疏水型SiO_2/TiO_2复合气凝胶的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体,甲醇(Me OH)为溶剂,将SiO_2湿凝胶与纳米TiO_2复合,通过常压干燥法制备疏水型SiO_2/TiO_2复合气凝胶。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG)、比表面积及孔径分析仪(BET)等对所制备的复合气凝胶结构和形貌进行测试,同时研究其光催化性能与疏水性。结果表明,复合气凝胶具有三维空间网络多孔结构,孔洞尺寸大都为微纳米级,TiO_2均匀分散在气凝胶中,XRD与FT-IR证实了SiO_2/TiO_2复合气凝胶的成功制备,SiO_2/TiO_2复合气凝胶具有较好的热稳定性。所制备的SiO_2/TiO_2复合气凝胶的比表面积为479. 79 m2/g,表现出较好的疏水性,接触角可达153. 5°,并具有优异的光催化性能,光照3 h后对亚甲基蓝光催化降解率达98. 13%。     

常压干燥法制备SiO2气凝胶粉体

以工业硅溶胶为原料,通过凝胶过程与干燥条件的控制,采用常压干燥法制备了SiO2 气凝胶粉体,并考察了老化液中正硅酸乙脂(TEOS)含量和干燥控制化学添加荆甲酰胺的添加对气凝胶粉体堆积密度、比表面积和孔径分布的影响.结果表明:所得气凝胶粉体具有纳米多孔结构,组成气凝胶结构的基本粒子呈圆球形,粒径为10～25 nm,由基本粒子连接而成的网络结构具有5～50 nm的孔径分布;随着热处理温度从常温升至1 100℃,SiO2气凝胶从最初的无定形态转化为方石英;在,TEOS的醇溶液中老化,有利于增强凝胶骨架的强度;添加甲酰胺可以改善气凝胶粉体的孔径分布,提高其比表面积.     

凹凸棒石／CeO_2复合纳米材料的合成、表征及催化性能

以大比表面积的凹凸棒石为载体,利用均匀沉淀法制备了具有高吸附性能的凹凸棒石/CeO2纳米复合催化剂,并采用X射线衍射、透射电镜、比表面积对负载了不同含量CeO2的凹凸棒石的结构进行了表征,探讨了反应温度和煅烧温度对复合材料形貌的影响,并研究了在CO催化氧化反应中不同CeO2负载量复合物的催化性能.结果表明:合成凹凸棒石/CeO2纳米复合材料的最佳反应温度为75℃,煅烧温度为200℃,此时50%负载量样品的比表面积最大,为223.8m2/g:凹凸棒/CeO2纳米复合纳米催化剂具有很强的协同催化效应,从而提高了催化活性,且CeO2负载量为50%～100%的复合材料的催化效果较好.     

SiO_2气凝胶/短切石英纤维多孔骨架复合材料的制备与性能

以短切石英纤维、硅溶胶、B4C粉烧结制备多孔刚性骨架,以正硅酸乙酯、去离子水和乙醇配制SiO2溶胶,多孔骨架浸渍SiO2溶胶后经超临界干燥制备了SiO2气凝胶/多孔骨架复合材料.对隔热瓦的高温热导率、比表面积和孔径分布进行了测试并且观察了微观形貌.结果表明:SiO2气凝胶复合的石英纤维刚性隔热瓦具有纳米孔结构,平均孔径为39.5nm,在600℃和800℃,其热导率分别仅为0.033 5 W/(m·K)和0.0404W/(m·K),与未复合气凝胶的刚性骨架相比,高温热导率下降了40%～50%.此外,SiO2气凝胶填充了隔热瓦骨架中的大部分的宏孔,抗弯强度提高了30%,并且使刚性隔热瓦的脆性有一定改善.     

厘米级SiO2气凝胶球体的制备及表征

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用酸碱两步催化溶胶-凝胶法和CO2超临界干燥技术成功制备出完整的厘米级SiO2气凝胶球体.当配比条件为TEOS∶ EtOH∶ H2O=1∶10∶4时制备的SiO2气凝胶球体具有典型的纳米多孔网络结构.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、孔径分布及比表面积测试仪(BET)、纳压痕技术对SiO2气凝胶球体的表面形貌、内部结构、化学成分、比表面积、孔径分布及力学性能进行研究分析.研究表明:低温有利于制备出完整的厘米级SiO2气凝胶球体.随着凝胶温度的增加,SiO2气凝胶球体样品的收缩率逐渐增加,而孔隙率和比表面积逐渐减小.当凝胶温度为-5℃时,厘米级SiO2气凝胶球体样品的平均孔径为24.8 nm,孔体积为4.9 m3/g,比表面积高达1004.38 m2/g,密度为0.104g/cm3,收缩率约为16.2％,孔隙率约为95.3％,弹性模量和硬度最大分别为8.79 MPa与5.24 MPa.     

SiO2气凝胶的非超临界干燥法制备与表征

以聚二甲基硅烷为原料,采用聚合物超临界法制备了SiO2气凝胶.聚合物超临界法制备的SiO2气凝胶除碳前为疏水性气凝胶,比表面积为27.68 m2/g,孔体积为0.103 7 cm3/g,平均孔径约为15 nm;除碳后为亲水性气凝胶,比表面积为500.6 m2/g,孔体积为0.404 3 cm3/g,平均孔径为3.23 nm.对聚合物超临界法制备SiO2气凝胶的反应机理进行了初步探讨.     

CuO(CoO,MnO)/SiO2纳米复合气凝胶催化剂载体的溶胶-凝胶法制备及成胶机理

采用正硅酸乙酯(tetraethyl orthosilicate,TEOS)和Cu,Co,Mn的醋酸盐溶液,通过溶胶-凝胶法、常压干燥制备了过渡金属氧化物含量高达75%(质量分数)的CuO(CoO,MnO)/siO2纳米复合气凝胶,对其成胶机理进行了分析.结果表明:制得的CuO(CoO,MnO)/SiO2纳米复合气凝胶具有SiO2气凝胶的纳米孔隙三维网络结构和高比表面积;当过渡金属醋酸盐与TEOS的比例不同时,Cu,Co和Mn能够与氧在网络结构中形成不同程度的-O-M-O一桥键连接;通过气凝胶的多孔网络分隔作用,可使更多过渡金属氧化物CuO,CoO和Mno的超细粒子均匀分散于CuO(CoO,MaO)/SiO2复合气凝胶或SiO2气凝胶骨架中.这种结构既有利于提高催化剂负载量,又能充分利用CuO,CoO和MaO的助催化作用,因此CuO(CoO,MnO)/SiO2纳米复合气凝胶可作为催化剂载体用于催化合成碳酸二苯酯及其它催化领域.     

水玻璃基低密度疏水二氧化硅气凝胶制备及性能研究

以水玻璃为硅源,通过酸碱两步溶胶-凝胶法及一步置换改性,常温常压下制备了低密度疏水性二氧化硅气凝胶。探讨了pH、老化方式及三甲基氯硅烷(TMCS)用量对凝胶时间、二氧化硅气凝胶表观密度和孔隙率的影响。采用冷场发射扫描电镜(FESEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和接触角测试仪分别研究了二氧化硅气凝胶的微观形貌、比表面积及孔径分布、改性效果及疏水性能。结果表明,二氧化硅气凝胶具有三维纳米网络结构,表观密度为0.130 1 g/cm3、孔隙率高达94.27%、比表面积为599 m2/g、平均孔径为10~30 nm、接触角为142°。     

常压干燥工艺制备SiO_2纳米纤维-SiO_2复合气凝胶及其表征

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,原位合成的SiO_2纳米纤维为增强相,采用溶胶-凝胶法、三甲基氯硅烷(TMCS)表面改性和常压干燥工艺制备SiO_2纳米纤维-SiO_2复合气凝胶,利用SEM、XRD、FT-IR、BET和TG等手段对复合气凝胶的相关结构和性质进行表征,研究了SiO_2纳米纤维的复合对气凝胶的影响。结果表明,SiO_2纳米纤维的加入可以形成有效的骨架结构,改善气凝胶的微观形貌和空间结构,并且有着良好的兼容性、分散性和热稳定性,保持了较高的孔隙率等优良性能,所得复合气凝胶孔径为10~20 nm,孔隙率达97%。     

酸法制备纳米纤维素特性及其气凝胶的制备

以微晶纤维素(microcrystalline cellulose,MCC)为原料通过硫酸水解制得纳米纤维素(nanocrystalline cellulose,NCC),采用透射电子显微镜(TEM)、马尔文粒径仪、X-射线衍射仪(XRD)和傅利叶红外光谱仪(FI-TR)对所制备的NCC的微观形貌、谱学性能及晶型结构进行表征分析。结果表明:制备的NCC呈梭形短棒状,直径集中分布在20~40 nm之间,长度多分布200~300 nm之间;其傅立叶红外波普图与MCC谱图相似,NCC晶型仍然保持纤维素Ⅰ型结构,其相对结晶度略有提高,为90.57%。并以制得的NCC为原料,采用物理凝胶法成型,经乙醇置换后,通过超临界CO_2干燥法制备纳米纤维素气凝胶。通过描电子显微镜(SEM)、全自动比表面积与孔隙度分析和傅利叶红外光谱仪(FI-TR)对制备的纳米纤维素气凝胶微观形貌、比表面积、孔径分布以及普学性能进行表征分析。结果表明:制备的纳米纤维素气凝胶晶型结构不变,且具有丰富的三维网络结构,其孔隙以中孔为主,微孔与大孔兼而有之,比表面积可达308.422 9 m~2/g,平均孔径为8.21 nm。     

以工业水玻璃为原料制备纳米孔SiO2气凝胶块体材料

以工业水玻璃为硅源,采用三甲基氯硅烷[(CH3)3SiCl,TMCS]/正己烷(C6H14)/EtOH溶液对二氧化硅水凝胶进行表面改性处理,使水凝胶的溶剂交换和表面改性在一步同时完成.研究了pH值、改性剂对气凝胶的影响.结果表明,所制备的气凝胶具有典型的气凝胶结构特征,孔洞尺寸、比表面积分别在8～12 nm、600～640 m2/g范围内,颗粒尺寸小于100 nm.     

碳气凝胶的常压干燥制备及结构控制

研究了碳气凝胶在常压条件下的制备过程和干燥方法. 用扫描电镜、比表面测量仪及孔径分布仪对其结构进行了表征与测试. 通过改变催化剂和溶剂的用量,可以实现碳气凝胶的颗粒直径及孔洞由纳米到微米级的连续调节. 通过降低催化剂浓度并以丙酮进行溶剂替换,成功实现了碳气凝胶的常压干燥. 常压干燥样品具有250~650 kg/m3的低密度和250~550 m2/g的高比表面积. 分析了其溶胶-凝胶反应机理,围绕毛细压力和材料强度等方面探讨了其常压干燥的实现途径.     

添加剂PVB对炭气凝胶制备工艺及结构的影响

采用溶胶—凝胶法,以间苯二酚(R)、甲醛(F)为原料、无水碳酸钠(C)作催化剂、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为添加剂、无水乙醇作溶剂,通过常温常压干燥和高温炭化制备炭气凝胶。考察了中间产物有机凝胶的热解行为和催化剂浓度及PVB用量对炭气凝胶孔隙结构的影响。结果表明:PVB的加入不仅加强了有机凝胶的网络结构,使其更利于常温常压干燥,而且能够较好地调控炭气凝胶的孔径分布;在一定的PVB加入量范围内,随着PVB加入量的增加,炭气凝胶的比表面积增加,孔径分布也更加集中;催化剂浓度对炭气凝胶的比表面积及孔径分布有较大的影响,当R/C=300,PVB/R=1/10时比表面积达到最大值(386m~2/g)。     

球形纤维素纳米纤丝气凝胶的制备及性能表征

以桉木纸浆为原料,制备了不同纤维素质量分数（1%、1.5%、2%和2.5%）的球形纤维素纳米纤丝（CNF）气凝胶。通过扫描电子显微镜（SEM）、全自动比表面积与孔隙度分析（BET）仪、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）仪、组合型多功能水平X射线衍射（XRD）仪和热重分析（TG）仪等技术对制备的CNF气凝胶的进行表征。结果显示：制备的CNF气凝胶为球状,是一种具有三维网络结构的介孔材料,其密度为0.0248~0.0427 g/cm³,孔隙率≥97.33%,孔径≤19.4 nm。该气凝胶材料具有纳米纤维素的红外特征峰,其晶型结构仍然为纤维素Ⅰ型结构,且拥有良好的热稳定性,当CNF质量分数为2%时,气凝胶的最大失重速率温度（T_max）为306.52 ℃。伴随着CNF质量分数的增加,CNF气凝胶的密度、孔隙率逐渐减小,孔体积、BET比表面积先增大后减小,孔径先减小后增大。     

MnO2-CuO系金属光泽釉的研究

以熔块釉为基础釉,通过添加MnO2和CuO两种金属氧化物,成功制备了亮银灰色金属光泽釉。系统研究了MnO2与CuO的质量比K、加入量及冷却制度对釉面效果的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)分析了釉层微观形貌。研究结果表明:(1)取2～3当CuO加入量为2.25～3%,MnO2为6～9%时,釉面出现高亮金属光泽。如果CuO含量低于1.5%,釉面不易出现金属光泽效果。MnO2的继续加入,有使釉面出现暗黑且无光的趋势;(2)快速冷却较随炉冷却更容易使釉面出现金属光泽效果;(3)快速冷却后试样釉层分布着亚微米级球状晶体,且平行于釉面规则生长,这极有可能是釉面出现高亮金属光泽的重要原因。     

纳米孔超级绝热材料气凝胶的制备与热学特性

以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源，通过溶胶–凝胶及超临界干燥过程制备了SiO2气凝胶. 同时，采用相对廉价的多聚硅(E–40)为硅源，以三甲基氯硅烷(TMCS)为表面修饰剂，硅油为干燥介质, 在常压条件下制备了同样具有纳米多孔结构的SiO2气凝胶. 用透射电镜、扫描电镜及孔径分布仪对其结构进行了表征，并用动态热线法对其热学特性进行了测试. 结果表明: 两种方法制备的气凝胶均是典型的纳米孔超级绝热材料，后者热导率略高但成本低许多，所以更具应用推广潜力.     

MnO nanoparticles with textured porosity supported on mesoporous carbons

Ordered mesoporous carbons doped with MnO nanoparticles (DCs) have been prepared by direct carbonization of a composite of a reverse copolymer-low-molecular-weight phenolic resin dipped in aqueous Mn(NO₃)₂ solution. The microstructure of the DCs was analyzed by the small-angle X-ray scattering, X-ray diffraction, nitrogen adsorption isotherms and transmission electron microscopy. The results showed that the size of MnO nanoparticles dispersed on the surface of DCs was about 10–50 nm and the pore size of DCs could be tailored from 4.9 to 9.3 nm as the amount of phenolic resin varied. Moreover, the structure of the DCs obtained was stripe-like at low amount of phenolic resin. However, the structure of the DCs becomes disordered as the amount of phenolic resin increases. Because of its nontoxic nature and cost-effective synthesis, these DCs exhibit properties that are needed for an environment-friendly catalyst and electrode materials.     

稀土复合加氢催化剂Cu-Cr-Mo-La/SiO2的制备及其表征

用溶胶-凝胶法制备了一系列Cu-Cr-Mo-La/ SiO2稀土复合加氢催化剂,通过TPR、XRD、TG技术对其进行了表征,并在一定条件下对其催化活性进行了评价.结果表明,在Cu/SiO2催化剂中引入Cr、Mo和稀土La氧化物使催化剂中CuO晶粒变小、分散性变大,提高了催化剂的稳定性及抗结焦能力.Cu-Cr-Mo-La/ SiO2稀土复合加氢催化剂对硝基苯加氢制苯胺具有非常高的选择性和较高的转化率.     

Gamma Rays Interactions with Transition Metal Doped-Soda lime Phosphate Glasses Evaluated by Collective Optical,FTIR Spectral Measurements

Silicon - MnO2, NiO, CoO and CuO doped in soda lime phosphate host glass were prepared. Combined optical and FTIR spectra were measured for the studied glasses before and after gamma irradiation....     

聚乙二醇对旋转填充床制备La_(0.5)Pb_(0.5)MnO_3载体的影响

采用旋转填充床液液相共沉淀法制备了钙钛矿复合氧化物La0.5Pb0.5MnO3,以其作为载体制备了0.5%Pd(质量分数)/La0.5Pb0.5MnO3催化剂合成碳酸二苯酯。为了提高催化剂的活性,采用聚乙二醇(PEG)为分散剂对载体表面改性,通过XRD,SEM,BET手段对其物性进行表征,并对催化剂进行了活性评价。结果表明:PEG良好的空间位阻效应可以增加载体的分散度和比表面积,提高催化剂的活性。PEG10 000浓度为0.001 5 mol/L时效果最佳,载体比表面积达53.73 m2/g。反应温度65℃,总压5 MPa,p(CO)∶p(O2)=94∶6,反应3 h,DPC收率达13.30%。反应9 h,该条件下DPC收率可达21.90%。