PS/SiO2复合微球包覆过程的可控研究

采用分散聚合法制备的聚苯乙烯(PS)阳离子微球为模板,以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,经溶胶-凝胶反应和静电吸附作用,形成结构稳定的PS/SiO2核壳复合微球,并采用SEM、TEM和Zeta电位仪对制备过程中的主要影响因素进行了研究.结果表明,氨水用量增加可以加速包覆过程,并使表面包覆层粗糙;PS表面电荷密度越大,SiO2在PS微球表面吸附效果越好;复合微球壳层厚度则会随着TEOS用量增加而增加.     

溶胶-凝胶模板法制备有序多孔二氧化铈薄膜

采用乳液共聚法制备了聚苯乙烯-丙烯酸羟乙酯[P(St-HEA)]微球,通过流延成膜法制备了P(St-HEA)薄膜,再利用溶胶-凝胶模板法煅烧得到有序多孔二氧化铈(CeO2)薄膜.采用红外光谱、扫描电镜以及X射线衍射分析对P(St-HEA)微球单分散性及有序多孔CeO2薄膜表面形貌和结构进行了表征.结果表明,当丙烯酸羟乙酯(HEA)用量占总单体的用量低于10%(质量分数)时,制备的P(St-HEA)微球单分散性和表面较好.通过P(St-HEA)的胶体晶体模板制备了有序多孔CeO2薄膜,所得孔径约为190 nm,X-射线衍射分析显示有序多孔CeO2薄膜是立方萤石结构.     

聚(邻苯二酚-己二胺)-聚苯乙烯复合材料的亲疏水性能研究

浸润性是材料表面的重要性能之一。本文选择邻苯二酚和己二胺作为单体在温和条件下聚合,制备超亲水、超疏水涂层。以制备的单分散聚苯乙烯微球为模板,通过在其表面沉积聚酚胺,利用简单的化学沉积法分别制备超亲水和超疏水涂层。通过红外、热重、扫描电镜等对其进行了表征,研究了其亲、疏水性能,并对其原因进行了探究。     

二氧化硅中空微球的制备与表征

以正硅酸乙酯为硅源,聚乙二醇为软模板,氨水为沉淀剂,室温下采用沉淀法制备出二氧化硅空心微球。通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其进行表征,结果表明,制备的二氧化硅空心球粒径100～250nm,壳层厚度10nm,表面光滑,球形规整度好。     

大比表面积羧基化聚苯乙烯微球的制备及表征

为了获得羧基化的聚合物微球,利用改进的二步溶胀法,以无皂乳液聚合制备的聚苯乙烯种子微球溶胀羧基功能单体和交联剂,制备羧基化改性聚苯乙烯微球,研究羧基单体种类、种子球添加量对微球的影响,确定了最佳的聚合反应条件,并采用XPS和扫描电子显微镜表征了聚合物结构和微球的形貌。结果表明:以苯乙烯-二乙烯苯-甲基丙烯酸为原料聚合得聚合物微球形貌不规整,且颗粒大小不一,原因推测为甲基丙烯酸亲水性强,不易与二乙烯基苯及聚苯乙烯种子微球互溶,造成不能完全共聚;以苯乙烯-二乙烯苯-丙烯酸叔丁酯为原料进行聚合能得到形貌良好,比表面积大的微球颗粒,力学性能适中;在聚苯乙烯种子微球质量∶BA质量∶DVB质量=1.5∶10∶8时,得到了形貌较好、比表面积达到9.312 m2/g的丙烯酸叔丁酯改性聚苯乙烯微球。     

模板法空心金属微球的制备与表征

以空心玻璃微球作为模板,利用化学镀技术分别在模板表面沉积了一定厚度的铜和镍钴硼涂层,采用碱液溶解法去除模板,成功制备了具有薄壳结构的空心金属微球。分别利用SEM、TEM和XRD等手段对产物进行了表征。     

涤纶织物上SiO_2反蛋白石光子晶体及其结构研究

采用无皂乳液聚合法制备单分散聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球,通过垂直沉积自组装法,在纺织基材上构建面心立方(FCC)结构PMMA蛋白石模板并填充二氧化硅(SiO_2)纳米颗粒,应用紫外辐照技术除去模板,制备SiO_2反蛋白石结构光子晶体。利用马尔文激光粒度仪测试PMMA和SiO_2纳米微球粒径及其单分散指数(PDI),通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察织物表面PMMA蛋白石模板、PMMA/SiO_2复合光子晶体、SiO_2反蛋白石结构光子晶体的表面形貌。结果表明:PMMA纳米微球粒径在458nm左右适宜用于构建蛋白石模板,60nm的SiO_2纳米微球在浓度为5~8wt%时适宜填充蛋白石模板,紫外辐照去除PMMA模板后可以制得三维有序的SiO_2反蛋白石结构,其孔径均匀,排列整齐,整体上呈FCC结构。     

微波合成SiO2气凝胶核/聚苯乙烯壳微球研究

将水玻璃为硅源所制备的纳米孔硅气凝胶与苯乙烯单体用微波加热合成法制备出SiO2气凝胶核/聚苯乙烯壳复合微球.用顺序间隔取样测试方法试验复合微球的密度、转化率和包覆率与微波合成温度、时间和聚合体系各组分变化情况,分析讨论了影响变化因素和原因.通过TEM和FE-SEM对复合微球进行结构与形貌表征.结果表明,优选体系组分配比为SiO2气凝胶3g、苯乙烯21g、乙醇水溶剂配比为380g∶20g、引发剂4.2g及稳定剂2g,微波合成工艺参数为加热功率500W,加热时间40min、加热温度60℃.在此工艺条件下合成,复合微球合成转化率是67.1%、包覆率为32.7%,制备出的核壳结构复合微球的粒径约为100~200nm、震实密度为0.353g/cm3,且表面凹凸不平状似"草莓"的微粒.     

以碳酸锰微球为模板的聚电解质微胶囊的制备

以硫酸锰和碳酸氢铵为原料通过结晶生长制备了(直径为4-5μm)的碳酸锰颗粒。探讨了两种反应物的配比和分散剂种类对其形貌和晶型的影响;并以合成的碳酸锰微球为模板,采用层层自组装(Layer by layer,LBL)技术将具有相反电荷的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)和聚丙烯氯化铵(PAH)交替组装到微球表面,除去模板后得到了具有缓释功能的空腔胶囊。     

单分散磁性高分子微球的制备与表征

通过水合肼还原法制备粒度分布较窄的Fe3O4为磁性载体,苯乙烯为单体、采用分散聚合法制备单分散、超顺磁性的聚苯乙烯磁性微球,并对微球进行相貌、结构和超顺磁性的表征,结果表明,该方法适合制备粒径为~1μm的单分散磁性高分子微球,能够进行高效能的磁性靶向捕捉.     

Preparation and Characterization of Amorphous Silicon Oxide Nanowires

Large-scale amorphous silicon nanowires （SiNWs） with a diameter about 100 nm and a length of dozens of micrometers on silicon wafers were synthesized by thermal evaporation of silicon monoxide （SiO）. Scanning electron microscope （SEM） and transmission electron microscope （TEM） observations show that the silicon nanowires are smooth. Selected area electron diffraction （SAED） shows that the silicon nanowires are amorphous and en-ergy-dispersive X-ray spectroscopy （EDS） indicates that the nanowires have the composition of Si and O elements in an atomic ratio of 1：2,their composition approximates that of SiO2. SiO is considered to be used as a Si sources to produce SiNWs. We conclude that the growth mechanism is closely related to the defect structure and silicon monoxide followed by growth through an oxide-assisted vapor-solid reaction.     

SiC纳米线的合成与表征

以葡萄糖、硅粉为原料,采用水热法与焙烧结合成功地制备出一维SiC-SiO2纳米线,与常规SiC纳米线的制备方法相比,该法焙烧温度低,操作简单.运用红外特征光谱、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)对其研究.结果表明:所制得的纳米线为SiC-SiO2复合的核-壳结构,SiC纳米线的外层均匀地包覆上了一薄层SiO2.纳米线长度几到几十微米不等,直径200 nm左右,球形纳米颗粒生长在纳米线上,这些球形颗粒为碳化硅和无定形硅氧化物.根据试验结果,分析了该方法制备SiC纳米线的生长机理为气-液-固反应.     

分散聚合法制备窄分散聚苯乙烯微球

以苯乙烯（St）为单体,偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂,聚乙烯毗咯烷酮（PVP）为分散稳定剂,在甲醇（MeOH）反应介质,使用分散聚合法制备了窄分散的聚苯乙烯微球．分别采用红外（IR）、扫描电镜（sEM）、粒度分析（SPAN）等手段,表征了聚苯乙烯（PS）微球的组成成分、表面形貌、粒径及其分布．并讨论了个各个因素对所制备微球的粒径及其分布的影响．当St质量分数为溶剂量的10％,AIBN质量分数为单体量的0．15％,PVP质量分数为单体量的1．5％时,该条件下制备的微球粒径为1．38μm,SPAN值为0．77,微球形貌及其分散性最佳．     

聚苯乙烯微球二维胶体掩膜的制备及在太阳能电池吸收层的应用

为了将二维有序的纳米线阵列应用到太阳能电池的吸收层,用自沉降法在硅片上自组装聚苯乙烯球(PS球)的二维胶体掩膜,分析二维胶体掩膜产生缺陷的原因并对成膜质量进行优化。制备过程中依次改变十二烷基硫酸钠(SDS)溶液的浓度和用量以及小球溶液中水和酒精的配比,并通过扫描电镜(SEM)图像进行观察。根据实验现象分析聚苯乙烯小球掩膜紧密度的变化规律,结果表明,在去离子水中滴加0.3ml浓度为5wt%的水和酒精配比为1∶1的小球溶液和2ml浓度为6wt%的SDS溶液得到有序的二维胶体掩膜。     

林可霉素A分子印迹聚合物微球的制备及性能

为提高林可霉素粗品中A组分的纯度,研究了制备林可霉素A分子印迹聚合物微球的方法及其性能.以聚苯乙烯微球为种球,林可霉素A为模板分子,通过单步溶胀法合成分子印迹聚合物微球;通过静态平衡结合法研究该聚合物的结合特性和分子识别性能.结果表明:分子印迹聚合物对模板分子具有选择性和识别能力,对林可霉素A和林可霉素B的分离因子α为1.27,而非印迹聚合物微球的分离因子α仅为1.02;林可霉素A分子印迹聚合物微球可用于制备林可霉素,并提高其粗品的纯度.     

环境压力对硅纳米线及硅微米晶须生长的影响

用物理热蒸发法在不同环境压力下制备硅纳米线和硅微米晶须，借助扫描电子显微镜、X射线能谱分析和透射电子显微镜对不同环境压力下的硅纳米线及硅微米晶须的形貌、化学成分和晶体结构进行分析，研究了环境压力对硅纳米线和硅微米晶须生长的影响，结果表明：平行排列的硅纳米线和硅微米晶须生长的环境压力为13．3kPa；环境压力不但对硅纳米线和硅微米晶须直径产生影响，而且对其生长方向性有一定影响；硅微米晶须杆部出现等距离分布单晶硅颗粒，这是在高温退火过程中发生的球化作用所致。     

尺寸可控的单分散聚苯乙烯微球的制备

研究了以苯乙烯为单体采用分散聚合法制备尺寸可控的单分散聚苯乙烯(PS)微球的制备工艺,分析了乳化剂、引发剂、单体的用量,醇水比和搅拌速度对产物粒径分布的影响。所得产品用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、荧光光谱仪等手段进行了表征。结果表明,用分散聚合方法制备出的聚苯乙烯(PS)微球粒径均匀且呈单分散性,并制得了粒径为100～800 nm的聚苯乙烯微球。荧光光谱测试结果表明,聚苯乙烯微球的荧光激发峰在390 nm处,与微球粒径大小无关。同时借助Langmiur-Blodgett(LB)技术对PS微球进行了自组装。     

Nano-Silica Production by Rice Husk Combustion in a 0.7 MW Double-Circulating Fluidized Bed after Acid Pretreatment

酸预处理稻壳在0.7 MW双循环流化床中燃烧制备纳米SiO2的中试实验

陈佩，别如山

（哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，哈尔滨 150001）

创新点说明：

提出一种将稻壳预处理和双循环流化床燃烧相结合连续制备纳米SiO2的新方法，以该方法在稻壳大规模生产纳米SiO2方面取得了突破性进展，同时也解决了流化床中稻壳燃烧出现的结渣和团聚问题。

研究目的：

将酸预处理后的稻壳在双循环流化床锅炉中燃烧，达到大规模连续制备纳米SiO2的目的，在此基础上也解决了稻壳在流化床中燃烧的粘结团聚问题。

研究方法：

首先采用酸对稻壳进行预处理，提前除去稻壳中阻碍稻壳燃烧的碱金属等，而后将酸预处理后的稻壳在特定设计的0.7 MW的双循环流化床（DCFB）中进行燃烧试验。

1) 通过流化床的运行温度情况、燃烧效率以及烟气排放等方面研究预处理后稻壳在流化床中的实际燃烧情况；

2) 采用SEM扫描电镜、TEM透射电镜、X射线荧光光谱仪和比表面积及孔径分析仪等手段对稻壳在DCFB中不同工况燃烧后不同位置所得稻壳灰进行表征；

3) 对比了本实验所得稻壳灰与其它条件所得稻壳灰的理化性能。

研究结果：

实验结果表明，酸预处理除去了稻壳中大量的金属杂质尤其K，抑制了结晶二氧化硅的形成，因此稻壳在0.7 MW双循环流化床中燃烧状况良好，并未出现粘结团聚问题，并且燃烧效率高达99.5%；燃烧后所得的稻壳灰均为白色颗粒，呈无定形结构，SiO2纯度最高可达98.6wt.%以上，残炭含量最低至0.2wt.%以下，比表面积最高为178m²/g，平均孔径为5-6 nm；与其它条件下所得稻壳灰的性能进行对比后发现，在大规模循环流化床中所得稻壳灰的性能处于优良水平。

结论：

酸预处理提前除去稻壳中的碱金属杂质，不仅解决了稻壳在流化床中的燃烧问题，还大幅提高了稻壳灰的质量。相比于实验室电加热炉中纳米二氧化硅的制备，稻壳酸预处理结合循环流化床燃烧的方法即可大规模连续制备纳米二氧化硅，同时也为工业过程提供热量，这是一种高能量富集的过程。

关键词：稻壳，循环流化床燃烧，预处理，纳米SiO2，稻壳灰