微波加热制备PS/SiO2复合纳米微球及其摩擦性能研究

用微波加热法合成了表面功能化的聚苯乙烯／SiO2复合纳米粒子,分别用FTIR、TEM及TGDTA对其结构和形貌进行了表征,并考察了其摩擦学性能。结果表明,微波辐射能使反应时间大大缩短。在所选择的实验条件下,可制备出以SiO2纳米微粒为核,PMMA、PS为壳层的核壳结构复合纳米微球,微球粒径约15nm,颗粒较均匀,并且在有机溶剂中有良好的分散性,作为润滑油添加剂,具有良好的抗磨性能。     

核壳结构金属-有机骨架的研究

核壳结构(core-shell)金属-有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)是多功能MOFs复合材料中最为典型的一类构型,是由MOFs材料和另一种材料(如MOFs、碳材料、无机化合物、有机聚合物等)组装形成的核壳结构,其中MOFs既可作核,亦可作壳。因结合了核层和壳层两种材料,核壳结构MOFs展现出了优于核层或者壳层的独特性能,例如结构稳定、选择性分离、气体吸附等,为MOFs材料实现工业化应用带来了新的潜力。本文综述了近年来核壳结构MOFs材料的研究进展,介绍了各类构型核壳结构MOFs材料(例如MOF@MOF、MOF@carbon、metal oxide@MOF、polymer@MOF等)的合成方法及应用研究,并对其今后的发展进行了展望。     

载药EVA/二氧化硅复合物薄膜的制备及体外缓释性能

采用溶胶-凝胶法制备了乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)/二氧化硅的缓释复合材料.研究了复合材料的结构、亲-疏水性,并以阿司匹林为药物模型,考察二氧化硅添加量对聚合物缓释性能的影响.结果表明:采用溶胶-凝胶法能使二氧化硅微粒均匀分散在聚合物中;二氧化硅的加入能提高EVA载药膜的缓释性能;当二氧化硅质量分数为10%时,二氧化硅粒径为2～4 μm,复合膜缓释性能最好,缓释时间超过72 h;并且复合膜的药物释放过程符合Fickian扩散定律.     

MOF基水凝胶材料的制备及其应用

近年来,金属-有机骨架材料(MOFs)因为具有优异的骨架结构、丰富的孔隙度和多功能性,吸引了众多研究者的注意,各种各样的MOFs材料和MOF基复合材料被研制。但是由于MOFs大多以晶体和粉末的形式存在,其本身的刚性和易碎性限制了它的实际应用,同时MOFs在溶液中的不稳定性会导致材料的分解,一些高结晶度的MOFs还十分脆弱易碎且不易加工,因此有研究者将MOFs与水凝胶相结合,开发出许多具有优异性能的MOF基水凝胶材料。本文综述了MOF基水凝胶材料近年的研究进展,重点介绍了MOF基水凝胶的种类及其与其他材料的协同作用,讨论了MOF基水凝胶在传感、催化、水处理、伤口敷料和药物载体等方面的优势。MOF基水凝胶具有的可加工性、稳定性、易处理性为MOFs在实际应用中的研究具有指导意义。我们概述了纯MOF水凝胶、MOF@生物有机大分子水凝胶、MOF@生物相容性水凝胶,其他MOF基复合水凝胶的最新进展以及这些复合材料的应用。     

核壳结构金属-有机骨架及其衍生物在锂离子电池负极材料中的应用

金属-有机骨架(MOFs)材料具有比表面积较大、孔径可调、制备容易、结构与功能多样性等优势,被广泛应用于电化学能源转化与储存领域。其中独特的核壳结构材料由于表面修饰的作用往往更能表现出内核与壳层之间的协同作用。本文介绍了核壳结构MOFs作为锂离子电池负极材料的发展现状,并重点综述其衍生物(多孔碳材料、金属氧化物、金属硫/硒化物以及金属/金属氧化物)的制备方法以及在锂离子电池负极中的应用。MOFs经高温煅烧或改变化学反应条件可制备出结构可调的无机电极材料并表现出更优异的电化学性能。最后总结了核壳结构MOFs材料作为锂电负极材料存在的问题和挑战,并提出可能的解决途径和未来的应用前景。     

水包油包固体乳化法制备蛋白药物缓释微球

以牛血清白蛋白(BSA)为模型药物, 研究了一种新型载药微球的水包油包固体(S/O/W)乳化法. 用纳米尺寸的SiO2吸附溶液中的BSA, 得到粒径约为30 nm的含药粒子, 再用PLGA包裹含药粒子. 考察不同制备条件对载药量和包封率的影响, 并与传统的双乳法(W/O/W)进行了对比, 发现该制备方法提高了药物的载药量(由2.5%到3.1%)和包封率(由72%到90%以上), 同时提高了药物活性.     

新型HPWs@MIL-101催化剂的制备、表征及其催化性能

采用直接合成法将磷钨杂多酸(HPWs)固载到金属-有机骨架材料MIL-101的介孔笼中,制得新型HPWs@MIL-101多相催化剂。利用XRD、N2吸附、扫描电镜(SEM)、XPS、UV-Vis DRS、Raman和FT-IR等手段对该催化剂进行了表征,并研究了其在环戊烯选择氧化制备戊二醛反应中的催化性能。结果表明,磷钨杂多酸高度分散在金属-有机骨架MIL-101的介孔笼中,将磷钨杂多酸固载到MIL-101上后,能够很好地保持磷钨杂多酸的Keggin结构和载体MIL-101的晶体骨架结构。HPWs@MIL-101催化剂的催化性能远高于传统浸渍法制备的催化剂的催化性能,当磷钨杂多酸的负载量为12.5%(w)时,HPWs@MIL-101表现出最优的催化性能,环戊烯转化率高达100%,戊二醛的得率达到78.7%。重复实验表明该催化剂具有较高的稳定性,使用三次后,GA的得率仍然达到74.1%。     

NiMoO4纳米线@ZnCo MOF(350)核壳结构复合材料的制备及其析氧电催化性能

采用液相合成法成功合成了一种新型的ZnCo金属有机骨架（MOF）纳米晶原位生长于NiMoO₄纳米线（NWs）表面的复合材料NiMoO₄ NWs@ZnCo MOF。经350 ℃低温热处理（所得产物命名为NiMoO₄ NWs@ZnCo MOF（350））后,仍旧较好地保持了前驱体的结构和形貌,但在ZnCo MOF内部出现了极少量的Co₃O₄相,证明发生了轻微热解。化学键C—O—Mo和相异质界面处产生的大量氧空位可以成为活性位点的来源。新的Co₃O₄相的形成也导致异相界面的进一步增加。此外,少量的热解使核壳结构表面更加粗糙、疏松和多孔,产生更高的比表面积、更快的离子扩散路径和更好的导电性。因此经惰性玻碳电极测试,在10 mA·cm^-2电流密度下电催化剂表现出360 mV的低过电位,并保持了30 000 s的长期催化稳定性。     

Pd@SiO2/Al2O3的制备及其催化氧化CO性能评价

从Pd纳米粒子出发制备具有核壳结构的Pd@SiO₂纳米粒子,并将其负载于不同形貌Al₂O₃载体上,制备出具有良好CO催化氧化活性的催化剂。以纳米球形Al₂O₃为载体时,Pd@SiO₂/Al₂O₃催化剂活性优于无核壳结构的Pd/Al₂O₃催化剂。将纳米Pd@SiO₂负载到球形和菱形Al₂O₃上,制备出Pd@SiO₂/Al₂O₃催化剂。结果表明:具有较大比表面积的Al₂O₃载体(球形)有利于Pd@SiO₂的分散,且SiO₂层可以抑制Pd粒子的团聚,能在一定程度上改善催化活性。而较小比表面积的载体(菱形)上出现了Pd@SiO₂的团聚,表现出较低的CO氧化活性,但在降低负载量后,CO氧化活性明显提高。该结果为推动新型热稳定、高效纳米三效催化剂的研发具有一定的启示意义。     

Coating Multi-walled Carbon Nanotubes with Uniform Silica Shells:Independent of Surface Chemistry

A facile and general method was described to coat six types of multi-walled carbon nanotubes, functionalized by either noncovalent or covalent way, with smooth silica shells. 3-Aminopropyltriethoxysilane(APTES) and pH value play important roles in the coating process and the thickness of silica shell could be controlled by the added amount of silicon alkoxides. After the removal of multi-walled carbon nanotubes by calcination, the silica nanotubes were successfully prepared.     

二氧化硅/聚苯乙烯单分散性核/壳复合球的制备

采用无皂乳液聚合包覆 ,制备了二氧化硅/聚苯乙烯单分散核 壳 (SiO2 PS)复合颗粒 ,包覆层厚度达到 100nm .选择 80～250nm二氧化硅粒径作为核颗粒 .为提高包覆效率 ,二氧化硅颗粒先用偶联剂甲基丙烯酰 (3-三甲氧基硅烷 )丙酯 (MPS)进行不同程度的表面改性 .控制MPS的结合率和单体的初始浓度可提高包覆效率 ,同时得到了单分散性复合颗粒,用透射电镜(TEM)观察复合粒子的核 壳形态 .用动态光散射法 (DLS)测量表明所得复合颗粒具有单分散性.     

放射孔二氧化硅及其核壳结构的制备与表征

室温下以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂, 正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 氨水(质量分数25%)为催化剂, 在水-乙醇-乙醚作共溶剂的体系中以氨基化的实心二氧化硅(NH₂-sSiO₂)为添加剂, 制备了放射孔二氧化硅及其核壳结构(sSiO₂@rSiO₂). 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、小角X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附实验和孔径分布测定对其进行了表征和分析. 结果表明, 合成的产物为0.4~1 μm的球形粒子, 球上存在多级放射状孔道结构, 孔径从3 nm到几十纳米的多级孔径并存, 样品的Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积为996 m²/g. 最后对放射孔二氧化硅的形成机理及核壳结构的影响因素进行了初步探讨.     

三维金属有机骨架微孔晶体化合物Cd5(BTC)4(H2O)8·6H2O的合成与晶体结构

通过改变合成条件合成了最大宽度达到2.6 nm的特殊“Z”字形孔道的新型金属有机骨架微孔晶体化合物Cd5(BTC)4(H2O)8·6H2O, 并通过ICP、元素分析、热重(TGA)和X射线单晶衍射分析对其进行了表征.     

MIL-101负载Ni@Pd核壳纳米粒子催化芳香硝基类化合物加氢

金属有机骨架(MOFs)材料是一种新型的沸石类多孔材料,是由金属离子和有机配体通过配位键键合而成的拓扑结构.相比其他多孔材料,MOFs拥有更高的比表面积、孔隙率以及结构可调控性.在催化方面,MOFs复合材料在多相催化领域已经引起了广泛的研究兴趣.贵金属纳米颗粒是一种在化学、化工、生物和医学等许多领域有着广泛应用的高性能材料.但是,催化反应往往都是发生在纳米颗粒的表面,而位于颗粒内部的金属没能得到利用;从原子经济性的角度来看,以廉价金属作核、贵金属作壳的双金属纳米粒子能有效解决这个问题,而且还能利用双金属之间的协调作用.目前文献中也已经报道了多种非贵金属和贵金属组成的核壳双金属纳米粒子,都展现出了比单纯贵金属更好的催化活性.芳香胺类化合物是一种在工业上非常重要的有机中间体,广泛应用于农药、药物、染料和色素等等.目前,商业化生产的芳香胺化合物都是通过计量的还原剂,如连二硫酸钠、硼氢化钠、水合肼和氨水中的铁、锡、锌等非催化还原相应的芳硝基化合物得到,这样往往会带来严重的环境污染问题.而通过多相催化加氢还原方法来制备芳香胺化合物,不仅能高效催化芳硝基化合物加氢,而且催化剂可以回收利用,大大降低反应对环境的污染.本文综合贵金属原子经济观点和芳硝基类化合物加氢反应催化剂设计,在油胺和三正辛基膦中通过热还原二价的镍和钯,制备出以Ni为核Pd为壳的双金属纳米粒子.通过透射电镜观察,镍钯核壳纳米粒子的粒径约为8-9 nm.选用具有高比表面积和高稳定性的金属有机骨架材料MIL-101作为载体,通过浸渍法首次将镍钯核壳纳米粒子负载在MIL-101上制备出不同Ni:Pd比的Ni@Pd/MIL-101复合材料.利用X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附-脱附、红外光谱、透射电子显微镜和X射线能谱对复合材料结构进行了表征.从XRD谱图能看出负载纳米粒子后的MIL-101材料结构依然保持完整,表明催化剂制备过程不会破坏载体结构.红外光谱测试结果表明,负载了镍钯纳米粒子的Ni@Pd/MIL-101复合材料中含有两种C-H键伸缩振动2852和2926 cm-1处两个特征峰,分别对应于-CH2-和-CH3中C-H键的特征吸收峰,可能是残留的油胺,也可能是三正辛基膦在与镍和钯形成配合物时的残留.X射线能谱测试发现,N元素在负载后已不存在,而P元素依旧存在,结合红外光谱可以确认,纳米粒子在负载前后三正辛基膦依然与纳米粒子稳定络合,进而可被MIL-101上未饱和的Cr固定.通过透射电镜可以观察到镍钯核壳纳米粒子高度分散在载体上.将Ni@Pd/MIL-101材料应用于硝基苯催化加氢反应.在30℃,0.1 MPa H2条件下,0.26％ Ni@0.46％Pd/MIL-101催化剂具有最高的加氢活性,其转换频率(TOF)值最高可达375 h-1,是单金属负载钯催化剂的近2倍,展示出非贵金属替代部分贵金属的可行性.在循环使用方面,重复使用5次后的Ni@Pd/MIL-101催化剂依然保持较高的催化活性和选择性.同时考察了底物的兼容性,该催化体系对多种不同基团(包括不饱和基团)取代的硝基苯化合物的催化加氢,大都表现出很高的催化活性和选择性,TOF值最高可达495 h-1.     

Applications of metal-organic framework composites in CO_2 capture and conversion

Reliable technologies for CO_2 capture and conversion(C3) are of vital importance for the establishment of a sustainable society.Metal-organic framework(MOF) composites have shown their compelling potentials for C3 due to the plentiful reticular chemistry of MOF structures and the synergistic catalysis between MOFs and the functional guests.This review focuses on the syntheses and catalytic applications towards C3 of MOF composites,which is divided into three sections.The first section gives a brief introduction about synthetic strategies of MOF composites.The second section discusses the recent progress of MOF composites in C3,including CO_2 chemical fixation,hydrogenation,photoreduction,electro reduction and photoelectro reduction.The third section summarizes the challenges and future prospects of MOF composites for C3.We hope that this review cannot only provide an inspiration for the rational design of MOF composites for C3,but also stimulate more and more research works in this emerging area.     

单分散核-壳结构介孔二氧化硅微球的合成

在酸性条件下, 采用非离子表面活性剂嵌段共聚物为模板剂, 季铵盐阳离子表面活性剂为共导向剂, 在预先合成的尺寸均一的单分散实心氧化硅微球表面包裹了有序介孔氧化硅层, 进一步通过高温水热处理, 获得了具有良好分散性和均匀尺寸的介孔壳层(孔径7 nm)氧化硅微球(~500 nm). 氧化硅微球外部包裹的介孔壳层具有较大的比表面积(188 m2/g)和孔容(0.23 cm3/g).     

Novel Metal-organic Framework Compound Pb（C5H4NCOO）2 Showing One-dimensional Channel Defined as Four Leads and Four Nicotinic Acids

A novel metal-organic framework(MOF) compound of Pb(C5H4NCOO)2 was hydrothermally synthesized and structurally determined by X-ray single-crystal diffraction. The data of unit cell:orthorhombic space group Pccn,a=1.0325(2) nm,b=1.3597(3) nm,c=0.8499(2) nm,V=1.1931(4) nm3,Z=4,Dc=2.513 g/cm3,R1=0.047 were obtained on the basis of 1365 reflections with Fo>2σ(Fo). PbN2O6 polyhedron adopts the distorted cubic configuration which is assigned to the holodirected geometry. These PbN2O6 polyhedra can form the zigzag...     

Synthesis of poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene-silica core-shell particles with a self-templating method and their fluorescent properties

Sub-micrometer particles with poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene (MEH-PPV) cores coated by silica-based shells were prepared with a self-templating method and their fluorescent properties were investigated in this paper. The characteristic of this method was that all reactions could be finished in one-pot, which exempted from removing the template and reduced reaction steps compared to the conventional process. Emission wavelength of the resultant core-shell particles can readily be tuned through chemical modification of MEH-PPV, which was carried out via regulating the conjugation length of the polymer. In addition, the size of MEH-PPV/SiO₂ core-shell particles could be controlled by altering reaction conditions. The obtained particles had clear core-shell structure and may be used as biolabeling materials. The morphologies, particle size distribution and fluorescent properties of MEH-PPV/SiO₂ particles were characterized by transmission electron microscopy (TEM), particle size analyzer and fluorescence emission spectra, respectively.