多溶剂响应自折叠水凝胶

本文基于寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)和2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯(MEO₂MA)设计了一种自折叠水凝胶. 在室温下,P(MEO₂MA-co-OEGMA)凝胶能够在多种溶剂中自折叠形成三维结构. 凝胶不均匀膨胀导致内应力增强,从而使得片状凝胶可以在三维结构和二维形状之间进行可逆转换. 研究表明,凝胶组成、固化气体环境和成型过程对水凝胶的自折叠过程起着重要的影响.     

快速响应“智能型”水凝胶

链接聚合物可以形成在生物医学上有应用前景的水凝胶,而水凝胶的性能似乎与聚合物组成分子的排列密切相关.水凝胶是一种三维聚合物链形成的网状物.它在水中能膨胀,但不溶解.水凝胶的形成是一种有趣的现象.它有一天可能成为新的生物物质或药品递送系统设计、合成和自组装的补充工具.Wichterle和Lim 在1960年合成了第一个有乙烯-二甲基丙烯酸盐的2-羌乙基-异丁烯酸盐,它是一种在医学上有应用前景的生物共聚物.这种水凝胶是最初的软性隐型眼镜的材料.它们的生物兼容性在临床上已得到证明.软性隐型眼镜的成功激起了对水凝胶的巨大兴趣,并引起“…     

水分子凝胶中有机凝胶因子聚集体的分形结构研究

水分子凝胶是一种新型软凝聚体系.是凝胶因子在很低的浓度下在水中聚集、自组装，使水凝胶化形成的凝聚体系.透射电镜(TEM)表明凝胶因子在水中聚集、自组装成细纤维状结构.通过对TEM照片进行数字化处理，采用Sandbox法和密度-密度相关函数法计算的结果表明凝胶因子在聚集组装过程中具有典型的分形特征.根据C++程序计算出分形维数D＝1.814—1.977.以分形理论对凝胶因子的聚集过程以及由此形成的水分子凝聚体系的分形特征进行了讨论.利用小角x射线散射(SAXS)研究进一步表明，凝聚体系的分形结构存在于尺度α 关键词： 分形 凝胶因子 水分子凝聚体系 透射电镜(TEM) 小角x射线散射(SAXS)     

水分子凝聚体系的介孔结构分形学

透射电镜研究表明，4,40-双硬脂酰胺基二苯醚在水中聚集、自组装成缠绕细纤维状聚集体，进而使整个体系形成三维网络结构．水分子被包囊在这个网络结构中，形成一种新型的凝聚体系(水分子凝胶)．水分子凝胶是一种典型的纳米介孔物质，其复杂的微孔结构可以用分形维数D来表征，通过气体吸附方法(孔度法和比表面积法)计算，求得水分子凝胶体系的微孔结构的分形维数为2.1?2.2．对于纤维状三维网络结构的分形表征，通过粘度法和Cayley分形树模型得出分形维数为1.98．由此推测其分形网络形成的过程是一个初始成核-生长-枝化的循环过程．     

3D多孔FeC_2O_4/石墨烯电极用于高性能25 V水系非对称超级电容器（英文）

本文制备的三维多孔结构FeC_2O_4/石墨烯复合材料,在不添加粘结剂时可作为超级电容器电极.复合材料由大孔石墨烯和微介孔FeC_2O_4组成.通常,水分解电压为1.23 V,对于以水系为电解液的不对称超级电容器,电压窗口限制为2V.当以FeC_2O_4/rGO水凝胶作为负极,以纯rGO水凝胶作为正极时,在KOH(1.0mol/L)电解质中不对称超级电容器电压窗为1.7 V,在中性Na_2SO_4(1.0 mol/L)电解质中可达到2.5 V,相应地,组装的非对称电容器性能优异,能量密度为59.7 Wh/kg.通过将具有微介孔结构的金属氧化物与石墨烯相结合,制备在不添加导电剂和粘合剂时直接用于组装不对称超级电容器的电极材料.     

pH刺激响应水凝胶微观结构动力学的超快红外光谱研究

本文合成了甲基丙烯酸二甲氨基乙酯/丙烯酸共聚水凝胶,并在不同pH条件下表征其宏观溶胀行为. 以硫氰酸根阴离子作为局部红外探针,结合傅里叶变换红外光谱和超快红外光谱学研究了pH刺激响应水凝胶的微观结构动力学. 超快红外光谱数据表明,当水凝胶体系的pH从2.0变为12.0时,硫氰酸根探针的振动弛豫时间常数从(14±1) ps增加到(20±1) ps. 转动各向异性测量结果进一步表明,硫氰酸根探针的转动受到水凝胶中形成的三维网络结构的限制. 尤其是在pH为7.0时,SCN探针的旋转不会衰减到零.     

三维有序大孔ZrO2的制备及其光学性质

以聚苯乙烯(PS)微球作为模板剂,采用溶胶-凝胶及煅烧处理等方法制备了三维有序大孔ZrO2材料。通过X射线衍射(XRD)以及扫描电镜(SEM)对其结构和形貌进行了表征。结果表明所制备的ZrO2材料为孔径约为180 nm的高度有序、堆叠紧密的三维有序大孔结构(3DOM)。对3DOM ZrO2的光谱分析表明:在宽禁带的ZrO2材料中存在着本征缺陷发光(氧空位缺陷)和杂质缺陷(主要杂质为TiO2)发光,掺杂浓度与基质的晶相结构对两种发光起到了至关重要的作用。对发光过程提出了简单的机理模型。     

液态簧振动力学谱在蛋白质水凝胶脱水变性过程的应用研究

本文用液态簧振动力学谱(RMS-L)方法, 对典型蛋白质水凝胶鸡蛋清的脱水变性过程进行了测量, 结果表明, 随水含量的减少, 鸡蛋清至少存在4个力学谱的显著变化过程. 基于此结果并结合力学谱的理论分析, 作者推测, 随水含量的减少, 鸡蛋清可能依次存在下述4个状态: 1) 类体水(bulk-likewater) 的蛋白质水凝胶态; 2) 键合水 (bond water) 的蛋白质水凝胶态; 3) 键合水和键合蛋白质(bonding protein) 的混合态; 4) 键合蛋白质态. 而蛋白质的空间构型(spatial configuration)转变即变性, 主要发生在拥有键合水的蛋白质通过失水向键合蛋白质转变的混合态. 这表明RMS-L对鸡蛋清脱水变性过程的检测是有效的, 所得结果对蛋白质变性机理、以及蛋白质水凝胶态的深入研究也应具有参考价值. 关键词： 力学谱 蛋白质水凝胶 蛋白质变性     

溶胶-凝胶VO2薄膜转换特性研究

利用溶胶凝胶法在SiO2Si衬底上沉积高取向的V2O5薄膜,在压强低于2Pa,温度高于400℃的条件下,对V2O5薄膜进行真空烘烤,获得了电阻率变化3个数量级以上、弛豫宽度为62℃的VO2多晶薄膜.以X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)图和电阻率转换特性等实验结果为依据,详细分析了溶胶凝胶薄膜在真空烘烤时从V2O5向VO2的转化,它经历了从VnO2n+1(n=2,3,4,6)到VO2的过程.实验证明,根据选择合适的成膜热处理条件和真空烘烤条件是实现溶胶凝胶V2O5结构向VO2结构成功转换的关键 关键词： 溶胶-凝胶法 氧化钒薄膜 VO2膜转换特性     

壳聚糖水凝胶的制备及其对Zn2+的吸附性能

以壳聚糖和海藻酸钠为原料,戊二醛为交联剂,采用水相法制备壳聚糖水凝胶.研究了壳聚糖水凝胶对于Zn2+的吸附性能.结果表明:壳聚糖水凝胶对于Zn2+的吸附符合Langmuir等温方程,热力学行为表明该吸附过程为吸热过程,壳聚糖水凝胶对Zn2+具有较大的吸附能力.     

锐钛矿相纳米TiO2晶体生长动力学及生长过程控制

研究了采用溶胶-凝胶法经由前驱物钛酸四异丙酯水解制备纳米TiO₂结构相变及锐钛矿晶体生长动力学过程. 研究结果表明,在酸性条件下水解,由于高压热处理温度的变化导致锐钛矿向金红石相的结构相变,锐钛矿相纳米TiO₂生长活化能在250℃以下和以上分别为(15.8±4.5)kJ/mol和(80.2±1.0)kJ/mol;而在碱性条件下水解的活化能值为(3.5±0.4)kJ/mol. 在不发生结构相变的条件下,酸性水解条件下锐钛矿相纳米TiO₂生长速 关键词： 2')" href="#">纳米TiO₂ 锐钛矿 生长动力学 溶胶-凝胶法     

ATP-Co2+-脱氧胆酸-凝胶体系的分形/周期沉淀

在体外模拟胆结石形成的实验中,选取腺苷-5'-三磷酸(ATP)-金属离子-脱氧胆酸(DC)凝胶体系进行了分形/周期有序结构的生长实验,研究ATP对Co2+-脱氧胆酸凝胶体系形成的分形/周期沉淀的影响,用FTIR表征有序沉淀物的结构.结果表明:在ATP存在下的Co2+-DC凝胶体系中,可形成周期沉淀及分形结构共存的复杂时空图案,ATP对Co2+-脱氧胆酸凝胶体系形成的图案模式较AMP的影响显著,体系的图案从分形模式转化为周期沉淀,ATP、脱氧胆酸钠、Co2+-存在复杂的相互作用,生成透明晶体新物质;红外光谱结果显示该晶体为脱氧胆酸,周期沉淀物为ATP、DC共同与金属离子配位的结果.此结果说明核苷酸作为重要的生命物质在结石形成过程中起到重要作用,结石的形成具有复杂的、非线性化学特性.     

表面修饰纳米碳管复合二氧化硅凝胶玻璃的制备研究

采用羧基化、酰氯化和酰胺化等三步化学反应实现了r-氨基丙基三乙氧基硅烷(NH₂(CH₂)₃Si(OC₂H₅)₃,APTES)对纳米碳管(CNTs)的表面修饰。在此基础上,采用溶胶-凝胶工艺将其引入到二氧化硅凝胶玻璃中,并通过红外IR光谱、扫描电子显微镜SEM分析测试方法对所得样品的组成和结构进行表征。结果表明,经过一系列的化学处理,成功实现了CNTs与APTES的共价键合而达到表面修饰的效果。溶胶-凝胶过程中,先驱液中正硅酸乙酯(Si(OC₂H₅)₄,TEOS)、r-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷(CH₂OCHCH₂O(CH2)₃Si(OCH₃)₃,GPTMS)、CNTs-APTES分别发生水解,并经过共同聚合反应形成二氧化硅三维网络结构,而CNTs也借助于APTES而被化学键合到二氧化硅网络中,实现了在二氧化硅凝胶玻璃基质中的均匀分散,从根本上克服了CNTs在固相基质中团聚的问题。     

3D多孔FeC2O4/石墨烯电极用于高性能2.5 V水系非对称超级电容器

本文制备的三维多孔结构FeC₂O₄/石墨烯复合材料,在不添加粘结剂时可作为超级电容器电极. 复合材料由大孔石墨烯和微介孔FeC₂O₄组成. 通常,水分解电压为1.23 V,对于以水系为电解液的不对称超级电容器,电压窗口限制为2 V. 当以FeC₂O₄/rGO水凝胶作为负极,以纯rGO水凝胶作为正极时,在KOH(1.0 mol/L)电解质中不对称超级电容器电压窗为1.7 V,在中性Na₂SO₄(1.0 mol/L)电解质中可达到2.5 V,相应地,组装的非对称电容器性能优异,能量密度为59.7 Wh/kg. 通过将具有微介孔结构的金属氧化物与石墨烯相结合,制备在不添加导电剂和粘合剂时直接用于组装不对称超级电容器的电极材料.     

间苯三酚-甲醛气凝胶及其碳气凝胶的制备与表征

以间苯三酚(P)和甲醛(F)为原料,经溶胶-凝胶、溶剂交换、超临界干燥和碳化等过程制备出了间苯三酚-甲醛气凝胶(PF)及其碳气凝胶(CPF)。测试结果表明气凝胶具有比较高的比表面积、是一种连续nm级3维网络结构的多孔材料;碳化后密度和平均孔径增大,比表面积基本无变化,且仍然维持气凝胶的网络结构。催化剂摩尔比决定气凝胶的微观结构,反应物质量分数控制着气凝胶密度。通过优化制备条件,可以制备出能满足惯性约束聚变(ICF)靶需要的不同结构和不同密度的气凝胶。     

间苯三酚-甲醛气凝胶及其碳气凝胶的制备与表征

 以间苯三酚(P)和甲醛(F)为原料,经溶胶-凝胶、溶剂交换、超临界干燥和碳化等过程制备出了间苯三酚-甲醛气凝胶(PF)及其碳气凝胶(CPF)。测试结果表明气凝胶具有比较高的比表面积、是一种连续nm级3维网络结构的多孔材料;碳化后密度和平均孔径增大,比表面积基本无变化,且仍然维持气凝胶的网络结构。催化剂摩尔比决定气凝胶的微观结构,反应物质量分数控制着气凝胶密度。通过优化制备条件,可以制备出能满足惯性约束聚变(ICF)靶需要的不同结构和不同密度的气凝胶。     

分子动力学模拟研究方解石表面油膜脱附机理

本文重点研究油湿型方解石表面的形成过程和方解石表面油膜在SO_4~(2-)作用下脱附的过程,从分子尺度探究油膜形成机理和SO_4~(2-)作用机理.首先,为模拟碳酸盐岩油藏实际而建立油湿型方解石表面.范德华力和静电作用下油分子运动到方解石表面形成双层结构的油膜,方解石表面由水湿变为油湿.结果表明,与第二层相比,第一层排列更有序,结构更稳定,对润湿性影响更大.而后,研究方解石表面油膜在SO_4~(2-)作用下脱附的过程和作用机理.方解石表面油膜的脱附可以分为两步:静电作用下水通道的形成;氢键作用下水膜的形成.最终,方解石表面由油湿变为水湿.研究表明:SO_4~(2-)参与了方解石表面油膜脱附过程中重要的静电力作用和氢键作用,加速了水通道和水膜的形成,加速了方解石表面油膜的脱附,对储层润湿性影响较大.     

水蒸气诱导聚电解质刷的构象转变

我们把Flory-Huggins模型(association models)推广应用到暴露于水蒸气中的聚电解质刷体系,考虑聚电解质-水氢键(P-W氢键)与水-水氢键(W-W氢键)、形成氢键与聚电解质链构象的耦合特性,研究水蒸气诱导的聚电解质刷构象转变的机理.研究发现,当P-W氢键效应起主导作用时,随着水蒸气浓度的增加,聚电解质刷会单调溶胀;P-W和W-W两种氢键效应,则会导致随着水蒸气浓度的增加,聚电解质刷的构象首先塌缩,然后开始溶胀的反常转变行为.基于本文的分析,可以预言,由于P-W氢键效应,聚电解质刷可以吸附水蒸气,吸附能力随聚电解质链长的增加而增强;当聚电解质链接枝密度足够高时,由于P-W和W-W两种氢键效应,增加体系中的水蒸气,会在聚电解质刷体系中形成由P-W氢键和W-W氢键交错链接的三维网络状凝胶结构.     

溶胶-凝胶法制备的GeO2-SiO2凝胶玻璃的红光发射

以3三氯锗丙酸和正硅酸乙酯为原料采用溶胶凝胶法制备了GeO2SiO2凝胶玻璃.室温下以532nm激光(Nd:YAG)激发GeO2SiO2凝胶玻璃有一强的发光峰,这种发光有两个发光带,其峰位分别在575nm和624nm.该发光现象是由镶嵌在GeO2SiO2凝胶玻璃中GeO2纳米颗粒产生的.利用吸收光谱和TEM对GeO2SiO2凝胶玻璃进行了表征,结果发现随着Ge含量的增加凝胶玻璃中GeO2纳米颗粒的尺寸越来越大,吸收边向低能边移动.X射线衍射和电子衍射确定GeO2SiO2凝胶玻璃中GeO2颗粒的结构为非晶结 关键词： GeO2-SiO2凝胶玻璃 溶胶-凝胶法 红光发射     

小角x射线散射法研究甲基改性氧化硅凝胶的双分形结构

以正硅酸乙酯［Si(OC2H5)4,TEOS］和甲基三乙氧基硅烷［CH3Si(OC2H5)3,MTES］为前驱体，通过共水解法和两步法制备出两种不同的甲基改性氧化硅凝胶，在北京同步辐射光源(BSRF)小角x射线散射(SAXS)站测量了凝胶的散射强度，计算了凝胶的平均粒径、两相间比表面积等参数，在此基础上分析了凝胶的分形特征，发现存在两个尺度上的分形结构，分别对应于从SiO2原生颗粒到一次团聚体和从一次团聚体到簇团两种尺度.辅以透射电子显微镜(TEM)观测，证实由两种方法获得的凝胶具有非常不同的微观结构.实验证明，利用SAXS技术研究甲基改性凝胶的分形特征是获得凝胶微观结构的有力工具. 关键词： 甲基改性凝胶 氧化硅 小角x射线散射(SAXS) 分形结构