熔盐电解SiO2/C直接制备SiC纳米线

采用纳米SiO₂和酚醛树脂为原料制备酚醛树脂裂解碳纳米SiO₂复合阴极(硅碳物质的量的比为1∶1),直接电解PFC/SiO₂复合阴极,在900 ℃熔融盐CaCl₂中,恒槽压2.0 V下电解,制备出碳化硅纳米线。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及其附带的能谱仪、X射线分析衍射仪(XRD)和拉曼光谱(Raman)对产物的组成、形貌、微观结构等进行了表征。结果表明：碳化硅纳米线呈立方晶体结构,其直径为4~13 nm,长可达数微米;室温下该纳米线在415 nm和534 nm附近有宽的发光峰。最后,讨论了碳化硅纳米线的生成机制。     

电化学法制备硅纳米线

Silicon nanowires were synthesized from nanometer silicon dioxide powder under potentiostatic electrolysis at -1.20 V (vs Pt reference) for 4 h in molten CaCl₂ at 900 ℃. The morphology, structure and chemical composition of the samples prepared by electroreduction method were characterized by field-emission scanning electron microscopy(FE-SEM), High-resolution transmission electron microscopy(HRTEM) coupled with electron energy dispersive spectroscopy(EDS), laser Raman and X-ray diffraction(XRD). The results revealed that silicon nanowires were crystalline with a diamond cubic structure, the diameter was distributed from 50 nm to 80 nm and the length was generally several micrometers. The formed nanowires basically consisted of silicon monocrystalline and amorphous oxide sheath.     

熔盐电解法制备硅纳米线的过程机理

采用FESEM、XRD和EDS分析了纳米二氧化硅烧结片在900℃的CaCl2熔盐中浸泡后结构和组成的变化,结果表明,由于纳米尺寸效应和CaCl2熔盐对二氧化硅的熔融(软化)具有助熔作用,纳米二氧化硅烧结片在900℃的CaCl2熔盐中由固态转变为熔融或半熔融态。根据对900℃的CaCl2熔盐中-1.2V恒电位电解不同时间电极片上反应区的结构和组成分析结果,提出了纳米二氧化硅电极片的硅/熔融二氧化硅/熔盐三相界面沿极片径向方向均匀推进的电解还原过程。通过对900℃的CaCl2熔盐中-1.2V恒电位电解5和15min电解产物的形貌、结构和成份分析,提出了硅纳米线在熔盐中的电化学成核与生长机理。     

利用具有核壳结构的SiO2@PPy粒子制备SiC空心球

碳化硅(SiC)材料具有耐高温、 耐酸碱腐蚀和高机械强度等优异性能, 因此, 许多研究者都致力于制备优良的SiC材料以取代传统材料用作苛刻条件下催化剂的载体材料[1～4]. 研究结果表明, 具有高比表面积和空心核结构的载体材料可以负载更多的异质催化剂, 从而提高催化剂的催化性能. 因此, 制备同时具有高比表面积和空心核结构的SiC材料具有重要的应用价值. 传统的碳热还原反应、 自蔓延高温合成、 聚合物热分解等方法都不适合制备具有独特结构形貌的SiC材料[5～8]. 近年来, Ledoux等[1～4, 9]采用形状记忆合成(Shape memory synthesis)方法将不同形貌的固相碳材料与气相SiO蒸气反应, 成功地制备了不同形状的SiC材料, 比表面积在20～100 m2/g之间. Vix-Guterl等[10- 11]采用反应复制技术(Reactive replica technique)从C/SiO2材料制备了微米级的管状SiC材料. 另外, Tang等[12]采用水热合成法得到了纳米级的SiC空心球, 但产率不高. 本文利用具有核壳结构的SiO2@PPy粒子在1 300 ℃进行碳热还原反应, 成功制备同时具有较高比表面积和空心核结构的SiC空心球材料.     

SiO2/炭泡沫和SiC/炭泡沫复合材料的制备及表征

对炭泡沫为支撑骨架的氧化硅气凝胶(SiO₂/炭泡沫)和碳化硅(SiC/炭泡沫)复合材料分别采用XRD、SEM、激光导热仪、万能力学试验机进行物相、微观结构、热学及力学性能方面的表征。结果表明:所制备的SiO₂/炭泡沫与原炭泡沫相比,具备更高的抗压强度(14.95MPa)和更低的室温热导率(0.44W·m^-1·K^-1)。SiC/炭泡沫材料则保持了较高的抗压强度值(14.66MPa),其在1200℃下具备极低的高温热导率(2.18W·m^-1·K^-1)。热重分析表明,SiC/炭泡沫在氧化氛围中到610℃才发生质量的损失,而内部炭发生完全烧蚀的温度高达844℃,这表明该材料的抗氧化性能远好于纯的炭泡沫材料。     

SiO2/炭泡沫和SiC/炭泡沫复合材料的制备及表征

对炭泡沫为支撑骨架的氧化硅气凝胶(SiO₂/炭泡沫)和碳化硅(SiC/炭泡沫)复合材料分别采用XRD、SEM、激光导热仪、万能力学试验机进行物相、微观结构、热学及力学性能方面的表征.结果表明:所制备的SiO₂/炭泡沫与原炭泡沫相比,具备更高的抗压强度(14.95 MPa)和更低的室温热导率(0.44 W·m^-1·K^-1).SiC/炭泡沫材料则保持了较高的抗压强度值(14.66 MPa),其在 1 200 ℃下具备极低的高温热导率(2.18W·m^-1·K^-1).热重分析表明,SiC/炭泡沫在氧化氛围中到610 ℃才发生质量的损失,而内部炭发生完全烧蚀的温度高达844 ℃,这表明该材料的抗氧化性能远好于纯的炭泡沫材料.     

SiO2-CeO2复合氧化物的制备及抛光性能

采用正硅酸乙酯溶胶-凝胶法制备纳米SiO₂，并与氯化铈溶液混合，用氨水沉淀法制备了SiO₂-CeO₂复合氧化物。利用XRD、SEM等手段对其物相类型、外观形貌、颗粒大小、表面电位等物理性能进行了表征，测定了它们对3种光学玻璃的抛光速率。结果表明：合成复合氧化物具有立方萤石型结构，由Sherrer方程计算的晶粒D_XRD(200)小于100 nm甚至10 nm。随着SiO₂复配量的增加和煅烧温度的降低，晶粒度减小，比表面增大；激光粒度分析仪测定的中位粒径D₅₀在2～3 μm之间，且随SiO₂复配量的增加呈增大趋势，但随煅烧温度的变化在800 ℃时出现极小值，而此时的ζ电位的负值最大，对3种玻璃的抛光速率也最大。证明抛光速率与表面电位及相应的悬浮性、颗粒大小有直接关系。随着SiO₂复配量的增加，复合氧化物的ζ电位负值及对3种玻璃的抛光速率均增大。因此，在CeO₂中复配SiO₂是提高抛光速率的有效方法，此时，最佳的煅烧温度为800 ℃。     

MoO3/SiO2催化甘油脱水氢转移还原制备烯丙醇

采用浸渍法制备了MoO3/SiO2催化剂,采用粉末X射线衍射、扫描电子显微镜、氮气吸附-脱附、NH3程序升温脱附及吸附吡啶傅里叶变换红外光谱等手段对催化剂进行了表征,并在固定床反应器中考察了催化剂负载量、反应温度、甘油浓度、空速等条件对MoO3/SiO2催化甘油制备烯丙醇反应性能的影响.结果表明,在MoO3的负载量(质量分数)为1%,330℃、常压、40%(质量分数)甘油水溶液和空速为200 h-1的反应条件下,甘油转化率、烯丙醇选择性及时空收率分别可达92.1%,34.8%和6.0 mmol.g-1.h-1.     

大尺寸TiO2/SiO2大孔材料的制备及光降解性能

先以三维骨架聚合物为整体型模板,利用硅酸酯原位溶胶-凝胶过程并结合高温烧结的方法制备出大尺寸大孔径的SiO2载体,然后通过钛酸丁酯溶液浸渍、原位水解、煅烧制备出大尺寸的TiO2/SiO2大孔材料并用SEM、TEM、FTIR、XRD和XPS对其表征,结果表明SiO2载体具有三维连续的超薄层,TiO2以纳米薄层方式均匀地沉积在SiO2的三维超薄层上,形成TiO2/SiO2/TiO2三层夹心结构,层与层界面存在Si-O-Ti键,同时复合结构提高了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变温度.以甲基橙为目标降解物考察不同条件下制备的复合材料的光催化活性,采用复合材料吸入甲基橙溶液的方式,并借助甲醇萃取手段研究光降解动力学过程.结果表明,该复合材料具有较好的光降解催化活性,当焙烧温度为600℃和TiO2的负载量为54.5wt%时,其活性最大且降解速率常数达到1.78 h-1.     

TiO2纳米线的制备及其光电性能研究

利用在钛箔表面沉积一层TiO₂纳米粒子作为晶种，与NaOH反应，制备了一维物质TiO₂纳米线。并用XRD、SEM、TEM、HRTEM及EDS等分析手段对TiO₂纳米线的成分、形貌、结构进行表征。结果表明，采用该方法制得的TiO₂纳米线直径在20～50 nm左右、长度可达几微米。反应温度能显著影响所得纳米线的形貌。研究了TiO₂纳米线的光电化学性能。随反应温度的升高TiO₂纳米线光电转换效率增大。     

多重射流燃烧反应制备的TiO2/ SiO2纳米复合颗粒的形态和结构

TiO₂-SiO₂ nanocomposite particles were prepared in premixed H₂ / Air flame, and the morphology and structure of these nanocomposites were characterized by FTIR, XRD, TEM and HRTEM. The morphology of SiO₂ / TiO₂ nanocomposites was different from that of pure TiO₂ or SiO₂ nanoparticles, and the chemical bond of Ti-O-Si was found in the nanocomposites indicating that the TiO₂ / SiO₂ nanocomposites were not merely a physical mixture of TiO₂ and SiO₂. TiO₂ nanocrystalline grains with sizes of 1～2 nm were homogeneously dispersed in the amorphous SiO₂ matrix when TiCl₄ and SiCl₄ were mixed at molecular level in the flame. The particle size and rutile content decreased with increasing of SiO₂ molar ratio.     

二氧化硅负载镍铝水滑石的制备及其催化合成安息香乙醚的研究

采用共沉淀法制备了以二氧化硅为载体,表面包覆镍铝水滑石的NiAl-LDHs/SiO2复合物,借助XRD、IR及N2吸附-脱附等手段对合成物进行了表征,并将其应用于苯甲醛与乙醇反应生成安息香乙醚反应中进行活性评价。结果表明,复合物中镍铝水滑石与二氧化硅以稳定的Si-O-Al和Si-O-Ni键结合,镍铝水滑石均匀分布于二氧化硅表面,且生成的复合物比表面积较大;当镍铝水滑石负载量为20%时,在反应温度为70℃﹑反应时间为60 min条件下,NiAl-LDHs/SiO2催化苯甲醛与乙醇反应的苯甲醛转化率为61.8%,安息香乙醚选择性接近100%,其催化效果明显优于单一的NiAl-LDHs。     

用透射电子显微技术研究Si3N4/纳米SiC复相陶瓷的微观结构与力学性能

利用透射电子显微镜,观察了Si3N4/纳米SiC复相陶瓷材料的显微结构特点、分析比较了纳米复相陶瓷与单相Si3N4陶瓷的显微结构差异、讨论了复相陶瓷材料的力学性能与其微观结构的关系,并提出在材料中引入纳米SiC粒子后,可以起到抑制Si3N4晶体长大,使材料的力学性能得到显著提高.     

Surface Modification of a Magnetic SiO2 Support and Immobilization of a Nano-TiO2 Photocatalyst on It

This study presented an effective method to modify the surface chemical reactivity of a SiO₂/Fe₃O₄ support. The unmodified SiO₂/Fe₃O₄ support was prepared by the hydrolysis and condensation of tetraethoxysilane on the surface of hydrophilic Fe₃O₄ nanoparticles. These were then modified by a heat treatment in an ethanol/water solution under reflux. The resulting samples were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction, and transmission/scanning electron microscopy. The immobilization of a TiO₂ nanocatalyst on both unmodified and modified supports was performed to investigate the effects of the modification of the magnetic silica support on the loading of a TiO₂ nanocatalyst and the photocatalytic activity. The loading of TiO₂ and the photocatalytic activity were both improved.