Poly(St-co-DMC)/SiO_2杂化及空心杂化纳米粒子的合成及表征

采用无皂乳液聚合法合成了聚(苯乙烯-co-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)(poly(St-co-DMC))纳米粒子,平均粒径约为100 nm.以此纳米粒子为模板,在接近室温及p H为中性的温和条件下,以四甲氧基硅烷(TMOS)为硅源,合成了poly(St-co-DMC)/Si O2杂化纳米粒子,TEM结果显示该纳米粒子具有明显的核壳结构,Si O2主要沉积在壳层.进一步通过四氢呋喃溶解制备得到具有空心结构的纳米粒子,这种空心结构纳米粒子的FTIR图谱中既有Si O2的信号,也有poly(St-co-DMC)的信号,说明空心纳米粒子的壳层不完全是Si O2,对空心纳米粒子的TGA结果分析计算得到Si O2的含量仅为69.7%,说明纳米粒子的壳层为杂化壳层,并且,这种壳层的厚度随着反应温度的升高、反应时间的延长、TMOS用量的增加及聚合物模板中DMC含量的增加而增大.     

溶胶-凝胶法制备壳聚糖/SiO2杂化材料

以正丁酐（Butyric anhydride)、壳聚糖(Chitosan）、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）、正硅酸乙酯（TEOS）为原料,采用迈克尔加成反应合成了丁酰壳聚糖-MPTMS,配合酸催化sol-gel过程,制备了透明的壳聚糖/SiO2杂化材料,FTIR表征了杂化材料的结构。TGA,SEM以及力学性能测试结果表明,杂化材料的成型工艺对材料的表面形貌、热分解温度以及力学性能的影响显著。     

线性聚胺介导的SiO2 杂化纳米粒子的仿生合成

我们报道了在环境条件下采用简单的线性聚胺作为仿生结构导向剂快速可控的合成了聚合物杂化的SiO2纳米粒子。采用TEM, EDX, FT IR, TGA等方法对所合成的纳米粒子的形态、结构和组成进行了详细表征。另外,我们也发现纳米粒子的形成强烈依赖于体系中SiO2的矿化反应时间。所合成的杂化纳米粒子预期将在催化和生物医学等领域具有重要的应用价     

以微凝胶为基质的杂化材料制备及应用研究进展

水凝胶微球即尺寸较小的球形水凝胶,除了凝胶特性外,其特点主要是具有较小的尺寸和球形形貌。由于其网络结构和快速的刺激响应性,使其作为模板制备具有独特性能的杂化材料而备受关注。本文主要从几个方面阐述了以微凝胶为基质制备杂化材料的方法及其应用。包括了磁性金属氧化物-凝胶杂化材料、金属单质-凝胶杂化材料、生物活性-凝胶杂化材料及功能化的球形和膜状杂化材料,最后介绍了本实验室以微凝胶为基质制备表面图案化杂化材料的方法。     

PP/SiO2杂化复合材料的制备与性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS),甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要原料,甲基丙烯酸一口一羟丙酯为活性单体,溶胶一凝胶法制备PMMA／SiO2杂化准凝胶,并以其为填充物对PP进行复合改性。采用FT-IR、XRD、SEM、PLM等对材料的结构进行分析,同时对其力学性能进行测试,研究了复合材料力学性能与组成、结构间的关系。研究发现,PMMA／SiO2杂化材料能诱导PP基体中口晶型的生成,并使PP球晶细化。PP／SiO2杂化复合材料(PSH)中siO2含量为2％(wt)时,缺口冲击强度较纯PP提高81％。     

微模塑法制备PMMA/SiO2二氧化硅杂化材料微结构

PMMA/ SiO2 organic-inorganic hybrid sol was synthesized by monomer methyl methacrylate,3-（triethoxysilyl）propylmethacrylate（mol ration is 1: 1）,0.2%（total weight of monomers）initiator azodiisobutyronitrile,solvent tetrahydrofuran and 20%（total weight of the system）tetraethylorthosilicate. PDMS stamp with micropatterns was placed on the hybrid sol film prepared by spin-coating on the clean glass slides. Heat treatment under 120℃ for 2 h with a weak pressure of 1 N makes the sol convert to gel. PMMA/SiO2 hybrid material micropatterns remain on the substrate after being peeled off the stamp. Optical microscope images show stringent pattern fidelity using the micromolding method which also indicates the further application in the micropatterns fabrication.     

疏水高分子介导可动芯SiO2杂化纳米粒子的仿生合成

在疏水高分子胶体模板——含氟丙烯酸酯(FA)共聚物乳胶粒中引入能够介导SiO2原位沉积的聚胺催化活性点-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC),以四甲氧基硅烷(TMOS)为硅源,在环境条件下可控合成了核壳型FA共聚物/SiO2杂化纳米粒子.高温煅烧除去聚合物核质,可得到中空的SiO2纳米粒子,结合FTIR、EDX、TGA以及XPS等表征数据印证了SiO2的沉积主要发生在聚合物模板的表面.进一步考察了反应条件,如聚胺功能单体DMC的浓度、TMOS的浓度以及反应时间对SiO2杂化纳米粒子的形貌与组成的影响.实验结果表明增加DMC或者TMOS的浓度,适当延长反应时间,均可增加SiO2粒子的沉积速率,导致SiO2壳层的厚度增加,并且杂化粒子的形貌由凹陷多褶皱的核壳结构向可动芯结构转变.由于FA共聚物模板的强疏水性,增加有机核层和无机壳层间的不相容排斥,最终导致核壳层间空腔的形成,得到含可动芯的核壳型SiO2杂化粒子.     

聚丙烯酸/SiO2杂化纤维的制备与表征

采用溶胶凝胶-原位聚合法以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)为偶联剂制备了活性SiO2溶胶,经水解、缩合,再于引发剂AIBN作用下与丙烯酸进行原位聚合杂化,制得聚丙烯酸/SiO2杂化溶胶,陈化后用拉丝法制得聚丙烯酸/SiO2杂化纤维。研究了溶胶的杂化机理、成纤性能;采用红外光谱、扫描电子显微镜分析了杂化纤维的结构和微观形态;进行了杂化纤维的TGA和耐水性能测试。结果表明,该聚丙烯酸/SiO2杂化溶胶拉丝性能好,可拉丝时间达1h,杂化溶胶在粘度为1400～3000mPa.s时成纤性能好,可通过拉丝法制得形态良好的杂化纤维;聚丙烯酸与SiO2之间通过化学键作用,在纤维内部有机无机两相间形成均一的连续相;聚丙烯酸/SiO2杂化纤维的耐热和耐水性能均优于纯PAA。     

Pickering乳滴模板法制备超粒子结构有机/无机杂化微球

Pickering乳滴模板法制备有机/无机杂化的核壳微球越来越引起人们的关注,主要因为该方法制备出的微球具有以无机粒子为壳层的超粒子结构(supracolloidal structure),能够赋予微球独特的功能.胶体粒子在乳滴表面自组装形成有序的球面胶体壳,得到稳定Pickering乳液,固定乳滴表面的胶体粒子来制备核壳结构的微球或者以胶体粒子为壳层的微胶囊(colloidosome).本文综述了我们课题组以Pickering乳滴模板法制备超粒子结构有机/无机杂化微胶囊包括实心微球方面的工作.我们选择具有不同性能、种类的胶体粒子以及具有不同性质和功能的核材料,采用Pickering乳滴模板法,对吸附在乳滴表面的胶体粒子用不同的固定方法制备具有不同结构和性能的微球和微胶囊,利用基于多重Pickering乳液的聚合技术制备双纳米复合的超粒子结构多核聚合物微球.     

FTIR研究不同固化程度SiO2/酚醛杂化材料官能团的变化

采用FTIR光谱吸收峰的波数位移、A/A1612表示的吸收强度和半峰宽Δ1/2(O—H)/Δ1/2(C C)表示的谱带宽度,比较不同固化程度SiO2/酚醛树脂杂化材料官能团的变化.在相同固化条件下(120℃,2 h),杂化材料的氢键作用比酚醛树脂的强得多,羟基含量更高,而且杂化材料发生邻位取代缩合反应的比例特别高.正是因为杂化材料中未反应的官能团多,作为底漆使用时能与面漆中的官能团反应,实现无层间界面交联,获得层间结合力.过固化过程(160℃,1 h)能够有效降低杂化材料中的羟基含量,但醚键含量比酚醛树脂的高得多,而且过固化过程中酚环主要发生对位取代缩合反应.杂化材料固化后的颜色比热固性酚醛树脂的淡得多,与热塑性酚醛树脂的相当.在相同氧化程度下,杂化材料中无游离酚,比酚醛树脂更环保.     

控制自由基聚合制备Fe3O4/SiO2/P(AA-MMA-St)磁性复合微球

用原硅酸乙酯对Fe3O4纳米粒子进行表面改性得到Fe3O4/SiO2磁流体.在Fe3O4/SiO2磁流体存在下,以1,1-二苯基乙烯(DPE)为自由基聚合控制剂,利用乳液聚合法制备了Fe3O4/SiO2/P(AA-MMA-St)核-壳磁性复合微球.用红外光谱(FTIR)、振动样品磁强计(VSM)、透射电镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)、示差扫描量热仪(DSC)对所制备的磁流体、磁性高分子复合微球的结构、形态、性能进行了表征.研究发现,原硅酸乙酯水解后能在Fe3O4表面形成硅膜保护层从而避免Fe3O4的酸蚀,使Fe3O4/SiO2/P(AA-MMA-St)复合微球的比饱和磁化强度比同样条件下制备的Fe3O4/P(AA-MMA-St)微球提高了28%;DPE能有效控制自由基在Fe3O4/SiO2磁流体表面均匀地引发单体聚合,得到平均粒径为422 nm,无机粒子含量为40%,比饱和磁化强度为34.850 emu/g,表面羧基含量为0.176 mmol/g的磁性复合微球.     

测定ZSM—5分子筛SiO2/Al2O3比的X射线衍射分析新方法

用X射线衍射最小二乘法测定ZSM-5分子筛的晶胞参数，由SiO2／Al2O3比与晶胞何种之间的经验公式，可得到ZSM-5分子筛的SiO2／Al2O3比。实验结果分析表明，该方法测定的ZSM-5分子筛SiO2／Al2O3比较通常采用的化学分析方法省时、简便、重复性好。     

单分散PS/SiO_2纳米复合微球的制备与表征

采用一种简单和低成本的方法制备单分散SiO2包覆聚苯乙烯(PS)(PS/SiO2)核-壳型纳米复合微球.首先在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在下制备了PS纳米微球,然后在NH4OH/乙醇溶液中通过溶胶-凝胶过程在PS微球表面包覆SiO2.PS纳米微球的制备在水介质中进行,无需使用共单体,使用的是常用的过硫酸钾自由基引发剂;包覆处理前不用进行溶剂交换或离心处理.研究了PVP,NH4OH和原硅酸乙酯(TEOS)的用量对PS/SiO2纳米复合微球尺寸和形态的影响.随着PVP用量增加,PS微球变小,因此得到较小的PS/SiO2纳米复合微球;NH4OH用量对SiO2包覆层的厚度没有影响,但对SiO2包覆层的表面形态有影响,随着NH4OH用量增加包覆层表面变得粗糙;随着TEOS溶液用量增加,生成的SiO2增加,其包覆层的厚度增加.     

SiO2粒子对PMMA/SAN共混体系相分离行为的影响

采用小角激光光散射(SALLS)并结合动态流变学方法,考察了气相法二氧化硅(SiO2)粒子的加入对聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯-丙烯腈无规共聚物(PMMA/SAN)共混体系相行为的影响,得到了添加SiO2粒子前后的相图,发现SiO2粒子对基体相行为的影响与基体的组成有关.对PMMA/SAN(60/40)体系,加入SiO2粒子后相分离温度上升,但并未改变相分离机理,仍为亚稳单相分解过程(spinodal decomposition,SD);而对于PMMA/SAN(30/70)体系,加入SiO2粒子后却降低了体系的相分离温度.该现象可能是SiO2粒子和基体组分界面间组成与PMMA/SAN共混物基体组成的差异造成的.     

低硅铝比ZSM-5分子筛上C4烃的催化裂解反应

以低硅铝比(n(SiO2)/n(Al2O3)=20-45)的ZSM-5分子筛为催化剂, 研究了混合C4烃的催化裂解反应, 并对不同硅铝比的ZSM-5分子筛进行了酸性表征. 混合C4烃的催化裂解反应结果表明, 低硅铝比的ZSM-5分子筛具有较高的低温催化活性, 高硅铝比ZSM-5分子筛催化剂上乙烯和丙烯的收率高于低硅铝比ZSM-5分子筛催化剂, 低硅铝比ZSM-5分子筛上苯和甲苯的收率高于高硅铝比ZSM-5分子筛催化剂. 在反应温度为625 ℃时, 硅铝比为20的ZSM-5分子筛催化剂上乙烯、丙烯、苯和甲苯的总收率可达79.42%. 酸性表征结果表明, 硅铝比低的ZSM-5分子筛具有更多的Bronsted(B)酸酸量、Lewis(L)酸酸量及总酸酸量, 这是低硅铝比ZSM-5分子筛具有低温高活性及高的苯和甲苯收率的原因.     

高温气相合成纳米TiO2-Al2O3复合颗粒的形态

TiO2和 Al2O3复合陶瓷具有热膨胀系数小、熔点高、抗震性好等优良性能,是一种很有发展前途的高温结构材料 [1]。 Woignier等 [2]采用醇盐共水解的 Sol gel法制备 TiO2 Al2O3复合颗粒,原料成本高、反应时间长; Okumura等 [3]利用烷氧基钛的水解反应在 Al2O3颗粒表面包覆 TiO2得到 TiO2 Al2O3复合颗粒,该法均匀性差,且需要液固分离、干燥和煅烧等,干燥和煅烧极易导致颗粒凝并或烧结。 Hung等 [4]利用燃烧法制备 SiO2 GeO2、 TiO2 Al2O3等复合粒子,研究中未采取有效措施控制复合颗粒形貌和大小,也未对颗粒形态结…     

以碳酸钙为模板制备不同形貌的SiO_2中空粒子

以粒径1μm左右的球形和斜方碳酸钙为模板,制备了不同形貌的SiO2中空粒子。通过SEM,TEM,XRD,BET,TGA等对模板和中空粒子的结构和性能进行了表征,对包覆机理进行了探讨。结果表明:由于碳酸钙对壳层具有良好的物理支撑作用和化学亲和作用,SiO2中空粒子不仅结构完整,孔径分布良好,而且准确地复制了模板表面的细微结构。该方法操作简便,成本低廉,适合于工业化生产。     

静电组装法在SiO_2表面构筑高分子刷的合成及表征

以对2-溴异丁酸-2′-(对磺苯基)乙酯为引发剂引发苯乙烯发生原子转移自由基聚合,得到的聚合物与NaOH反应转化为端基为磺酸钠的PS(PS-SO3Na).然后采用静电组装方法将PS-SO3Na与表面正离子化的SiO2胶体(SiO2-CBAFS)进行静电组装,得到表面构筑了高分子刷的SiO2胶体/粉体.采用IR、1H-NMR、TG、TEM、AFM、GPC和表面水接触角对组装体系进行结构表征、组装量和部分组装规律研究.结果表明,采用对2-溴异丁酸2′-(对磺苯基)乙酯为引发剂可以制备完全端磺酸基的PS-SO3Na,并且采用静电组装法在SiO2颗粒表面可构筑组装量高达34.4%的高分子刷,有效的提高了高分子刷的组装量;TEM观察下在SiO2胶体颗粒外围可见白色晕圈,PS-SO3Na刷的存在明显改善了SiO2胶体颗粒的分散状态;当样品润洗溶剂由THF变换为H2O时,自组装单层膜的表面水接触角下降幅度小于4°;综合TG、AFM和表面水接触的测试结果发现,用于组装的PS-SO3Na分子量介于1.5×104～3.6×104时,溶液浓度介于2.5×10-5～5×10-5mol/L时,SiO2颗粒具有较好的表面修饰效果.     

三组分(NiO、La2O3、SiO2)负载型加氢催化剂中La2O3的作用

用X射线衍射分析、FT-IR、小角X光散射等方法研究了浸渍法制备的NiO/SiO_2和NiO/(La_2O_3+SiO_2)样品中组分之间的相互作用。La_2O_3在SiO_2上可形成近乎密置单层的分散。在负载了La_2O_3的SiO_2上,NiO的分散程度比在SiO_2上有明显提高,也更容易被还原,而且还原后所得金属镍粒子的平均粒度降低,小粒子所占百分比提高。这些结果表明,NiO/(La_2O_3+SiO_2)比NiO/SiO_2样品具有更高的加氢还原硝基普鲁卡因为胺基普鲁卡因的活性,与Ni/(La_2O_3+SiO_2)比Ni/SiO_2活性高的情形相一致。