SDBS/HCl化学刻蚀法制备具有纳米-微米混合结构的铝基超疏水表面

采用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为辅助刻蚀剂, 利用盐酸刻蚀, 在铝基质的表面形成了纳米-微米混合的粗糙结构; 化学刻蚀后的粗糙表面经过1H,1H,2H,2H-全氟癸烷基三乙氧基硅烷(FDTES)的修饰, 形成了接触角大于160°的超疏水表面. 扫描电镜表征结果显示, 所得到的超疏水表面具有纳米-微米混合结构; 基于此, 利用气泡辅助刻蚀机理初步解释了二级混合结构产生的原因, 认为是坑刻蚀和位错刻蚀的共同作用导致了混合结构的产生. 此外, 不同pH和长时间暴露实验证明所制备的铝基超疏水表面具有良好的稳定性.     

表面修饰引发的ZnO纳米棒阵列膜的超疏水性

润湿性是固体表面的重要性质之一 ,它受控于固体表面自由能和表面粗糙度的大小 ,一般可用液体在固体表面接触角的大小来衡量 .由于水与超疏水表面 (水与固体表面的接触角大于 1 5 0°的表面 )的接触面积很小 ,通过水所发生的化学发应和化学键的形成受到限制 ,使这种表面具有防水、防污染和防氧化等多种功能 ,因而备受人们的关注 [1～ 6 ] .作为宽禁带半导体材料 ,Zn O以其独特的光电和催化等性质在短波激光器、气体传感器、高效催化剂、太阳能电池等方面具有广阔的应用前景 .表面润湿性的研究对于将 Zn O用于各种器件非常重要 .Pesika等 […     

超疏水性聚苯胺微/纳米结构的合成及防腐蚀性能

以苯胺为单体, 过硫酸铵为氧化剂, 通过改变不同的掺杂剂, 采用"无模板"法合成了具有不同浸润性的聚苯胺微/纳米结构, 并得到超疏水聚苯胺微/纳米结构. 采用红外吸收光谱、 紫外-可见吸收光谱、 X射线衍射及扫描电镜对聚苯胺微/纳米结构及形貌进行了表征, 测定了聚苯胺微/纳米结构的接触角, 并通过Tafel极化曲线和电化学交流阻抗研究了不同疏水性的聚苯胺微/纳米结构在0.1 mol/L H₂SO₄溶液中对碳钢的腐蚀防护作用, 探讨了聚苯胺微/纳米结构的表面浸润性对腐蚀防护性能的影响. 研究结果表明, 随着聚苯胺微/纳米结构疏水性的增强, 对碳钢的腐蚀防护作用增强, 当掺杂剂为全氟辛酸时所制备的超水聚苯胺微/纳米结构表现出最佳的防腐蚀性能(η= 94.70%).     

微纳米结构复合表面的疏水-冰性能

通过软复型和水热法制备出一种由有机材料和ZnO纳米棒组成的微纳米结构复合表面,这种表面的微米结构是周期为300μm、高度为70μm的锯齿状结构,ZnO纳米线的直径为300~500 nm,长度为2~3μm.这种有机材料和ZnO纳米线复合成的表面经过全氟硅烷修饰后,具有良好的低黏滞特性和低温超疏水性(约为150°)以及较长的结冰延时性(6000~7630 s),实验结果对设计表面低温疏水/疏冰材料具有参考价值.     

具有微纳米结构超疏水表面润湿性的研究

本文综述了近年来具有微纳米结构超疏水表面的研究进展。介绍了具有微纳米结构超疏水表面的制备方法,表面结构对超疏水性能的影响,周期性结构表面超疏水的条件,超疏水表面接触角滞后以及功能化超疏水表面等方面的研究,探讨了这一领域存在的问题及可能的发展方向。     

溶胶凝胶法制备超疏水二氧化硅涂膜及其表面润湿行为

采用溶胶-凝胶法以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体制备超疏水SiO2涂层。红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)表征合成SiO2的化学组成,通过透射电镜(TEM)和扫描电镜(TEM)观察制备SiO2的结构形貌,扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察SiO2涂膜的表面形貌,通过测试水接触角(WCA)讨论SiO2涂层的表面微观结构与其表面疏水性能的关系。结果表明以TEOS和MTES为共前驱体可以制备得到表面带-CH3基团的SiO2溶胶,SiO2溶胶在老化过程中纳米SiO2粒子由于自组装作用形成草莓状微米-纳米双微观结构,这种结构赋予SiO2涂膜表面不同等级的粗糙度,使得水滴与涂膜表面接触时能够形成高的空气捕捉率和较小的粗糙度因子,与SiO2表面疏水性的-CH3基团共同作用形成类荷叶超疏水结构。     

微米/纳米结构对氟硅烷修饰氧化铝表面疏水性能的影响

以多孔氧化铝膜为基板,用NaOH溶液进行化学腐蚀,控制适当的条件,得到氧化铝微米/纳米表面结构.用氟硅烷分别修饰光滑氧化铝膜、多孔氧化铝膜及其微米/纳米结构表面,进行接触角测试、XPS成分分析和SEM结构表征.结果表明,氟硅烷修饰的微米/纳米结构表面对水的接触角(149°±2°)比光滑表面(101°±1°)和纳米孔洞结构表面(141°±2°)都高.     

硅烷表面修饰引发的ZnO微米棒膜的超疏水性

采用简单的低温水热法制备出ZnO微米棒薄膜,其经辛基三甲氧基硅烷和十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷修饰后显示出超疏水性,静态接触角分别为(150±1.3)°和(155±1.5)°,滚动角依次为5°和3°。 ZnO微米棒的微结构和低表面能材料辛基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷的表面修饰是其显示超疏水性的原因,用Cassie理论对膜的润湿性进行了分析。     

复合SiO2粒子涂膜表面结构及超疏水性能

采用溶胶-凝胶法制备不同粒径SiO₂粒子，通过表面改性得到不同形状复合粒子，并利用氟硅氧烷的表面自组装功能制备了具有“荷叶效应”的超疏水涂膜。通过原子力显微镜、扫描电镜和水接触角的测试对膜结构及性能进行了表征，探讨了SiO₂粒子的粒径和形状与表面微观结构、表面粗糙度和表面疏水性能的关系。结果表明含单一粒径粒子涂膜表面水接触角符合Wenzel模型，而复合粒子构成了符合Cassie模型的非均相界面;单纯的粗糙度因子不能反映水接触角的变化，复合粒子在膜表面的无规则排列赋予涂膜表面不同等级的粗糙度，使得水滴与涂膜表面接触时能够形成高的空气捕捉率和较小的粗糙度因子;其与在涂膜表面能形成自组装分子膜的氟硅氧烷共同作用赋予了涂膜超疏水性能，而这种超疏水性能与复合粒子的粒径大小和形状基本无关。     

纳米片构建的花状ZnO和CdS/ZnO复合物的制备及其光催化性能测试

在乙二醇(EG)和水组成的二元溶剂热体系中,通过Zn(NO_3)_2·6H_2O和尿素的水热反应及其后续的退火处理,制备了纳米片组装的花状ZnO。以花状ZnO为基底,采用直接沉淀法,制备了CdS/ZnO复合物。在可见光照射下,研究了所制备的ZnO和CdS/ZnO复合物降解结晶紫水溶液的光催化性能。结果表明,相对于ZnO,CdS/ZnO复合物在400～700 nm区间产生了新的吸收,对结晶紫可见光降解具有好的催化效果,此外,CdS/ZnO复合物作为光催化剂具有较好的稳定性和重复使用性,可望用于污水处理。     

负载型ZnO/SiO2及ZnO-SiO2溶胶凝胶催化剂的表面结构研究

催化剂的表面结构不仅影响催化剂的催化活性, 而且还影响反应产物的选择性[1]. 制备催化剂的方法不同, 其表面结构及表面性质也不同[2~4]. 浸渍法简单实用, 有利于得到高分散、晶粒细小的高比表面催化剂, 而溶胶-凝胶法则由于其制备温度较低, 易于形成无定形的或介态的氧化物相[5]而可达到分子级的混合, 其活性组分能有效地嵌入网状结构中, 不易受外界的影响而聚集或长大, 因此对催化剂的稳定性更为有利[6,7].     

纳米ZnO的表面增强拉曼散射效应来源研究

表面增强拉曼光谱（SERS）的广泛应用源于优良的基底,目前主要局限在粗糙贵金属及胶体纳米颗粒材料.而半导体的光谱高稳定性和再现性,使其成为制备SERS基底的新型材料,但对于其SERS增强机理的研究仍存在极大挑战.本工作以典型的形貌新颖、尺寸均一的扫帚状n型纳米半导体ZnO为SERS基底材料,通过调节激发光的波长和选用具有不同对位取代基的对硝基苯硫酚（PNTP）、苯硫酚（TP）、对氨基苯硫酚（PATP）为探针分子,系统地研究了纳米ZnO的SERS增强行为,估算了其表面增强因子（EF）,分离了化学增强作用中非共振增强效应和电荷转移效应对SERS的贡献.研究表明三种分子在不同激发光作用下的增强因子为10至35,其中PNTP分子约10倍的增强主要来自于因吸附而造成极化率变化的非共振增强效应,TP和PATP分子20~35倍的增强则是由非共振增强效应与光子驱动电荷转移效应共同作用所致,光子能量越高,SERS增强效应越强.且因分子与ZnO间电荷转移的速率较慢导致ZnO表面电荷转移增强效应较贵金属低1~2个数量级.本研究结果为新型半导体SERS基底的制备及调控提供了新思路.     

纳米氧化锌的低温热容和热力学性质

用扫描电子显微镜(SEM)测定了纳米氧化锌试样的粒径, SEM结果表明ZnO试样平均粒径为30 nm. 在83～350 K温区, 用精密低温绝热量热计测定了ZnO的等压摩尔热容, 拟合出其等压摩尔热容与热力学温度的函数关系式: C_p＝－3.249＋0.2400T－3.413×10^－4T ²＋4.485×10^－7T ³. 根据热容与热力学函数关系, 计算了以298.15 K为基准的纳米ZnO的热力学函数, 并与粗晶ZnO和18 nm ZnO热容文献报导值进行了比较, 从能量角度分析了不同粒径ZnO热容曲线差别产生的原因.     

First-principles Studies on Electronic Structures of Ga-doped ZnO and ZnS

First-principles calculations have been performed to clarify the differences of the electronic structures of Ga-doped ZnO and ZnS. Results show the local density approximation and local density approximation+U calculations are in good qualitative agreement with each other. After doping, impurity states appear near the Fermi level in both ZnO and ZnS cases.When ZnO is doped, the impurity states are delocalized in the whole conduction band. On the contrary, when ZnS is doped, though the p state of Ga is also delocalized, the s state is localized near the Fermi level. Partial charge density distributions of the frontier orbital show the same information. After an exchange of the crystal structures of ZnO and ZnS,results remain unchanged. The localized Ga s state accounts for the bad electrical properties of Ga-doped ZnS.     

Shape-controlled fabrication of porous ZnO architectures and their photocatalytic properties

In this paper, we report a simple two-step approach to prepare porous octahedron- and rod-shaped ZnO architectures. The morphology of porous ZnO particles can be conveniently tuned by controlling morphologies of the ZnC₂O₄·2H₂O precursor. SEM and TEM characterization results indicate that these porous ZnO architectures are built up by numerous ZnO primary nanoparticles with random attachment. Based on thermogravimetry analysis, we believe that the release of water vapor, CO and CO₂ leads to the formation of high-density pores in shape-controlled particles during the calcination process. Further experimental results indicate that as-prepared porous ZnO particles exhibit good photocatalytic activity due to large surface area.     

离子液体中纤维素/纳米层状ZnO复合抗菌纤维的制备及性能

以表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)为模板,Zn(NO_3)_2·6H_2O和NaOH为锌源和沉淀剂,通过改进的模板法在温和条件下制得纳米层状ZnO.以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)为溶剂,木浆纤维素和纳米层状ZnO为原料,采用溶液共混方法,通过干湿法纺丝制备了ZnO质量分数分别为3%,5%,7%及9%的纤维素/ZnO纳米复合纤维.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)及热重分析(TG)等方法对纳米层状ZnO及纤维素/ZnO复合纤维进行了表征,并探讨了ZnO的加入对复合体系流变性的影响,同时对复合纤维进行了力学和抗菌性能测试.研究结果表明,所制备氧化锌纯度高,且呈现出重复周期为3.58 nm的层状结构,抗菌性能优异.纳米层状ZnO的加入提高了纤维素纤维的热稳定性和机械强度,同时赋予纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌性.ZnO片层被纤维素链剥离,并均匀分散于纤维素/ZnO复合物中.ZnO的加入增大了纤维素溶液的黏度,当ZnO含量达到5%以上时,在整个频率范围内,弹性模量大于损耗模量,纳米粒子可稳定悬浮.     

两亲型杯芳烃诱导ZnO微纳结构的合成及光催化性能

回流条件下将两亲型杯芳烃,即丙基间苯二酚杯[4]芳烃(PRCA)、己基间苯二酚杯[4]芳烃(HRCA)和壬基间苯二酚杯[4]芳烃(NRCA),应用于诱导制备ZnO微纳结构,采用X射线衍射、扫描电镜、紫外可见漫反射光谱、红外光谱、X射线光电子能谱等分析了所制备ZnO样品的组成、形貌与微观结构,并以罗丹明B为模型污染物考察了所制备杯芳烃保护的ZnO样品的光催化性能。表征结果显示当杯芳环下缘所连直链烷基中含较多碳原子个数时(HRCA和NRCA),可调控ZnO粒子的尺寸和形貌;而无保护剂和下缘连接较短直链烷基的间苯二酚杯[4]芳烃(PRCA)调控ZnO形貌的能力较弱。模拟太阳光照射下,HRCA-ZnO和NRCA-ZnO的光催化效率相近且均高于无保护剂制备的ZnO和PRCA-ZnO。     

Zn基片上ZnO及ZnS/ZnO复合纳米阵列的液相合成及发光性质

采用温和的溶液路线在Zn基片上合成了单晶态的ZnO纳米棒阵列、 纳米片阵列和ZnS/ZnO复合双层纳米棒阵列. 使用X射线粉末衍射仪、 扫描电子显微镜、 高分辨透射电子显微镜、 X射线光电子能谱仪等对产物的组成、 结构及形貌进行了表征. 讨论了表面活性剂在液相合成中对产物形貌的调控作用. 通过室温发射光谱的测定, 研究了所得纳米阵列材料的发光性质.     

The effect of OCoAl‐LDH and OCoFe‐LDH on the combustion behaviors of polyvinyl chloride

The effects of the modified layered double hydroxide (LDH) of Co/Al (OCoAl‐LDH) and the modified LDH of Co/Fe (OCoFe‐LDH) on the combustion behaviors of polyvinyl chloride (PVC) during pyrolysis processes were compared and investigated. The thermal degradation and combustion behavior of the PVC composites were investigated by thermogravimetric analysis (TGA), microscale combustion calorimetry (MCC), and cone calorimetry (CONE). The results indicate that the incorporation of LDHs brought about the improved thermal stability and reduced heat release of PVC composites at a high temperature. The smoke‐suppression properties of the composites are investigated by steady‐state tube furnace (SSTF), and the results indicated that the toxic gases such as CH₄, CO, and N_xO were inhibited by both of the two LDHs, but the OCoFe‐LDH has a better effect on the smoke suppression. Subsequently, the char layer was investigated by scanning electron microscopy–energy‐dispersive spectrometry (SEM‐EDS) and Raman analysis. The results indicate that the LDHs can promote the dechlorination of PVC during the thermal oxidation process and can inhibit the production of HCl in inert gas. Generally, OCoAl‐LDH and OCoFe‐LDH can be potential catalysts for waste disposal and can improve the fire safety of PVC.