三维骨架聚合物的孔径调控及其滤光效应

利用二阶段相分离控制方法制备不同孔径的三维骨架聚合物及配位聚合物材料.在第一阶段的反应诱导相分离中,通过加入十二烷基苯磺酸作为相分离抑制剂,控制了环氧树脂在聚乙二醇介质中固化反应的相分离速率和程度;在第二阶段,将处于亚稳状态的聚合物用ZnSO4或CdSO4水溶液处理,在配合作用的推动下发生二次相分离,并稳定三维骨架结构,最终实现了在1~2μm范围内调节孔径大小.研究了三维连续孔道在充满二乙烯基苯高折射液体后的滤光特性,通过引入金属离子改变固体材料折射率的方法,验证了光在高折射液相中的全反射效应,并从定性角度建立三维骨架材料的孔径及分布与透射光波长范围之间的关系,对新光学现象给出了初步解释.     

大尺寸SiO2大孔材料固定化漆酶

以表面固定Cu²⁺的改性大尺寸SiO₂大孔材料作为载体, 考察了时间、pH和给酶量对漆酶固定化效果的影响, 并对固定化漆酶的活性和稳定性进行了研究。结果表明:5 h时吸附达到平衡, pH为4.5、漆酶与载体比例为5 mg·g^-1时固定化效果最好, 酶活回收率可达到100.4%;固定化漆酶的最适pH和最适温度较游离漆酶的均有升高且范围变宽, 固定化后, 漆酶的pH稳定性和热稳定性都得到显著提高;固定化漆酶的K_m值略高于游离漆酶的;固定化漆酶具有良好的操作稳定性, 与底物反应反复操作10批次后剩余酶活为72.7%。     

大尺寸SiO2大孔材料固定化漆酶

以表面固定Cu2+的改性大尺寸SiO2大孔材料作为载体,考察了时间、pH和给酶量对漆酶固定化效果的影响,并对固定化漆酶的活性和稳定性进行了研究。结果表明:5 h时吸附达到平衡,pH为4.5、漆酶与载体比例为5 mg·g-1时固定化效果最好,酶活回收率可达到100.4%;固定化漆酶的最适pH和最适温度较游离漆酶的均有升高且范围变宽,固定化后,漆酶的pH稳定性和热稳定性都得到显著提高;固定化漆酶的K m值略高于游离漆酶的;固定化漆酶具有良好的操作稳定性,与底物反应反复操作10批次后剩余酶活为72.7%。     

大孔SO42-/ZrO2-SiO2复合固体酸制备及催化性能

利用浸渍水解法在大孔SiO2载体上组装固体酸制备出大孔径SO42-/ZrO2-SiO2复合固体酸催化剂。用扫描电镜、红外光谱仪和粉末X射线衍射仪等对其进行表征,结果表明:大孔SiO2载体的毛细管效应促使ZrO2以纳米薄层方式均匀地沉积在SiO2薄层表面,并抑制了ZrO2晶体的生长和晶相的转变,载体的大孔全连通的结构赋予该复合材料高的通透性(孔径在1~2μm)、两面活性点和大的比表面积(约156 m2.g-1)。Hammett指示剂法测得经550℃焙烧后产物的酸强度H0值小于-13.75,属于固体超强酸。以乙酸正丁酯的合成为探针反应考察硫酸浸渍液浓度、焙烧温度等制备条件对其催化活性的影响,结果表明,该SO42-/ZrO2-SiO2固体酸具有较好的催化活性,当焙烧温度为550℃和硫酸浸渍液浓度为1.5 mol.L-1时,超强酸对酯化反应的催化酯化率达到97%。     

大孔MgO/ZrO2固体碱的制备及催化性能

以多孔聚合物为整体型模板,利用锆酸四丁酯原位水解并结合高温烧结的方法制备出大孔ZrO2载体,通过Mg(NO3)2溶液浸渍、高温煅烧制备出大孔MgO/ZrO2复合材料。SEM、FTIR、XRD、TG-DSC表征发现ZrO2载体是由三维连续的纳米薄层构成的大孔材料,MgO以纳米颗粒形式沉积在ZrO2的三维超薄层上。进一步通过CO2-TPD手段发现该ZrO2表面具有弱碱性位,MgO的负载显著增加了复合物的碱性。以碳酸二甲酯和异辛醇酯交换合成碳酸二异辛酯为探针反应,考察焙烧温度及活性组分负载量等制备条件对大孔MgO/ZrO2固体碱催化活性的影响。结果表明,该催化剂对碳酸二异辛酯的合成具有较好的催化活性,当焙烧温度为600℃,MgO含量为50%时目标产物的产率可高达到65%。     

反应诱导相分离过程的超声波在线跟踪

利用高频超声波对多相体系的界面Rayleigh散射作用实现了反应诱导相分离过程的在线跟踪.新技术用来跟踪环氧树脂在聚乙二醇介质中的固化反应,研究体系在不同浓度、不同反应介质、不同固化剂用量以及不同反应温度下的相分离过程.在对旋节线相分离模式深入分析的基础上,提出了双函数模型来描述相分离过程.将超声波散射强度与相分离速率函数以及相离散速率函数相结合,所得到的数学模型合理解释了超声波跟踪数据.跟踪技术发现,反应体系的浓度对相分离的速率和相结构的离散程度有很大影响,高浓度下的固化反应抑制了相分离,使相结构保持高的连续性;在高浓度和PEG2000介质中发现了l(t)滞后现象,证明了旋节线相分离的分离机理;环氧树脂与固化剂重量比为4/1时,相分离达到最佳状态;升高反应温度,固化反应速率提高快于相分离速率的提高,相分离被固化反应所抑制.新的技术将散射强度与微相结构中的离散程度对应起来,从而能实时分析相分离过程中微相结构的变化过程,为相分离的控制提供实验依据.     

大尺寸TiO2/SiO2大孔材料的制备及光降解性能

先以三维骨架聚合物为整体型模板,利用硅酸酯原位溶胶-凝胶过程并结合高温烧结的方法制备出大尺寸大孔径的SiO2载体,然后通过钛酸丁酯溶液浸渍、原位水解、煅烧制备出大尺寸的TiO2/SiO2大孔材料并用SEM、TEM、FTIR、XRD和XPS对其表征,结果表明SiO2载体具有三维连续的超薄层,TiO2以纳米薄层方式均匀地沉积在SiO2的三维超薄层上,形成TiO2/SiO2/TiO2三层夹心结构,层与层界面存在Si-O-Ti键,同时复合结构提高了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变温度.以甲基橙为目标降解物考察不同条件下制备的复合材料的光催化活性,采用复合材料吸入甲基橙溶液的方式,并借助甲醇萃取手段研究光降解动力学过程.结果表明,该复合材料具有较好的光降解催化活性,当焙烧温度为600℃和TiO2的负载量为54.5wt%时,其活性最大且降解速率常数达到1.78 h-1.