中空SiO2纳米微球的制备与表征

在乙醇/氨水介质中,将SiO2包覆在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)功能化的聚苯乙烯(PS)微粒表面,利用一步法得到了中空纳米二氧化硅微球;研究了影响中空纳米二氧化硅微球形成的主要因素,并探讨了中空纳米SiO2微球的可能形成机理.结果表明,在一定的反应时间下,当氨水用量为0.6 mL、温度为70℃时,可以获得空心结构的SiO2纳米微球;通过控制四乙基原硅酸盐(TEOS)的量可以调节微球的包覆层厚度.     

单分散空心SiO2纳米微球的合成与表征

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)功能化的聚苯乙烯(PS)粒子在SiO2包覆的同时被乙醇/氨水介质溶解, 得到了单分散空心SiO2纳米微球. 该空心SiO2纳米微球的尺寸和形态可以通过PVP, NH4OH和正硅酸乙酯(TEOS)的用量来调节. PVP用量增加导致PS粒子变小, 从而得到较小的空心SiO2纳米微球; NH4OH用量增加, 空心SiO2纳米微球表面变得粗糙; TEOS用量增加, 空心SiO2纳米微球的壳层厚度增加. 包覆(溶解)温度是控制空心SiO2纳米微球形成的最有效手段. 在70 ℃的包覆(溶解)温度下可以获得全部空心的SiO2纳米微球.     

TiO2/SiO2气凝胶微球的制备及其表征

以TiOSO4和硅溶胶为原料, 加入甲酰胺作为干燥控制化学添加剂, 采用W/O乳状液中的溶胶-凝胶法制备TiO2/SiO2凝胶微球, 通过正硅酸乙酯母液浸泡、溶剂交换、陈化和常压干燥技术制备TiO2/SiO2气凝胶微球, 采用光学显微镜、SEM、TEM和BET比表面及孔分布测定等手段对所得样品进行表征. 典型的气凝胶微球样品是由粒径15 nm左右, 粒度分布相当均匀的球状纳米粒子构成的轻质纳米多孔材料, 表观密度为177 kg•m-3, 比表面积372 m2•g-1, 平均孔径22.78 nm, 孔隙率高达92.0％, 微球的宏观粒径为50 m. 依据制备条件的变化, TiO2/SiO2气凝胶微球的宏观粒径可控在10～200 m之间, 表观密度为150～300 kg•m-3, 比表面积为300～400 m2•g-1, 平均孔径在18.71～22.78 nm之间变化.     

制备方法对模板法制备SiO2中空微球形貌的影响

模板法是制备无机中空微球的重要方法之一.首先通过苯乙烯和甲基丙烯酸的无皂乳液聚合法制得表面含羧基、粒径为360nm的单分散聚苯乙烯(PSt)乳胶粒,并以此为模板,分别采用表面改性-前驱体水解法(PHC)和SiO2纳米颗粒层层自组装法(LBL),制备出了不同壳层厚度的PSt/SiO2核壳结构复合微球,然后经500℃煅烧4h,得到SiO2中空微球.利用透射电镜和扫描电镜对微球结构形态进行了表征.研究表明,首先利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对PSt模板微球进行表面改性、然后再在乙醇-水混合介质中进行原硅酸乙酯(TEOS)水解与缩合反应的PHC法,是制备PSt/SiO2核壳结构复合微球的简便方法,复合微球经煅烧可制得表面均匀、结构致密、壳层厚度和形貌可控的SiO2中空微球;而LBL法制备PSt/SiO2核壳结构复合微球的工艺复杂,煅烧后所得SiO2中空微球结构疏松,易于破碎.     

明胶微球粒径控制的研究

采用乳化-凝聚法,在油包水(w/o)的体系中对明胶微球(GMs)粒径、微球的形态和分散性等进行了研究.扫描电子显微镜(SEM)和粒径分布曲线的结果表明在乳化体系中,提高明胶溶液的浓度或水油比例,明胶微球的粒径增大;增加乳化剂的用量,微球的粒径减小;选择合适的乳化时间和搅拌速率,可以改善微球的分散性和表面光滑程度.同时,通过调控实验条件,在明胶溶液浓度0.100 g/mL,水油比1/5,乳化剂浓度0.05g/mL时研制出了平均粒径为3.58μm的表面光滑、分散性好的明胶微球.     

光学魔术——斑斓的微结构色

自然界中的一些颜色是由非常精细的微米级结构或者纳米级结构而形成的结构色。这种结构色是生物体亚显微结构形成,通常具有光泽,颜色会随视角发生变化,例如蝴蝶翅色、一些鸟类羽毛、甲虫体壁表面等。结构色具有不褪色和环保等优点,通过对自然界中结构色的研究可以促进防伪、装饰等领域的发展。本实验采用了一种绿色简单的方法,将廉价易得的正硅酸乙酯与氨水简单混合即可得到均匀的二氧化硅纳米颗粒。通过改变正硅酸乙酯和氨水的加入量可以调节二氧化硅纳米颗粒的粒径,从而获得不同结构色的悬浮性墨水,可直接用于书写或绘制结构色图案,有望用于低成本制备彩色颜料。     

SiO2表面包覆对Fe3O4磁性微球性能的影响

采用化学共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米粒子;用柠檬酸钠进行表面修饰得到在水相中稳定分散的Fe3O4溶胶。以Fe3O4磁性纳米粒子为种子,用碱催化正硅酸四乙酯水解、缩合制备了粒径和磁性可控的核壳结构的Fe3O4@SiO2复合微球。通过FT-IR,XRD,TEM,VSM和古埃磁天平对Fe3O4@SiO2复合微球进行表征。研究了SiO2包覆对Fe3O4@SiO2复合微球性能的影响。     

无皂乳液聚合法合成阴离子PS微球及粒径控制

以苯乙烯(St)和丙烯酸(AA)为单体,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用无皂乳液聚合法合成了单分散阴离子聚苯乙烯(PS)微球,并对微球结构和影响单分散性的因素进行了研究。结果表明,AA单体也已共聚到聚合物链上,AA的加入使PS微球粒径减小,并赋予PS微球表面负电性;聚合反应的活化能为42.95kJ/mol,升高聚合温度提高了反应速率;随着KPS用量的增加,PS微球粒径减小,在用量为0.6%时呈现最好单分散性;随着反应介质中丙酮含量增加,聚合物在介质中溶解度增加,使PS微球粒径有所减小,但微球粒径分布有所变宽。     

用实验和模拟计算确定SiO2空心微球的孔径分布

用巨正则系综蒙特卡罗（GCMC）模拟方法结合统计积分方程（SIE）计算了SiO2空心微球球壳上的孔径分布（PSD）.HRTEM、XRD及氮气吸附等实验测试表明,SiO2空心微球的球壳上有无序的介孔孔道.在模拟中,基于实验数据,将SiO2空心微球模型化为具有一定孔径分布的园柱孔,流体模型化为Lennard-Jones(LJ)球,流体分子和孔壁间的相互作用采用Wang等人[10]最近提出的完全解析的势函数描述.模拟结果显示,用孔径分布拟合的吸附数据和实验吸附等温线吻合良好,说明PSD能够十分有效地表示SiO2空心微球的微孔结构.     

负载小粒径Au纳米粒子SiO2亚微球的制备

Au纳米粒子(AuNPs),特别是小粒径(～1 nm)AuNPs的粒径、形貌和表面状态对其催化性能有着重要影响。本文介绍了以小粒径Ag纳米粒子(5 nm)为牺牲剂,通过金属置换反应,在SiO_2亚微球上生长表面裸露的小粒径AuNPs。由于Au NPs表面完全暴露该材料在氧化还原催化方面具有广阔的应用前景。     

由硅溶胶生长单分散颗粒的研究

针对现行单分散二氧化硅颗粒制备方法的粒径预见性差、步骤繁琐、收率低等问题，研究了一种用硅溶胶作为种子，在氨、水和乙醇的混合溶液中通过水解正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）生长出单分散颗粒的简便方法。该方法仅在初始的悬浮液中滴加ＴＥＯＳ即可使种子正常生长，无须补充氨水以修正体系浓度的变化。最终的分散相浓度可达１０％（质量分数）。可选择生长的粒径范围在１微米以内并可精确控制。所得颗粒粒径分布偏差于Ｓｔｏｂｅｒ方法     

由硅溶胶生长单分散颗粒的研究

针对现行单分散二氧化硅颗粒制备方法的粒径预见性差、步骤繁琐、收率低等问题，研究了一种用硅溶胶作为种子，在氨、水和乙醇的混合溶液中通过水解正硅酸乙酯（TEOS）生长出单分散颗粒的简便方法．该方法仅在初始的悬浮液中滴加TEOS即可使种子正常生长，无须补充氨水以修正体系浓度的变化．最终的分散相浓度可达10％（质量分数）．可选择生长的粒径范围在1微米以内并可精确控制．所得颗粒粒径分布偏差优于Stber方法．讨论了种子数密度、生长环境和TEOS滴加速度对生长最终颗粒粒径分布偏差的影响     

Synthesis of Nanoscale Shell-core Titania Coated Silica Particles in the Presence of Polyether Polyamine and the Phase Transition

IntroductionTitanium dioxide with the rutile or the anatasestructure as,in principle,a white pigmentis widelyused as paints and plastic additives because of itshigh refractive index,oil adsorption,chemical orthermal stability[1— 4 ] .The most common manu- fac-ture of this material is based on the digestion of theore ilmenite(Fe O· Ti O) with sulfuric acid,fol-lowed by hydrolyzing the solution of titanium ionsand the calcination of the hydrous titanium ox-ides[5] .Another industrial prepara…     

Silica Coating on Colloidal Maghemite Particles

Maghemite colloidal particles are coated with a silica layer using a silicon alkoxide as silica precursor. The coating process is studied by electrophoresis, quasi-elastic light scattering, nitrogen adsorption, and infrared spectrometry analyses. The conditions of complete coverage of the iron oxide particles by silica and the nature of the maghemite–silica interface are discussed.     

Synthesis of Submicron-Sized Titania-Coated Silica Particles with a Sol-Gel Method and Their Application to Colloidal Photonic Crystals

A previously proposed method for preparing monodispersed titania particles was extended to preparation of titania-coated silica spherical particles. The core silica particles with an average size of 264 nm were prepared with Stöber method. The titania-coating was performed in ethanol/acetonitrile solvent in the presence of silica particles by a sol-gel method with the use of titanium tetraisopropoxide (TTIP) and methylamine (MA) catalyst. Average size of the silica-titania particles decreased from 457 to 292 nm with an increase in concentration of silica particles. Coefficient of variation for the particle size was less than 5%. Colloidal crystals could be fabricated with a dip-coating technique and a sedimentation process, respectively. Measurements of reflectance revealed peaks based on the Bragg diffraction. Those peaks red-shifted with an increase in titania shell thickness because of a high refractive index of titania. Annealing at high temperature transformed crystal structure of titania shell from amorphous to anatase (500°C) and rutile (1000°C), which led to red-shift of reflection peak because of an increase in refractive index of titania due to the crystallization.     

Application Relevant Characterization of Aqueous Silica Nanodispersions

This work describes the application relevant characterization of eight commercially available silica powders dependent on dispersing procedure using different instruments: photon correlation spectroscopy, nitrogen adsorption, and particle charge detector. The particle size of silica was found to be different in dispersion from that of all types of fumed silica, where, after proper dispersion, the measured average particle size is similar and much higher than the primary particle size. The different properties of these two silica types will be discussed.     

修饰晶种法合成MFI型分子筛膜包覆的活性炭颗粒

由于分子筛膜的分离和催化作用, 分子筛膜包覆的传统催化剂颗粒可以实现高效的催化过程. 活性炭颗粒作为一种常用的催化剂载体, 由于其表面的憎水性和不平整, 在不规则活性炭颗粒表面直接水热合成包覆一层分子筛膜非常困难. 为了克服上述缺点, 本文采用一种勃姆石凝胶修饰的晶种法在活性炭颗粒表面合成连续的分子筛膜. 以勃姆石溶胶为前驱体, 在活性炭颗粒表面通过喷涂预先形成一层相对平整的勃姆石凝胶层以改善活性炭表面. 在随后的晶种涂覆过程中, 晶种分散液加入部分勃姆石溶胶为胶粘剂, 所得的晶种层覆盖载体完全, 与载体结合牢固, 无需焙烧处理. 将晶种涂覆后颗粒在旋转动态水热175℃处理6 h, 得到分子筛膜包覆的活性炭颗粒, 所得材料分别用X射线衍射和扫描电镜进行表征. 包覆的分子筛膜为MFI 结构, 厚度约为5μm. 对比实验表明, 没有勃姆石溶胶修饰的活性炭颗粒上不能成膜. 这种勃姆石凝胶修饰晶种法为在各种惰性载体上合成分子筛膜提供了便捷的方法.     

阴离子型水性聚氨酯分散液胶束粒径及形态的研究

用甲苯二异氰酸酯(TDI)、二元醇、扩链剂(extender)通过“二步法”合成了阴离子型水性聚氨酯分散体。动态激光光散射对其胶束直径的测试结果表明,胶束的直径与聚氨酯结构中的二元醇/扩链剂摩尔比有密切的关系,同时也依赖于所用二元醇结构的亲水性。当聚氨酯结构中亲水单元与疏水单元的含量比处于某一数值时,胶束直径最小;亲水单元含量太多时,胶束因为水性介质的溶剂化作用而膨胀,直至成为溶液状态;当疏水性单元含量太多时,胶束因为水性介质的排斥而聚集沉淀。     

Formation of Water-Soluble Dye-Doped Silica Particles

Formation mechanism of dye-doped silica particles less than 1 µm in diameters by the Stöber method was investigated. With increasing the content of dyes such as water-soluble porphyrin (TTMAPP) and laser dye (Nile blue), these dye-doped silica particles showed the similar tendency to the following characters: (1) Particle size increased, passed through the maximum at the dye content corresponds to the isoelectric point, and then followed by decrease; (2) Ratio of dimer and monomer of the incorporated dye decreased. In aqueous solution positively charged dyes showed good affinity with negatively charged SiO₂ primary particles from the early stage of the formation. Zeta potential of doped-silica particles was measured against nominal dye content: from non-doped to highly doped particles, their surface charge changed from negative to positive. The similar influence caused by positively charged dyes on the particle formation was also observed by Ca²⁺ doping.     

Oligo-lysine Induced Formation of Silica Particles in Neutral Silicate Solution

Introduction Theformationofsilicastructuresunderthecontrol ofalivingorganism(biosilification)isawidespread phenomenoninnature,whichisfoundinmanylife formssuchasdiatoms,spongesandgrasses,etc.[1,2].Themostattractiveaspectofbiosilificationisthatex quisitestr…