疏水性对溶胶-凝胶SiO2薄膜抗真空污染及抗激光损伤能力的影响

以正硅酸乙酯作为前驱体, 利用碱催化方式制备了SiO₂溶胶, 通过在溶胶中添加含疏水基团(-CH₃)的六甲基二硅氮烷(HMDS)对溶胶进行改性, 使用添加不同物质的量比HMDS改性后的溶胶用提拉法在K9基片上镀膜, 获得了具有疏水性能的SiO₂薄膜。采用自制接触角测量仪、紫外-可见-近红外分光光度计研究了薄膜的水接触角和透过率。测试了薄膜的激光损伤阈值, 并观察了激光辐照后薄膜的损伤形貌。通过真空污染实验对薄膜的抗污染能力及抗激光损伤能力进行了研究。实验结果表明:经疏水改性的溶胶所镀制的薄膜激光损伤阈值由未改性样品的24.3 J·cm^-2增加到37 J·cm^-2(1 064 nm, 10 ns), 且抗真空污染能力大大加强:在真空环境下保存168 h后, 未改性样品的峰值透过率下降了2%, 而疏水改性后的样品峰值透过率仅下降了0.25%, 并保持了较高的激光损伤阈值(30.8 J·cm^-2)。     

微结构与表面修饰对二氧化硅多孔薄膜疏水性能的影响

通过引入聚乙二醇(PEG)改性传统二氧化硅(SiO2)溶胶,得到了粒径分布较宽且粒径可控的溶胶。比较了六甲基二硅氮烷(HMDS)溶胶内修饰和薄膜表面修饰以及溶胶粒径对SiO2薄膜疏水性能的影响。采用动态光散射粒度仪定量测试了二氧化硅溶胶老化过程中粒度的变化,用原子力显微镜、接触角测试仪、红外光谱仪、紫外-可见-近红外分光光度计分别对薄膜的表面形貌、表观静态接触角、薄膜成分及透光率等进行了测量。结果表明:PEG的添加可有效增大溶胶粒度从而增大薄膜的粗糙度,提高薄膜的疏水性。表面修饰效果受修饰方式和SiO2粒径影响,粒径较小时有利于溶胶内修饰,粒径较大时有利于对薄膜修饰。经过表面修饰剂(HMDS)的气氛处理得到了接触角为152°的超疏水薄膜,而且相比溶胶内修饰可以减小薄膜透光率的损失。     

耐环境性SiO2/SiO2-TiO2 增透膜的设计与制备

根据膜层设计理论设计出以K9玻璃为基体的耐环境性的双层增透膜, 这种增透膜在特定波长处具有超高的透过率. 以盐酸为催化剂, 分别以正硅酸乙酯和钛酸丁酯为前驱体制备了SiO2和TiO2溶胶, 将SiO2和TiO2溶胶按一定比例混合得到SiO2-TiO2复合溶胶. 通过改变复合溶胶中SiO2的含量调节复合膜的折射率, 通过改变提拉速度控制薄膜的厚度. 实验结果表明, 双层增透膜在550 nm处的透过率达到99.9%. 增透膜经较强机械摩擦后峰值透过率基本保持不变, 表明该增透膜具有优良的耐摩擦性. 进一步采用六甲基二硅氮烷对增透膜表面进行修饰, 修饰后增透膜的接触角增大至98.3°, 增透膜的疏水性及环境稳定性得到较大提高.     

超疏水棉花的制备及用于油水分离

采用溶胶-凝胶法制备了SiO2水溶胶,并用三甲基甲氧基硅烷进行疏水改性,通过一步浸泡法将改性后SiO2水溶胶修饰到棉花上制备出改性棉花,用接触角测定仪和扫描电子显微镜对制备的改性棉花进行了表征,二次蒸馏水及酸、碱液滴在改性棉花上的接触角均大于150°,表明制备的改性棉花具有超疏水性和耐酸碱性。 改性棉花对柴油展示了高达8.3 g/g的饱和吸附量,在5次重复使用中,吸附能力和接触角均可维持在4.0 g/g和大于150°水平。 在油水混合物吸附研究中,改性棉花吸水量仅是未改性棉花吸水量的1/45,表明改性棉花对油具有很好的选择性。 吸附了柴油后的改性棉花经过简单挤压,即可直接回收吸附的柴油和释放出改性棉花,从而实现了改性棉花的重复使用。     

碱/酸两步催化法制备耐候性SiO2增透膜的研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为先驱体,采用碱/酸两步催化溶胶-凝胶法制备出一种兼具碱催化增透膜的高透过率和酸催化增透膜的良好耐摩擦性能的优点的SiO2增透膜。对酸碱催化SiO2相对比例及酸催化时水含量的系统研究表明,当酸催化SiO2的含量为50%时,增透膜综合性能最好,即具有高透过率和高耐摩擦性;当nH2O/nHCl=1∶0.0010时,增透膜的透过率最高。碱/酸两步催化法制备的增透膜与水的接触角仅为11.3°,本文进一步用六甲基二硅氧烷(HMDS)对增透膜表面进行了修饰,修饰后增透膜的接触角提高至52.5°,增透膜的疏水性及环境稳定性得到较大的提高。     

KH570液/气相改性对SiO_2薄膜耐潮湿性能的影响

选用有机硅烷KH570(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)作为修饰剂,分别采用液相修饰和气相修饰这两种方法制备SiO_2改性薄膜,并对比两种方法对薄膜成分、结构、耐潮湿性能的影响。结果表明,经KH570气相处理和液相修饰后,薄膜表面结构均变得更加致密;水接触角从38°分别增大至86°和99°;在高湿度环境中放置60 d后薄膜的峰值透过率分别下降0.02%和0.01%。改性薄膜表面接触角均未达到超疏水程度却仍然具有良好的耐潮湿性能,这一结果表明,薄膜的耐潮湿性能并不单纯取决于薄膜表面疏水角的大小,而是同时受到薄膜的表面结构和组成成分的综合影响。     

利用溶胶-凝胶法制备不同尺寸的疏水型SiO2纳米微粒的研究（英文）

本文利用溶胶-凝胶(sol-gel)技术并在Stber法的基础上,制备了粒径尺寸在20 nm到90 nm可控的SiO2纳米微粒。通过控制氨水的起始浓度可较为便捷的调控粒子的尺寸。六甲基二硅氮烷(HMDS)用做疏水改性剂,以调整纳米微粒的润湿性。改性粒子的红外光谱亦证明了HMDS的成功引入。这些疏水亲油的纳米微粒可望用于纳米液中,以增大注水量并最终提高油层采收率。     

疏水型SiO2光学增透膜的制备

以正硅酸乙酯（TEOS）为有机醇盐前驱体,采用溶胶-凝胶技术,通过酸/碱二步法控制实验条件,结合三甲基氯硅烷（TMCS）对胶粒表面的修饰过程,制备出结构可控的疏水型SiO2薄膜.采用椭偏仪、FTIR、接触角测试仪、SEM等对薄膜的折射率、红外特性、接触角以及表面形貌等进行了测量.研究结果表明,疏水型SiO2薄膜的折射率在1.33～1.18之间连续可调;SiO2胶粒表面的亲水性－OH中的H已部分被非活性－Si(CH3)3基团取代;接触角由表面未修饰膜的40°左右增加到表面修饰膜的120°左右.     

溶胶-凝胶法制备SiO2/SiO2-TiO2双层防雾增透膜

以本征机械性能良好的溶胶-凝胶酸催化SiO₂和TiO₂薄膜为基础, 设计并制备了具有高透过率和良好机械性能的λ/4-λ/4 SiO₂/SiO₂-TiO₂双层增透膜. 所得薄膜在中心波长处的峰值透过率达到99.9%, 与设计膜层的透过率曲线高度吻合. 经耐摩擦和黏附性测试后, 该双层增透膜峰值透过率基本保持不变, 硬度高达4H, 表明其具有良好的机械性能. 水表面接触角测试结果显示该双层增透膜具有超亲水性, 表现出良好的冷/热防雾效果.     

疏水增透SiO2膜的制备及其性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)和二甲基二乙氧基硅烷(DDS)为前驱体，在碱催化体系中通过选择合适的原料配比以及对体系溶胶 凝胶过程的控制使DDS和TEOS的水解产物发生共缩聚反应，进而制备出改性的SiO2溶胶，并采用旋转镀膜法(spin coating)直接获得了同时具有良好疏水和增透性能的SiO2光学膜，克服了增透膜防潮性能差的缺点.同时采用透射电子显微镜（TEM）、粒度分布（SDP）等手段研究了不同条件下溶胶的性质及其对膜层性能的影响，并与未经改性的SiO2增透膜进行了比较，结果表明改性后的膜层不仅疏水性大大增加，且在相同镀膜条件下，膜层的厚度随着老化时间的延长增加较小，故其透过率曲线在300～800 nm范围内不易出现多个增透峰.     

Effect of hydrophobicity on the stability of sol–gel silica coatings in vacuum and their laser damage threshold

Silica antireflective coatings modified by hexamethyldisilazane (HMDS) were deposited on clean substrates (silicon wafer or K9 glass blanks) by sol–gel processing. The effects of HMDS on the contamination resistant capability and laser-induced damage threshold (LIDT) of coatings were investigated. Transmission electron microscopy revealed that a stable sol with uniformly distributed silica particles with an average particle size of about 15 nm was acquired by adding appropriate amount of HMDS into the standard SiO₂ sol. With the modified sol the resultant coatings were hydrophobic and the contact angle for water increased with increasing amount of HMDS in the reaction mixture. Such increase in hydrophobicity was not the result of surface roughness. The antireflective properties were retained after HMDS-treatment and the maximum transmission values were above 99 %. The introduction of HMDS into silica sols had also increased the LIDT of coatings from 24.3 to 37.0 J cm^?2 when the molar ratio of HMDS to tetraethoxysilane was 0.05:1. The increase in LIDT was attributed to the decrease of nodular defect and uniform microstructures of coatings as an effect of the HMDS modification. After some of the hydroxyl groups on the surface of the SiO₂ particle were replaced by methyl groups, from which the SiO₂ particle gained a water-repellent surface, the stability of coatings in vacuum was increased. The maximum transmission values of modified coatings decreased by only 0.25 % after storage under vacuum for 168 h. In contrast, the standard sol–gel silica coatings decreased about 2 % under similar conditions. The LIDT of modified coatings remained as high as 30.8 J cm^?2, more than that of standard coatings stored for the same duration in air.     

The stability of sol–gel silica coatings in vacuum with organic contaminants

Sol–gel SiO₂ antireflective coatings were prepared with different post-treatments, and their performance in a vacuum environment with intentionally induced organic contaminants were studied in detail. The pores of the silica coating can be filled with contaminants, which can increase the refractive index of the film and also absorb or scatter the light and therefore reduce the transmittance. Heat treatment at low temperature can insure against the possible volatilization of the components of the coating, but does not prevent the adsorption of organic contaminants and the degeneration of the transmittance. If an ammonia and hexamethyldisilazane (HMDS) vapor treatment is adopted before heat treatment, the optical stability can be greatly enhanced by reducing the adsorption of contaminants. The increased resistance to contamination is due to changes in the coating’s structure and composition, including a reduction of the specific surface area and surface polarity as a result of ammonia treatment and HMDS treatment, respectively.     

大比表面积钛黑颜料的制备和表征

本文首次通过pH值控制沉淀法制备前驱物丁二酸钛肼复盐,并进一步热分解制备大比表面积钛黑颜料-黑色钛氧化物。通过比表面积(BET)、电子能谱(EDS)、X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(HRSEM)、物理吸附仪、激光粒度仪和Color i5型台式分光测色仪对黑色钛氧化物进行了表征,确定了黑色钛氧化物的组成为2TiO2·Ti2O3,其表面积为53.854 4 m2·g-1。并考察了酸源、水合肼用量、酸钛比、反应时间、pH、NaOH浓度和煅烧温度等各种反应参数对黑色钛氧化物的颗粒尺寸、分布均匀性和黑色度的影响。用元素分析仪和等离子体光谱仪测定了前驱物组成,确定其组成为[Ti(C4H4O4)2]0.85·2Ti2O3·6N2H4·3H2O,并探讨了黑色钛氧化物形成机理,为新型混合价材料黑色钛氧化物的制备提供重要参考依据。     

基于1,1’-二苯乙炔-3,3’,5,5’-四羧酸微孔铜配位聚合物的合成和气体吸附性质

本文报道了配合物[Cu2(EBTC)(H2O)2]·8H2O·DMF.DMSO(1,EBTC=1,1′-二苯乙炔-3,3′,5,5′-四羧酸根;DMF=N,N-二甲基甲酰胺;DMSO=二甲基亚砜)的合成、晶体结构和吸附性质。1拥有内径为0.85 nm和0.85 nm×2.15 nm的两种孔洞,分别被6个和12个四羧酸根桥联的[Cu2(CO2)4]螺旋桨式结构围绕,并被EBTC连接成三维超分子结构,该结构拥有可容纳溶剂分子的一维孔道。1为(3,4)-连接的fof(sqc1575)拓扑结构,具有非常大的孔体积,其值高达单位晶胞体积的72.8%。去除溶剂分子后的1a表现出永久孔性,其Langmuir表面积为2844 m2·g-1,BET表面积为1 852 m2·g-1。它对H2、CO2、CH4和C2H2具有可观的气体吸附量和相对较高的吸附焓。特别是,在迄今所有已报道的孔性金属-有机材料中,1a在273 K、1.0×105Pa下,表现出最高的乙炔吸附量(252 cm3·g-1)和很高的吸附焓(吸附量为1 mmol·g-1时的吸附焓为34.5 kJ·mol-1)。     

Ag-Ag2Se共敏化ZnO花-棒异质结构的合成及其光电化学特性

采用水相法合成ZnO花-棒(ZFRs)有序阵列结构,同时利用离子交换法,制备Ag和Ag2Se量子点共敏化光ZnO光阳极(AA-ZFRs)。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线能量色散谱(EDS)和透射电子显微镜(TEM)等手段对样品进行了分析和表征,并测试其光电化学特性以及量子效应。结果表明,Ag-Ag2Se共敏化ZnO花-棒三维有序结构对太阳光的吸收范围延展至近红外区(750 nm),并且在敏化层与ZnO基质界面形成异质结,有效的抑制光生电子-空穴对复合,增强光转换量子效应,从而提高光电化学性能,开路电压达到-0.77 V,短路电流为0.64 mA。     

5-Br-PADAP-NO2--SCN-三元离子缔合物分光光度法测定微量NO2-的研究

研究了在硫酸介质中５－Ｂｒ－ＰＡＤＡＰ与ＮＯ＾－２和ＳＣＮ＾－形成三元离子缔合物的最佳条件,其表观摩尔吸光系数ε５５０＝２．４＊１０＾４Ｌ／（ｍｏｌ．ｃｍ）,缔合物组成比为ｎ（５－Ｂｒ－ＰＡＤＡＰ）：ｎ（ＮＯ＾２）：ｎ（ＳＣＮ＾＿＝１：１：１。     

Cr-Cu/SiO2催化剂上顺酐和1,4-丁二醇的耦合反应

研究了Cr-Cu/SiO₂催化剂上顺酐加氢反应和1,4-丁二醇脱氢反应耦合制备重要的精细化学品γ-丁内酯. 耦合反应显著提高了顺酐转化率和γ-丁内酯选择性. Cr修饰提高了催化剂的脱氢活性, 抑止了催化剂的过度加氢活性, 使1,4-丁二醇的转化率和γ-丁内酯选择性显著提高. Cr修饰量为w＝5%的Cr-Cu/SiO₂催化剂上耦合反应的原料转化率为100%, γ-丁内酯选择性达98.8%. XRD, XPS等研究表明, Cr修饰促进了催化剂上铜元素的分散, 氧化铬对氧化铜有给电子作用, Cr修饰的Cr-Cu/SiO₂催化剂还原后比Cu/SiO₂具有更多的Cu^＋, 这有利于催化剂脱氢活性和γ-丁内酯选择性的提高.      

还原石墨/氧化锌复合薄膜的制备及其光电转换性能

本工作研究不同过程还原的氧化石墨rGO/ZnO(reduced graphite oxide/ZnO)复合膜的可见光激发光电转换性能。氧化石墨(GO)经KOH还原处理或NaBH₄还原处理后, 和氧化锌溶胶混合, 通过旋涂法和热处理在F掺杂SnO₂薄膜导电玻璃(FTO)衬底上形成复合薄膜。采用XRD、FTIR、FE-SEM、XPS、UV-Vis等方法对复合薄膜的晶相结构、微观形貌等进行表征, 并测试了复合薄膜在可见光照射下的光电转换性能。GO的预处理过程对复合薄膜的结构影响显著, 采用NaBH₄对GO处理更有利于形成均匀薄膜。光电流测试结果表明不同复合薄膜均能实现可见光照射下产生光电流, 其原理为rGO的光激发电子跃迁到ZnO, 而空穴在rGO中迁移, 在rGO与ZnO界面实现光生载流子分离。其中NaBH₄处理后的rGO/ZnO复合薄膜光电流密度最大, 达6×10^-7 A·cm^-2。     

μ3-O-{[μ-(n-Bu)2Sn(μ-FcCO2)(n-Bu)2Sn]FcCO2}二聚物的晶体结构和分子结构

标题配合物Mr=933.84,属单斜晶系,空间群P2₁/n,晶胞参数a=15.244(4)Å,b=20.895(7)Å,c=12.375(4)Å,β=97.39(3)°,Z=4,V=3909(2)ų,Dc=1.5879·cm^-3,F(000)=1872,最终偏差因子R=0.0684.该配合物分子呈中心对称,是具有Sn₂O₂中心内环的二聚体,Sn₂