浸渍法以及沉淀法制备Fe2O3的过程中,反应环境的变化对粒子形貌和晶型转变过程的影响。当吸附层是主要反应场所时,生成的粒子与SiO2表面以较强的化学键键合,焙烧过程中Fe2O3的晶型变化和粒子团聚被有效地抑制,焙烧后Fe2O3粒子维持稳定的γ-Fe2O3晶型和高分散的小粒子。而在乙醇体相中反应生成的粒子,仅通过物理作用与SiO2表面结合,不能有效抑制其向α-Fe2O3晶型的转变和粒子的团聚。吸附相反应制备过程中,当水量持续增加或者体系温度升高,反应环境逐渐从吸附层向乙醇体相中转变,SiO2对Fe2O3晶型转变的抑制作用减弱,从而导致样品中逐渐出现α-Fe2O3晶型。     

CuO/SiO2制备过程中吸附质相间分配比的调控及其对粒径影响的研究

吸附相反应过程中, 吸附层是反应的场所, 吸附质在吸附层和本体溶液中的分配对吸附层中的反应和粒子的形成、生长过程有重大影响. 通过定义相间分配比的概念, 研究了不同吸附质种类、不同温度和水量条件下吸附质相间分配比的变化规律. 采用XRD和TEM等手段考察了不同条件下制备所得样品的粒子大小、形貌等, 并与相间分配比的变化趋势相比较, 得到了相间分配比对粒径的调控规律. 研究发现不同吸附质在相间分配比上存在的差异导致了晶粒粒径的变化, Cu(OAc)₂的相间分配比大于NaOH的相间分配比, 因此以Cu(OAc)₂为吸附质制备得到的CuO粒子较小. 同时在常温(0～40 ℃)和低水量条件下时, 相间分配比的变化也是导致粒径变化的主要因素, 温度升高和水量增加均导致相间分配比变大进而导致粒径变小.     

吸附法制备CuO-Ag/SiO2纳米复合物

利用吸附法原位制备CuO/SiO2、CuO-Ag/SiO2纳米复合物,研究了不同吸附质体系中预负载的纳米Ag粒子对CuO的影响。结果表明:Ag粒子对CuO的影响因吸附质的不同而不同。以Cu(Ac)2为吸附质,纳米Ag几乎没有影响;以NaOH为吸附质,纳米Ag使得CuO的晶粒粒径增大。这一结果与铜物种对Ag晶粒粒径的影响规律完全不同。通过比较不同吸附质的吸附行为,Cu(OH)2与硅胶表面的相互作用被认为是导致这一现象的原因。     

在Co/SiO2作催化剂的Fischer-Tropsch反应中温度对合成气吸附行为及稳定性的影响

考察了反应温度对Co/SiO2催化剂在Fischer-Tropsch(F-T)合成中合成气吸附行为及稳定性的影响. 采用FTIR, TPSR, XRD, BET, HTPD和TPR等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, CO在催化剂表面的吸附为活化吸附, 在270 ℃仍稳定存在, 随着反应温度的升高, 催化剂上发生的主反应由CO加氢链增长反应向Boudouard反应转化, 当反应温度≥350 ℃时, 以Boudouard反应为主. 另外, 随反应温度升高, 金属钴的烧结现象变得明显, 并伴随着硅酸钴或水合硅酸钴物种的生成. 在催化剂的失活因素中, 烧结为主要原因.     

C(膜)/Si(SiO2 )(纳米微粒)/C(膜)热处理的形态及结构分析

用直流辉光溅射+真空镀膜法制备了一种新型结构的硅基纳米发光材料- C(膜)/Si(SiO2)(纳米微粒)/C(膜)夹层膜,并对其进行了退火处理.用TEM、 SEM、 XRD和XPS对其进行了形态结构分析.TEM观察表明: Si(SiO2)纳米微粒基本呈球形,粒径在30 nm左右.SEM观察表明: 夹层膜样品总厚度约为50 μm,膜表面比较平整、致密.400℃退火后,样品表面变得凹凸不平,出现孔状结构; 650℃退火后,样品表面最平整、致密且颗粒均匀.XRD分析表明:制备出的夹层膜主要由SiO2和Si组成,在C原子的还原作用和氧气的氧化作用的共同作用下, SiO2和Si的含量随加热温度的升高而呈现交替变化: 400℃时, C的还原作用占主导地位, SiO2几乎全部被还原成了Si,此时Si含量最高; 400～650℃时,氧化作用占主导地位, Si又被氧化成SiO2, Si含量降低, SiO2含量逐渐上升,在650℃达到最高.XPS分析表明: 在加热过程中, C原子逐渐扩散进入Si(SiO2)微粒层,在650℃与Si反应生成了新的SiC.     

反应物的变化对吸附相反应技术制备NiO/SiO2的影响

以SiO2为载体,研究反应物种类和浓度对吸附相反应技术制备NiO粒子的影响。首先采用滴定法测定了各个反应物在载体表面的吸附过程,利用TEM、XRD分析,对比了不同反应物制备得到的NiO粒子的形貌。在确定了反应物的基础上,进一步设计了2种水量下制备实验,研究反应物浓度对粒子形貌的影响。XRD结果表明,1.0mL水量下NiO粒子的晶粒粒径随着反应物浓度增加先缓慢减少后增大。而随反应物浓度增加,5.0mL水量得到的粒子晶粒粒径则一直变大。2种吸附层中不同的反应速率使得相同条件下,高水量(5.0mL)得到的NiO粒子粒径要小于1.0mL水量下得到的粒子。物理吸附层中形成的粒子与载体结合力较弱,使得焙烧后5.0mL水量下得到的粒子在SiO2上分布不均匀。     

二氧化硅纳米粒子表面修饰及其表征

采用溶胶-凝胶法合成粒径在50—150nm范围内的二氧化硅（SiO2）纳米粒子。用甲基丙烯酸-3-（三甲氧基硅基）丙酯（MPS）对SiO2纳米粒子表面进行修饰,使其表面接枝能参与自由基聚合反应的碳碳双键基团。用元素分析、FTIR、^13C CP／MASNMR和^29Si CP／MASNMR等手段对修饰过的SiO2纳米粒子进行表征,以确证MPS接枝在SiO2纳米粒子上。分析修饰过的SiO2纳米粒子的^29Si CP／MASNMR和FTIR谱图,还可初步推断MPS接枝在SiO2纳米粒子表面的机理：MPS首先发生水解缩合反应形成低聚物,然后通过氢键作用吸附到SiO2纳米粒子表面,最后MPS低聚物中未缩合的硅羟基与SiO2纳米粒子表面的硅羟基发生缩合反应。     

二氧化硅-聚丙烯腈核-壳结构复合纳米粒子的制备与表征

以甲基丙烯酸-3-(三甲氧基硅基)丙酯改性的SiO2纳米粒子为种子,采用乳液聚合法制备了粒径分布较窄的SiO2-聚丙烯腈(SiO2-PAN)核-壳结构复合纳米粒子。采用动态光散射、傅里叶红外光谱、透射电镜和扫描电镜表征了复合纳米粒子的粒径及分布、组成、形态和结构,并研究了表面活性剂的加入方式、反应温度及交联剂的引入对制备SiO2-PAN复合纳米粒子的影响。结果表明:SiO2-PAN复合纳米粒子为核-壳结构。采用半连续加入表面活性剂的方法,可以成功抑制乳液聚合中次级粒子的生成。通过增加表面活性剂的初始加入量、加快表面活性剂的补加速率,或降低反应温度,可使SiO2-PAN复合纳米粒子的粒径变小。反应温度的降低以及交联剂的引入使SiO2-PAN复合纳米粒子的表面变得平滑。     

Synthesis of Ag/SiO2 nanocomposite material by adsorption phase nanoreactor technique

Ag/SiO₂ nanocomposite was synthesized in a nanoreactor formed by adsorption layer on silica surface. Ag nanoparticles were prepared by the reduction of Ag ion with ethanol at alkaline condition. By using TEM and XRD, the effects of NaOH concentration, water and temperature on the appearance and grain size of Ag particles were analyzed, respectively. The adsorption curve of NaOH was measured by electrical conductivity meter. The experiment result revealed that Ag grain size decreased while increasing NaOH concentration or while increasing water in our system. Ag grain size increased with the increase of temperature. And Ag aggregated seriously when temperature is up to 60 °C. Finally, after exploring the optimum conditions of reaction, we successfully obtained the well-distributed Ag nanoparticles on surface of silica, and average grain size of Ag nanoparticles reached 5 nm.     

吸附相反应技术制备纳米TiO2/SiO2复合材料

以SiO₂表面形成的吸附层为反应器,在载体表面制备了纳米TiO₂粒子.溶剂置换实验直接给出了吸附层的存在以及吸附层作为纳米反应器的实验证据,TEM,XRD和电子能谱分析表明,载体表面形成一层比较均匀的纳米粒子.初步探讨了温度和反应物浓度对产物分布的影响,分析了各种现象产生的可能成因.     

光促甲烷和水合成甲醇和氢催化剂的研究

用表面改性法制备TiO2/SiO2，以等体积浸渍法制备负载型复合半导体催化剂(MoO3,ZnO)-TiO2/SiO2，通过XRD、BET、TPR、IR、UV-Vis DRS和TPD等技术对材料的表面形态结构、吸光特性、化学吸附性能及光催化甲烷和水的反应性能进行了表征和分析。结果表明，MoO3-TiO2/SiO2和ZnO-TiO2/SiO2的表面物种均具有显著的量子尺寸效应，在表面分别形成Mo—O—Ti和Zn—O—Ti复合结构；MoO3和TiO2在载体表面的复合可提高对光能的利用率并可增强对甲烷的化学吸附性能， 结果使得MoO3-TiO2/SiO2的光催化反应性能明显优于ZnO-TiO2/SiO2；在固定床环隙反应器中，150℃MoO3-TiO2/SiO2光催化气相甲烷和水合成了目的产物甲醇和氢，甲醇的选择性达到87.3％。     

Interface diffusion and chemical reaction of PZT layer/Si (111) sample during the annealing treatment in air

The interface diffusion and chemical reaction between a PZT (PbZrxTi1-xO3) layer and a Si(111) substrate during the annealing treatment in air have been studied by using XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) and AES (Auger Electron Spectroscopy). The results indicate that the Ti element in the PZT precursor reacted with residual carbon and silicon, diffused from the Si substrate, to form TiCx, TiSix species in the PZT layer during the thermal treatment. A great interface diffusion and chemical reaction took place on the interface of PZT Si also. The silicon atoms diffused from silicon substrate onto the surface of PZT layer. The oxygen atoms, which came from air, diffused into silicon substrate also and reacted with Si atoms to form a SiO2 interlayer between the PZT layer and the Si (111) substrate. The thickness of SiO2 interlayer was proportional to the square root of treatment time. The formation of the SiO2 interlayer was governed by the diffusion of oxygen in the PZT layer at low annealing tempera     

纳米氧化锡在锌-硝基苯电池反应中的电催化

以氯化锡为原料,四丙基溴化铵为表面活性剂水热法制备纳米二氧化锡（SnO₂）催化剂,并以钛网为基材,制备催化电极. 应用SEM,XRD等手段对催化剂进行表征. 考察了反应物浓度、反应温度和反应时间对催化剂形貌的影响. 研究了纳米SnO₂催化剂对锌还原硝基苯原电池反应的电催化性能. 结果表明,当 NaOH浓度为0. 5 mol•L^-1、水热反应温度160 ℃、水热反应时间15 h时,得到的SnO₂催化剂是由纳米片构成的刺球状颗粒,粒径最小,约17 nm. 与平板铂电极相比,制备的催化电极对硝基苯电还原具有更高的催化活性,硝基苯转化率为74%,最大放电功率为21.9 mW•cm^-2,远大于平板铂电极. 硝基苯的主要还原产物为苯胺、对乙氧基苯胺和对氯苯胺.