焙烧温度对SiO_2/ZrO_2复合无机膜性能的影响

以氧氯化锆(ZrOCl_2·8H_2O)和正硅酸乙酯为前驱体,N,N-二甲基甲酰胺和四乙基溴化铵为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备复合无机膜。通过氢氮渗透比和渗透通量考察高温下焙烧温度、涂膜次数和锆含量比对膜性能的影响。结果表明:随着锆含量的增大,膜的最大渗透比及达到最大渗透比时的涂膜次数均逐渐增加;随涂膜次数的增加,渗透通量逐渐下降而渗透比先升高后降低;随焙烧温度的增高,渗透通量升高而渗透比下降;正交试验表明,影响膜性能的各因素权重顺序为:涂膜次数焙烧温度锆含量模板剂。     

SiO_2/ZrO_2复合溶胶稳定性的研究

以正硅酸乙酯(TEOS)、无水乙醇(EtOH)、水和氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)为原料,盐酸(HCl)为催化剂,四乙基溴化铵(TEAB)为添加剂,采用溶胶-凝胶工艺制备SiO2/ZrO2复合溶胶。正交试验和单因素综合分析了乙醇、氧氯化锆、TEAB、pH、水解反应温度对复合溶胶凝胶时间的影响。总结出了稳定性良好的SiO2/ZrO2复合溶胶的制备工艺及以上各因素对复合溶胶稳定性的影响趋势。结果表明:在室温、pH为0.7条件下,实验最优配比是:TEOS∶EtOH∶H2O∶ZrOCl2·8H2O∶TEAB=0.7∶40∶6∶0.3∶0.07;复合溶胶的凝胶时间随着乙醇、TEAB的增加而延长,随着氧氯化锆、水解反应温度的增加而缩短,随着pH的增加先延长后缩短。     

改进溶胶-凝胶法合成CeO_2-ZrO_2固溶体及催化性能研究

以Ce(NO_3)_3·6H_2O和ZrO(NO_3)_2·2H_2O为原料采用改进溶胶-凝胶法合成了纳米级铈锆固溶体,考察了不同铈锆摩尔比和温度条件对制备固溶体的粒度、晶型和还原性能的影响,获得了优化工艺条件.采用XRD、比表面积测定(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、程序升温还原(TPR)进行表征.结果表明:此方法制备的固溶体均为立方萤石结构的铈锆固溶体复合氧化物,其比表面积可达92m~2/g;450℃焙烧制备的样品具有良好的还原活性.在常压固定床流动体系中进行乙醇水蒸气重整反应结果表明:当n(Ce):n(Zr)=3:1时,CeO_2-ZrO_2固溶体比CeO_2和其它比例的固溶体具有更高的催化活性和对氢气的选择性.ZrO_2的引入不但改进了CeO_2的热稳定性,而且提高了CeO_2的还原能力.     

SiO_2对溶胶-凝胶法制备的ZrO_2纤维相变和微观组织的影响

通过氧氯化锆与过氧化氢的反应得到氧化锆溶胶,与SiO_2溶胶混合后,制备了不同SiO_2含量的氧化锆纤维,采用SEM、XRD、DTA、FT-IR、~(29)SiNMR、TEM等对纤维相组成和微观结构进行了系统研究。结果表明,少量SiO_2可以显著提高四方相ZrO_2的稳定性,抑制单斜相的形成,避免纤维"皮芯结构"的形成。此外SiO_2可以有效抑制晶粒长大,从而达到细晶的作用,获得无表面缺陷、致密、柔性的ZrO_2纤维。     

疏水性棉短绒纤维素/SiO_2复合气凝胶的制备及性能研究

以棉短绒纤维素为原料,以NaOH/尿素/H_2O为绿色溶剂体系,采用溶胶-凝胶法制备纤维素水凝胶,以硅酸钠(Na_2SiO_3)为硅源,代替传统正硅酸乙酯(TEOS)作为溶剂,通过浸泡法制备了4种纤维素/SiO_2复合气凝胶,再利用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对纤维素/SiO_2复合气凝胶进行疏水改性,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对产物进行表征。结果表明:疏水改性后复合气凝胶三维网状结构的孔隙变小,随着Na_2SiO_3用量的增加,疏水纤维素/SiO_2复合气凝胶的接触角逐渐增大,达到147°,吸油量可达到自身质量的8倍,具有较好的疏水亲油性能。     

ZrO_2溶胶的稳定性及溶胶-凝胶材料转变的物相-化学结构分析

以Zr(NO_3)_4·5H_2O为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备ZrO_2溶胶.通过测定ZrO_2溶胶的密度、黏度,计算ZrO_2溶胶体系的黏滞性活化吉布斯自由能,采用红外光谱、粒径分析、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对ZrO_2溶胶及其凝胶材料进行分析表征.结果表明,所形成的ZrO_2溶胶粒径小且分布窄,平均粒径为2.89nm.在25℃陈化的前60d内,ZrO_2溶胶的密度、黏度、粒径以及黏滞性活化吉布斯自由能略有增大,表明溶胶体系内部颗粒间有较大的摩擦力,溶胶稳定性和分散性良好.ZrO_2溶胶及其凝胶材料中均没有Zr-O键,Zr元素是以无定型ZrOC2O4·2H2O的形式存在,400℃焙烧后出现的是四方相ZrO_2晶体.     

溶胶-凝胶法制备ZrO_2材料的微观结构与热稳定性研究

以无机盐五水硝酸锆[Zr(NO_3)_4·5H_2O]为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备二氧化锆(ZrO_2)材料,借助X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、热重(TG-DTG)、能谱(EDS)、扫描电镜(SEM)和N_2吸附-脱附等测试方法,研究中低温焙烧对ZrO_2材料微观结构和热稳定性的影响。结果表明,随着焙烧温度的不断升高,ZrO_2的晶型发生两次转化,先由无定型转化为四方相,进而变为单斜相,400℃焙烧的ZrO_2材料热稳定性良好,结构致密,四方相ZrO_2结晶度高达88.86%,晶粒尺寸为10.10nm,平均孔径为3.13nm,比表面积为24.74m~2/g。     

溶胶-凝胶-模板法制备疏水SiO_2膜及CH_4/CO_2分离性能研究

以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A-174)代替部分正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为有机模板剂,通过溶胶-凝胶-模板法制备疏水性的SiO_2膜。采用BET、DTG、IR、SEM及接触角测试仪等对膜材料进行表征,并进行了CH_4/CO_2分离性能及稳定性的评价。结果表明,疏水基团引入到SiO_2膜材料中,水接触角达到108.8°,膜材料具备良好的疏水性及稳定性,且模板剂的加入使膜材料孔结构更加发达,气体的渗透通量和透过选择性增大,更适合CH_4/CO_2气体分离。在压差80kPa时,CH_4渗透通量最大达到2.45×10-7 mol/(m2·s·Pa),CH_4/CO_2气体的分离因子最大达到2.67,高于Knudsen扩散理想分离因子1.66。     

溶胶凝胶法制备具有介孔结构的聚酰亚胺/SiO_2多孔复合微球

采用反相乳液法,以水溶性聚酰胺酸三乙胺盐(PAAS)、正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,通过溶胶凝胶法制备了具有介孔结构的聚酰亚胺(PI)/SiO_2多孔复合微球。将PAAS水溶液和TEOS水解液的混合溶液在液体石蜡中形成反相乳液,TEOS经水解缩合形成无机三维骨架,通过化学酰亚胺化使复合体系中的PAAS转变为PI,成功制备了含有介孔结构的PI/SiO_2多孔复合微球。研究发现,随着SiO_2含量的增加,复合微球的规整性不断提高,其比表面积由20.5 m~2/g增加至521.8 m~2/g。同时发现,调节TEOS水解液的pH值,微球的比表面积也会发生相应的变化。此外,热重分析结果显示该复合微球的热分解温度超过500℃,表明其具有优异的热稳定性。     

SiO_2气凝胶的常压干燥制备与性能表征

本实验以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,甲基三乙氧基硅烷(MTES)为共前驱体,超纯水(H_2O)为反应剂,无水乙醇(EtOH)为溶剂,盐酸(HCl)和氨水(NH_3·H_2O)为催化剂,采用酸碱两步催化二次改性常压干燥制备了超疏水性SiO_2气凝胶。利用N_2吸附-脱附测试、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和接触角测定等手段对气凝胶的结构和性能进行表征,系统研究了水的用量、无水乙醇的用量以及溶胶的pH值对气凝胶性能的影响。结果表明:当TEOS、MTES、EtOH、H_2O物质的量比为1∶0.3∶14∶6时制备的气凝胶性能最好,其热导率为0.021 2 W/(m·K),比表面积为920 m~2/g,孔径主要分布在2～20 nm,密度为0.109 g/cm~3,孔隙率为95.05%,接触角为158.7°。     

氧化硅溶胶稳定性及其多孔凝胶的研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)、乙醇(EtOH)和水(H2O)为原料,盐酸(H+)为催化剂,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为添加剂制备氧化硅溶胶.利用正交试验分析A[n(H2O)∶n(TEOS)]、B[n(EtOH)∶,n(TEOS)]、C[n(H+)∶n(TEOS)]、D[n(DMF)∶n(TEOS)]和E[温度]5个因素(每个因素分四水平)对氧化硅溶胶稳定性的影响,以此制备稳定均匀的氧化硅溶胶.利用粒径分析解释优化因素前后溶胶稳定性的差异原因.将凝胶干燥烘焙后得到多孔材料.结果表明,对溶胶稳定性影响的强弱程度为E＞B＞A＞D、C,调整影响因素后,最好的水平组合为A(3)、B(10)、C(0.04)、D(1.6)、E(20℃),制得的溶胶粒径为10nm左右,溶胶可敞口保存35d.制备的多孔材料经理论和实验计算得孔隙率为89.33%.     

PVA-PEG/SiO_2-TiO_2杂化纤维的制备与表征

以聚乙烯醇(PVA)与聚乙二醇(PEG)共混,并以正硅酸乙(酯TEOS)和钛酸四丁酯(TBT)为无机前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了不同(SiO_2-TiO_2)含量的PVA-PEG/SiO_2-TiO_2杂化溶胶,陈化后用提拉法制得杂化纤维.研究了杂化溶胶的可纺性,并使用IR、光学显微镜、UV-Vis和TG对杂化纤维的结构与性能进行了研究.结果表明:随硅钛摩尔比的增加或随有机相中PEG/PVA质量比的增加,溶胶的可纺性变好;有机相与无机相之间通过化学键连接;纤维直径为50μm左右;TiO_2的引入增加了其抗紫外性,杂化纤维的耐热性优于纯PVA-PEG.     

LaCl_3掺杂聚丙烯酰胺/硅灰基阻燃材料的制备及其阻燃机理

在Na_2SiO_3·9H_2O-KOH改性硅灰(溶胶-凝胶法)制备阻燃材料的基础上,基于正交试验L_9(3~4)研究了焦磷酸钠、聚丙烯酰胺(PAM)和LaCl_3对其阻燃性能的影响(包括它们的主次顺序和显著水平),合成了稀土元素掺杂的有机-无机杂化阻燃材料LaCl_3/PAM/SiO_2·nH_2O。用热重/差示扫描量热(TG/DSC),扫描电镜(SEM),X-射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)等手段进行表征,提出并阐明了其阻燃机理。LaCl_3/PAM/SiO_2·nH_2O可使帆布的LOI达到39.2%;极差分析表明其主次顺序依次为PAMLaCl_3·7H_2ONa_4P_2O_7·10H_2O,方差分析表明PAM与其阻燃性能成高度显著影响,LaCl_3·7H_2O为显著影响;XRD和SEM结果表明PAM和LaCl_3有助于形成片层状的无定型膨胀硅质层,FT-IR和TG/DSC结果证实其具有优良的高温稳定性,进而产生隔热阻燃效应。     

Eu~(3+)掺杂的多孔锆酸镧粉体制备及发光性能研究

本文以LaCl_3、ZrClO_2·8H_2O为原料,乙醇和去离子水为溶剂,采用溶胶-凝胶法制得烧绿石型的锆酸镧粉体,并引入模板剂P123调控粉体中的孔道结构。采用XRD、SEM和BET研究了粉体的结构和形貌,并采用荧光光谱仪测量了Eu~(3+)掺杂的锆酸镧粉体的发光性能。研究表明,模板剂P123的引入有助于提高大孔数量,当溶液中P123含量为6.56 g·mL–1时,得到的锆酸镧颗粒中孔道丰富,平均孔径为43 nm,孔容为0.15 cm~3·g–1,在该锆酸镧粉体中掺杂Eu~(3+)后样品的发光性能显著增强,且猝灭浓度从9mol%提高到11mol%。     

溶致液晶模板法制备形貌可控的纳米氧化锆

以ZrOCl_2·8H_2O及NH_3·H_2O为原材料,采用SDS/TritonX-100/H_2O构成的六角相为模板制备氧化锆纳米粉体,确定pH对模板稳定性的影响,讨论氯氧化锆浓度对所制备样品粒径及形貌的影响。利用偏光显微镜对模板的稳定性进行表征,利用粒度分析仪、SEM及TEM对所制备粉体粒径及形貌进行表征,利用XRD对样品的晶型及纯度进行表征,同时采用FT-IR对氧化锆纳米粒子的形成机理进行推导。结果表明:在碱性条件下,模板的稳定性不受影响,酸性条件下模板的六角相织构消失;氯氧化锆浓度对所制备样品的形貌及粒径影响很大,增大氯氧化锆的浓度,所制备的样品形貌从球形到棉絮状;通过机理分析推测样品的前驱体与模板并没有发生络合作用,样品在模板的水层中间成核及生长,模板起到限制的作用。     

溶剂热辅助溶胶-凝胶法制备微纳米晶ZrSiO4陶瓷

采用溶剂热辅助溶胶-凝胶法,以氯氧化锆(ZrOCl_2·8H_2O)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,以乙醇溶液为溶剂介质,制备锆石(ZrSiO_4)前驱体,将前驱体在1 400℃下煅烧6 h,即得微纳米晶ZrSiO_4陶瓷(200～450 nm)。借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜和密度测试仪对固化体进行分析测试,研究溶剂热温度和乙醇浓度对固化体的物相结构、微观形貌及致密性的影响规律。研究发现,溶剂热温度和乙醇浓度对固化体的合成及致密性具有较大的影响。在溶剂热温度为110℃及乙醇浓度为60%条件下,获得的微纳米晶ZrSiO_4陶瓷具有较高密度(4.46 g/cm~3)。     

肉豆蔻酸-十四醇/二氧化硅复合相变材料的制备及性能研究

利用肉豆蔻酸(MA)和十四醇(TD)复合制备出二元共熔混合物作为储能基元,以二氧化硅作为载体材料,采用溶胶-凝胶法制得MA-TD/SiO_2定形复合相变材料。在70℃温度条件下,采用扩散-渗透圈法确定MATD相变材料和正硅酸乙酯(TEOS)的最佳质量配比为1∶2。扫描电镜(SEM)观测发现复合相变材料外观近球形,储能基元被固定到SiO_2多孔网络中;DSC检测结果表明复合相变材料的相变起始温度为23.46℃,相变潜热为83.07kJ/kg;红外光谱(FT-IR)测试结果显示相变材料和SiO_2之间为物理复合,未出现新物质;300次0～60℃冷热循环后MA-TD/SiO_2复合相变材料的失重率仅为0.67%,具有良好的热稳定性。     

溶胶-凝胶法制备堇青石粉体的研究

以正硅酸乙脂(TEOS)、硝酸铝(Al(NO_3)_3·9H_2O)和硝酸镁(Mg(NO_3)_2·6H_2O)为原料,无水乙醇为溶剂,尿素为沉淀剂,硝酸为催化剂,制备了乳白色透明的堇青石凝胶,经不同温度热处理得到粉体。采用XRD、SEM、IR对样品进行测试。结果表明,采用溶胶-凝胶法,在m(硝酸镁):m(硝酸铝):m(TEOS)=1:2.93:2.03、pH=2、热处理温度为1250℃时制备出α-堇青石粉体。     

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3-ZrO_2复合膜及其性能表征

以异丙醇铝、五水硝酸锆为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备Al_2O_3-ZrO_2复合薄膜。通过热重分析、红外光谱分析(IR)、X射线衍射分析(XRD)、氮气吸附-脱附法、激光粒度分布仪、扫描电子显微镜(SEM)对复合膜的热稳定性、晶相组成、比表面积和孔结构、粒度大小、表面形貌等进行表征。结果表明,当n(Al_2O_3)∶n(ZrO_2)=1∶1时制得的复合溶胶澄清透明,粘度适中为2.6413mPa·s,且在干燥后几乎无开裂;以0.5℃/min的速率升温至1 000℃保温2h,并在69,165和365℃附近以0.25℃/min的速率缓慢升温并适当保温后,制得的Al_2O_3-ZrO_2复合膜表面平整光滑,热性能稳定,颗粒分布均匀,大小均一,结构致密,孔径分布窄,BJH中值为12.403257nm。     

以NH4HCO3为沉淀剂通过共沉淀法制备2Y-TZP纳米粉体

以NH_4HCO_3,ZrOCl_2·9H_2O和Y(NO_3)_3为原料,在乙醇溶液中通过共沉淀法制备2Y-TZP纳米粉体,并对其中的反应机理进行研究.在沉淀过程中,NH_4HCO_3和ZrOCl_2通过两步反应生成(NH_4)_3ZrOH(CO_3)_3·2H_2O对沉淀.首先NH_4HCO_3和ZrOCl_2反应生成Zr(OH)_4,其后Zr(OH)_4和NH_4HCO_3进一步反应生成(NH_4)_3ZrOH(CO_3)_3·2H_2O.(NH_4)_3ZrOH(CO_3)_3·2H_2O不稳定,在130℃即可分解生成ZrO_2,并放出氨气、水和二氧化碳.沉淀产物经300和450℃煅烧后得到的ZY-TZP粉体颗粒尺寸细小,不存在大的硬团聚,具有良好的烧结性,在1225℃即可实现高度致密化.