双马来酰亚胺树脂/SiO_2纳米复合材料的制备及性能

以表面含有胺基官能团的纳米SiO_2为填料,通过一步原位聚合法制备双马来酰亚胺树脂/SiO_2纳米复合材料(BMI/SiO_2).采用热重分析仪(TGA)、红外光谱分析仪(FTIR)、邵氏D硬度计(H)等仪器设备对BMI/SiO_2纳米复合材料进行测试分析,探讨纳米SiO_2对双马来酰亚胺聚酯树脂的热稳定性能、硬度和界面强度的影响.结果表明,所制备的BMI/SiO_2纳米复合材料的硬度随加入的纳米SiO_2含量的增加,呈现逐渐升高趋势.当纳米SiO_2含量为3%时,相对于双马来酰亚胺聚酯,复合材料的硬度提高了80%.通过热稳定性分析可知,纳米SiO_2的加入降低了双马来酰亚胺树脂基体材料的热分解温度,使其从458℃降低到451℃.通过对双马来酰亚胺/SiO_2纳米复合材料的界面分析发现,纳米SiO_2的表面接枝了双马来酰亚胺分子链,说明纳米SiO_2参与了双马来酰亚胺的聚合过程,有利于提高聚合物基体材料与填料间的界面强度,进而提高复合材料的机械性能.     

聚吡咯/纳米SiO_2复合材料的制备及氧化性能

采用化学氧化法制备聚吡咯/纳米Si O2(PPy/n Si O2)复合材料,通过扫描电子显微镜和红外光谱对其进行表征,并将其应用到对苯二酚的氧化反应中.结果表明,PPy/n Si O2复合材料中,PPy较均匀地负载在纳米Si O2表面.在弱酸性介质中,PPy/n Si O2对对苯二酚具有很好的氧化性能.反应2 h内,对苯二酚的氧化过程符合表观一级反应动力学.结合紫外-可见光谱法分析表明,聚吡咯通过与对苯二酚之间的氢键相互作用形成聚吡咯活性中间体,将对苯二酚氧化为对苯醌,聚吡咯具有氧化剂和催化剂的双重功能.     

纳米SiO_2亲和吸附剂的制备及性能

采用水热法一步合成了巯基纳米二氧化硅(SiO_2-SH),随后在其表面修饰亚氨基二乙酸基团(-IDA)得到了SiO_2-SH/IDA,利用-SH和-IDA双官能团更多的吸附溶液中的Ni~(2+),从而得到SiO_2-SH/IDA-Ni~(2+)纳米亲和吸附剂.制备的亲和吸附剂可直接用于六聚组氨酸为标签的(His-tagged)融合蛋白的分离纯化.利用TEM、FT-IR、TG、SDS-PAGE等大型仪器表征了样品的形貌、结构及亲和分离能力.结果表明制备的SiO_2-SH/IDANi~(2+)纳米亲和吸附剂平均粒径为60nm,对His-tagged蛋白具有较好的特异性和较低的检测限(约为1.9×10~(-5)mol/L),且该吸附剂再生能力较强,再生3次后对目标蛋白仍具有较好的分离效果.     

疏水化SiO_2纳米颗粒及其超疏水涂层的制备

基于Stber方法,以正硅酸乙酯为硅源、乙醇为溶剂、N,N,N',N'-四甲基-1,4-丁二胺为催化剂,通过加入六甲基二硅杂氮烷作为共水解前驱体和表面改性剂,得到SiO_2溶胶具有良好的疏水性能.实验结果表明,六甲基二硅杂氮烷将甲基引入溶胶体系,使溶胶不需要经过额外的全氟硅烷疏水化处理,直接得到疏水性能SiO_2溶胶.论文还详细研究了催化剂和六甲基二硅杂氮烷对溶胶疏水性能的影响,并对其作用机理进行了讨论.     

TiO2-V2O5纳米复合膜的制备及防腐蚀性能

采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉技术在316L不锈钢表面构筑纳米TiO₂薄膜和“夹心”式TiO₂-V₂O₅复合薄膜（TiO₂/TiO₂-V₂O₅/TiO₂）, 应用AFM和XRD表征膜的形貌及纳米颗粒的晶型. 结合光、电化学方法测试了复合膜在0.5 mol•L^-1 NaCl溶液(pH=4.6)中暗态或紫外照射条件下的防腐蚀性能. 结果表明, TiO₂/TiO₂-V₂O₅/TiO₂复合膜具有双重保护功能, 即在紫外光照下可以起到光生阴极保护的作用, 特别是当停止光照后, 光生电位仍可维持在较低的电位长达6 h以上. 同时作为表面阻挡层, 可显著提高金属的耐腐蚀性.     

磁性纳米TiO_2/SiO_2/NiFe_2O_4的制备及其催化性能

采用溶胶凝胶法制备了核壳结构磁性纳米TiO2/SiO2/NiFe2O4催化剂.利用XRD、TEM、VSM等手段对样品的粒径、晶体结构、磁性和光催化性能进行了研究.结果表明:SiO2/NiFe2O4的加入抑制了TiO2纳米粒子的生长,使晶粒尺寸减小,促进了锐钛矿相向金红石相的转变,催化剂的回收率和光催化性能均得到提高.光催化实验结果表明,当SiO2/NiFe2O4的负载量为15%时,焙烧温度为500℃时对亚甲基兰的脱色率最高.     

MoS_2纳米片及其增强环氧树脂基复合材料的制备与性能研究

以液相分散法为基础制备了MoS2纳米片悬浮液.对该悬浮液进行了吸光性能和荧光性能表征;结果显示悬浮液荧光信号明显增强;同时得到增加超声时间、降低离心转速、采用粒径较大的块状粉末和加入球磨工艺这些因素是可以提高悬浮液的吸光度的优化工艺条件.采用微区荧光测试测得了单个MoS2纳米片的荧光光谱,其主峰位置在652 nm,对应的带隙能量是1.9 e V;还对单个纳米片进行退火处理,其荧光信号在退火后有所增强.对MoS2纳米片进行了AFM和SEM表征显示大部分纳米片的平面尺寸在几百纳米,厚度约为几纳米.另外,将MoS2纳米片悬浮液与E51环氧树脂混合,制备了MoS2纳米片增强环氧树脂基复合材料.对该复合材料进行了荧光性能和拉伸性能测试.结果显示复合材料的荧光信号也明显增强;且经退火后,因为复合材料内部残余热应力的关系,该复合材料的荧光信号的峰值位置出现移动.同时,该复合材料的韧性也有提升.     

溶胶-凝胶法制备改性TiO2纳米薄膜及其防腐蚀性能

应用溶胶-凝胶法和浸渍提拉技术在316L不锈钢表面分别制备TiO2纳米膜和 B-Fe-Ce改性的TiO2纳米膜. 采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱法和能量分散谱(EDS)对薄膜进行表征,通过电化学阻抗谱(EIS)和动电位阳极极化曲线的测试考察薄膜的耐蚀性及对不锈钢的保护性能. 结果表明:两种纳米薄膜均含锐钛矿型的TiO2纳米颗粒,纯TiO2纳米膜与改性后的纳米膜中颗粒直径分别约为15和10 nm. TiO2/316L不锈钢和 B-Fe-Ce-TiO2/316L不锈钢膜电极浸泡在0.5 mo.lL-1 NaCl溶液后,后者的电化学反应电阻较大,动电位阳极极化曲线的稳定钝化区较宽,击穿电位更高,说明改性的纳米膜的耐蚀性及其保护性能更好.     

三维有序大孔Fe_2SiO_4/SiO_2@C锂离子电池负极纳米玻璃陶瓷-碳复合材料制备及电化学性能

以聚苯乙烯(PS)胶晶作为铸模,采用纳米铸造工艺及后续煅烧的方法合成了三维有序大孔Fe_2SiO_4/SiO_2@C纳米玻璃陶瓷锂离子电池负极材料。溶胶-凝胶工艺产生的凝胶在650℃氩气氛炉中煅烧后,Fe_2SiO_4纳米晶体从含铁元素的SiO_2基玻璃中结晶析出,形成由Fe_2SiO_4纳米晶体、铁离子(Fe3+)修饰的玻璃态SiO_2和非晶碳组成的三维有序大孔纳米玻璃陶瓷。在50 m A·g~(-1)电流密度下进行充放电时,其放电容量可达450 m Ah·g~(-1)以上,电流密度增加到250 m A·g~(-1)时可逆放电容量仍旧稳定地保持在260 m Ah·g~(-1),而具有同样有序大孔结构和含碳量的非晶态SiO_2@C材料的放电比容量在50 m A·g~(-1)电流密度时仅为15 m Ah·g~(-1)。这些结果表明,Fe_2SiO_4纳米晶体及Fe~(3+)有助于SiO_2基玻璃陶瓷实现可逆储锂过程。     

有机硅改性环氧树脂防腐蚀涂层的研究进展

环氧树脂(EPRs)因其良好的耐蚀性、耐化学品性、黏附性及低固化收缩率而广泛应用于防腐蚀涂层。由有机硅烷或线性聚硅氧烷出发,经前者的水解、缩合及两者与EPR的加成等反应,将疏水性良好的有机硅树脂(SR)凝胶或链段作为(EPR-填料)偶联层、(金属基底)底漆、(分散或互穿聚合物网络)相、或(共聚)组分引入到EPR固化涂层体系中,可以通过疏水阻隔及凝胶相或交联点(链段)缓蚀的机理提高改性EPR涂层的防腐蚀性能;SR的体积分数效应亦改善了涂层的耐老化性与耐热性。在无水催化条件下,经有机硅烷的烷氧基与EPR的羟基之间的醇解(缩合)反应,生成硅烷小分子接枝改性EPR固化涂层;亦能通过体系中未反应的烷氧基的水消化(水解)阻隔改良涂层的防腐蚀性能。当向SR改性EPR涂层中加入陶瓷(纳米氧化物、粘土、碳材料)填料时,适中的含量可能导致独特的树脂-陶瓷两相形态而产生结构性疏水;当引入无机酸盐(铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、稀土铈盐、钼酸盐、高锰酸盐)或有机化合物(8-羟基喹啉、四氯代苯对醌)转化膜或颗粒时,可能在涂层-金属界面处发生转化保护型电化学防护;而当填充低电位活性金属(Mg、Zn)粉末时,则可能在金属基底表面形成阴极保护型电化学防护;同时,所有三种填料的加入均可能进一步增强涂层的缓蚀效应。在调控与优化EPR-SR体系结构与形态的同时,辅以各种改性填料的协同耦合使用,成为实现SR改性EPR涂层防腐蚀性能最佳化的必经途径之一。     

Pyrene衍生物掺杂SiO_2荧光纳米粒子的制备及光物理性能

以泊洛沙姆(F-127)为模板剂,以硅氧烷化芘的衍生物4-(1-芘基)-N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]丁酰胺(Pyrene-1)与正硅酸四乙酯(TEOS)的混合物为硅源,通过胶束模板法制备了Pyrene-1掺杂的SiO_2荧光纳米粒子.采用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射仪(DLS)、紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪等对Pyrene-1掺杂的SiO_2荧光纳米粒子的表观形貌、粒径分布和光物理性质进行了表征.结果表明,所制备Pyrene-1掺杂的SiO_2荧光纳米粒子粒径均一(TEM统计粒径约为12 nm,DLS表征的水合直径约为33 nm),在水中具有很好的分散稳定性.通过调节染料的掺杂比例可以有效调控染料分子间距.同时,由于染料分子被共价键固定在Si—O—Si骨架中,使Pyrene-1掺杂的SiO_2荧光纳米粒子的荧光量子效率大幅提高(从有机溶剂中的0.15提升至0.95),荧光寿命得以延长(从有机溶剂中的17.9 ns延长至191.8 ns).在染料掺杂比例较高时,通过生成激基缔合物(Excimer),形成了具有较大Stokes位移(~100 nm)的发光.     

自生纳米纤维增强SiO_2气凝胶的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法和乙醇超临界干燥工艺制备ZrOX/SiO2复合气凝胶,再经1 200℃高温热处理得到自生纳米纤维增强SiO2复合气凝胶。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、热重和氮气吸附等手段对气凝胶的结构和性能进行了分析,并且测试了样品的压缩强度及真密度。实验结果表明:自生纳米纤维增强SiO2复合气凝胶具有均匀的多孔网络结构,锆氧纳米纤维是以化学键连接复合的方式无序穿插在气凝胶中,对复合气凝胶的机械强度和隔热性能有明显的改善。经1 200℃热处理后的ZrOX/SiO2复合气凝胶比表面积为827.22 m2·g-1,压缩强度为9.68 MPa,真密度为0.23 g·cm-3。     

制备聚合物基无机纳米SiO_2复合材料的几种方法

聚合物基纳米SiO2复合材料由于兼具无机二氧化硅和有机硅的特性而具有广阔的应用前景。将纳米SiO2和有机硅聚合物有效地复合,形成无机-聚合物复合材料,是一个非常活跃的领域。本文总结了几种常用的制备聚合物基纳米SiO2复合材料的方法。     

纳米SiO_2/氧化石墨烯复合物的制备及其应用

综述了纳米二氧化硅(SiO_2)和氧化石墨烯(GO)纳米片的优缺点以及二者在应用中的协同效应.介绍了纳米SiO_2/氧化石墨烯复合物(SiO_2/GO)的制备方法,综述了该复合物在聚合物改性及其他领域中的应用.     

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.     

钛基多孔HA/SiO2复合涂层的制备及性能研究

为了制得表面多孔且与基材结合强度高的羟基磷灰石(HA)涂层,实验中以正丁醇为分散介质,以SiO2粉末为添加剂,纯钛片为基材,电泳沉积制备羟基磷灰石/二氧化硅/壳聚糖/(HA/SiO2/CS)复合涂层,经后续热处理得到多孔HA/SiO2复合涂层,采用扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、万能材料试验机对涂层的表面形貌、组成、结构和结合强度进行测试和表征,并通过模拟体液(SBF)浸泡法对复合涂层的生物活性进行评价.结果表明:当悬浮液中的HA/SiO2/CS质量比为1∶1∶1时,制得的HA/SiO2/CS涂层经700℃热处理后获得的HA/SiO2复合涂层孔洞分布均匀,大孔孔径在10～15μm,小孔孔径在1～5μm;涂层与基材的结合强度达到25.5 MPa;多孔HA/SiO2复合涂层在SBF中浸泡7 d后,涂层表面碳磷灰石化;说明实验中添加SiO2所制得的多孔HA/SiO2复合涂层与钛基材结合强度高,且具有良好的生物活性.     

聚乳酸/纳米SiO_2共混物的热性能

以两种含有不同功能团的纳米SiO2对聚左旋乳酸(PLLA)进行了共混改性,从而提高了PLLA的性能。在纳米SiO2的质量分数为0.5~5%范围内,PLLA与之是相容的,其中含有—NH2功能团的RNS型纳米对PLLA的Tg有一定的影响,加入质量分数为5%的RNS型纳米SiO2后,PLLA的Tg降至52℃。由于RNS纳米SiO2中的—NH2与PLLA分子链中的—C=O形成了弱的氢键,因此在相同质量分数下,对PLLA热稳定性的影响要高于含—CH3功能团的DNS纳米SiO2,质量分数为5%的纳米SiO2与PLLA共混后,PLLA/RNS纳米SiO2共混物的热失重起始温度为370℃,而PLLA/RNS纳米SiO2共混物的则为365℃。     

S掺杂S-TiO_2/SiO_2可见光响应光催化剂的制备及性能

以四氯化钛为钛源,硫脲为硫源,采用液相水解-沉淀法制备了S掺杂的TiO2/SiO2(S-TiO2/SiO2)催化剂,并以苯酚为模型物,考察了催化剂在可见光区、紫外光区和太阳光下的光催化活性,以及催化剂的使用寿命和分离性能.采用X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、X射线衍射、透射电镜及N2吸附-脱附等技术对催化剂进行了表征.结果表明,S以+6价形式进入TiO2体相并置换晶格中的Ti4+,适量S掺杂的S-TiO2/SiO2在紫外光区、可见光区和太阳光下均表现出较高的光催化活性.SiO2与TiO2界面间有Ti-O-Si键形成,结合牢固.S掺杂在TiO2表面生成Ti-O-S键,形成新的能级结构,使光催化剂在450～550nm产生吸收,诱发TiO2可见光催化活性;同时提高了TiO2表面羟基数量.SiO2的加入可减小TiO2颗粒的平均尺寸,增大催化剂的比表面积,改善催化剂的分离性能,提高催化剂的使用寿命.     

生物基氢化香豆素增韧环氧树脂的制备及性能

通过生物基原料氢化香豆素(DHC), 在铬(Ⅲ)络合物和氯化铵复合物协同催化作用下, 与环氧醚类物质交替共聚, 获得一类三维网状聚合物, 进而与环氧树脂(EP)单体在固化过程中构建双网络结构, 实现有效的应力传递和外部能量吸收, 达到对环氧树脂增韧增强的效果. 凝胶渗透色谱结果表明, DHC基网络(DHC-net)分子量随反应时间延长而增加. ¹H NMR证实了合成的DHC-net分子结构. 同时, 考察了环氧树脂的热力学及力学性能, 发现DHC-net与环氧树脂基体具有良好的相容性; 改性后的环氧树脂断裂伸长率比纯环氧树脂有大幅提高; 拉伸与冲击测试显示, DHC-net含量小于30%时, 改性后环氧树脂的拉伸强度和抗冲击强度均比纯环氧树脂有大幅提高.     

SiO_2基底中MnFe_2O_4纳米晶的制备与表征

在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)存在下,以溶胶-凝胶技术成功地制备了无定形二氧化硅基底中均匀分布的MnFe_2O_4纳米晶.由粉末X射线衍射和电子衍射确证了MnFe_2O_4纯相的生成. 由粉末X射线衍射和红外吸收光谱研究了MnFe_2O_4纳米晶形成过程.尖晶石结构的MnFe_2O_4在800℃时开始形成,900℃时基本完成.磁性质测量表明在烧结到900℃的样品中,MnFe_2O_4纳米晶室温具有超顺磁性,78K时为软磁性.1000℃ 和1100℃下得到的样品室温和78K时都具有软磁性.