以表面活性剂为模板ZrO2薄膜在空气-水界面的自组装研究

采用三种阴离子表面活性剂: 十二烷基磺酸钠(SDS), 十二烷基苯磺酸钠(DBS-Na), 十二烷基苯磺酸(DBS-H)作模板, 在空气-水界面上组装ZrO₂薄膜. 结果表明, 采用SDS组装的薄膜具有良好的机械强度. 经X射线能量扫描谱原位检测以及X射线衍射(XRD)谱检测证实, 所获薄膜为层状结构, 其层间距在2.70～3.54 nm之间. 利用所建立的层状结构模型解释了各种阴离子表面活性剂组装ZrO₂薄膜并控制层间距变化的机理.     

表面活性剂模板在空气-水界面ZrO2薄膜中的稳定性

采用模板——十二烷基苯磺酸(DBS-H)在空气-水界面组装ZrO₂薄膜，研究了DBS-H在ZrO₂自组装薄膜中的水溶性、化学稳定性、热稳定性和光化学稳定性。模板的各类稳定性将直接控制ZrO₂薄膜结构，主要表现在层间距变化上。从模板与Na₂SiO₃反应的研究中获得了一种制备ZrO₂ / SiO₂复合氧化物薄膜的新方法，并推测出该复合薄膜的结构。     

TiO2薄膜空气-水界面自组装的研究

本文采用十二烷基磺酸钠(SDS)作模板并以明胶作稳定剂，在空气-水的界面上组装TiO₂薄膜。结果表明，采用明胶稳定的薄膜具有良好的机械强度。采用X射线角度扫描技术(AD)原位检测薄膜的结构，并用X射线宽角衍射(WAXS)和小角衍射(SAXS)技术对经后续处理的TiO₂薄膜结构进行了表征。研究发现，明胶的加入可显著降低薄膜中TiO₂颗粒细度；经洗涤后，此复合薄膜材料可转换成纯层状的TiO₂薄膜。分析了明胶稳定TiO相似文献   

溶胶凝胶-软模板法制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料及其电化学性能研究

在溶胶凝胶法中引入了软模板十二烷基磺酸钠(SDS)制备了LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料。采用X射线衍射法(XRD),扫描电镜法(SEM),循环伏安法(CV),交流阻抗法(EIS)及充放电测试等手段对材料进行了表征。结果表明,在750 ℃下煅烧12 h加入或不加SDS都能得到结晶较好具有六方层状α-NaFeO₂结构的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂。SEM显示引入SDS辅助制备的目标材料颗粒细小,约60～300 nm,分散均匀,部分颗粒呈类球状形貌。而没有添加表面活性剂制备的材料粒径范围约250～600 nm,并且部分颗粒有团聚现象。在2.8～4.3 V(vs Li/Li⁺),0.5C倍率下,SDS辅助制备和没有添加表面活性剂制备的材料首次放电比容量分别为136.8、123.4 mAh·g^-1,50次循环后容量保持率分别为90.3%,73.8%。2C和5C下的充放电测试结果都显示SDS的加入能有效改善材料的倍率性能。归因于颗粒更细小,分散更均匀及较小的晶胞体积,SDS辅助制备的材料电荷传递阻抗远小于无表面活性剂辅助制备的材料是其倍率性能得到明显提高的重要原因。     

Ag3PO4/Ni薄膜的制备及其光催化降解罗丹明B的性能和机理

用电化学方法制备Ag₃PO₄/Ni薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构、光谱特性及能带结构进行了表征,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化降解机理进行了探索.结果表明:最佳工艺下制备的Ag₃PO₄/Ni薄膜具有致密的层状表面结构,是由多晶纳米颗粒构成的薄膜.薄膜具有较高的光催化活性和突出的光催化稳定性,可见光下催化作用60 min,薄膜光催化罗丹明B的降解率是多孔P25 TiO₂/ITO纳米薄膜(自制)的2.3倍;在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用6次.给出了可见光下薄膜光催化降解罗丹明B的反应机理.     

表面活性剂对染料敏化太阳能电池光电性能的提高

在硝酸/醋酸(HNO₃/HAc)的水溶液中分别加入十二烷基苯磺酸钠(DBS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、吐温20等不同类型的表面活性剂来水解钛酸四正丁酯制得前驱体溶液,通过水热法制备纳晶TiO₂,并组装成染料敏化太阳能电池(DSSC)。通过XRD、SEM和UV-Vis对纳晶TiO₂薄膜进行表征,并对DSSC进行光电流-光电压(I-V)曲线的测试,研究了不同类型的表面活性剂和不同浓度的CTAB对DSSC光电性能的影响。结果表明：加入阳离子表面活性剂CTAB时提高了DSSC的光电性能,而加入阴离子表面活性剂DBS和非离子表面活性剂吐温20时,DSSC的光电性能反而降低。随着CTAB浓度的增加,电池的光电性能先提高后下降,当c_CTAB=0.08 mol·L^-1时,DSSC的光电转化效率最高为5.76%,比不添加表面活性剂制备的纳晶TiO₂所组装的DSSC的光电转化效率提高了约18%。     

Cu/ZrO2催化剂中的氢和水逆溢流效应及其对甲醇分解反应的影响

应用漫反射红外和质谱在线技术对H₂, H₂O及甲醇在ZrO₂及Cu/ZrO₂上的程序升温脱附(TPD)及程序升温反应(TPSR)行为进行了研究. 结果表明, Cu/ZrO₂催化剂中铜锆组分间表现出显著的氢和水组分“逆溢流”效应. 对Cu/ZrO₂催化体系中ZrO₂表面线式及桥式羟基物种浓度随还原预处理温度变化的进一步分析表明, 由于氢和水“逆溢流效应”的存在, 使得Cu/ZrO₂在较低的还原温度下活化的同时, 在铜锆界面处形成较丰富的氧阴离子和氧空穴活性位, 而后者的形成与存在直接影响并决定了甲醇在Cu/ZrO₂催化剂上的低温催化分解行为.     

Cu/ZrO2催化剂中的氢和水逆溢流效应及其对甲醇分解反应的影响

应用漫反射红外和质谱在线技术对H₂, H₂O及甲醇在ZrO₂及Cu/ZrO₂上的程序升温脱附(TPD)及程序升温反应(TPSR)行为进行了研究. 结果表明, Cu/ZrO₂催化剂中铜锆组分间表现出显著的氢和水组分“逆溢流”效应. 对Cu/ZrO₂催化体系中ZrO₂表面线式及桥式羟基物种浓度随还原预处理温度变化的进一步分析表明, 由于氢和水“逆溢流效应”的存在, 使得Cu/ZrO₂在较低的还原温度下活化的同时, 在铜锆界面处形成较丰富的氧阴离子和氧空穴活性位, 而后者的形成与存在直接影响并决定了甲醇在Cu/ZrO₂催化剂上的低温催化分解行为.     

表面修饰的TiO2太阳能电池界面特性研究

用水热法制备了具有典型锐钛矿晶型的TiO₂纳米材料,采用Cr(NO₃)₃对TiO₂薄膜电极进行修饰改性。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光电子能谱(XPS)测试电极的物相及表面结构,结果显示TiO₂薄膜表面包覆一层粒径较大的氧化铬颗粒,整个电极仍保持均匀的多孔结构。电流-电压(Ⅰ-Ⅴ)曲线测试结果显示,改性后最佳电极的短路电流和光电转换效率分别比改性前提高了31.1%和40.4%。用电化学阻抗谱(EIS)测试电池的界面特性,从测试结果可以看出,相同偏压下,改性后电池的TiO₂/染料/电解质界面电阻更大,说明氧化铬包覆层在一定程度上抑制了界面的电子复合,改善了电池的光电输出特性。     

Li2ZrO3材料吸收CO2性能的进一步研究

用不同结构的ZrO₂合成了一系列在高温下吸收CO₂的Li₂ZrO₃材料，并详细的研究了反应物质的物理和化学性质对生成物吸收CO₂性能的影响。采用SEM、XRD以及TG分析法分别进行了材料结构及其吸收CO₂性能的表征，并使用XPS法测定了材料表面的元素组成。实验结果表明，使用不同结构的ZrO₂合成的Li₂ZrO₃，其吸收CO₂的性能明显的不同。用ZrO₂(t)(四方)合成的Li₂ZrO₃吸收CO₂的速度快，在500 ℃下，20% CO₂（80%空气）的气氛中保持3h，其吸收量可达25（±0.6）%（wt），而以ZrO₂(m)(单斜)为原料制备的Li₂ZrO₃在上述吸收条件下重量仅增加9（±0.6）%（wt）。此外，实验结果还表明化学元素的掺杂对用ZrO₂(m)合成的Li₂ZrO₃的CO₂吸收速度及吸收容量影响较大。     

喷雾干燥辅助表面活性剂自组装制备新型SiO2介孔材料

将喷雾干燥辅助表面活性剂自组装应用于介孔SiO₂材料的合成, 先后制备了2种无机SiO₂ 介孔材料(PW-P和PW-C)和2种苯基修饰的有机-无机SiO₂介孔材料(Ph-PW-C和Ph-PW-C-S), 结合XRD, BET, SEM和TEM等表征, 初步讨论了喷雾干燥过程中表面活性剂种类、硅源以及反应介质的酸碱性对所制备材料的表面组成和形貌、比表面积、孔容以及孔道结构等的影响.     

喷雾干燥辅助表面活性剂自组装制备新型SiO2介孔材料

将喷雾干燥辅助表面活性剂自组装应用于介孔SiO₂材料的合成, 先后制备了2种无机SiO₂ 介孔材料(PW-P和PW-C)和2种苯基修饰的有机-无机SiO₂介孔材料(Ph-PW-C和Ph-PW-C-S), 结合XRD, BET, SEM和TEM等表征, 初步讨论了喷雾干燥过程中表面活性剂种类、硅源以及反应介质的酸碱性对所制备材料的表面组成和形貌、比表面积、孔容以及孔道结构等的影响.     

Au/ZrO2催化CO氧化反应中ZrO2纳米粒子的尺寸效应

从同一ZrO(OH)₂出发制备了三种不同尺寸的ZrO₂纳米颗粒(ZrO₂-CP: 40～200 nm, ZrO₂-AN: 18～25 nm, ZrO₂-AD: 10～15 nm), 采用沉积-沉淀方法制备了相应的Au/ZrO₂催化剂. 用XRD, XRF, TEM和低温N₂吸附对ZrO₂和Au/ZrO₂进行了表征. XRD和TEM分析表明Au/ZrO₂样品中Au粒子的平均尺寸为4～5 nm, 而ZrO₂的晶相和颗粒大小没有因为“负载”Au粒子而发生变化. CO催化氧化反应的结果表明, Au/ZrO₂催化活性随着ZrO₂纳米粒子尺寸的减小活性明显增加. TEM/HRTEM结果表明, Au/ZrO₂催化剂中Au粒子与ZrO₂颗粒接触界面随ZrO₂颗粒尺寸的减小而明显增加, 这很可能是含有更小尺寸ZrO₂纳米粒子的Au/ZrO₂催化剂具有更高催化活性的重要原因.     

用两性与非离子混合表面活性剂合成ZrO2介孔材料

以两性表面活性剂CAPB（椰油酰胺丙基甜菜碱）与非离子型表面活性剂（嵌段聚合物P123）复配的混合表面活性剂作为结构导向剂，以ZrOCl₂·8H₂O为锆源，运用水热合成法合成了ZrO₂介孔材料。利用透射电镜(TEM)、N₂等温吸附、X射线衍射分析（XRD）等方法，研究了反应温度、Zr/表面活性剂的物质的量之比对合成产物结构及性能的影响。结果表明：反应温度为40 ℃，Zr/CAPB 物质的量比为1.0时，可获得六方结构Z     

多钨酸盐修饰ZrO2气凝胶催化四氢呋喃开环聚合

采用过量浸渍结合溶剂蒸发将磷钨杂多酸(TPA)分散于ZrO₂气凝胶表面(TPA的质量分数为5%-45%), 再经750 °C空气气氛焙烧得到多钨酸盐修饰ZrO₂固体酸催化剂. 借助N₂吸附、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、氨程序升温脱附(NH₃-TPD)和吡啶吸附红外(Py-IR)光谱对催化剂的结构及酸性质进行表征, 针对四氢呋喃(THF)开环聚合反应考察其酸催化性能. 研究发现, TPA与ZrO₂之间较强的相互作用抑制了ZrO₂的晶化, 同时也在一定程度上稳定了TPA的Keggin(凯金)-阴离子结构. 高温焙烧的催化剂中, 活性组分以ZrO₂锚定的表面相(包括含有畸变或缺陷型Keggin单元的杂多酸盐及以Zr为杂原子的类杂多酸物种等)和TPA完全分解形成的氧化物体相存在, 各物种的相对量取决于TPA的负载量. 催化剂表面同时具有中等强度的布朗斯特德(Brönsted)酸与路易斯(Lewis)酸中心, 且初始TPA负载量为20%的催化剂实现了活性组分在载体表面的单层覆盖, 因而显示最大的总酸量, 对THF聚合反应也表现出最高的催化活性. 在反应温度为40 °C、时间为20 h条件下, 聚合物收率达30.9%±2%, 数均相对分子质量为2698±100; 在催化剂重复使用6次过程中, 活性未见明显降低.     

纳米结构TiO2/PS及TiO2空心球的自组装与表征

以TiCl₄的盐酸溶液配制的TiO₂溶胶为前驱体, 以聚苯乙烯微球为载体, 在表面活性剂存在下, 通过逐层自组装技术制备了纳米结构TiO₂/PS及TiO₂空心球. 利用XRD, SEM, TG-DTA等对复合颗粒进行了表征. 研究表明: 纳米结构TiO₂/PS的组成、结构、形貌和粒度可通过溶胶酸度、组装时水解反应温度、煅烧温度、硫酸根的加入量来控制.     

纳米结构TiO2/PS及TiO2空心球的自组装与表征

以TiCl₄的盐酸溶液配制的TiO₂溶胶为前驱体, 以聚苯乙烯微球为载体, 在表面活性剂存在下, 通过逐层自组装技术制备了纳米结构TiO₂/PS及TiO₂空心球. 利用XRD, SEM, TG-DTA等对复合颗粒进行了表征. 研究表明: 纳米结构TiO₂/PS的组成、结构、形貌和粒度可通过溶胶酸度、组装时水解反应温度、煅烧温度、硫酸根的加入量来控制.     

氧化锆基质色谱填料的表面积研究

采用层层纳米自组装方法在硅胶微米球模表面包覆多层纳米氧化锆颗粒, 制备了新型锆基高效液相色谱填 料——核-壳型ZrO₂/SiO₂复合物, 与其它方法制备的ZrO₂填料相比, 新的柱填料大大增加了载体的比表面积.     

电位控制ZnO/表面活性剂复合多层膜在固/液界面上的自组装

通过控制固/液界面电极电位的方式, 控制表面活性剂和金属离子在电极表面的自组装, 制备出了高度取向的ZnO/表面活性剂复合多层膜. 对无机层形态和结构进行了分析, 并采用X射线反射率和X射线漫散射研究了电极电位控制下ZnO/表面活性剂复合多层膜在固/液界面的自组装生长. 结果表明, 在一定电位下, 只有当表面活性剂浓度低于其饱和吸附浓度时, 采用阶跃电位沉积方式才能明显改变复合薄膜的周期厚度; 恒电位沉积方式控制电极电位时, 随着沉积电位的提高, 多层膜层状结构由一组层状相变为多组层状相, 同时层状结构的取向变差. 实验研究结果验证了电化学自组装过程是由金属离子的还原速度和表面活性剂的吸附速度二者共同控制完成的.     

长链烷胺及手性钛的螯合物Ti[(OC2H4)3N][OCH(CH3)2]在层状V2O5中的插层行为

用一种简便快速方法合成了一系列长链有机胺插层V₂O₅化合物. 用粉末X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、漫反射紫外-可见光谱(DR UV-VIS)等手段对插层产品的结构进行了表征. 除了正十六胺插层V₂O₅产品外, 其它长链烷胺插层V₂O₅产品的层间距d₀₀₁与长链烷胺碳数n之间具有良好的线性关系: d₀₀₁＝0.160n_C＋0.731 nm. 正十六胺与V₂O₅反应后生成两个插层相, 一个相的层间距d₀₀₁为4.01 nm, 另一相的d₀₀₁为3.20 nm. 此外, 研究了手性钛的螯合物Ti[(OC₂H₄)₃N][OCH(CH₃)₂] (记为TEAIP)在V₂O₅层间的插层行为, 得到相应的插层产品.