氰基功能化介孔二氧化硅的制备与表征

以2-氰乙基三乙氧基硅烷(CTES)和正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯三嵌段共聚物(P123)为模板剂,采用共缩聚法在酸性条件下合成了氰基功能化的介孔二氧化硅.通过XRD、SEM、氮气吸附脱附、FT-IR和元素分析等技术对样品的结构、形貌、孔性质和官能团等进行了表征.研究结果表明,硅源的混合方式对氰基的引入量和分布有一定影响,其中以直接混合方式所得样品中基团含量最高,其分布也最均匀.另外,随着氰基引入量的增加,样品的形貌与孔结构略有变化.当CTES加入量超过20mol%时,材料的介孔由圆柱形的直孔道向瓶颈型的孔道结构发生转变.同时随着材料中氰基含量增大,样品的孔容由0.70 cm3/g降到0.22 cm3/g、表面积从666 m2/g降到312 m2/g,孔径由4.2 nm减小到2.7 nm,表明氰基分子占据了部分孔道空间.     

功能化壳聚糖改性中空介孔SiO2

以通过溶胶-凝胶法制备的中空介孔SiO₂（HMSiO₂）纳米微球为骨架材料,通过反相微乳液合成使天然高分子壳聚糖（CTS）沉积在HMSiO₂纳米微球表面,随后在铈离子引发下于CTS表面进行丙烯腈接枝共聚并偕胺肟化,制备HMSiO₂复合壳聚糖接枝聚偕胺肟（PAO）复合纳米粒子（HMSiO₂@CTS-g-PAO）。通过FTIR和XRD对HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子的结构进行表征。采用SEM和激光粒度分析仪对HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子的形貌和粒径进行探究。结果表明：HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子的内层为HMSiO₂,外层为CTS-g-PAO,是典型的核-壳纳米粒子。以K₂Cr₂O₇为Cr源,探究HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子对Cr^Ⅵ的吸附。结果表明,HMSiO₂@CTS-g-PAO复合粒子对Cr^Ⅵ的吸附过程符合伪二级吸附动力学,主要为化学吸附,对pH=2.0、浓度为91.4 mg/L的K₂Cr₂O₇溶液中铬的最大吸附量高达3.28 mmol/g。     

介孔SiO2负载和包覆的纳米金属颗粒的制备与研究

制备了以SiO2为核、介孔SiO2为壳的核-壳颗粒负载纳米金属颗粒以及介孔SiO2壳层包覆SiO2负载的纳米金属颗粒。结果表明,十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)作为模板剂,有助于介孔SiO2壳层包覆SiO2核的结构形成,介孔SiO2壳层的孔径方向垂直于SiO2核的表面;在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的稳定作用下,Pt纳米颗粒能均匀地分布在介孔SiO2壳层的表面。单分散SiO2颗粒经过3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)功能化后,可负载纳米金属颗粒。进一步研究表明,以SiO2负载纳米金属颗粒为核,NH3.H2O,乙醇和水为分散剂,CTAB为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,还能制备介孔SiO2壳包覆SiO2负载的纳米金属颗粒,而且介孔SiO2壳层的厚度可通过TEOS的含量调节。     

表面活性剂浓度对纳米介孔SiO2薄膜结构的影响

利用溶胶-凝胶技术,在酸性条件下,采用十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)为表面活性剂,正硅酸乙酯为硅源,以及二次去离子水,盐酸为催化剂等原料制备前驱体溶胶.利用表面活性剂与硅源水解后形成的聚集体相互作用,在溶液中形成分子自组装体,通过简单提拉迅速蒸发溶剂等方法制备二氧化硅-表面活性剂纳米介孔薄膜.分析了表面活性剂浓度对薄膜相结构的影响,发现表面活性剂浓度的变化,对薄膜的微结构和性能都有影响,通过调节表面活性剂的浓度可以对该纳米薄膜的微观结构和性能等进行控制,对样品进行了红外光谱,X射线衍射结构分析,原子力显微镜观察表面形貌.     

表面磷酸基修饰的巯基功能化空心介孔SiO2的制备及吸附性能研究

在水溶液中,分别以乙烯基三乙氧基硅烷VTES为内核前驱体,2-氰乙基三乙氧基硅烷CTES为致孔剂,巯基丙基三甲氧基硅烷MPTMS为外壳前驱体,使用一步法结合官能团差异性刻蚀技术制备巯基功能化空心介孔SiO₂纳米球HS-HMSNs。并通过后磷酸化法将HS-HMSNs转化为磷酸修饰的杂化空心多孔SiO₂纳米球H₂O₃P-HMSNs。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱仪等多种表征方法完整地揭示了功能化空心多孔材料的形貌、结构、化学组分和比表面积。结果表明：磷酸修饰后的材料含有一定量的P元素,且P含量为1.76%,证实了磷酸基团被接枝到SiO₂材料上,且磷酸修饰后的材料仍保持空心结构,并具有较大的比表面积。Cd²⁺吸附实验显示,两种功能化材料在120min后吸附量接近饱和,当pH为6左右时,Cd²⁺初始浓度维持在100～160mg/L时,材料表现出优良的吸附性能。此时,HS-HMSNs的最大吸附量达277...     

低介电常数的介孔SiO2/PMMA杂化材料的研究

为降低PMMA的介电常数,同时提高其力学性能和热性能,利用原位分散聚合法以二维六方孔结构SiO2(SBA-15)和蠕虫状孔结构SiO2(MSU-J)为填料制备了PMMA杂化材料.采用XRD、FT-IR、SEM、TEM和DSC等方法研究了杂化材料的微观形貌特征、介电常数、力学性能和热性能.结果表明:含质量分数7%有机化修饰的SBA-15或MSU-J的PMMA杂化材料介电常数由2.91分别降至2.68和2.56;且在较宽范围频率下杂化材料的介电常数稳定.这主要是由于介孔孔道储存空气(κ=1)、界面间隙及大的粒径带来的自由体积的引入降低了杂化材料的介电常数,同时也使杂化材料的力学性能和热性能得到显著提高.     

大孔/介孔多级孔SiO2的制备及其在固定化脂肪酶中的应用

以具有三维骨架结构的环氧树脂大孔聚合物为模板,制备具有毫米级尺寸的大孔/介孔多级孔SiO_2。应用SEM、MIP、FTIR和N_2吸附-脱附法对材料孔道结构和表面性质进行表征。采用吸附法固定褶皱假丝酵母脂肪酶(CRL),研究CRL初始浓度、pH值及固定化时间对脂肪酶固定化的影响,对比研究了游离脂肪酶和固定化脂肪酶的酶学性质。结果表明,大孔/介孔SiO_2具有三维连续贯通的大孔孔道,孔壁由连续的SiO_2纳米薄膜构筑而成且表面存在丰富的介孔,比表面积为75.1m~2/g,孔隙率为92.3%;在CRL浓度为0.6mg/mL、pH值为8.0、固定化时间为10h时,固定化酶酶活达到4 825U/g。与游离脂肪酶相比,固定化脂肪酶的pH稳定性、热稳定性和储存稳定性明显提高,连续使用8次后的酶活为初始酶活的68%。利用环氧树脂大孔聚合物模板制备的大孔/介孔多级孔SiO_2在固定化酶方面具有良好的应用前景。     

氨基功能化大尺寸SiO2大孔材料的制备及其吸附性能

以具有三维骨架结构的环氧树脂大孔聚合物为整体型模板,利用硅酸酯原位水解和高温烧结制备出大尺寸SiO2大孔材料。在溶剂热条件下,用3-氨丙基三乙氧基硅烷对SiO2大孔材料进行表面修饰,得到氨基功能化SiO2大孔材料(H2N-SiO2)。用SEM和FT-IR对制备的大孔材料进行了表征。以Cu2+和Pb2+为模拟污染物,研究了H2N-SiO2的吸附性能。结果表明,室温下,在pH值为6.5时能有效吸附Cu2+和Pb2+;吸附为放热自发过程;吸附过程符合准二级动力学方程;吸附等温线用Freundlich方程拟合的结果优于Langmuir方程,H2N-SiO2对Cu2+和Pb2+的理论最大吸附量分别为76.0和143mg/g;H2N-SiO2对50mg/L水溶液中Pb2+的去除率可达99.4%,重复使用3次后对Pb2+的去除率保持在87.8%。     

CeO2-ZrO2介孔材料的制备与性能研究进展

概述了汽车尾气净化指标的各种要求,指出了CeO2-ZrO2(CZ)粉体在汽车尾气净化三效催化剂应用的原理、优点及最新研究成果。介绍了介孔材料的制备方法,详细分析了介孔CZ材料的判断依据。将近十几年来有关CZ介孔材料的研究历史和文献结果进行了仔细分析和对比,并将文献报道的产物划分为三大类,指出了CZ介孔材料较难合成的原因,分析了解决的途径和原理,介绍了本课题组提出的一种新的合成介孔CZ的思路。     

功能化SBA-15介孔材料的制备及其吸附性能研究

硅基介孔材料因其特有的特性,被用于去除废水中重金属离子的吸附剂.为了提高对目标污染物的吸附容量, 本文采用一步法和两步法制备了氨基或巯基功能化SBA-15介孔材料,利用傅里叶红外光谱仪、场发射扫描电镜、X射线衍射仪和氮气吸附脱附表征测试了材料的化学组成、微观形貌和物相结构.测试结果显示经功能化处理后的样品成功地接枝氨基或巯基功能基团.研究发现,经功能化处理后,材料的骨架结构及介孔孔道均未被破坏,但有序性下降且出现少许团聚,物性参数也有一定程度下降,功能化材料对Zn²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺和Cu²⁺的吸附率均有大幅度提高.经氨基或巯基功能化后,SBA-15介孔材料对水体中重金属离子的吸附率有很大提高,但一步法制备的功能化硅基介孔材料因模板剂去除不彻底而影响了对重金属离子的吸附效率,两步法制备的功能化硅基介孔材料对重金属离子的吸附效果更好,说明本文的功能化硅基介孔材料工艺是可行有效的,但两步法合成的功能化介孔材料具有更好的吸附效果.     

表面功能化碳纳米管改性水性聚氨酯复合材料的制备与性能

以聚酯多元醇(PCDL)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丁酸(DMBA)、1,4-丁二醇(BDO)、双季戊四醇(DiPE)为原料,合成-NCO封端的水性聚氨酯预聚体(WPU);再以多巴胺(DOA)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)协同修饰碳纳米管(CNTs),得到A-DOA/CNTs,并与WPU进行共价连接、交联,制备了A-DOA/CNTs/WPU复合材料。通过红外光谱、X射线光电子能谱、透射电镜、扫描电镜、热重分析和拉伸性能等对材料结构和性能进行表征,探究了ADOA/CNTs的用量对胶膜耐水性、热性能、断面形貌及力学性能的影响。结果表明,当A-DOA/CNTs质量分数为0.75%时,能均匀分散在聚氨酯基体中,此时胶膜的综合性能最佳,水接触角为92.6°,吸水率5.7%,拉伸强度为29.6MPa,断裂伸长率为225%,质量损失T_10%时的热分解温度为267℃,与纯聚氨酯相比热分解温度提高了28℃,其耐热性、耐水性、力学性能均有显著提高。     

SiO2包覆膜对介孔Pd/SiO2催化蒽醌加氢制备双氧水的作用

本工作以2-戊基蒽醌生产过氧化氢的反应过程为研究背景,使用平均孔径为12 nm的介孔球形氧化硅载体,利用强静电吸附(SEA)法制备了Pd/SiO₂催化剂,并使用四乙氧基硅烷包覆催化剂所负载的Pd颗粒,制备出用于蒽醌加氢的Pd@SiO₂/SiO₂球形颗粒催化剂。相较于未经包覆修饰的Pd/SiO₂球形催化剂,Pd@SiO₂/SiO₂催化剂表现出较高的100%选择性,以及高加氢活性,时空产率高出16.4%;同时,利用物理吸附(BET)、粉末X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、H₂-TPR、XPS等手段对所制备的Pd@SiO₂/SiO₂及Pd/SiO₂催化剂进行表征,可观察到经包覆后,Pd颗粒表面有0.1 nm左右的SiO₂膜,催化剂的比表面积和孔容相较于载体有所增加,而孔径则减小;H₂-TPR及XPS表征结果则显示,在Pd@S...     

ZnS/ SiO2 介孔组装体系的发光性质

通过Sol-gel 法得到SiO₂ 介孔固体, 浸泡热分解后获得ZnS/ SiO₂ 介孔组装体。吸收光谱和荧光光谱表明: 随复合量增大, 蓝移量减小; 在氮气中退火后, 吸收边位置和荧光谱中的峰位随退火温度升高向长波方向移动且发光增强, 450 ℃以后减缓。经计算, 颗粒尺寸的理论值与其自由激子半径相当, 说明吸收边的移动起因于量子尺寸效应。      

介孔TiO2的合成及其光催化性能研究进展

介孔TiO2材料由于其优越的孔道结构、大比表面积,良好的吸附能力及易回收等特点,在光催化降解有机污染物等方面表现出优异的性能,在能源、环保、化工等领域都具有十分重要的科学和实际意义。从合成方法、光催化性能及其影响因素、应用性等方面对近年来国内外介孔TiO2的研究状况进行了详细阐述,并在此基础上分析比较了不同合成方法的优缺点,及今后的发展方向。     

透明隔热SiO2气凝胶/水性聚氨酯复合涂料的制备及性能研究

以水性聚氨酯乳液(WPU)为基体,引入SiO₂气凝胶(SA),制备了一种隔热性能优良的SA/WPU复合涂料,并探讨了SA用量对SA/WPU复合涂料性能的影响。结果表明,随着SA的加入,在保持透明度良好的条件下,复合涂料的隔热性能、附着力及硬度都得到提高。当复合涂料中SA含量为WPU基体固含量的20%时,复合涂料的隔热性能、附着力以及硬度相对最佳,可以获得综合性能优良的复合透明隔热水性聚氨酯涂料。     

Ni/SiO2介孔复合体的组装与光吸收性质研究

采用溶胶-凝胶方法制备二氧化硅介孔固体,通过镍的硝酸盐溶液浸泡、干燥和随后氢热还原法,形成Ni/SiO2介孔复合体.根据DSC,XRD,TEM表征结果,纳米Ni颗粒尺寸为7～9nm,均匀地分布于SiO2介孔基体中.随着热处理温度提高,纳米颗粒尺寸增大,Ni/SiO2介孔复合体光吸收边明显发生红移.     

纳米SiO2/有机硅改性水性聚氨酯复合材料的制备及性能

为了改善水性聚氨酯（WPU）耐水性差和表面性能差等缺陷,将有机硅和纳米SiO₂同时引入到WPU中,首先通过自乳化法制备了WPU和有机硅改性水性聚氨酯（SWPU）。然后采用超声共混法将纳米SiO₂粒子加入到SWPU中,制备了纳米SiO₂/SWPU复合材料。最后,采用FTIR和SEM对WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的结构进行了表征,通过接触角、吸水率及抗拉力学性能测试分析了WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的疏水性能及抗拉力学性能。结果表明：纳米SiO₂已被成功引入到SWPU中;纳米SiO₂含量较小（≤3wt%）时能够较均匀地分散在纳米SiO₂/SWPU胶膜中;当纳米SiO₂含量从0增大至5wt%时,纳米SiO₂/SWPU胶膜的吸水率降低了69%,拉伸强度从16.72 MPa增大至24.22 MPa,断裂伸长率从545%增至731%,表明纳米SiO₂的引入显著提高了SWPU胶膜的耐水性能和力学性能。     

丙烯酸修饰SiO2介孔材料的合成研究

以尿素为模板剂,丙烯酸为有机相,采用溶胶-凝胶技术,并通过高温烧结去除模板剂,制备丙烯酸修饰介孔材料.采用FTIR、TGA、XRD对合成材料进行表征.结果表明:制得了六角结构的介孔材料,同时在材料中引入了羧酸根.并考察了凝胶在烧结过程中的变化情况,以及探讨了有机相、模板剂、醇水比对介孔材料有序性的影响.     

SiC掺杂改性SiO2气凝胶的制备及其隔热性能研究

以正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷为共聚硅源,加入干燥控制化学添加剂N,N-二甲基甲酰胺,酸催化制备硅溶胶,并添加遮光剂SiC,混合均匀后在碱性条件下老化得到SiC掺杂改性双硅源体系SiO₂溶胶,再利用疏水改性、溶剂交换等后处理工艺,常压干燥得到SiC掺杂改性SiO₂气凝胶。考察了双硅源体系SiO₂气凝胶的组织性能、表面形貌、物质构成和孔结构等,进一步分析了不同SiC掺杂量和温度条件对SiO₂气凝胶隔热性能的影响。结果表明,SiC掺杂改性双硅源体系SiO₂气凝胶的导热系数在700℃条件下可低至0.0482W/(m·K),且具有良好的高温隔热性能。