硅溶胶的有机改性及应用

为了提升纳米硅溶胶在硅片上SiO_2薄膜的化学机械抛光(CMP)效率,用硅烷偶联剂KH550在酸性条件下对硅溶胶进行表面改性。对得到的产物进行化学机械抛光及通过粒度分析仪分析氧化硅粒径和Zeta电位变化,并通过红外光谱分析仪和原子力显微镜分析氧化硅颗粒表面是否接枝上了硅烷偶联剂。结果表明,经过改性后的硅溶胶在红外测试中3 400 cm^(-1)附近和1 616 cm(-1)附近和1 616 cm^(-1)附近出现了N—H的伸缩和弯曲振动峰;原子力显微镜探针离开氧化硅颗粒表面时存在粘弹性;用抛光机测得使用改性后的硅溶胶比使用未改性的硅溶胶去除速率有所提高,并在改性含量0.05%时,去除速率达到最快;改性后的硅溶胶粒子Zeta电位趋向于正向增大,且随着加入改性剂的量从0～0.1%逐渐增加,硅溶胶粒子Zeta电位向正电荷位移更加明显;对未改性的硅溶胶和加入0.05%KH550改性后的硅溶胶进行动态光散射分析,硅溶胶经过改性后粒径D_(25)由65.3 nm增大到73.2 nm,粒径D_(50)由79.2 nm增大到83.5 nm,粒径D_(99)由154.1 nm减小至131.8 nm,而用静态光散射分析时,硅溶胶经过改性后粒径D_(10)由69.0 nm变化为69.6 nm,粒径D_(50)由99.1 nm变化为100.8 nm,粒径D_(99)由191.2 nm变化为194 nm,可以看出D_(10),D_(50),D_(99)基本没有发生变化。红外实验和原子力实验证明KH550成功地接枝到颗粒表面;加入改性剂KH550后,不仅改变了氧化硅表面Zeta电位,也改变了水化层;同时使小粒径胶粒的水化层变厚,大粒径的水化层变薄,使Zeta电位由负电荷变为正电荷,从而影响到在硅片上SiO_2薄膜的抛光效率。     

聚合物中纳米粒子气泡膨胀分散方法

提出了一种聚合物中纳米粒子气泡膨胀分散方法,并应用该方法制备了环氧树脂/SiO₂纳米复合材料。该方法将纳米粒子团聚体和压缩气体一同注射到聚合物熔体（溶液）中,形成内含纳米粒子的微气泡,并利用气泡急速膨胀时引起的高速拉伸作用实现纳米粒子在聚合物中的均匀分散。在对分散机理进行分析的基础上,通过数值仿真计算对其分散能力进行了分析。对气泡膨胀分散法制备的环氧树脂/SiO₂纳米复合材料进行了透射电镜（TEM）分析和DSC分析,结果表明,样品中SiO₂粒子粒径在15～30 nm之间,其玻璃化温度比高速搅拌法制备的对比样品高18℃。     

硅溶胶的有机改性及应用

为了提升纳米硅溶胶在硅片上SiO_2薄膜的化学机械抛光(CMP)效率,用硅烷偶联剂KH550在酸性条件下对硅溶胶进行表面改性。对得到的产物进行化学机械抛光及通过粒度分析仪分析氧化硅粒径和Zeta电位变化,并通过红外光谱分析仪和原子力显微镜分析氧化硅颗粒表面是否接枝上了硅烷偶联剂。结果表明,经过改性后的硅溶胶在红外测试中3 400 cm~(-1)附近和1 616 cm~(-1)附近出现了N—H的伸缩和弯曲振动峰;原子力显微镜探针离开氧化硅颗粒表面时存在粘弹性;用抛光机测得使用改性后的硅溶胶比使用未改性的硅溶胶去除速率有所提高,并在改性含量0.05%时,去除速率达到最快;改性后的硅溶胶粒子Zeta电位趋向于正向增大,且随着加入改性剂的量从0～0.1%逐渐增加,硅溶胶粒子Zeta电位向正电荷位移更加明显;对未改性的硅溶胶和加入0.05%KH550改性后的硅溶胶进行动态光散射分析,硅溶胶经过改性后粒径D_(25)由65.3 nm增大到73.2 nm,粒径D_(50)由79.2 nm增大到83.5 nm,粒径D_(99)由154.1 nm减小至131.8 nm,而用静态光散射分析时,硅溶胶经过改性后粒径D_(10)由69.0 nm变化为69.6 nm,粒径D_(50)由99.1 nm变化为100.8 nm,粒径D_(99)由191.2 nm变化为194 nm,可以看出D_(10),D_(50),D_(99)基本没有发生变化。红外实验和原子力实验证明KH550成功地接枝到颗粒表面;加入改性剂KH550后,不仅改变了氧化硅表面Zeta电位,也改变了水化层;同时使小粒径胶粒的水化层变厚,大粒径的水化层变薄,使Zeta电位由负电荷变为正电荷,从而影响到在硅片上SiO_2薄膜的抛光效率。     

ZrO2(3Y)包裹Al2O3纳米复合粉体的制备

以pH值缓冲溶液为沉淀剂,用非均匀成核和液相共沉淀相结合的方法合成出了ZrO₂（3Y）包裹Al₂O₃纳米复合粉体.用XRD、TEM对所制备粉体进行了表征.研究表明：加入分散剂使Al₂O₃悬浮液的等电点向酸性区移动,Zeta电位绝对值增大,其中pH值为9.56对应的Zeta电位绝对值最大,悬浮液最稳定.Al₂O₃悬浮液pH值为9.5,ZrOCl₂和YCl₃混合溶液浓度为0.2 mol•L^-1时前驱体的收得率最高.600℃煅烧后得到的粉体中只有α-Al₂O₃、t-ZrO₂两种物相,在Al₂O₃颗粒表面附着10 nm左右的ZrO₂（3Y）颗粒.     

用相转移法有机表面改性纳米TiO2

以正辛基三乙氧基硅烷（LM-N308）为有机表面改性剂,用相转移法对金红石相纳米TiO₂进行有机表面改性。采用了傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热分析（TG-DTA）、X 射线光电子能谱（XPS）、高分辨透射电镜（HRTEM）、亲油化度实验等对所得的纳米TiO₂进行了表征。红外光谱和X射线光电子能谱表明LM-N308以化学键合的方式结合在纳米TiO₂表面。HRTEM结果显示,在纳米TiO₂的表面存在厚度均匀约2 nm的有机包覆层。TG和亲油化度实验数据表明,纳米TiO₂表面化学吸附的LM-N308的饱和质量分数为7.0%～9.7%。分散性实验表明,经LM-N308表面改性的纳米TiO₂由亲水性变成了疏水性。     

锐钛型纳米TiO2表面疏水化改性研究

采用硅烷偶联剂对锐钛型纳米TiO_2进行表面疏水化改性研究,探讨了硅烷偶联剂的种类和用量、水和乙酸的用量、反应时间和反应温度等因素对纳米TiO_2表面疏水化程度的影响,确定了较佳疏水化改性工艺。实验结果表明,最佳修饰剂为KH570;修饰后的纳米TiO_2表面上存在KH570,而且KH570与TiO_2的表面羟基发生了反应;经过表面修饰,纳米TiO_2的晶型结构未发生改变仍为锐钛型。本文在表面修饰基础上,用对苯乙烯磺酸钠对纳米TiO_2进行包覆改性,实验结果表明,经过包覆改性后的纳米TiO_2在水体系中的分散稳定性得到较大程度的提高。     

硅烷偶联剂对纳米TiO2表面改性的研究

筛选了最佳表面处理剂为硅烷偶联剂(KH570),研究了偶联剂用量、pH值、时间等因素对纳米TiO2有机化表面改性的影响.采用亲油化度实验、红外光谱、透射电镜等手段表征了纳米二氧化钛的改性效果和结构.实验结果表明:KH570以化学键合的形式结合于纳米TiO2表面,当硅烷偶联剂用量为10%、pH值为6.5、处理时问为1.0-1.5 h时,TiO2的有机化表面改性效果最好,TiO2在乙醇中达到纳米级的分散.     

PP/PP-g-NH2/纳米SiO2复合材料的非等温结晶

采用示差扫描量热法（DSC）研究了聚丙烯/氨基化聚丙烯/纳米二氧化硅（PP/PP-g-NH₂/SiO₂）复合材料的非等温结晶行为。利用Caze法对结晶动力学进行了分析,Avrami指数n表明纳米SiO₂和PP-g-NH₂的加入改变了PP的结晶成核和生长机理;运用Dobreva法研究了纳米粒子的成核活性,结果表明纳米SiO₂成核活性差,增容剂PP-g-NH₂明显增强其成核活性;采用Friedman法分析了复合材料的结晶有效能垒,研究表明加入纳米SiO₂使PP的结晶有效能垒降低,添加PP-g-NH₂则进一步降低复合体系的结晶有效能垒;当纳米粒子含量为3%时,添加5% PP-g-NH₂能有效提高纳米粒子成核活性,降低复合材料结晶有效能垒。     

PP/PP-g-NH2/纳米SiO2复合材料的非等温结晶

采用示差扫描量热法（DSC）研究了聚丙烯/氨基化聚丙烯/纳米二氧化硅（PP/PP-g-NH₂/SiO₂）复合材料的非等温结晶行为。利用Caze法对结晶动力学进行了分析,Avrami指数n表明纳米SiO₂和PP-g-NH₂的加入改变了PP的结晶成核和生长机理;运用Dobreva法研究了纳米粒子的成核活性,结果表明纳米SiO₂成核活性差,增容剂PP-g-NH₂明显增强其成核活性;采用Friedman法分析了复合材料的结晶有效能垒,研究表明加入纳米SiO₂使PP的结晶有效能垒降低,添加PP-g-NH₂则进一步降低复合体系的结晶有效能垒;当纳米粒子含量为3%时,添加5% PP-g-NH₂能有效提高纳米粒子成核活性,降低复合材料结晶有效能垒。     

硅烷偶联剂对纳米Al2O3改性的研究

本工作以改善纳米粒子在环氧树脂基体中的分散性,提高无机粒子与基体的界面结合力为目的,选择了硅烷偶联剂KH550和KH570分别对纳米Al2O3粒予表面进行改性。文章系统研究了各种聚合条件（加料顺序、偶联剂加入量、反应时间）对改性效果的影响。TGA测试表明获得了不同接枝率的改性粒子。改性粒子与环氧树脂反应后进行的TGA测试以及FTIR测试证明了KH550改性的纳米粒子能够与环氧树脂发生反应,而KH570改性的纳米粒子不能发生反应。     

钒系脱氮催化剂载体堇青石的表面改性研究

采用硅溶胶对堇青石蜂窝陶瓷载体进行表面改性,并在改性载体基础上制备钒系催化剂。考察了扩孔剂六次甲基四胺与微波法对表面改性的影响,评价了钒系催化剂的活性。结果表明,六次甲基四胺的添加与微波法的使用明显改善载体的表面形貌,增大载体的比表面积和平均孔径。当两者共同作用时,载体比表面积及平均孔半径分别可达72.13 m²·g^-1和9.14 nm,反应温度（350～400） ℃时,催化剂的活性最高,脱氮率最高达81.5%。     

硅胶载体上制备纳米TiO2

引言 通过控制反应空间的尺度而限制晶核的生长,为制备纳米粒子提供了一种相对简易的方法,微乳液和反相微乳液就是典型的纳米反应器[1～3],而利用硅藻土、高岭土等材料的层状结构和孔隙限制粒子生长、制备纳米复合材料的发展也很快[4].     

SiO2负载铬基催化剂催化四氢萘合成α-四氢萘酮

以硝酸铬或重铬酸钾为Cr源,采用浸渍法制备了SiO₂负载的Cr基催化剂［Cr(Ⅲ)/SiO₂和Cr(Ⅵ)/SiO₂］,并用共浸渍法制备了K₂O改性的Cr(Ⅲ)/SiO₂催化剂［K-Cr(Ⅲ)/SiO₂］。分别以叔丁基过氧化氢和O₂作氧化剂,考察了三种催化剂催化四氢萘合成α-四氢萘酮的反应性能。结果表明,以叔丁基过氧化氢作氧化剂时,Cr(Ⅲ)/SiO₂表现出最高的反应活性和选择性,K-Cr(Ⅲ)/SiO₂与Cr(Ⅵ)/SiO₂活性相近。紫外可见漫反射光谱表征结果表明,Cr(Ⅲ)/_SiO2具有最高的低价Cr物种（Cr［L］）和高价Cr物种（Cr［H］）比例,K₂O的引入抑制了Cr［L］物种的生成。推测以叔丁基过氧化氢作氧化剂时,四氢萘氧化生成α-四氢萘醇是反应速率控制步骤,Cr［L］物种可能是催化该反应的活性中心。以O₂作氧化剂时,Cr(Ⅲ)/SiO₂与Cr(Ⅵ)/SiO₂催化剂性能相近,说明O₂在相界面传质和（或）在催化剂表面吸附可能是反应的控制步骤。     

SO42－/SiO2-ZrO2固体超强酸催化乳酸乙酯的合成研究

采用溶胶-凝胶法制得SiO₂-ZrO₂基质材料，然后通过浸渍法制备SO₄^2－/SiO₂-ZrO₂固体超强酸。对SO₄^2－/SiO₂-ZrO₂固体超强酸催化乳酸乙酯的合成反应进行了研究。适宜的反应条件为：稀硫酸浸泡16 h，反应温度80 ℃，反应时间4 h，催化剂用量为每摩尔乳酸1.5 g。反应酯化率达92.7％。     

Bi-β分子筛合成条件的研究

以四乙基氢氧化铵为模板剂、偏铝酸钠为铝源、硅胶粉为硅源、硝酸铋为铋源,在碱性条件下,水热法合成了Bi-β分子筛,该分子筛在苯乙烯氧化制苯甲醛的反应中有较好的催化活性。通过改变硅源和晶化时间,调节模板剂、偏铝酸钠和硝酸铋的用量,寻找到较佳的合成条件：n（SiO₂）∶n（Al₂O₃）＝30,n（SiO₂）∶n（Bi₂O₃）＝100,n（TEA⁺）∶n（SiO₂）＝0.5,晶化温度145 ℃,晶化时间3天,对合成条件的影响因素进行了探讨。     

沉淀法SiO2包覆纳米CaCO3吸附剂性能

以CO₂为沉淀剂,Na₂SiO₃为硅源,制备了SiO₂包覆纳米CaCO₃吸附剂。TEM测试证实纳米CaCO₃表面包覆一层SiO₂膜, 用SEM & EDX 测试5个包硅样品Si含量为0.67%～4.93%。采用TGA考察吸附剂的分解温度及600℃、20% CO₂条件下的吸附性能。结果表明：采用CO₂沉淀法包覆SiO₂后,与未包硅的纳米CaCO₃相比,分解温度降低9～42℃。纳米SiO₂/CaCO₃吸附剂的循环吸附率、吸附容量、吸附速率均随Si含量的减小先增加后降低。Si含量为1.05%的纳米SiO₂/CaCO₃吸附剂显示最佳吸附性能,第1、5次循环吸附容量分别为8.9、6.0 mol·kg^-1,与未包覆SiO2的纳米CaCO₃相比,分别提高11%、50%,同时在第5次循环快反应段吸附速率较纳米CaCO₃提高10%。与纳米CaCO₃相比,包硅后的吸附剂具有较高的吸附容量和循环吸附率,循环稳定性较好。     

载体对Ni基催化剂催化蒽醌加氢活性的影响

研究了载体对Ni基催化剂用于蒽醌法制备H₂O₂加氢活性的影响,同时对比了骨架镍的催化活性,考察Ni负载量对催化剂活性的影响。结果表明,负载在SiO₂上的催化剂比负载在γ-Al₂O₃上的催化活性高,对于Ni/SiO₂催化剂,Ni负载质量分数28.57%～50%时,加氢活性较高,按单位质量纯Ni上H₂O₂产量计算,Ni/SiO₂优于骨架镍催化剂,Ni负载量过高时,加氢活性降低。2-乙基蒽醌在Ni/SiO₂催化剂上的加氢为结构敏感型反应,当Ni在SiO₂的分散度达到约18%时,催化活性较佳。     

聚酯粉末涂料用纳米SiO2粉体的表面改性研究

采用硅烷偶联剂KH570分别在水和无水乙醇中对纳米二氧化硅进行表面改性,用透射电镜、X射线、红外光谱和沉降体积等对改性后二氧化硅进行了表征。实验结果表明硅烷偶联剂KH570是有效的改性剂,改性分散体系对改性效果有一定影响,其中KH570在无水乙醇中对二氧化硅改性效果较好。改性后的粉体都能在特定的有机溶剂中相对稳定分散。加入改性纳米S iO2的粉末涂料的耐老化性能有一定提高。     

Al2O3或SiO2负载钒氧化物催化剂的紫外-拉曼光谱比较研究

用柠檬酸络合助溶的等体积浸渍法制备了氧化铝和氧化硅负载的系列钒氧化物催化剂，使用紫外-拉曼光谱对催化剂的结构进行了表征。结果表明，负载钒氧化物的结构与钒的负载量和载体类型有关，在低钒负载量时以隔离的钒氧物种为主；在高负载量时，钒氧化物在γ-Al₂O₃载体上以聚合的钒氧物种和V₂O₅共存，在SiO₂载体上主要以隔离的钒氧物种和V₂O₅形态为主，并有少量聚合的钒氧物种。     

草酸二甲酯加氢制乙二醇Cu/SiO2催化剂失活研究

采用沉淀沉积法制备了草酸二甲酯制乙二醇Cu／SiO₂催化剂。在反应温度210 ℃、压力2.0 MPa、空速0.01 mol·(g·h)^-1和氢酯物质的量比60的条件下,对催化剂的失活规律进行了研究,采用XRD、BET和TG-DTG等手段对反应前、后的催化剂进行表征,结果表明,铜烧结和高聚物可能是导致催化活性降低的主要原因。