添加纳米SiO_2对四元溴化盐相变热物性的影响

熔点、熔化潜热和分解温度是熔盐传热蓄热材料的重要热物性参数。以分析纯NaBr、KBr、CaBr2和LiBr配制四元溴化盐,分别将颗粒平均直径为10、20、50 nm的纳米SiO_2颗粒按一定含量分散入所配制四元溴化盐中配制得到25种不同含量和粒径的纳米SiO_2溴化盐,利用DSC法研究添加纳米SiO_2含量和粒径对四元溴化盐熔点、熔化潜热及分解温度的影响。结果表明,随着纳米SiO_2含量的增大,溴化盐的熔点先降低后升高,但变化范围较小;熔化潜热先升高后逐步降低,变化较大。添加10 nm SiO_2颗粒含量为质量分数1.5%时,最大熔化潜热为47.06 J·g-1,提高89.6%;添加10 nm SiO_2颗粒含量为质量分数0.7%时,最高分解温度为876.3℃。     

添加纳米SiO2对单组分及二元硝酸盐热物性的影响

熔盐作为相变材料,可以用作聚热太阳能电站中的储热介质,通过向基盐中添加不同比例的纳米材料可以显著增强熔盐的热物性。将20 nm的SiO₂纳米颗粒分别分散到硝酸钾、硝酸钠和solar salt （60% NaNO₃,40% KNO₃,均为质量分数）中制备成稳定的纳米流体,制备的每一种纳米流体都经过溶解、超生、干燥蒸发等过程。采用差式扫描量热法测量熔盐的比热容、熔化潜热、熔点等热物理性质,并采用激光闪射法对基盐和纳米熔盐的热扩散系数进行测量和分析。结果表明,SiO₂颗粒的添加对硝酸钠、硝酸钾和solar salt的熔化潜热、比热容和热导率等热物理性质有显著的影响。与基盐相比,solar salt、硝酸钾和硝酸钠在液态的比热容值分别增加了4.7%～15.89%、3.9%～33.5%、1.9%～11.86%;测得的热导率分别最大增加了17.16%、39.7%、9.5%。     

微纳米SiO2颗粒的粒径调控技术研究进展

微纳米SiO₂颗粒是一种重要的无机非金属材料,同时也是组装具有功能特性纳米结构材料的理想构建基元,在橡胶、光子晶体、生物医学、化妆品等领域扮演着重要的角色。目前,研究人员对其粒径调控技术进行了大量的研究。然而,如何更有效地调控SiO₂的粒径仍有待进一步发展。为此,文章着重论述了SiO₂颗粒制备过程中的粒径调控机理及其影响因素,包括反应物的含量、催化剂种类和浓度、溶剂极性、合成工艺等因素。研究进展表明：基于St?ber法的SiO₂颗粒粒径调控技术可在10 nm～4.5μm范围内可调;基于微乳液法的SiO₂颗粒粒径调控技术可在20～100 nm范围内可调;基于沉淀法的SiO₂颗粒粒径调控技术可制得最小粒径为2 nm的SiO₂颗粒。最后,指出了微纳米SiO₂颗粒粒径调控技术中存在的问题及其发展方向,旨在为其在相关领域的应用提供一定的参考。     

聚氨酯/纳米二氧化硅有机-无机杂化材料的制备与性能

以自制的端异氰酸酯基聚丁二烯(ITPB)为基体,纳米二氧化硅(SiO₂)为交联固化剂,采用预聚体法制备了一系列不同纳米SiO₂含量的有机-无机杂化材料。阐述了其制备机理,研究了不同固化条件对有ITPB/SiO₂杂化材料力学性能的影响,并对其进行了动态力学分析和X射线衍射分析。结果表明：室温固化14 d后,110℃固化24 h,杂化材料的综合力学性能最佳。纳米SiO₂的添加量越多,杂化材料的储能模量越大。添加质量分数12%的纳米SiO₂杂化材料的抗湿滑性能和操控性能最好,纳米SiO₂添加质量分数为8%时,杂化材料的滚动阻力最小。     

纳米SiO2/MF复合微球的制备与性能研究

采用沉淀聚合法由纳米SiO₂、三聚氰胺、甲醛共聚制备了纳米SiO₂/三聚氰胺甲醛(MF)复合微球,通过光学显微镜和扫描电子显微镜观测以及热重分析和上清液中SiO₂的含量测定研究了反应时间、反应温度、催化剂以及纳米SiO₂粒径对复合微球外观及性能的影响。结果表明,最佳反应条件为：反应时间4 h,反应温度80℃,采用硝酸为催化剂。随着纳米SiO₂粒径的增大,纳米SiO₂/MF复合微球的粒径逐渐变小。纳米SiO₂可显著增强MF微球的热稳定性,扩大其在木材复合材料和其他行业的应用范围。     

PVA/nano-SiO2原位聚合薄膜性能的研究

采用溶胶-凝胶与原位聚合技术,制备了不同纳米二氧化硅（nano-SiO₂）含量的聚乙烯醇/二氧化硅（PVA/SiO₂）杂化薄膜。研究了纳米颗粒的引入对PVA/SiO₂薄膜热学和力学性能的影响。结果表明:SiO₂含量较低时只降低PVA/SiO₂结晶度,而含量较高时结晶度和结晶尺寸均降低;SiO₂的加入拓宽了PVA的玻璃化转变温度（T_g）范围,提高了PVA的热稳定性;PVA/SiO₂的拉伸强度、拉伸模量得到增强,而断裂伸长率则呈下降趋势。SiO₂质量分数为5%时,PVA/SiO₂薄膜的综合性能最佳。     

液体石蜡/聚砜树脂/纳米SiO2复合相变材料的制备及性能表征

采用溶剂挥发法合成一种新型的以液体石蜡为芯材、纳米SiO₂为嵌体的聚砜树脂外壳相变微胶囊颗粒，并通过扫描电子显微镜、红外光谱、差示扫描量热仪、热失重分析对复合相变材料进行了结构及性能测试。结果表明，当添加纳米SiO₂的量为5 %时，微胶囊颗粒的粒度为最小的164.8 μm，并存在最优的相变焓和封装效率，熔化焓为88.03 J/g，结晶焓为86.48 J/g，封装效率57.37 %；纳米SiO₂改性后的相变微胶囊化学结构未受影响；经纳米SiO₂改性，微胶囊粒径增大，其表面结构产生小空隙现象，同时相变微胶囊的相变性能及热稳定性有明显改善。     

SiO2纳米粒子对 UV固化涂层硬度及耐磨性的影响

为了探究 SiO₂纳米粒子对 UV固化涂层硬度及耐磨性的影响，通过 St.ber法制备了粒径为 40 nm的 SiO₂纳米粒子，并使用硅烷偶联剂 KH570对其表面进行改性，以提高其在 UV固化树脂中的分散性。系统研究了 SiO₂纳米粒子的添加状态及硅烷偶联剂添加量对其在 UV固化涂层中分散性的影响。结果表明：使用 SiO₂纳米粒子与 UV固化活性稀释剂组成的分散液能够在 UV固化树脂中得到良好的分散，并且随着硅烷偶联剂添加量的增加，其在 UV固化树脂中的分散性逐渐提高。此外添加 SiO₂纳米粒子后涂层的双键转化率仍然维持在 70%，光固化速率基本没有变化。随着 SiO₂纳米粒子的添加量达到 10%，不同配方的光固化涂层的铅笔硬度都有 1~2个等级的提升，且耐磨性有所提高。     

纳米颗粒材料在水基钻井液中封堵性能研究与评价

为应对钻遇地层的复杂性,采用纳米颗粒材料提高钻井液封堵性能作为对策之一引发了广泛关注,选取纳米颗粒材料对钻井液的封堵性能进行优化,对比和分析了多种纳米颗粒材料的微观形貌、抗盐性、流变性和滤失造壁性。结果表明,纳米颗粒材料由于较大的表面自由能,在水溶液中产生团聚效应,团聚后D₅₀粒径在1～10μm之间,其分散粒径并不受盐浓度的影响,可以与钻井液中添加的盐离子共存。通过对比不同的纳米颗粒对基浆的黏切性和滤失造壁性的影响,得到纳米SiO₂颗粒相较其它颗粒材料具有更好的配伍性和封堵性能,当其在5%基浆中加入1.5%纳米SiO₂颗粒时,基浆的滤失量由34.5 mL降低为23 mL,滤饼厚度由7.2 mm降低为2 mm。在钾基聚磺钻井液中添加纳米SiO₂颗粒,可以使得钻井液的PPT滤失量从12 mL降低至8 mL,具有良好的低渗层封堵效果,可以应对致密地层的渗漏问题,具有广阔应用前景。     

木质素基二氧化硅复合纳米颗粒的制备及在高密度聚乙烯中的应用

针对目前木质素基SiO₂复合纳米颗粒聚集严重及木质素负载量低,难以应用的现状,以碱木质素为主要原料,先通过磷酸化改性制备磷酸化碱木质素,再利用酸析共沉法将1.2份磷酸化碱木质素与1份纳米SiO₂(均为质量份)复合制备了木质素-SiO₂复合纳米颗粒,并探究复合颗粒对高密度聚乙烯(HDPE)力学性能的影响。FT-IR、XPS、TEM、TG和静态接触角测试结果表明,木质素主要以氢键作用与SiO₂结合;与原料二氧化硅相比,复合颗粒的粒径从25 nm增加到40 nm,聚集程度明显减弱;复合纳米颗粒中木质素占47%(质量分数);表面的疏水性增强,有利于复合颗粒在高密度聚乙烯中均匀分散,显著提高了HDPE的拉伸强度。与碱木质素/HDPE复合材料相比,木质素-SiO₂复合纳米颗粒/HDPE复合材料的拉伸强度和断裂拉伸率分别提高了48.68%和73.57%。     

化学沉淀法制备纳米SiO2颗粒

二氧化硅以其优越的耐热隔热性能引起各个行业的广泛关注。以硅酸钠为硅源、氯化铵为沉淀剂、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为分散剂,采用化学沉淀法合成二氧化硅纳米颗粒。采用TG-DSC测试分散剂CTAB的分解温度,并用傅里叶红外光谱、X射线以及扫描电镜对制备的二氧化硅粉末进行表征。结果表明,此方法制备的二氧化硅颗粒为无定形态纳米颗粒,平均粒径为80 nm。     

改性SiO2纳米颗粒沸腾沉积层的形成原理及其沸腾换热

实验研究了改性SiO₂纳米流体液滴蒸发后的沉积图案,以及改性SiO₂纳米颗粒沸腾沉积层对沸腾换热的影响。液滴蒸发实验研究表明：改性官能团会影响改性SiO₂纳米颗粒是否吸附在液-气界面,从而推断出在沸腾过程中改性官能团对纳米颗粒沉积方式的影响。沸腾实验研究结果表明：用聚乙二醇基团改性的SiO₂纳米颗粒沸腾沉积层使加热面的平均粗糙度从160 nm大幅增长到977 nm,且能增强纯水的沸腾传热系数;而用磺酸基团改性的SiO₂纳米颗粒沸腾沉积层对加热面的平均粗糙度的改变不明显,只使其增大了60 nm,且恶化了纯水的沸腾传热系数。通过沸腾换热实验结果较好地验证了通过液滴蒸发实验推断出的沸腾过程中改性官能团对纳米颗粒沉积方式的影响。     

Preparation and characterization of TiO2–SiO2 nano-composite thin films

TiO₂ nanocrystalline particles dispersed in SiO₂ have been prepared by the sol-gel method using titanium- and silicon-alkoxides as precursors. Nano-composite thin films were formed on the glass substrates by dip-coating technique and heat treated at temperatures up to 500 °C for 1 h. The size of the TiO₂ nanocrystalline particles in the TiO₂–SiO₂ solution ranged from 5 to 8 nm. The crystalline structure of TiO₂ powders was identified as the anatase phase. As the content of SiO₂ increased, the anatase phase tended to be stabilized to higher temperature. TEM results revealed the presence of spherical TiO₂ particles dispersed in a disk-shaped glassy matrix. Photocatalytic activity of the TiO₂–SiO₂ (1:1) thin films showed decomposition of 95% of methylene blue solution in 2 h and a contact angle of 10°. The photocatalytic decomposition of methylene blue increased and the contact angle decreased with the content of TiO₂ phase. TiO₂–SiO₂ with the molar ratio of 1:1 showed a reasonable combination of adhesion, film strength, and the photocatalytic activity.     

添加纳米MgO和SiO2颗粒对二元碳酸盐(Li2CO3-K2CO3)比热容的影响

熔盐作为一种新型传热工质,由于其液体使用范围宽,比热容相对较高,蓄热能力强,已被广泛应用于聚热太阳能电站的储热传热介质,而通过增强熔盐的比热容可以显著提高其储热密度。将纳米SiO₂和MgO颗粒分别均匀分散到二元共晶碳酸盐（Li₂CO₃-K₂CO₃）中,制备出两种稳定的纳米流体,采用差式扫描量热法（DSC）分析纳米颗粒对熔盐比热容的影响。实验结果显示,添加20 nm的纳米颗粒对碳酸盐的比热容有显著影响：通过添加纳米MgO和SiO₂颗粒,纳米熔盐比热容相比基盐分别平均提高了27.5%～34.1%,11%～20.7%。经过多个固-液循环后,测得两种纳米流体的比热容变化率均低于4.31%,且具有良好的热稳定性。采用电子扫描显微镜表征纳米流体的微观结构,纳米流体在固态时的SEM图像显示在熔盐表面形成了特殊的纳米结构。     

纳米粒子对CO2水合物导热性能的影响

试验研究了不同种类（Al₂O₃、Cu、SiO₂）、不同质量分数（0.05%、0.1%、0.15%）及不同粒径（10、30、50 nm）的纳米粒子对CO₂水合物热导率的影响。结果表明温度为-5~5℃时,纯CO₂水合物热导率为0.553~0.5861 W·m^-1·K^-1,具有玻璃体的变化特性。分散剂SDBS的加入,可改善CO₂水合物-纳米粒子体系的导热性能。在相同的质量分数和粒径下,纳米Cu粒子对CO₂水合物热导率的增强作用最好,但综合考虑水合物生成特性和溶液悬浮稳定性,选用纳米Al₂O₃粒子较合适。Al₂O₃粒子粒径越小,水合物热导率越大,15 nm比50 nm纳米粒子体系中CO₂水合物热导率的增长率平均提高了12.7%。此外,CO₂水合物热导率随Al₂O₃粒子质量分数的增大而增大,质量分数由0.05%增加到0.15%时,水合物热导率的增长率由4.2%提高到8.2%。     

Synthesis of nanosized TiO2/SiO2 particles in the microemulsion and their photocatalytic activity on the decomposition of p-nitrophenol

Nanosized pure TiO₂ particles were prepared by hydrolysis of TTIP in the sodium bis(2-ethylhexyl)sulfosuccinate (AOT) reverse micelles. TiO₂/SiO₂ nanoparticles were also prepared from TEOS as a silicon source and TTIP as a titanium source. These particles were characterized by TEM, XRD, FT-IR, BET, TGA and DTA. From thermal analysis and XRD analysis, the anatase structure of pure titania appeared in the 300–600 °C calcination temperature range and the rutile structure was showed above 700 °C. However, no rutile phase was observed for the TiO₂/SiO₂ particles up to 800 °C. The crystallite size decreased and the surface area of TiO₂/SiO₂ particles monotonically increased with an increase of the silica content. From FT-IR analysis, the band for Ti–O–Si vibration was observed and the band intensity for Si–O–Si vibration increased with an increase of the silica content. The micrographs of TEM showed that the TiO₂/SiO₂ nanoparticles had a spherical and a narrow size distribution. In addition, TiO₂/SiO₂ particles showed higher photocatalytic activity than pure TiO₂ and the TiO₂/SiO₂ (90/10) particles showed the highest activity on the photocatalytic decomposition of p-nitrophenol.     

SiO2/还原氧化石墨烯复合材料的简易制备及对罗丹明B的吸附

以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,氧化石墨烯（GO）为载体,在不添加任何还原剂的情况下,通过水热法简易制备SiO₂/还原氧化石墨烯（SiO₂/RGO）复合材料。采用TEM、FTIR、XRD、TG-DSC、N₂-吸附对复合材料的微观结构进行表征,分析表明：负载量为76.60%（质量分数）的SiO₂纳米颗粒均匀分散在RGO表面上,且部分以Si-O-C键进行配位;具有多级孔结构的SiO₂/RGO复合材料孔径主要分布在1~7nm,比表面积高达676m²/g。以罗丹明B为目标污染物,考察了pH、投入量、温度和接触时间等因素对复合材料吸附性能的影响,结果表明：在pH为2、35℃时,复合材料具有最佳的吸附效果,吸附量为127.8mg/g。动力学分析表明吸附过程符合准二级动力学模型,热力学参数揭示吸附过程为自发吸热过程。     

海藻酸钠/二氧化硅杂化微球结构与吸附性能

利用海藻酸钠（SA）和正硅酸四乙酯（TEOS）为原料,并利用醇解TEOS提供二氧化硅（SiO₂）源与SA分子结构上的羟基（-OH）进行反应,制备一系列不同组分的杂化微球。采用旋转流变仪（DHR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X-射线光谱（XRD）、热重分析仪（TG）、扫描电子显微镜（SEM）和氮气吸附-脱附方法（BET）对杂化溶液的流变性能以及杂化微球的化学结构、结晶能力、热分解能力、微球形貌、比表面积和孔径进行分析,并研究了其对亚甲基蓝（MB）和重金属铜（Cu²⁺）的吸附能力。结果表明：SA/SiO₂杂化溶液体系黏度下降,在初始剪切速率25s^-1时杂化溶液黏度比SA黏度低了2.2Pa·s;FTIR图说明SA中羟基与TEOS中的硅氧键反应生成硅氧碳键,TEOS与SA发生化学反应;杂化微球结晶曲线中CA结晶特征峰强度降低,同时出现SiO₂的结晶特征峰;杂化微球分解温度由250℃提升到310℃,热分解温度提高;BET测试得到海藻酸钙（CA）比表面积为7.254m²/g,孔径为19.65nm,CA/SiO₂杂化微球的比表面积为49.151m²/g,孔径为21.75nm,杂化微球比表面积提高,孔径类型为介孔;当MB初始浓度为100mg/L时,SA/SiO₂杂化微球去除率达到87.09%;当Cu²⁺初始浓度为2.5g/L时,SA/SiO₂杂化微球去除率达到86.8%。     

Zn2+掺加的包覆型Fe2O3/SiO2颜料的制备及其呈色性能

包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料由于包覆完整性并不理想,该颜料高于800 ℃时呈色会产生变黑、变暗的问题。采用溶胶-凝胶法制备包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料,研究催化剂浓度、反应温度、硅/铁质量比等因素对包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料呈色性能的影响。在此基础上,通过掺加Zn²⁺,进行了Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色性能研究。研究表明,当催化剂(氨水)浓度为0.75 mol/L,反应温度为40 ℃,硅/铁质量比m(SiO₂)/m(Fe₂O₃)为0.20,铁/锌摩尔比n(Fe)/n(Zn)为4时,制备得到的Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色耐热性能获得明显提升,样品在850 ℃煅烧后仍然呈现出明亮的红橙色色调。