可纺性锆溶胶的制备与应用 Ⅰ.氧化锆连续纤维的制备

以氯氧化锆为原料,异丙醇为溶剂,双氧水为水解促进剂,乙酰丙酮为配位剂,采用溶胶-凝胶法制备了ZrO2前驱体连续纤维,经800℃热处理后得ZrO2连续纤维。用FT-IR、TGA、元素分析和SEM等分析技术表征了纤维的化学结构和形貌观察,研究了可纺性ZrO2溶胶的制备条件和影响因素。结果表明,当n（氯氧化锆）：n（双氧水）：1：3,反应时间6h,陈化温度15℃时可得纺丝性能良好的锆溶胶,ZrO2前驱体连续纤维的成分是部分经乙酰丙酮配位的ZrO2水合物,热处理后ZrO2纤维的平均直径为15μm左右,纤维体中存在大量纳米级气孔,但没有发现明显裂纹。     

二氧化硅/聚乙烯醇杂化电纺纤维膜的制备与结构形态

用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了不同二氧化硅含量的PVA/SiO2杂化纺丝液,将其电纺成纤维膜.XRD结果表明,杂化电纺纤维膜的结晶度较纯PVA电纺纤维膜小;FTIR证实了PVA的羟基与正硅酸乙酯水解后的羟基发生了缩合反应,杂化电纺纤维膜是以网络结构形式相结合的;FESEM表明,PVA/SiO2质量比为4∶1时,纤维光滑,分散比较均匀.随着二氧化硅含量的增加,纤维直径变细,纺锤形珠节结构增多.加入金属盐NaCl和MgCl2后,纤维直径变细,圆形珠节增多.从理论上分析了纤维膜结构形态的形成机理.     

ZrO2纳米粒子原位杂化PVDF膜的制备及其抗污染性能

针对传统聚合物膜抗污染性差的问题,本文从杂化膜结构设计出发,提出将ZrO2纳米粒子的原位制备和聚偏氟乙烯(PVDF)相转化成膜过程有机结合的制膜新方法.该方法将阴离子交换树脂引入到N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,以氧氯化锆为原料,利用阴离子交换树脂提供的―OH与无机盐的阴离子进行交换,得到ZrO2纳米粒子均匀分散的N,N-二甲基甲酰胺溶胶体系.随后将PVDF聚合物溶解到所得的N,N-二甲基甲酰胺溶胶体系中,获得均一、透明的铸膜液.利用X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)对杂化膜中锆的存在状态和分散性能进行了表征.结果表明,ZrO2纳米粒子均匀分散在PVDF基体中,并且形成的纳米粒子的粒径约为10-20 nm.通过粘度、分相速度和膜形态的测定,研究了成膜机理.结果表明,ZrO2纳米粒子的引入加速了铸膜液成膜过程的分相速度.杂化膜的亲水性能通过接触角测定仪进行了评价.并选择以牛血清蛋白为代表模拟污染物,考察了杂化超滤膜的抗污染性能.结果表明,原位形成的ZrO2纳米粒子显著提高了膜的亲水性,减少了膜对蛋白质的吸附.这种将ZrO2纳米粒子的原位制备和PVDF相转化成膜过程有机结合的制膜新方法在有机-无机杂化膜的制备领域具有显著意义.     

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。     

PVA/SiO2-TiO2杂化电纺纤维膜的形态与性能

以正硅酸乙酯(TEOS)、钛酸四丁酯(TBT)和聚乙烯醇(PVA)为原料, 用溶胶凝胶法制备了PVA/(SiO2-TiO2)杂化纺丝液, 将其电纺成纤维膜. 红外光谱结果证实, PVA的羟基与TEOS和TBT水解后的羟基发生了缩合反应, 杂化电纺纤维膜以网络结构形式相结合; X射线衍射分析表明, 杂化电纺纤维膜的结晶度比纯PVA电纺纤维膜小; 扫描电镜表明, 随杂化纤维膜中无机相含量的增加, 纤维的直径不断增加, 纤维出现一定的弯曲和扭曲, 并伴有少量带状结构的纤维; 紫外-可见光谱结果表明, TiO2的引入增加了纤维膜的抗紫外性; TGA热分析结果表明, 杂化纤维膜的耐热性能优于纯PVA电纺纤维膜的; 耐水性和稳定性测试表明, 杂化纤维膜的耐水性和稳定性优于纯PVA和PVA/SiO2电纺纤维膜的.     

溶胶-凝胶法制备丙烯酸树脂/TiO2有机-无机杂化材料及其结构表征

通过预水解的二氧化钛(TiO2 )溶胶与丙烯酸树脂共混或原位聚合的方法制备了均匀透明的丙烯酸树脂 TiO2 有机 无机杂化材料.考察了TiO2 溶胶制备方法、聚合物中—COOH官能团含量和杂化材料制备方法对杂化材料结构的影响.索氏抽提实验表明聚合物中的羧酸官能团和无机TiO2 相间发生了交联反应,且随着—COOH官能团含量的增加,交联程度增大.小角X射线散射(SAXS)结果发现,杂化材料中TiO2 为疏松的三维网状结构,且在纳米尺度范围内,但这种三维网状结构随着TiO2 溶胶制备中水或酸的用量增加,其致密度增加,尺寸增大.同原位聚合法相比,共混法可制备出更均匀的杂化体系,且TiO2 为单分散.     

PCL/CeO_2杂化纤维的电纺制备与性能研究

首先利用静电纺丝技术制备了聚己内酯(Poly(ε-caprolactone),PCL)/稀土(Rare Earth,RE)杂化纤维,而后通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)研究了静电纺丝电压、稀土加入量等因素对杂化纤维微观结构、直径以及热性能的影响。结果表明,加入RE后,杂化纤维中PCL具有多种晶体形态,且纤维表面具有微细的孔洞结构;随着RE加入量的增大,或随着静电纺丝电压的升高,纤维直径呈现先减小后增大的趋势,而纤维熔点呈现先增大后减小的趋势。     

PVDF/ZrO_2杂化膜的制备及吸附牛血红蛋白的性能

将3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)表面修饰的ZrO2纳米颗粒添加到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中制备了PVDF/ZrO2杂化膜,应用SEM,TG-DTA和XRD对其结构进行了表征.结果表明,ZrO2纳米颗粒沉积在PVDF膜孔内和膜表面;ZrO2的掺杂改变了PVDF膜孔径的大小,杂化膜的孔径随着ZrO2粒子负载量的增加而增大.对牛血红蛋白(BHb)的吸附实验结果表明,PVDF/ZrO2杂化膜对BHb的吸附量显著高于PVDF原膜,当BHb初始浓度为150μg/mL,pH=7,吸附时间为45 min时,PVDF/ZrO2杂化膜的平衡吸附量为0.181 mg/cm2.其吸附动力学符合一级动力学模型;吸附等温线符合Langmuir等温方程式.     

含铽配合物的PVP纤维的制备及发光性质

通过静电纺丝法制得了含有稀土铽配合物(Tb(AA)3Phen)的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的荧光纤维丝。通过考察纺丝液的浓度,静电纺丝过程中的电压、溶剂配比以及电导率对PVP纤维丝形貌的影响,制备出表面光滑、直径均一、尺寸大小在80~150 nm之间的纤维。荧光性能测试显示,Tb(AA)3Phen/PVP纤维的荧光强度随着Tb(AA)3Phen含量的增加而增加,稀土配合物含量为15%时,纤维的荧光强度达到最强,之后出现浓度猝灭现象;通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等测试表明,Tb(AA)3Phen在PVP纤维中以分子簇或极小颗粒(小于10 nm)的状态存在,这种良好的分散效果减小了电子在跃迁过程中的非辐射跃迁几率,从而增强了纤维的荧光强度和荧光寿命。     

同轴静电纺丝法在纳米中空Ti02纤维中填充Ag的应用

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶胶,钛酸四正丁酯和PVP溶胶,银颗粒为前驱体,以共轴静电纺丝法制备了银填充的TiO2中空纳米纤维.将双组分纤维在200℃下热处理去除乙醇与表面吸附水后,继而在空气气氛中焙烧至600℃.可以得到在内表面上沉积银颗粒的TiO2纳米管,银颗粒的直径为5-40 nm,TiO2纳米管的外径150-300 nm.管臂厚10-20 nm.用红外吸收光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段对超细纤维进行了表征.中空纤维的直径和管壁可以通过改变电纺参数来调节.与Ag-TiO2纳米纤维、TiO2纳米中空纤维、TiO2纳米纤维及TiO2纳米粉体相比较,Ag颗粒填充的TiO2纳米中空纤维在光分解亚甲基蓝上表现出了更好的光催化性能.     

同轴静电纺丝法在纳米中空TiO2纤维中填充Ag的应用

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶胶/钛酸四正丁酯和PVP溶胶/银颗粒为前驱体, 以共轴静电纺丝法制备了银填充的TiO2中空纳米纤维. 将双组分纤维在200 ℃下热处理去除乙醇与表面吸附水后, 继而在空气气氛中焙烧至600 ℃, 可以得到在内表面上沉积银颗粒的TiO2纳米管, 银颗粒的直径为5-40 nm, TiO2纳米管的外径150-300 nm, 管臂厚10-20 nm. 用红外吸收光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段对超细纤维进行了表征. 中空纤维的直径和管壁可以通过改变电纺参数来调节. 与Ag-TiO2纳米纤维、TiO2纳米中空纤维、TiO2纳米纤维及TiO2纳米粉体相比较, Ag颗粒填充的TiO2纳米中空纤维在光分解亚甲基蓝上表现出了更好的光催化性能.     

同轴静电纺丝法在纳米中空TiO2纤维中填充Ag的应用

以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶胶/钛酸四正丁酯和PVP溶胶/银颗粒为前驱体,以共轴静电纺丝法制备了银填充的TiO2中空纳米纤维.将双组分纤维在200℃下热处理去除乙醇与表面吸附水后,继而在空气气氛中焙烧至600℃,可以得到在内表面上沉积银颗粒的TiO2纳米管,银颗粒的直径为5-40nm,TiO2纳米管的外径150-300nm,管臂厚10-20nm.用红外吸收光谱（IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等测试手段对超细纤维进行了表征.中空纤维的直径和管壁可以通过改变电纺参数来调节.与Ag-TiO2纳米纤维、TiO2纳米中空纤维、TiO2纳米纤维及TiO2纳米粉体相比较,Ag颗粒填充的TiO2纳米中空纤维在光分解亚甲基蓝上表现出了更好的光催化性能.     

磷钼酸/聚苯乙烯/聚乙烯醇电纺纤维膜的制备及性能

采用静电纺丝法制备了磷钼酸/聚苯乙烯(PS)/聚乙烯醇(PVA)复合纤维,并将其模压成膜.利用红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线能谱(EDX)等对复合纤维及其膜的结构与形貌进行表征,并对复合纤维膜的光催化性能、力学性能及在水中稳定性进行测试.结果表明,在复合纤维中磷钼酸的Keggin结构得到保持.PS与PVA质量比为1∶1时,复合纤维形貌最佳,表面光滑,直径较小且分布均匀,复合纤维的直径随着磷钼酸含量的增加而减小.将磷钼酸固载于复合纤维膜上比直接使用具有更高的光催化活性,光照25 min后接近98%的甲基橙降解;复合纤维膜易于回收再利用,5次重复使用后,复合纤维膜没有破损,磷钼酸损失较少,光催化性能无明显下降.复合纤维膜的强度随磷钼酸含量的增加先增大后减小,韧性随PVA含量的增加而增大,随磷钼酸含量的增加而减小.     

酚酞型聚醚砜（PES—C）超滤膜的制备及性能

以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和乙醇（EtOH）为添加剂,采用相转化法制得了酚酞型聚醚砜（PES-C）超滤膜。结果表明：当以乙醇为添加剂时,随着乙醇含量的增加,膜上表面变为致密结构,下表面呈多孔结构,水通量先上升后减小;当以PVP为添加剂时,随着PVP含量增加,PES—C膜的指状孔得到发展,膜通量和截留率都上升,当PVP的质量含量为10％时,PES—C膜的通量达到134．3L／（m^2·h）,对牛血清蛋白的截留率达85．1％。     

静电纺丝法制备定向排列的铁氧体纳米纤维

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和金属硝酸盐为原料,采用改进的静电纺丝法制备了直径均匀、表面光滑、定向排列的Co0.8Zn0.2Fe2O4/PVP纳米纤维前驱体,经热处理后得到定向排列的铁氧体纳米纤维.对前驱体纤维的热分解过程及Co0.8Zn0.2Fe2O4(CZFO)的结构、物相及形貌进行了表征.结果表明,在空气中经550～950℃热处理3 h后均得到纯相、结晶良好的尖晶石型钴锌铁氧体;在2000 r/min转速下收集的复合纤维形貌最佳,直径约300 nm;经750℃热处理后纤维直径约为70 nm,室温下测得饱和磁化强度为66.1 A.m2/kg,矫顽力达到最大值6.6 A/m,表明钴锌尖晶石型铁氧体单畴临界尺寸约为44 nm.与CoFe2O4相比,CZFO的饱和磁化强度升高,矫顽力下降,并且CZFO的纤维与粉末的磁特性有明显的区别.     

酚酞型聚醚砜(PES-C)超滤膜的制备及性能北大核心CSCD

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和乙醇(EtOH)为添加剂,采用相转化法制得了酚酞型聚醚砜(PES-C)超滤膜。结果表明:当以乙醇为添加剂时,随着乙醇含量的增加,膜上表面变为致密结构,下表面呈多孔结构,水通量先上升后减小;当以PVP为添加剂时,随着PVP含量增加,PES-C膜的指状孔得到发展,膜通量和截留率都上升,当PVP的质量含量为10%时,PES-C膜的通量达到134.3L/(m2.h),对牛血清蛋白的截留率达85.1%。     

热亚胺化过程中气氛和拉力对BPDA-PDA聚酰亚胺纤维结构与性能的影响

研究了3,3',4,4'-联苯四酸二酐-对苯二胺(BPDA-PDA)型聚酰胺酸(PAA)纤维热亚胺化过程中气氛和拉力对聚酰亚胺(PI)纤维结构和性能的影响. 热处理过程中, 恒温处理5 min时, 虽然不同气氛下纤维的表面形貌并无明显差异, 但N₂气下所得纤维的力学性能明显优于空气下的样品, N₂气保护作用下, 最高断裂强度和初始模量分别达到1.25和65.0 GPa. 恒温处理40 min时, N₂气对纤维表面形貌有明显的保护作用. 但对于力学性能, 气氛的影响仅在450 ℃时表现得非常明显. 低于450 ℃时, 长时间的热处理成为影响纤维力学性能的主要因素, 气氛的影响变得不明显. 高于450 ℃时, 在N₂气和空气中的纤维皆发生明显的降解, 从而严重影响其力学性能. 热亚胺化过程中施加的拉力会促进纤维热酰亚胺化过程中的膨胀. 随着拉力的增加PI纤维长度增加, 同时直径减小. PI纤维轴上(004)晶面的间距、 晶粒尺寸、 线性热膨胀系数(为负值)的绝对值及玻璃化转变温度都随热处理时拉力的增加而增大. 纤维的断裂强度随拉力的变化基本保持在0.90 GPa左右, 断裂伸长率随着拉力增加稍有下降, 纤维的初始模量随拉力的增大而增加.     

一氧化氮选择还原锡锆固溶体催化剂的结构特性

采用双股并流共沉淀方法制备了SnO2含量从10％至90％的锡锆体系DeNOx催化剂,用XRD、微区电子衍射、FT-Raman及FT-IR等技术深入研究了锡锆体系氧化物的结构及其随组成的变化规律.结果表明，由于Sn4＋与Zr4＋离子半径接近,SnO2与ZrO2易于形成固溶体,并随组成变化表现出不同的结构特征.纯ZrO2为单斜相,当少量Sn4＋（SnO2 ≤ 20％）进入ZrO2晶格时形成四方相富锆固溶体,Sn4＋起到稳定ZrO2四方相的作用;随着SnO2含量的增大,结构从无定形或微晶态的富锆固溶体(含SnO2 30～50％)经富锆固溶体与金红石结构的富锡固溶体在55％ SnO2含量的共存状态变化到具有金红石结构的富锡固溶体（SnO2 ≥ 60％）.FT-Raman和FT-IR光谱测试证明,Zr进入SnO2晶格使得Sn－O键的结合减弱,Sn离子上的有效正电荷减小,降低了SnO2对丙烯的燃烧能力,从而提高了对NO的还原活性.     

可纺性锆溶胶的制备与应用 Ⅰ.氧化锆连续纤维的制备

氯氧化锆;ZrO2连续纤维;溶胶-凝胶法     

经高温活化焙烧的B2O3/ZrO2催化剂的织构/结构和表面酸性

利用BET、XRD、FT-IR、XPS、FT-Raman和NH3-TPD等表征手段,研究了B2O3含量(0%~19.3%)对700℃活化焙烧的B2O3/ZrO2催化剂的织构/结构和表面酸性的影响.催化剂的比表面积随B2O3含量先增大后减小,其中4.1%-B2O3/ZrO2的比表面最大.四方相ZrO2的含量也随B2O3含量先增大后减小,在B2O3含量为11.7%~15.8%时出现最大值;四方相ZrO2的晶粒尺寸随B2O3含量的变化规律与此正好相反.ZrO2载体表面上的氧化硼主要以BO3为基本结构单元,催化剂表面B/Zr原子比随B2O3含量增加而变大.B2O3/ZrO2表面的总酸量、弱酸量、中强酸量和强酸量随B2O3含量先增大后减小,在B2O3含量为8.3%时出现最大值,但中强酸中心的百分含量随B2O3含量递增.表面B/Zr原子比与中强酸中心百分含量之间的顺变关系,预示以BO3为基本结构单元的B2O3是中强酸中心的主要贡献者.B2O3/ZrO2表面酸性与催化性能之间的关系显示,这些中等强度的酸中心是催化环己酮肟贝克曼重排反应的活性中心.