表层纳米氧化锆包覆硅球色谱载体的制备和表征

硅胶是目前应用最为广泛的色谱载体. 硅胶的比表面积及孔体积大, 渗透性好, 孔结构适宜于色谱分离, 但在pH＜2及pH＞8条件下不稳定, 对碱性化合物, 尤其是对生物样品产生不可逆吸附. 氧化锆化学性质非常稳定[1], 适宜碱性样品尤其是生物大分子的分离; 但是其比表面积和孔体积小[2～5], 孔结构对色谱分离不利[6], 可涂敷的固定相量较小, 渗透性差. 本文采用分子自组装方法[7～9]在微米硅球表面包覆多层纳米氧化锆制备了较为理想的色谱载体.     

锆基色谱填料的制备方法和物理化学性质

氧化锆基质色谱填料适合于碱性物质,特别是生物大分子的分离,因而具有良好的应用前景。它的制备方法对其物理化学性质有很大的影响,从而影响填料的色谱性能。该文对氧化锆微球的制备方法及其物理化学性质进行了综述。分析表明,目前氧化锆基质色谱填料的制备方法存在着难以克服的缺点,要制备理想的锆基色谱填料需要新的思路。     

均匀球形锆基色谱柱填料的制备方法研究

利用油乳液法（Oil Emulsion Method，OEM）、改进油乳液法（Modified oil emulsion methods，MOEM）和层层纳米自组装方法（layer-by-layer self-assembly，LbLSA）制备锫基HPLC填料。比较了3种制备方法对填料颗粒分布的影响：OEM法和MOEM法制备的ZrO2微米球粒径分别为2—30μm和6-15μm,粒径均匀性取决于搅拌速度和液珠的液膜强度；用LbLSA方法制备的核-壳形复合物ZrO2／SiO2粒径为3—5μm，颗粒的粒径分布取决于作为内核的SiO2微球的均匀性。实验结果表明：LbL SA方法制备的填料比用OEM法和MOEM法制备的氧化锫填料的粒径分布更均匀。     

表面活性剂界面自组装的分子动力学模拟

主要介绍了表面活性剂在液／液、气／液和固／液界面的自组装,详细讨论了分子动力学模拟在表面活性剂界面自组装体系的应用,指出了近年来该领域的发展现状及应用前景。     

氢键复合物自组装性质的研究

超分子复合物体系因近年来发展较快及应用范围广而颇具吸引力。作为形成超分子复合物的主要手段,氢键自组装对于高分子聚合材料以及生命科学等领域有着重要的意义。本文根据氢键的多重性及不同氢键的缔合方式对氢键复合物进行分类,并对氢键自组装复合物的性质和研究状况作了综述,同时介绍了本研究组在此方面的理论研究工作。     

硅胶核的性质对分子自组装核壳材料性质的影响

以3种不同比表面积(120、219、289 m2/g)、孔径(10、12、10 nm)、孔体积(0.21、0.70、0.72 m3/g)的硅胶微米球为核,氧化钛或氧化锆为壳,采用分子自组装的方法制备了氧化钛或氧化锆包覆硅胶型核壳材料,探讨了核的性质对核壳材料性质的影响.实验结果表明:在相同的组装条件下,硅胶核的比表面积增大,组装后填料的比表面积也增大;孔径分布范围变窄,大孔减少.因此,硅胶核的性质是影响硅胶核氧化物壳核壳填料性质的因素之一.     

表面功能化聚苯乙烯纳米微球的制备及自组装

用乳液聚合的方法合成了表面富含羧基的聚苯乙烯纳米微球，采用热分析、红外、透射电镜和X射线粉末衍射仪等对其进行了结构和性能表征;并用自组装的方法将其在玻璃表面组装成膜.考察了制备条件，通过对自组装薄膜原子力显微镜形貌图的分析，确立了最佳组装方案.     

OTS自组装单分子膜在玻璃表面形成过程的AFM研究

运用原子力显微镜研究了十八烷工碱氯硅烷在玻璃表面自组装形成单分子膜的过程。通过对样品表面的显微图像,表面平均粗糙度及前进接触角的测量分析,揭示了自组装单分子膜在玻璃表面的生长规律,并探索反应初期玻璃表面的吸附特点。     

银纳米粒子自组装结构的光谱性质研究

采用自组装方法在玻璃基底表面上构筑了银纳米粒子二维亚单层结构, 进而以对巯基苯胺为耦联分子进行银粒子的二次组装, 构成具有分子尺寸间隙的银粒子簇. 银粒子表面等离子体共振依赖于粒子间距、表面吸附分子和粒子组装方式. 同层内的银粒子相互间电磁偶合可导致银粒子偶极子等离子体共振蓝移; 对巯基苯胺的吸附则使得表面等离子体共振红移. 表面增强拉曼光谱结果表明, 具有分子尺寸间隙的银粒子簇对耦联于粒子间的对巯基苯胺分子的拉曼散射具有极大的增强效应, 同时也使耦联的对巯基苯胺与银粒子间产生更大程度的电荷转移.     

自组装有机纳米功能材料

大量研究发现自组装材料可以具有导电、电致发光、光－电转换等优异功能。由简单到复杂的自发组装过程无处不在, 在此基础上已经制备出了功能化染料膜、有机/无机杂化结构的组装膜、传感器、太阳能电池、光通讯元件等功能膜材料和器件。通过分子自组装形成共价键合的、具有稳定和结构可控的材料结构在生物系统中是非常重要的,如今它已日渐成为非生物学研究的焦点,有理由相信它最终将成为一门重要的技术,帮助我们制造大量复杂有用的功能材料。本文介绍了有机自组装材料的结构、自组装方法及其在应用方面取得的一些进展。     

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.     

ZrO2助剂对Co/SiO2催化剂在Fischer-Tropsch合成反应中稳定性的影响

采用TPR、XRD、XPS和H2脉冲吸附等表征手段考察了ZrO2助剂对Co/SiO2催化剂在Fischer-Tropsch(F-T)合成中稳定性的影响。结果表明,ZrO2的引入促进了钴物种在催化剂上的分散并明显抑制了该催化剂的失活;在反应过程中ZrO2起到结构助剂的作用,明显抑制了Co/SiO2催化剂上硅酸钴或水合硅酸钴物种的生成。     

引入SiO2对SO4^2—／ZrO2超强酸体系的影响

用共沉淀法和负载法制备了一系列SO4^2-/ZrO2催化剂,详细研究了添加SiO2对SO4^2-/ZrO2超强酸样品的晶化、比表面、硫含量、超强酸性和异丙苯裂解及异丙醇脱水反应的影响。引入SiO2会延迟ZrO2的晶化和晶相转变,减弱SO4^2-/ZrO2体系的超强酸性,但对提高样品的异丙苯裂解和异丙醇脱水反应活性有利。     

ZrO2助剂对Ni/SiO2催化剂CO甲烷化催化活性及其吸附性能的影响

采用连续流动微反装置和原位漫反射红外光谱法考察了Ni/SiO₂及添加ZrO₂助剂的Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂CO甲烷化催化活性和吸附性能。结果表明,在CO体积分数 1%、空速 5000h^-1、常压的反应条件下,200℃时Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂可将CO完全转化。而相同反应条件下Ni/SiO₂催化剂上CO的转化率仅为35%,直至270℃时方可将CO完全转化。由此可见,ZrO₂助剂的添加明显提高了Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂的CO甲烷化催化活性。同时,ZrO₂助剂的添加显著提高了Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂对CO的吸附能力,H₂存在时可通过在较低温度时形成较多的桥式羰基氢化物来提高Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂的CO甲烷化催化活性;CO甲烷化反应条件下,Ni/SiO₂和Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂上C-O键的削弱和断裂是经由羰基氢化物 多氢羰基氢化物的途径,而不是经由C-O键的直接断裂途径。     

PP/SiO2杂化复合材料的制备与性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS),甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要原料,甲基丙烯酸一口一羟丙酯为活性单体,溶胶一凝胶法制备PMMA／SiO2杂化准凝胶,并以其为填充物对PP进行复合改性。采用FT-IR、XRD、SEM、PLM等对材料的结构进行分析,同时对其力学性能进行测试,研究了复合材料力学性能与组成、结构间的关系。研究发现,PMMA／SiO2杂化材料能诱导PP基体中口晶型的生成,并使PP球晶细化。PP／SiO2杂化复合材料(PSH)中siO2含量为2％(wt)时,缺口冲击强度较纯PP提高81％。     

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).     

微波法研制催化降解亚硝胺的ZrO2/NaY沸石新材料

通过微波辐射能将ZrO2直接分散在NaY沸石上,调变沸石的表面酸碱性质并制成降解亚硝胺的催化新材料;其分散阈值约为10%。ZrO2/NaY对于吡咯烷亚硝胺降解的催化能力优于ZrO2和NaY沸石,在空气中降解还能显著抑制生成NOx。     

载体表面性质对Cu/ZrO2催化剂CO加氢反应行为的影响

用XRD、LRS、NH₃-TPD、CO₂-TPD和CO-FTIR等表征手段考察了不同温度焙烧的氧化锆表面性质的差别,特别是表面酸碱性的差异对Cu/ZrO₂催化剂CO加氢反应行为的影响。结果表明,不同温度焙烧的氧化锆表面酸碱性具有较大的差异,其中以450℃焙烧的氧化锆具有较高的表面碱性和最低酸性。这些表面性质的差异对于Cu/ZrO₂催化剂的CO吸附行为产生较大的影响,进而影响CO的加氢反应活性。以450℃焙烧的氧化锆为载体时,Cu/ZrO₂催化剂具有较好的反应活性。     

溶胶-凝胶法制备ZrO2/SiO2纳米复合材料的研究

利用溶胶-凝胶法制备了ZrO2/SiO2纳米复合物室温磷光材料,通过各条件的优化,最终确定溶剂为异丙醇、Zr摩尔掺杂百分含量为15%、550℃下煅烧3h得到的纳米ZrO2/SiO2复合物的室温磷光发光性能较好,其最大激发波长为280nm、发射波长为460nm,且磷光寿命为0.56s。