SiO2-TiO2二元材料及其杂化材料的制备和表征

SiO2-TiO2二元材料及其杂化材料的制备和表征;SiO2-TiO2二元材料;聚甲基丙烯酸丁酯/(SiO2-TiO2)杂化材料;溶胶-凝胶法     

溶胶-凝胶法制备壳聚糖/SiO2杂化材料

以正丁酐（Butyric anhydride)、壳聚糖(Chitosan）、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）、正硅酸乙酯（TEOS）为原料,采用迈克尔加成反应合成了丁酰壳聚糖-MPTMS,配合酸催化sol-gel过程,制备了透明的壳聚糖/SiO2杂化材料,FTIR表征了杂化材料的结构。TGA,SEM以及力学性能测试结果表明,杂化材料的成型工艺对材料的表面形貌、热分解温度以及力学性能的影响显著。     

PMMA/SiO_2/OV-POSS杂化材料的制备与表征

以乙烯基三氯硅烷为原料水解制得八乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(OV-POSS),将其与经KH570改性的SiO2溶胶和甲基丙烯酸甲酯(MMA)混合均匀,采用热固化的方法制得PMMA/SiO2/OV-POSS杂化材料,通过透射电镜、红外谱图、差热分析和热重分析对材料的微观结构以及热性能进行表征,结果表明:杂化材料结构均匀,有机相和无机相之间通过双键聚合的方式形成了共价键;杂化材料耐热性好,玻璃化转变温度比纯PMMA提高约72℃,分解温度提高约121℃。     

PMMA/TiO_2-SnO_2有机无机杂化材料的制备及表征

以乙酰丙酮为偶联剂,应用溶胶-凝胶法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/TiO2-SnO2有机无机杂化材料。采用红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV)对PMMA/TiO2-SnO2进行表征,并测定其TG性质。结果表明:在聚合反应过程中,有机聚合物和无机组分之间通过共价键相连,并且该杂化材料具有良好的抗紫外光辐射性能和热稳定性能。     

PMMA/SiO2透明块体材料的热性能分析与微观结构表征

以正硅酸乙酯为前驱体,采用无溶剂水解技术,制备出了均一、稳定、透明的二氧化硅溶胶,通过透射电镜分析,粒径在100nm左右;在溶胶中加入甲基丙烯酸甲酯（MMA）和偶氮二异丁腈（AIBN）,采用热固化的方式制备出透明的块体PMMA/SiO2杂化材料,通过差热分析、热重和透射电镜表征杂化材料的热性能和微观结构,实验结果表明：当体系中的SiO2含量超过20%时,杂化材料无明显的玻璃化转变温度;无机相均匀分散在有机相中,两相之间没有明显的相分离现象,制备出均一的杂化材料。     

纳米SiO_2/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备和力学性能

通过悬浮聚合的方法,用不同表面结构的纳米SiO2对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)进行原位改性,得到纳米SiO2/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料;利用红外光谱仪分析了复合材料的界面化学结构,利用热分析仪测定了其热稳定性,并采用冲击试验机测定了其力学性能.结果表明,不同表面结构的纳米SiO2均参与甲基丙烯酸甲酯的聚合反应,与PMMA基体之间形成化学键;而表面修饰有双键的纳米SiO2更易与甲基丙烯酸甲酯聚合,能更有效地提高PMMA的抗冲击性能.     

聚烯丙醇/SiO2有机无机杂化材料的研究

制备;溶胶-凝胶工艺;聚烯丙醇/SiO2有机无机杂化材料的研究     

聚甲基丙烯酸丁酯/(SiO2-TiO2)杂化材料的研究

以γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(TMSPM)为偶联剂，用溶胶一凝胶法制备了聚甲基丙烯酸丁酯／(SiO2-TiO2)杂化材料，进行了结构表征和性能研究。经电镜观察，杂化体系固化膜两相间结合紧密，无机相是一种粒径介于10～20nm之间的球形颗粒。实验结果表明：杂化体系固化膜均匀性好和热氧化稳定性得到很大提高。由于无机相与有机相通过共价键相连，聚甲基丙烯酸丁酯／(SiO2-TiO2)杂化材料在无机物含量较高时，仍能保持良好的柔韧性。     

聚酰亚胺／SiO_2杂化材料的硅核磁共振波谱和电光性质的研究

以含氟的二胺5,5’-(六氟异丙基)-二-(2-氨基苯酚)(6FHP)及二酐4, 4’-(六氟异丙基)-苯二酸酐(6FDA)或均苯四甲酸酐(PMDA)为单体,以分散红 1(DR1)为活性生色分子合成具有非线性光学特性的含氟聚酰亚胺,并采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法合成相应的聚酰亚胺／SiO2杂化材料．采用固态29 Si MAS NMR谱研究了含氟聚酰亚胺／SiO2杂化材料的交联结构,结果表明杂化材料中是以T3、Q3、Q4结构为主,说明在杂化材料中形成了交联网状结构．采用衰减全反射(ATR)测定了聚酰亚胺和杂化材料在832 nm处的电光系数,其值分别为 32、28、34和29 pm／V,结果表明具有较高的电光系数．     

聚酰亚胺/SiO2杂化膜的制备、表征和气体渗透性能

采用溶胶凝胶法,在以TiO2为过渡层的硅藻土-莫来石陶瓷膜管基底上,制备了组分不同的聚酰亚胺/SiO2杂化膜。聚酰亚胺是利用4,4′-六氟亚异丙基邻苯二甲酸酐、2,4,6-三甲基-1,3-苯二胺和3,5-二氨基苯甲酸在溶液中进行亚胺化完成的。采用FT-IR、TG/DTA、DSC、SEM、BET和气体渗透测定对膜进行了表征和测试。结果表明,聚酰亚胺通过支链上的羧酸基和SiO2相键连织构成了具有规则孔道的空间网状结构,并且随着SiO2含量的增加孔径逐渐减小;杂化膜具有较高的热稳定性和有机无机兼容性;相对于聚酰亚胺膜,杂化膜对H2、CO2和H2O与N2相比较具有较高的分离性,SiO2含量为25(wt)%的杂化膜对H2/N2、CO2/N2和H2O/N2的分离因子分别达到55.9、31.1和42.8。     

壳聚糖表面修饰的SiO2负载Ni-B非晶态合金的制备及催化性能

以壳聚糖(CS)对SiO2进行表面修饰, 采用浸渍还原法制备了负载型Ni-B非晶态合金催化剂(Ni-B/CS/SiO2), 并采用XRD、FTIR、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、BET、XPS、TEM、SAED等表征方法研究了催化剂的非晶性质、原子组成、尺寸分布及粒径大小等. 考察了催化剂对糠醇加氢制四氢糠醇反应的催化性能, 并与没有壳聚糖修饰的Ni-B/SiO2催化剂及Raney Ni催化剂进行了对比. 结果表明, 加入壳聚糖制得的Ni-B/CS/SiO2催化剂的活性组分Ni-B团簇粒径更小, 表面活性组分浓度更高, 催化活性更高.     

超临界CO2中模板法制备TiO2/SiO2复合多孔材料

在超临界CO2中以颗粒状活性炭为模板,正硅酸乙酯和钛酸四正丁酯为前驱体制备了TiO2/S iO2复合多孔材料。研究了超临界状态下不同涂层温度和涂层压力对涂层率的影响,当温度为40℃时,压力在22 MPa为该温度的最佳涂层压力;固定压力为22 MPa,涂层温度为70℃为最佳涂层条件。X射线衍射(XRD)的研究结果表明,产物由锐钛矿型TiO2、金红石型TiO2以及结晶的S iO2这3种物质构成。根据产物的N2气吸附-脱附等温线计算,产物的比表面积达到144.44 m2/g,平均孔径为7 nm左右。扫描电子显微镜的分析结果证明,产物在一定程度上实现了对模板的复制,同时透射电子显微镜显示,复合材料的纳米颗粒尺寸具有良好的分散性。     

微模塑法制备PMMA/SiO2二氧化硅杂化材料微结构

PMMA/ SiO2 organic-inorganic hybrid sol was synthesized by monomer methyl methacrylate,3-（triethoxysilyl）propylmethacrylate（mol ration is 1: 1）,0.2%（total weight of monomers）initiator azodiisobutyronitrile,solvent tetrahydrofuran and 20%（total weight of the system）tetraethylorthosilicate. PDMS stamp with micropatterns was placed on the hybrid sol film prepared by spin-coating on the clean glass slides. Heat treatment under 120℃ for 2 h with a weak pressure of 1 N makes the sol convert to gel. PMMA/SiO2 hybrid material micropatterns remain on the substrate after being peeled off the stamp. Optical microscope images show stringent pattern fidelity using the micromolding method which also indicates the further application in the micropatterns fabrication.     

Na-W-Mn/SiO~2催化剂中Na-Mn协同作用的分子轨道研究

对于甲烷氧化偶联Na-W-Mn/SiO~2催化剂中组分效应的研究表明,单独担载Mn的催化剂非常活泼,具有很强的烃类氧化能力并导致深度氧化产物CO~x的形成;而Na的加入能抑制其活性并对提高催化剂的C~2选择性起了关键作用,对催化剂电子结构及不同金属中心分子轨道的研究揭示了Na-Mn协同作用的机制。催化剂中Na的存在将产生自由电子,处于体相的Mn将在-3eV附近产生空的能带。处于催化剂表面的Mn,无论以分散形式存在或是以氧化物团簇存在,其LUMO能级都很低,具有很强的氧化能力。加入Na以后,由Na产生的自由电子将处在体相Mn产生的空带或占据表面Mn-O中心的低LUMO轨道,其结果,一方面使Na的加入并不使催化剂呈现强的碱性而居致CO~2中毒;另一方面Mn-O中心接受电子后将抑制其强氧化能力保证了催化剂的高选择性。     

种子表面改性法制备核壳结构PSt/SiO_2复合微球

首先采用无皂乳液聚合法合成了表面带负电荷、粒径为360nm的单分散聚苯乙烯(PSt)种子乳液,并以EtOH/H2O混合物为分散介质,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)在25℃下对PSt微球表面进行改性,得到了表面硅烷化并带有正电荷的改性PSt种子乳液,然后在碱性条件下加入原硅酸乙酯(TEOS)使其和微球进行共水解与共缩聚,制备出了核壳结构PSt/SiO2复合微球,并利用电镜对复合微球的结构形态进行了表征.研究表明,PSt种子乳液改性时体系的zeta电位随着KH-550用量的增加而升高,当KH-550用量为PSt种子重量的1/3时,体系的zeta电位从原来的-34.5mV升高到了38mV,达到对PSt微球表面改性的最佳值;在制备PSt/SiO2复合微球时,TEOS水解缩聚形成的SiO2包覆到改性微球上的量随着反应时间的延长而增加,反应24h时达到97.9%的最大值;随介质中水含量的增加,吸附到复合微球表面上的SiO2纳米颗粒逐渐减少,复合微球表面逐渐变得光滑,当EtOH/H2O质量比降低到60/28.5时,得到结构均一、壳层厚度为35nm的核壳结构PSt/SiO2复合微球。     

介孔氧化硅织构效应对铜基催化剂在草酸二甲酯催化加氢合成乙二醇反应中的影响

用沉积沉淀法合成了不同织构特征介孔氧化硅负载的铜基催化剂, 并以草酸二甲酯催化加氢合成乙二醇为探针反应考察了由不同织构特性氧化硅制备的Cu/SiO₂对催化反应性能的影响, 结果表明以具有二维规整六方孔道结构的SBA-15作为载体合成的Cu/SBA-15催化剂有最佳的催化性能. 在反应温度为473 K、压力为2.5 MPa、氢酯比为50、液时空速为0.83 h^－1的条件下, 草酸二甲酯的转化率达到100%, 并且乙二醇的选择性达到95%. 采用X射线粉末衍射、N₂低温吸附、H₂-TPR, N₂O滴定、X射线光电子能谱对系列催化剂进行了系统表征, 阐述了载体织构效应对催化性能影响的本质原因. 研究表明以具有二维规整六方孔道结构的SBA-15作为载体能够影响活性铜物种的分散度和铜物种与载体间的相互作用, 这两个为草酸二甲酯加氢合成乙二醇起关键作用的因素.     

Ag/SiO2复合薄膜的紫外光还原制备及其光学性能

采用溶胶凝胶法(sol-gel)制备不同Ag掺杂量的Ag/SiO2复合薄膜,通过紫外辐射技术对薄膜进行了还原处理,采用XRD、SEM、IR、UV-Vis、Raman和荧光光谱(PL)等技术对薄膜样品结构进行了表征和光学性能测试.XRD结果表明,复合薄膜样品中的Ag纳米粒子呈面心立方相,利用谢乐公式计算出金属银的平均晶粒尺寸约为10.2 nm;SEM结果显示,所得Ag/SiO2复合薄膜均匀性良好,薄膜中绝大部分纳米颗粒尺寸较小,薄膜约厚1μm;UV-Vis结果表明,随着,nAg/nSi的增加,Ag纳米粒子在420 nm附近的表面等离子共振吸收峰逐渐增强,并伴有一定的红移;PL谱表明,由于Ag纳米粒子的表面等离子共振,薄膜样品在442 nm处发出强光,并且随着Ag浓度增大,发光强度略有降低,出现蓝移;从Raman光谱可以看出由于Ag纳米颗粒表面局域电磁场增强造成的表面增强的拉曼散射(SERS).     

吸附相反应技术制备Ag纳米粒子的反应机理

利用吸附相反应技术在SiO2表面制备Ag粒子, 研究了温度变化对载体表面NaOH的吸附、生成Ag的反应过程以及产物Ag粒子形貌的影响. NaOH的吸附率测定结果表明, 吸附平衡时间随着温度升高而增加. 温度升高加快了NaOH与Si—O—Si的反应, 使得NaOH的平衡吸附率不随吸附层的破坏而减少. 采用实时在线UV-Vis光谱研究了Ag粒子的生成过程, 发现温度超过40 ℃时, 反应体系中Ag出现的时间、Ag粒子的浓度和粒径分布范围都发生较大变化. 样品的TEM和XRD分析也表明, 当体系温度超过40 ℃时SiO2表面Ag粒子出现了团聚, 其晶粒粒径也出现了突变. 温度升高导致表面吸附层破坏, 使得Ag的生成场所从吸附层转移到SiO2表面, 最终导致Ag的反应机理和粒子形貌的变化.     

NiB/SiO2非晶态合金催化剂用于糠醇加氢制四氢糠醇的研究

用化学镀方法制备了负载型NiB/SiO2非晶态合金催化剂,并采用ICP、BET、TEM、XRD等手段研究了NiB在SiO2表面的存在状态及非晶性质。研究了糠醇在该催化剂上加氢制备四氢糠醇的反应行为,考察了反应温度、压力、搅拌速度等因素对催化剂性能的影响。结果表明,在2.0MPa、120℃、550r/min时,糠醇的转化率在99％以上,四氢糠醇的选择性可达100％。在此条件下和骨架Ni的催化性能相当。     

Pd/CexZr1-xO2/SiO2催化剂的制备及其甲烷催化燃烧性能的研究

采用浸渍法制备了Pd质量分数为0.1%~1.0%的Pd/SiO2和Pd/5%CexZr1-xO2/SiO2（x0.0~1.0）系列催化剂,在微型固定床反应器上对催化剂的甲烷催化燃烧性能进行了评价,用XRD、H2-TPR等分析测试技术对催化剂的结构进行了表征。结果表明,Pd/SiO2和Pd/CexZr1-xO2/SiO2催化剂都具有较好的甲烷催化燃烧活性,CexZr1-xO2可以明显提高催化剂的催化活性,并且Ce和Zr的比值对催化剂催化活性也有显著的影响。XRD和TPR显示,Pd/CexZr1-xO2/SiO2催化剂中的CexZr1-xO2对PdO的分散性和还原性有较好的促进作用。