羟基化对Si3N4粉体水相分散性的影响

通过施加硝酸有效地使氮化硅（Si₃N₄）粉末的表面羟基化,以改善在水性介质中的分散性。与天然粉末相比,羟基化粉末在水性介质中产生更稳定的胶体分散。傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱结果表明,随着羟基改性,Si₃N₄粉末的羟基含量显著增加。这有助于防止Si₃N₄粉末在水性介质中聚集。此外,热重分析表明羟基化Si₃N₄粉末的羟基含量比天然粉末高68.8%。Si₃N₄粉末的表面亲水性通过羟基改性而增强,并且粉末分散性随着羟基含量的增加而提高。     

羟基化对Si3N4粉体水相分散性的影响

过施加硝酸有效地使氮化硅（Si₃N₄）粉末的表面羟基化,以改善在水性介质中的分散性。与天然粉末相比,羟基化粉末在水性介质中产生更稳定的胶体分散。傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱结果表明,随着羟基改性,Si₃N₄粉末的羟基含量显著增加。这有助于防止Si₃N₄粉末在水性介质中聚集。此外,热重分析表明羟基化Si₃N₄粉末的羟基含量比天然粉末高68.8%。Si₃N₄粉末的表面亲水性通过羟基改性而增强,并且粉末分散性随着羟基含量的增加而提高。     

MCM-41分子筛的改性、表面结构与吸附性质的研究

用三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、四氯化硅与甲基碘改性高硅MCM-41中孔分子筛。XRD,^2^9SiMASNMR,^1^3CMASNMR,以及N~2、水与环己烷吸附的表征,显示改性不同程度地改变了分子筛的表面组成与结构,减小孔径,增加孔壁厚度,因而影响吸附行为,减小吸附容量。硅烷化减少了MCM-41的表面硅羟基含量,增加其疏水性。用CH~3I改性使孔径减小1.4nm,而硅羟基含量并未显著减少。硅烷化以及用CH~3I改性可提高MCM-41分子筛的热稳定性。SiCl~4的改性作用相对不明显。样品的水及环己烷吸附容量与其表面硅羟基含量呈现不同的线性关系,揭示高硅MCM-41分子筛表面吸附中心的本性。     

某些陶瓷的晶界

用高分辨电子显微镜观察、研究了某些陶瓷的晶界。结果表明:在小于5°小角度晶界的Si_3N_4中无玻璃相存在,玻璃相只存在于大角度晶界中间。大量非晶相存在降低材料高温强度。但是,通过选择较好的添加剂和使玻璃相晶化均可改善Si_3N_4陶瓷的高温力学性能。在β″—Al_2O_3和YBa_2Cu_3O_(7-x)陶瓷中,晶界的情况不同于Si_3N_4陶瓷,这里即使在大角度晶界上亦可以不存在玻璃相。     

纳米TiO_2表面有机化改性的研究

本文依次采用2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)和丙烯酸羟乙酯(HEA)对纳米TiO2表面进行有机化改性,通过FT-IR、激光粒度分析和分散性测试表征其表面的结构并对改性前后的性能进行了比较.结果表明,TDI- HEA与TiO2表面的羟基发生了反应,表面化学键接的TDI-HEA量在40℃较20℃高,并随TDI-HEA/TiO2摩尔比的增大迅速增加,当摩尔比达0.4时趋于平缓,达到10.46%.在非极性有机溶剂中,改性后的TiO2分散性较未改性时有了明显的提高.     

CF4等离子体表面氟化PTMSP膜

本文对聚三甲基硅基丙炔(PTMSP)膜进行CF_4等离子体表面氟化研究。改性的PTMSP膜氧氮选择性显著提高(P_(O_2)/P_(N_2)=4-5,P_(O_2)=10~2-10~3barrer)。等离子体改性条件,如处理时间、单体压力、放电功率对PTMSP膜透气性的影响进行了研究。XPS谱分析表明改性后,膜表层化学组成发生了显著变化、碳硅含量大幅度减小,氟含量随着处理程度的增加而增加,氟碳比与膜的选择性有着密切的关系,当 F/C>1时,膜的P_(O_2)/P_(N_2)可达4以上。     

g-C_3N_4表面改性及其光催化制H_2与CO_2还原研究进展（英文）

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)作为一种不含金属的有机高分子材料,因独特的能带结构、易于制备以及成本低廉而备受关注。但一些瓶颈问题仍然制约着其光催化活性。截至目前,人们已经尝试了许多方法来优化g-C_3N_4的光电性能,例如:元素掺杂、官能团改性以及构筑异质结等,而这些改性策略均与g-C_3N_4的表面行为密切相关。所以,g-C_3N_4的表面行为对其光催化性能起着关键作用。因此,本文对典型表面改性方法(表面功能化和构建异质结)制备的g-C_3N_4基光催化剂进行了全面综述,阐述了其光激发和响应机制,详细介绍了其可见光照射下光生载流子的转移路线和表面催化反应。此外,本文总结了表面改性g-C_3N_4基光催化剂在光催化制氢与CO_2还原方面的潜在应用。最后,根据已有研究,我们提出了今后有待进一步探索与解决的几方面问题。     

溶液法剥离的氮化碳在各种衬底上分散的AFM研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)因为其特殊的层状结构及电子性质在催化和光催化领域里受到广泛关注和研究。本文以异丙醇及异丙醇-水混合溶液为介质对g-C_3N_4粉末进行超声液相剥离,并利用原子力显微镜详细表征了剥离后的溶液分散至云母、高定向热解石墨(HOPG)、Au(111)等不同衬底表面的结果。发现溶液经10h超声后,g-C_3N_4被剥离成尺寸约100nm左右的扁平颗粒,但无法形成完美的超薄层结构。这可能是由于经热聚合法合成的g-C_3N_4本身晶化程度较低所致。     

增压封闭浸出——容量法测定Si3N4

Si_3N_4-SiC制品是一种性能极好的高级耐火材料,Si_3N_4含量的高低,直接影响制品的质量,因此准确测定Si_3N_4的含量具有重要意义。本文采用文献中[1]聚四氟乙烯高压密封消化罐用于Si_3N_4-SiC熔样,容量法测定Si_3N_4。经过三年的生产应用,测定的结果令人满意,方法简单、快速、成本低、结果准确。 1 分析方法 1.1 操作步骤 称取制备好的试样0.5000g,放入消化罐内,加入HF-HCl(HCl+40％HF=1+1)5ml,扭紧盖子,放入烘箱,升温至180℃,保温6h,待消化罐冷却后,将熔好的试样倒入平底烧瓶中,用热HCl(5+95)洗涤干净消化罐,加饱和硼酸溶液10ml,摇匀。再加入NaOH溶液(40％)40ml,连接蒸馏装置,将平底烧瓶加热煮沸蒸馏,蒸馏物收集在备有100ml硼酸溶液(1％)及2～3滴溴甲酚绿-甲基红指示剂(0.1％溴甲酚绿+0.1％甲基红乙醇溶液=5+1)的烧杯中,加热蒸馏40min,用HCl标准溶液(0.1mol·L~(-1))滴定溶液由蓝黑变成橙     

固体核磁共振研究改性纳米SiO2的表面结构

以纳米SiO2和KH550改性纳米SiO2为研究对象,分别利用29Si魔角旋转核磁共振谱(29Si MASNMR)、1H魔角旋转核磁共振谱(1H MAS NMR)和1H-29Si交叉极化/魔角旋转核磁共振谱(1H-29Si CP/MASNMR)对纳米SiO2和KH550改性纳米SiO2的表面结构、表面羟基含量、亲水性和界面相互作用等进行了研究。实验结果表明,纳米SiO2经过KH550的改性,随着改性程度的增加,样品表面的羟基含量降低、亲水性降低、亲油性增加、表面质子运动活性随改性程度增加而减弱。     

缺陷辅助表面修饰提高g-C3N4@C-TiO2直接Z型异质结的可见光光催化性能

光催化技术被认为是解决能源和环境问题的最有前途方法之一.较高光催化活性的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)及碳掺杂TiO_2(C-TiO_2)的制备及性能一直是环境光催化研究的热点,然而,单一光催化剂存在光生电子空穴易复合及量子效率低等问题.本课题组曾通过简单的水辅助煅烧法成功制备了纳米多孔g-C_3N_4,结果发现,多孔g-C_3N_4光催化活性较体相的明显提高,但光催化效率仍不够理想,原因是光生电子空穴复合较严重.传统的制备C-TiO_2的方法亦存在一些不足,如需要添加碳源或碳组分聚集体.我们采用原位掺杂的方法合成了含有一定氧空位和活性位的纳米碳改性的C-TiO_2,后辅以简单的化学气相沉积法构建了g-C_3N_4表面修饰的g-C_3N_4@C-TiO_2.结果表明,相比纯g-C_3N_4, TiO_2及C-TiO_2,g-C_3N_4@C-TiO_2具有更高的光催化活性;但其原因及碳掺杂态的影响尚不清楚.基于此,本文采用X射线光电子能谱技术(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)、光致发光谱(PL)、电子顺磁共振技术(EPR)及理论计算等手段研究了g-C_3N_4@C-TiO_2光催化活性提高的原因和机理.XPS结果表明,随着碳含量的增加,间隙掺杂产生的O-C键的峰值强度先增大后趋于稳定,而晶格取代掺杂产生的Ti-C键的峰值强度逐渐增大.Ti-O峰的减少进一步证明了更多的碳取代了氧晶格的位置.随着碳掺杂量的增加,C-TiO_2的带隙逐渐减小,因而吸收边红移;同时, g-C_3N_4@C-TiO_2的光催化降解效率先升高后降低. g-C_3N_4@C-TiO_2对RhB(苯酚)光降解的最大表观速率常数为0.036(0.039)min-1,分别是纯TiO_2, 10C-TiO_2, g-C_3N_4和g-C_3N_4@TiO_2的150(139), 6.4(6.8), 2.3(3)和1.7(2.1)倍.g-C_3N_4通过π-共轭和氢键与C-TiO_2表面紧密结合,在催化剂中引入了新的非局域杂质能级和表面态,可以更有效地分离和转移光生电子,因而光催化活性增加.由此可见,碳掺杂状态和g-C_3N_4原位沉积表面改性对g-C_3N_4@C-TiO_2复合光催化剂性能的影响很大.     

简便方法合成含铁石墨相氮化碳材料及其催化苯直接羟基化制苯酚（英文）

苯酚是一种重要的基本有机化工原料.全球近90%的苯酚都是经"三步异丙苯法"工艺合成而得,但是该工艺存在单程苯酚收率低(5%)、酸污染严重等不足.同时由于联产丙酮,苯酚的产量也受丙酮市场所制约.由苯经氧化或羟基化一步法合成苯酚是催化化学领域中一项极具挑战的课题.由于苯分子较难活化,而苯酚易于深度氧化,因此研发和设计具有高活性和高选择性的催化剂是该课题的研究核心.因具有诸多特殊的理化性质,石墨相氮化碳(g-C_3N_4)作为一种新型碳质材料近年来在光催化、热催化、燃料电池和气体吸附等领域展示出广阔的应用前景.g-C_3N_4的类石墨层基本单元为大π共轭的三均三嗪环,对苯分子具有良好的吸附和活化能力.目前,g-C_3N_4(尤其是具有高比表面的介孔材料)在苯Friedel-Crafts烷基化和酰基化反应、苯的CO2氧化等反应中均显示了良好的催化活性.尽管如此,由于缺乏合适的氧化活性中心,纯的g-C_3N_4对苯直接羟基化几乎无催化活性.本课题组曾将乙酰丙酮氧钒和氧化钒负载至介孔g-C_3N_4,发现该类催化剂在H2O2参与的苯直接羟基化反应中,苯转化率高达18%,而苯酚选择性大于95%.然而,此类介孔g-C_3N_4均采用硬模板法合成,制备周期长且需要HF溶液蚀刻氧化硅模板.另外,钒基组分在介孔g-C_3N_4表面也存在着部分溶脱现象.本文以FeCl_3和二氰二胺为前驱体,通过一步热解法直接合成了含铁的g-C_3N_4材料(Fe-g-C_3N_4).采用N2吸附-脱附、XRD、TG、FT-IR、UV-vis、XPS光谱和TEM对材料的理化性质进行表征.结果显示,Fe的原位引入能显著提高g-C_3N_4的比表面积和孔体积,且使其依然保持石墨相结构.同时,富N的g-C_3N_4材料能有效地锚定Fe离子,使其均匀地分散在载体表面.作为多相催化剂,Fe-g-C_3N_4在H_2O_2环境下对苯羟基化合成苯酚的反应表现出较高的催化活性.当反应温度为60°C,其苯酚收率最高可达17.5%,且回收使用多次催化剂活性表现稳定.与之前报道的含铁和负载氧化钒或乙酰丙酮氧钒的g-C_3N_4催化剂材料相比,Fe-g-C_3N_4催化剂制备工艺更加简便.     

水热合成Co_3O_4的制备参数调变及其催化分解N_2O性能（英文）

以十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)为模板剂,通过调变CTAB浓度水热合成了氧化钴前驱体,焙烧制得棒状形貌的Co_3O_4,在其表面浸渍K_2CO_3溶液制得K改性的Co_3O_4催化剂,用于N_2O分解。用X射线衍射(XRD)、N_2物理吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)和O_2程序升温脱附(O_2-TPD)等技术对催化剂进行了表征,考察了CTAB/钴及尿素/钴物质的量比等制备参数对Co_3O_4催化分解N_2O活性的影响。结果表明,CTAB浓度为0.05 mol/L、CTAB/钴离子物质的量比为1、尿素/钴离子物质的量比为4时,所制备的Co_3O_4催化剂具有较高的N_2O分解活性,而K改性可以进一步提升其催化性能。K改性的Co_3O_4在有氧有水气氛中400℃下进行N_2O分解反应,50 h后N_2O转化率仍保持在91%以上。     

表面活性剂PAA对羟基磷灰石微粒分散性的调控及机理研究

羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAP)因其具有优良的生物相容性和生物活性而被广泛应用于临床。但由于制备过程中不可避免的团聚,严重影响其性能。本文首次借助阴离子表面活性剂聚丙烯酸(PAA),通过控制PAA的含量成功制备具有不同颗粒尺寸的HAP粉末样品,进而调控其分散性;同时借助多种表征技术包括扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)及粒径分析仪等等,获取HAP样品微观形貌及粒径尺寸,深入探究表面活性剂PAA对HAP微粒分散性的影响机制。     

SiO_2包覆超细CaCO_3的微晶分析和XPS研究

0引 言 超细碳酸钙在橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药、化妆品等工业中有广泛应用。碳酸钙粉末表面具有许多水羟基,表面是亲水疏油性的 ,易形成聚集体 ,分散性能差 ,直接应用效果不好。因此,根据其本身的性质及其应用目的,对其进行表面处理,以相应提高其应用性能。碳酸钙的表面处理是通过物理或化学方法将表面处理剂吸附或反应在碳酸钙的表面,形成表面改性层,使其表面活性化,以改善碳酸钙的表面性能。目前碳酸钙的表面改性大多为有机表面改性、偶连剂表面改性、高分子（聚合物）表面改性等 [1],而无机表面改性却很少有报道。我…     

激光气相法研制硅系超微粉

激光气相法是制备超微粉末的新方法之一,目前还存在超微粉末粒径太小难于收集,原料SiH_4价格较昂贵等困难。我们以SiH_4为主要原料,成功地合成出超微Si、Si_3N_4、SiC粉末,研究了反应条件对超微粉性能的影响,探索了用廉价原料代替SiH_4的可能性,并且在超微粉的收集方面做了若干探索,取得了一些有意义的结果。     

高压放电-光催化剂体系中低温等离子对g-C_3N_4的影响（英文）

高压放电能产生物理和化学效应,如高能电子(e*)、电场、紫外光、可见光和活性物质(·OH,H·,O·,·O_2~-,O_3,N·,NO_x)等,这些放电效应直接或间接应用于污染物的去除和材料的表面改性.在环境领域中,很多研究都关注于高压放电体系中活性物质的产生和利用,而忽视了物理作用,致使处理污染物的能量利用效率不高.近年来,为了提升能量效率,在放电系统中添加光催化剂的研究越来越多.放电产生的物理和化学效应提升了活性物质的产量,从而增强污染物的去除效率.然而,关于高压放电产生的活性物质和物理效应对光催化剂的影响缺乏研究.g-C_3N_4光催化剂是无毒、耐高温、低成本的非金属半导体,在环境与能源方面应用较广,但至今研究g-C_3N_4与低温等离子体协同处理污染物较少.为了使等离子体-g-C_3N_4系统能在环境中得到应用,首要解决的是高压放电对光催化剂影响的问题,从而为后期的研究奠定基础.本研究选用放电均匀、稳定、能产生高电子密度的介质阻挡放电(DBD)对g-C_3N_4进行处理.在不同电气参数(放电电压和放电时间)对g-C_3N_4进行处理,用处理前后的g-C_3N_4光催化降解10mg/L的亚甲基蓝检测其光催化活性,并对其表面的物理结构和化学特征进行表征.结果发现在低放电电压的长时间放电会降低g-C_3N_4的催化活性,而在高放电电压的较短时间内会增强光催化剂的催化性能,随着放电时间的延长,催化活性会先降低再上升.根据XPS表征结果,放电处理后的g-C_3N_4表面有化学键的破坏和新键的形成.在放电处理过程中,加入光催化剂会增强放电强度,而且亲水官能团(-OH,-COOH,-NO_2)的增加也会使放电强度增强,这与光催化剂对放电间隙的空间电荷吸附量有关.结合g-C_3N_4表面表征结果,发现g-C_3N_4的表面物理结构随着放电时间的延长层层破坏,其表面化学官能团也发生周期性变化,这些变化都会影响g-C_3N_4的光催化剂活性.如果等离子体-g-C_3N_4系统要应用于环境治理,光催化剂需避免与放电间隙接触,使光催化剂既能利用高压放电产生的光和其他物理效应,也能不受到低温等离子体的影响.     

十二烷基磺酸钠改性蒙脱土的制备与表征

利用阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)改性天然蒙脱土，研究了反应介质的酸碱性对插层效果的影响。X射线粉未衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、热重分析（TGA）表明SDS已插层到蒙脱土片层间，沉降实验和流变学性质研究表明改性后蒙脱土在有机介质中表现出很好的分散性、溶胀性和高触变性。这种改性效果优于目前常用的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)处理效果。解释了阴离子表面活性剂对蒙脱土的插层机理。     

石墨相氮化碳负载钒作为多相催化剂用于苯直接氧化制苯酚（英文）

苯酚是一种重要的化工原料,目前苯酚的工业生产路线普遍存在工艺流程复杂、苯酚收率低和环境污染严重等问题.为实现苯酚的绿色生产,苯直接氧化制苯酚的合成路线受到各国研究者的广泛关注.在苯直接羟基化反应常用的N_2O,O_2和H_2O_2三类氧化剂中,N_2O由于来源有限,其工业应用受到极大限制;而O_2不易活化,且反应过程中常需还原剂存在,苯酚收率低;相比之下,H_2O_2作为氧化剂,其唯一副产物是H_2O,而且反应条件温和,因而以H_2O_2为氧化剂的苯羟基化反应是最具工业应用前景的苯酚合成路线.然而,由于苯分子中的C-H键非常稳定,活化能较高,同时产物苯酚的反应活性要高于反应物苯,因此,为实现苯的高效转化,积极探索研究高活性和稳定性的催化剂变得尤为重要.在我们之前的研究中发现,包含大π体系的氧化石墨烯载体有利于具有同样π共轭体系的反应物苯的吸附,进而促进苯的转化,提高反应活性.而石墨相氮化碳(g-C_3N_4)具有与氧化石墨烯类似的π共轭体系,且表面具有大量的活性位点和缺陷位,对苯环类物质具有较好的活化作用,这使其可能成为更优异的载体材料.基于此,以g-C_3N_4为载体,采用浸渍法制备了一系列不同钒含量的催化剂x V/g-C_3N_4,并通过XRD,FT-IR,TEM,TG等表征技术对催化剂进行了系统研究,以期揭示催化剂结构与反应活性之间的构效关系.XRD的表征结果表明,x V/g-C_3N_4仍具有载体g-C_3N_4的层状堆积结构,且该结构不受钒负载量变化的影响.同时,xV/g-C_3N_4中钒物种的分散度较高,未发生团聚晶化.更直观地,通过TEM观察发现,xV/g-C_3N_4中的钒物种均匀分散.FT-IR的表征结果说明钒物种与g-C_3N_4之间存在较强的相互作用.此外,通过TG表征发现,g-C_3N_4高温稳定性较好,即使焙烧温度高达550°C,其结构仍不受影响.综上所述,在x V/g-C_3N_4催化剂中,载体g-C_3N_4的结构非常稳定,经负载钒物种以及焙烧处理后仍能保持不变;而钒物种与g-C_3N_4之间存在较强的相互作用,且均匀分散,使催化剂具有较高的稳定性和较好的催化性能.在以H_2O_2为氧化剂,80 wt%醋酸溶液为溶剂的苯直接氧化制苯酚反应中,xV/g-C_3N_4催化剂显示了良好的催化活性,其中反应活性最高的是8V/g-C_3N_4催化剂,在最佳反应条件下,苯酚的收率和选择性分别达到24.4%和99.2%.同时,通过计算TOF值发现,8V/g-C_3N_4的TOF值高达13.1 h~(-1),远高于文献中报道的以C_3N_4为载体的催化剂的TOF值(0.52–0.59h~(-1)),这表明xV/g-C_3N_4催化剂具有优异的催化活性.此外,以8V/g-C_3N_4为代表又进一步考察了催化剂的稳定性,在回收重复实验中催化剂的活性保持稳定.     

疏水球状碳酸钙的制备、表征及对聚丙烯力学性能的影响

以十二碳醇磷酸酯(DDP)为改性剂, 采用碳化法制备了分散性良好的球状碳酸钙粒子. 通过FESEM, XRD, FTIR及活化度和接触角测试对产物进行了表征. XRD分析结果表明, 随着DDP添加量的增加, 所得CaCO3由方解石型向文石型转变. FTIR结果表明, 改性剂与碳酸钙表面是以化学键合和物理吸附方式相结合. 当DDP含量达到2%时, 接触角为120.43°, 活化度达到99%, 碳酸钙粒子由亲水性转变为完全疏水性. 考察了反应温度和DDP含量对产物形貌与结晶行为的影响, 并对改性机理进行了初步探讨. 将产品填充到聚丙烯(PP)中, 测定了PP的力学性能.