纳米片状B与M相VO_2催化二氯甲苯氨氧化反应研究

以NH_4VO_3和草酸为起始原料制备了纳米片结构的VO_2(B)和VO_2(M),并将所制备材料及V_2O_5应用于3,4-二氯甲苯及2,6-二氯甲苯(DCT)氨氧化制备相应二氯苯腈(DCBN),考察了不同钒氧化物在氨氧化过程中的化学组成和晶型结构变化及其对催化性能的影响。多种表征结果表明,氨氧化后的所有样品均由VO_2(M)、V_2O_5及V_6O_(13)混合相组成。氨氧化测试结果表明,VO_2(B)样品表现出较好的催化性能,获得的3,4-DCBN和2,6-DCBN的产率分别为55. 9%和42. 7%。     

水性环氧-丙烯酸酯复合纳米涂层的制备及其防腐性能

先以Fe Cl_2和Fe Cl_3为原料,用化学共沉淀法制备了Fe_3O_4纳米粒子,再在其表面包覆Si O_2制得Fe_3O_4@Si O_2颗粒,然后将Fe_3O_4@Si O_2颗粒与水性环氧-丙烯酸酯乳液混合制备了复合涂层。采用透射电镜、红外光谱仪和X射线衍射仪表征了Fe_3O_4纳米粒子改性前后的形貌和晶体结构。通过塔菲尔极化曲线和浸泡试验考察了纳米粒子对复合涂层在自来水、3.5%(质量分数)HCl、3.5%Na OH和3.5%Na Cl溶液中耐蚀性的影响,并探讨了涂层的防腐机理。Si O_2成功包覆到Fe_3O_4粒子表面,提高了其与水性环氧–丙烯酸酯乳液的相容性,显著改善了复合涂层的防腐性能。     

掺钨VO_2纳米粉体的制备及其热致相变特能的研究

以偏钒酸铵(NH_4VO_3)和偏钨酸铵((NH_4)_6H_2W_(12)O_(40).XH_2O)为分别为钒源和掺杂剂,采用水热法进行掺杂钨(W)离子的二氧化钒(VO_2)粉体的制备,在通有氩气气氛的管式炉中600℃热处理6 h后得到纯净的掺杂W二氧化钒粉体,通过XRD、SEM及XPS分析所制备的掺钨二氧化钒的晶体结构、表面形貌以及组分价态的变化。利用DSC及FTIR检测其相变温度点以及相变前后的红外透过率。结果表明:制备出的掺杂W的VO_2粉末为M型纳米片状粉体,钨元素以W~(6+)形式掺入VO_2晶体,取代晶格中部分V原子。随着W离子的摩尔比的增加,VO_2的相变点明显下降,当掺量为2%时,其相变点降低为43℃,相变前后的红外透过率也发生了显著地下降,最大下降量达到40%。     

玻璃负载纳米TiO_2/SiO_2膜的制备和光催化性能

制备了玻璃负载纳米Ti O_2/Si O_2光催化膜,以甲基橙溶液作为模拟废水研究了其光催化性能,分别考察了光催化膜中m(Ti O_2)∶m(Si O_2)、膜厚度、使用次数和中试扩大以及再生方式对甲基橙模拟废水降解率的影响。试验结果表明,在太阳光下照射4 h,厚度为200~400 nm的光催化膜对10 mg/L的甲基橙模拟废水降解率为84%,失活的光催化膜可用模拟风、光、酸雨和人工清洗方式再生。纳米Ti O_2/Si O_2光催化膜可应用于光催化水处理设备、建筑易清洁玻璃和太阳电池玻璃。     

SiO_2在纳米复合电镀中的应用

采用纳米复合电镀技术制备的纳米Si O_2复合镀层拥有一系列优异性能,如耐磨、高硬度、耐高温、抗氧化和耐腐蚀等。介绍了纳米复合电镀的特点和强化机制,以及纳米Si O_2颗粒的分散方法,重点综述了纳米Si O_2在复合电镀中的研究状况及应用。     

超疏水近红外吸收涂层的制备及性能表征

以纳米Si O2为微纳结构改性剂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为粘合剂、Sm2O3为功能颜料,通过合理的涂层结构设计,采用刮涂法制备得到具有超疏水特性的PDMS/Sm2O3复合涂层。分析探讨了PDMS和Sm2O3配比(质量比)、纳米Si O2添加量及表面微纳结构层对涂层性能的影响规律。结果表明,PDMS和Sm2O3质量比对涂层性能具有重要影响,当m(PDMS)∶m(Sm2O3)=6∶4时,涂层对1.06μm近红外光的反射率可低至58.8%,涂层的水接触角可达到113°,明显高于传统聚氨酯基近红外吸收涂层的水接触角。通过在PDMS/Sm2O3复合涂层表面涂覆具有明显乳突状结构特征的PDMS/SiO2微纳结构层,可使涂层实现超疏水特性。PDMS/Sm2O3复合涂层表面经Si O2质量分数为30%的PDMS/SiO2微纳结构层涂覆后,其水接触角可增大到158°,滚动角可低至4°,同时具有较低的1.06μm近红外反射率(61.4%)性能。     

黏结剂对柴油车用V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂选择性催化还原性能的影响

采用偏NH_4VO_3和TiO_2为前驱体制备选择性催化还原(SCR)催化剂涂层所需浆料,将浆料浸涂在蜂窝陶瓷载体上,得到整体涂覆式SCR催化剂。研究了SiO_2溶胶、H_3PO_4及H_3NO_3对催化剂涂层耐久性及活性的影响。在模拟评价装置上对催化剂活性进行了评价。结果表明,SiO_2溶胶和H_3PO_4对催化剂涂层耐久性具有明显改善作用,质量分数8%的SiO_2溶胶和4%的H_3PO_4使催化剂涂层脱落率从32.71%降至4.08%和17.89%;V_2O_5-WO_3/TiO_2-4%SiO_2溶胶催化剂表现出较高的活性和选择性,新鲜催化剂NO的起燃温度(T_(50))为205℃,随着H_3PO_4添加量的增加,催化剂低温活性逐渐降低,高H_3PO_4添加量时,催化剂表面被H_3PO_4覆盖,大部分与钛及钒键连接的羟基基团被P—OH所取代,催化剂SCR活性降低。     

FC-4430/SiO2/PU复合疏水涂层制备及性能研究

具有疏水性表面的材料在自清洁、流体输送、减阻等领域具有潜在的应用价值。本文采用纳米Si O2粒子为添加剂,聚氨酯(PU)为成膜物,含氟表面活性剂(FC-4430)为低表面能修饰物,构筑出了微-纳米复合结构,采用涂刷工艺制备出FC-4430/Si O2/PU复合涂层。研究了Si O2和PU的质量比、FC-4430的用量对涂层疏水性能的影响。结果表明:在SiO2和PU的质量比为1:4,FC-4430的含量为1.5 mL时,复合涂层的疏水性能最好,水滴的接触角为127.6°。     

纳米Ag/TiO2掺杂改性环氧树脂复合材料的光催化性能研究

运用原位合成法,通过改变聚合温度、Ag/Ti O_2的质量比、溶剂浓度等参数完善纳米Ag/Ti O_2环氧树脂复合材料的合成步骤。以亚甲基蓝为底物对制备的树脂涂层进行光催化测试,通过MB溶液吸光值的变化探究掺杂纳米Ag/Ti O_2对环氧树脂的光催化性能的改善,并对其硬度、附着力等级、抗冲击强度等基本性能与纯环氧树脂作比较,最终得出结论:以原位合成法合成的纳米Ag/Ti O_2环氧树脂复合材料在Ag/Ti O_2质量比为0.6%(wt)时涂层性能达到最佳,其光催化降解性能得到显著提升。     

聚芳醚腈酮/SiC/Si3N4耐高温耐磨纳米复合涂层研究

以新型耐高温聚芳醚腈酮(PPENK)树脂作为涂料成膜物质,纳米SiC和Si3N4共同作为耐磨填料,制备了一系列新型耐高温耐磨PPENK/SiC/Si3N4纳米复合涂料。对复合涂层的摩擦学性能及热性能进行研究,通过扫描电镜(SEM)观察涂层磨损表面形貌,分析涂层磨损机理。结果表明:纳米SiC和Si3N4填料能有效改善纯PPENK树脂涂层的摩擦磨损性能。当PPENK树脂含量为22%,m(SiC)∶m(Si3N4)为3∶2时,涂层摩擦系数最小;当PPENK树脂含量为20%,纳米填料m(SiC)∶m(Si3N4)为1∶1时,涂层磨损质量损失最小。热重分析(TGA)表明无机纳米填料的加入对涂层的热性能有略微增强的作用。PPENK/SiC/Si3N4纳米复合涂层的磨损机理以粘着磨损为主,兼有犁耕磨损。     

TiO_2/SiO_2复合气凝胶的制备分析

以酞酸丁酯和正硅酸乙酯为原料,在酸性条件下,溶胶-凝胶法制备Ti O_2/Si O_2复合气凝胶。采用SEM照片分析Ti O_2/Si O_2复合气凝胶为松散的颗粒状,粒径为100~200 nm;通过XRD分析确定煅烧前后Ti O_2/Si O_2复合气凝胶的晶型转变,确证Ti O_2/Si O_2复合气凝胶的成功制备;通过光催化降解分析表明:Ti O_2/Si O_2复合气凝胶对罗丹明B具有较好的吸附作用,且在150 min时罗丹明B基本降解完全。     

SiO_2纳米胶囊的细乳液法制备及其载药性能研究

在细乳液反应体系中,以阳离子型乳化剂稳定的纳米油滴为模板,通过正硅酸乙酯(TEOS)的界面水解-缩合反应制备Si O_2纳米胶囊,并将其用于装载姜黄素。采用动态光散射和透射电镜研究了Si O_2纳米胶囊的尺寸和形态;采用红外光谱和热失重测试研究了Si O_2纳米胶囊装载姜黄素的能力;采用紫外-可见分光光度计研究了装载姜黄素的Si O_2纳米粒子的姜黄素缓释动力学。结果表明:细乳液法能高效地制备Si O_2纳米胶囊,其尺寸和壳壁稳定性能通过阳离子乳化剂和TEOS的用量调控;Si O_2纳米胶囊能高效地装载姜黄素,且对其有一定的缓释效果。     

HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层的制备及其生物活性

以羟基磷灰石(HA)、壳聚糖(CS)、SiO_2和Fe_2O_3粉体为原料,采用电泳沉积法制备了HA/CS/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层,经700℃烧结2 h后得到HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层。通过FTIR、SEM、EDS、XRD、万能材料试验机、电化学工作站对HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层进行了性能测试与结构表征,采用自主构建的2-[4-(2-羟乙基)-1-哌嗪基]乙磺酸(HEPES)模拟体液(H-SBF)对复合涂层的体外生物活性进行了评价。结果表明:HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层与钛基体间的结合强度达31.9 MPa;HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层在H-SBF中的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为0.276 V和1.113×10-8A/cm~2;该复合涂层粉体对枯草芽孢杆菌的抑菌率达到81.9%。在H-SBF中培养14 d后,复合涂层表面碳磷灰石化。     

In2O3/CdS复合物的制备及光催化性能

以氧化铟(In_2O_3)纳米球作为基体,采用水热法制备了氧化铟/硫化镉(In_2O_3/CdS)复合光催化剂,并利用XRD、SEM等对所制备复合光催化剂进行了表征。结果表明:复合光催化剂由立方相的In_2O_3纳米球和六方相CdS棒状结构组成,且In_2O_3纳米球附着于CdS棒状结构表面上。光学性能测试和光降解实验发现:所得复合光催化剂与纯In_2O_3和纯CdS相比,不仅光响应范围增加,而且光催化亚甲基蓝(MB)的活性也得到显著改善。当In_2O_3/CdS中n(In_2O_3)∶n(CdS)=1∶4时,光催化效率改善尤为明显,当复合催化剂的质量为0.05 g时,MB转化率达到96.2%;这可能是由于CdS接受In_2O_3表面上的光生电子,减少了光生电子与空穴的复合机会,因而提高了光催化降解能力。     

Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2/V_2O_5复合材料的制备及电化学性能

实验采用NH_4VO_3对富锂锰基材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2(Lirich)进行表面修饰。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及电化学方法等手段进行了表征。TEM显示在材料表面形成10 nm左右的包覆层。XRD结果发现,包覆后的Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2(Lirich-V_2O_5)晶体中出现Li_3VO_4。Lirich-V_2O_5的首次充放电效率为103.1%,说明V_2O_5包覆层对Li Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2起到了预活化的作用。Lirich循环20圈之后的容量保持率为71.4%,而Lirich-V_2O_5的容量保持率则达到了90.4%,说明V_2O_5包覆层有效抑制材料与电解液的副反应。     

MgO在Al_2O_3-SiC-C-Si-Al体系中的高温反应

为了研究Al_2O_3-SiC-C材料与其他材料复合后的性能,在复合加入6%(w)的Al粉+Si粉的基础上,再分别加入质量分数为0、0.5%、1%、2%、4%和6%的电熔镁砂粉,以研究引入MgO对该复合材料热膨胀性和抗氧化性的影响,并探讨高温下MgO在Al_2O_3-SiC-C-Si-Al体系中可能发生的反应。结果表明:1)向Al、Si复合Al_2O_3-SiC-C材料中加入少量的镁砂粉后,MgO与C、Si、Al、SiC等发生反应生成Mg、CO等气体而导致材料结构疏松,降低了材料的抗氧化性;2)高温下,MgO与Al_2O_3以及由Si氧化生成的Si O2等形成复杂的多元体系,有大量的低熔点相生成,收缩效应明显,减弱了生成尖晶石所产生的膨胀效应。因此,必须严格控制镁砂粉加入量在2%(w)以下,才能使Al_2O_3-SiC-C材料保持优良的高温性能。     

纳米碳化钒/铬复合粉末对cBN磨具用陶瓷结合剂性能的影响

为了探索在不同烧结温度下纳米碳化钒/铬复合粉末对cBN磨具用陶瓷结合剂性能的影响,实验选用SiO_2-Na_2O-Al_2O_3-B_2O_3-CaO系统作为基础陶瓷结合剂体系,向陶瓷玻璃料中加入6%质量分数的纳米碳化钒/铬复合粉末并分别在微波烧结炉中以不同温度烧结制得纳米陶瓷结合剂。实验采用LCP-1差热膨胀仪、CMT4504型电子拉伸试验机、Stemi2000-C金相显微镜等测试分析仪器,分别对所得结合剂进行差热分析、抗折强度、显微结构分析等性能检测。实验结果表明:纳米碳化钒/铬复合粉末对结合剂性能有很大影响;加入6%纳米碳化钒/铬复合粉末能使陶瓷结合剂最大抗折强度从18.32MPa(550℃)增大到44.44MPa(600℃);纳米碳化钒/铬可以减小陶瓷结合剂的密度,以700℃的温度烧结时,结合剂密度从2.165g/cm~3减小到1.256g/cm~3;以600℃烧结时,6%纳米碳化钒/铬复合粉末能使结合剂的流动性从145.8%增大为154.8%。     

VO_2-WO_3复合薄膜的制备及其热致变色-电致变色性能研究

智能玻璃是目前建筑节能重点研究方向。本研究将自制氧化钒纳米粉体均匀分散到钨溶胶体系,取上清液旋涂于ITO基板,经干燥、退火后制得VO_2(M)-非晶WO_3复合薄膜。实验结果表明,所制备的VO_2(M)-非晶WO_3复合薄膜兼具热致变色和电致变色性能,通电后薄膜表现典型的电致变色特征,可见光和近红外光透过率明显下降。退火过程中,部分W掺杂到VO_2中,使薄膜的热致相变温度降低10°C左右。复合薄膜在双响应条件下,其可见光透过率为32.6%、调控效率为18.8%。     

钒离子价态、pH和稳定剂对二氧化钒溶胶稳定性的影响

采用沉淀-胶溶法室温制备得到VO_2溶胶,通过Zeta电位系统分钒离子稳定性、pH值、稳定剂等对溶胶稳定性的影响。结果表明,pH值为5时VO_2溶胶具有良好的稳定性。在VO_2溶胶形成和陈化过程中,VO~(2+)逐渐被离去O_2~(2-)的基团氧化成高价离子。使用稳定剂P(MEMA)-N_2H_4(n_(P(MEMA))/n_(VO_2)=0.11,n_(N_2H_4)/n_(H_2O_2)=1∶1),可以抑制钒离子被氧化且得到稳定溶胶。在此基础上,提出了评判VO_2溶胶稳定性的标准。     

MoSi2和(Mo,W)Si2涂层的宽温域氧化过程

采用包渗法在Mo及Mo?W基体上分别制备MoSi2及(Mo,W)Si2涂层,研究了W掺杂对MoSi2涂层抗氧化性能的影响规律和作用机理。结果表明,W元素固溶到MoSi2涂层中,形成(Mo,W)Si2固溶体,涂层微观结构更加致密化。在1600℃高温下静态氧化,(Mo,W)Si2涂层抗氧化失效时间长达70 h,1200℃下氧化1000 h仍具有良好的防护性能,抗氧化性能大幅提升。加入W元素阻碍了Si元素与基体间的扩散反应,降低了涂层中Si元素的消耗速率,显著增强了(Mo,W)Si2涂层抗高温氧化性能。在500℃低温下静态氧化50 h,与MoSi2涂层相比,(Mo,W)Si2涂层氧化产生明显的“Pest”现象,涂层严重粉化失效。加入W元素降低了涂层中Si元素的扩散速率,导致低温下涂层表面无法形成致密氧化层,加剧涂层的快速氧化。