基于不同壁温的超疏水涂层制备及减阻性能研究

以操作简单的喷涂方式,将二氧化硅(SiO2)纳米粒子喷涂在聚氨酯(PU)表面形成了双层结构超疏水涂层.对所制备的涂层表面形貌特征、化学成分和润湿性能进行了表征分析,自主设计并搭建了减阻测试平台(旋转粘度计测试仪),借助此平台研究了不同壁温条件下超疏水涂层的减阻效果.研究表明,制备的超疏水涂层接触角为157.9°,滚动角...     

PVDF/BaTiO3@SiO2复合薄膜制备与介电性能

通过溶胶凝胶法制备不同尺寸的BaTiO3@SiO2复合微球并利用混合辊压法成形聚偏二氟乙烯(PVDF)/BaTiO3@SiO2复合薄膜,通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜表征其微观结构,并测试了复合材料的介电常数及介电损耗特性.结果表明,BaTiO3@SiO2复合颗粒与偏二氟乙烯共混热压成形方法,提高了无机颗粒的均匀分...     

二氧化硅纳米颗粒/硅树脂复合超疏水功能涂层的制备和性能研究

将二氧化硅纳米颗粒和硅树脂制成混合液,采用喷涂法(spray-coating)制备出了具备超疏水性的复合涂层.研究了二氧化硅、硅树脂不同含量配比对涂层疏水性能的影响,结果表明复合涂层的接触角随二氧化硅含量的增加而增加.在二氧化硅含量大于3%(质量分数)时,涂层显现超疏水性;当二氧化硅含量为3%(质量分数)、硅树脂含量为7%(质量分数)时,涂层与水的接触角达到151.6°,滚动角接近0°.通过扫描电子显微镜(SEM)观察涂层表面的微观结构,发现超疏水性的涂层具备微-纳复合阶层结构,类球状突起粒径在5μm左右,类球状突起上分布纳米团聚颗粒,直径约为50 nm.这种类似荷叶表面的微(纳复合阶层结构,结合硅树脂的低表面能,使得复合涂层具备了超疏水性能.     

氧化铝凝胶改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备与表征

为提高聚偏氟乙烯超滤膜的亲水性,采用Al_2O_3凝胶对有机高分子聚偏氟乙烯膜进行改性,制备Al_2O_3凝胶改性聚偏氟乙烯超滤膜,并与非凝胶化无机纳米Al_2O_3颗粒改性进行对比。考察铸膜液中Al_2O_3凝胶加入量对改性聚偏氟乙烯超滤膜性能和结构的影响。采用扫描电镜、X射线能谱、傅里叶红外光谱和超滤实验等对超滤膜结构和性能进行表征,结果表明,Al_2O_3凝胶加入量1.0 g时,改性超滤膜水通量提高5.48倍;扫描电镜表明,改性超滤膜和未改性超滤膜均为典型的非对称结构,改性超滤膜表面孔数目明显增加,断面微观结构未发生改变;红外光谱及能谱分析表明,Al_2O_3凝胶与高分子聚偏氟乙烯之间为物理共混。Al_2O_3凝胶改性聚偏氟乙烯超滤膜,改善了膜表面亲水性,提高水通量,并保持较大截留率。     

氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合涂层的机械性能与防腐性研究

采用改进Hummers法合成氧化石墨烯,经旋涂制备氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合涂层。利用原子力显微镜(AFM)、红外光谱(FT-IR)表征氧化石墨烯;测定了复合涂层的机械性能,并借助扫描电子显微镜(SEM)观察断口形貌;同时测试了复合涂层的防腐性能。结果表明,氧化石墨烯片层为单层且含有大量含氧官能团;复合涂层的机械性能和防腐性能都随氧化石墨烯含量的增加呈现先增后减的趋势。当氧化石墨烯含量为0.5%时,复合涂层的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值(分别为83.63 MPa和389%),分别比纯聚偏氟乙烯膜高25%和31%;同时复合涂层的防腐性能最佳,比纯聚偏氟乙烯涂层的阻抗模值高1.4个数量级。     

仿生水稻叶各向异性聚偏氟乙烯超疏水膜的构建及性能研究

通过静电纺丝技术制备了一种仿生水稻叶各向异性聚偏氟乙烯(PVDF)超疏水膜,研究了纺丝液配比、纺丝条件对聚偏氟乙烯纳米纤维膜的形貌、疏水性以及纤维取向的影响。结果表明,最优纺丝液溶剂配比为DMF/丙酮=5∶5,PVDF质量分数为22%。最优纺丝参数为：电压12 kV,纺丝液推注速度0.05 mm/min,滚筒接收转速2 200 r/min,接收距离15 cm。制备出的聚偏氟乙烯纳米纤维膜具有优异的疏水性和各向异性,其与水的接触角为149.5°。同时,膜的断后伸长率为94.90%,抗拉强度16 MPa。为超疏水膜及表面制备提供了一种新的可行方法。     

聚吡咯光热超疏水多功能防冰涂层的制备与性能研究

冰在固体表面的形成和覆盖会导致交通运输、航空航天、风力发电等领域严重的安全和经济问题,研究新型功能防冰材料对这些领域稳定运行具有重要意义。本研究以聚苯乙烯片材为基材,通过原位聚合聚吡咯（ PPY）的方法制备光热涂层,再利用氟硅树脂与二氧化硅（ SiO₂）颗粒混合制备超疏水涂层,旋涂在光热涂层表面制备出光热超疏水多功能防冰材料。在 1 kW/m²太阳光强度照射下,制备材料表面温度可升高至 80 ℃,结合材料表面超疏水特性,保证水滴在光照条件下升温后可以迅速离开表面。研究结果表明,该光热超疏水防冰涂层是一种综合性能优异的防冰材料。     

有机物涂覆金属表面疏水性探讨

在三种金属基体表面上,分别涂覆聚丙烯、聚偏氟二烯、聚苯乙烯和石蜡等四种有机物后,探索了其疏水性.结果表明,聚丙烯(PP)涂层效果最好,其涂层能极大地提高金属表面的疏水性,与水滴接触角可高达140°;同时,结果还表明,采用简单的化学刻蚀法和浸泡涂覆法,可以在金属表面上制备良好而便宜的工程聚合物疏水性涂层.     

膜材质对膜吸收法处理高氨氮废水的影响

膜吸收法作为近年来快速兴起的处理高氨氮废水的新技术,具有诱人的发展前景,其核心是定制适合于膜吸收过程的疏水性膜材料。文章通过扫描电镜、接触角等方法分析聚丙烯、聚四氟乙烯与疏水改性后的聚偏氟乙烯中空纤维膜的微观结构与表面性质,其中,聚偏氟乙烯中空纤维膜具有分离层孔径小、分布均匀且疏水性强的优势。进一步,将三种疏水性膜用于高氨氮溶液的膜吸收实验,结果验证了聚偏氟乙烯的可靠性。     

微滤膜材料分析研究

以聚偏氟乙烯（PVDF）微滤膜为研究对象,采用了多种分析手段,对其材料组成和结构进行了分析,研究结果表明：该微滤膜为疏水性膜,其接触角为121°;微滤膜表层材料主要为聚偏氟乙烯,未进行化学改性,共混有无机物二氧化硅;其支撑层的材料为高密度聚乙烯（HDPE）;微滤膜孔径分布均匀,表层的孔呈指孔状结构,截面孔分布呈海绵状分布,为不对称膜。     

自组装法制备PVDF-SiO2/PVSQ超疏水复合膜及膜蒸馏抗污染性能

采用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMOS)对SiO₂疏水改性,通过自组装法,将改性SiO₂接枝在商业PVDF(聚偏氟乙烯)膜表面,使其表面达到超疏水。利用场发射电子显微镜、红外光谱仪、接触角测量仪及毛细流孔径分析仪等仪器对改性前后膜的表面形貌、化学组成、接触角及孔径变化等性能参数进行表征。结果表明,VTMOS不仅对SiO₂疏水改性,还通过自身的水解缩聚反应,生成了规整圆球状的聚乙烯基倍半硅氧烷(PVSQ)微粒,纳米级SiO₂分布于微米级PVSQ表面,在改性膜表面构造了多层次微/纳米粗糙表面,在低表面能疏水基团乙烯基和甲氧基的共同作用下,成功实现了超疏水改性,改性膜水接触角达到159.5°,滚动角降至8.1°。以NaCl、HA和CaCl₂混合溶液为进料液,对商业PVDF膜和改性膜进行了长期直接接触式膜蒸馏(DCMD)实验,探究其抗污染性能。结果表明,改性膜适用于长期DCMD实验,并表现出比商业PVDF膜更稳定的通量,截盐率始终大于99.99%,具有良好的稳定性和抗污染性能。     

静电纺丝法制备高活性多孔Ni/SiO2甲烷化催化剂

以三嵌段共聚物P123为模板剂,采用静电纺丝法制备了多孔Ni/SiO₂催化剂,考察其在CO甲烷化中的催化性能。采用N₂物理吸脱附测试、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、H₂-程序升温还原（H₂-TPR）、透射电子显微镜（TEM）、热重分析（TGA）对催化剂的结构性质进行表征。结果表明,静电纺丝法制备的多孔Ni/SiO₂催化剂活性组分Ni在SiO₂载体纤维上高度分散,比表面积大,Ni颗粒尺寸小,金属与载体相互作用强,在CO甲烷化反应中表现出优异的催化活性和稳定性。在温度450℃,压力0.1 MPa,质量空速15000 ml/（g·h）条件下,多孔Ni/SiO₂催化剂CO转化率最高可达96.4%,CH₄选择性可达86.4%。此方法为工业上制备高催化活性且无须二次成型的甲烷化催化剂提供了新思路。     

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.     

静电辅助多孔液体的制备及特性研究

以硬模法制备的纳米中空SiO₂颗粒为腔洞结构，利用聚合咪唑阳离子与SiO₂的静电作用使SiO₂颗粒表面带正电荷，在外表面冠以磺化聚乙二醇赋予中空SiO₂颗粒流动性，制备得到静电辅助的中空二氧化硅多孔液体。性能表征表明多孔液体具有大小约为10 nm的孔径均一的球形腔洞，多孔液体的中空SiO₂含量约为13%(质量)，室温条件下多孔液体的黏度为2.25 Pa·s，表现出良好的流动性。模拟结果得到聚合咪唑阳离子与中空SiO₂的吸附能为279.55 kJ/mol，证实聚合咪唑阳离子可以紧密黏附在中空SiO₂表面。采用的静电辅助表面修饰的方法为设计与制备多孔液体提供了一条新思路。     

疏水SiO2填充PDMS膜分离水中乙酸正丁酯的性能

以聚偏氟乙烯（PVDF）为支撑层,选用疏水性纳米SiO₂粉体作为改性剂,制备出聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合膜材料,并用于乙酸正丁酯/水溶液的渗透汽化分离。采用SEM、FTIR、XRD、拉伸实验、接触角及正电子湮没寿命谱测定等对膜材料物理化学性能进行了表征,考察了膜材料的溶胀行为及渗透汽化性能。结果表明,SiO₂在PDMS膜中分散均匀,且没有发生化学作用,并提高了膜材料的机械强度和疏水性。随着SiO₂添加量增加,膜在乙酸正丁酯溶液中的溶胀度先升后降,渗透通量呈下降趋势,而分离因子先增大后减小。当SiO₂添加量为4%（质量）时,随进料浓度的增加,渗透通量增大,分离因子先增大后减小;随着温度升高,渗透通量增大,分离因子减小;渗透通量和分离因子最大值分别为240 g·m^-2·h^-1和542。     

In situ EXAFS study of the nucleation and crystal growth of Ni particles on SiO2 support

Ni/SiO₂ catalysts were prepared by wetness impregnation method (INi) and by a new two-step method (ENien_2.5/600+INi_2.5). The two-step method consists of formation of chemical glue, “nickel nuclei”, having strong metal support interaction with SiO₂ and preparation of the “nickel reservoir” which has weak interaction with support. The nucleation and growth behaviors of such Ni/SiO₂ catalysts in the preparation stage were continuously monitored by in situ EXAFS spectroscopy. The in situ EXAFS spectra of INi catalyst began to change after 320°C and bulk NiO like structure was formed at 500°C heat treatment. The Ni/SiO₂ prepared with the two-step method had larger coordination number of Ni with silica support in the initial stage of in situ monitoring than that of INi catalyst, which showed the coexistence of Ni nuclei and Ni reservoir. The ENien_2.5/600+INi_2.5 had smaller particles of Ni compared with INi after high temperature calcination. The formation of small Ni particles could be attributed to the strong ion-support interaction of nickel nuclei with nickel reservoir in ENien_2.5/600+INi_2.5 catalyst. Slight particle growth occurred after 370°C calcination in Ni/SiO₂ prepared by two-step method.     

磁性Fe3O4@SiO2@介孔SiO2空心微球的制备及漆酶固定化

磁性介孔二氧化硅复合材料作为酶固定化载体具有优异的酶固定化性能和良好的磁分离性能,受到国内外学术界广泛关注。本文在自制的β-FeOOH空心微球表面上包覆致密的SiO₂保护层,在酸性条件下以P123为模板剂,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为辅助导向剂成功制备出了磁性β-FeOOH@SiO₂@介孔SiO₂空心复合微球,最后在还原气氛下煅烧得到Fe₃O₄@SiO₂@介孔SiO₂空心微球。结果表明,所制备的Fe₃O₄@SiO₂@介孔SiO₂微球空心结构未坍塌,具有规整的球形结构,介孔SiO₂壳层（平均厚度约为11nm）均匀地包覆在β-FeOOH@SiO₂中空微球表面。伴随着CTAB量的增加,微球的最可几孔径由4.30nm减小到3.19nm,比表面积从376m²/g升高到640m²/g,孔容从0.36cm³/g升高到0.56cm³/g。复合微球的饱和磁化强度为11.3emu/g,矫顽力为111.5Oe,外加磁场作用下可以实现样品的快速分离,且样品的再分散性良好。当介孔孔径为4.30nm时,Fe₃O₄@SiO₂@介孔SiO₂空心复合微球漆酶固定量高达234mg/g。固定化漆酶在不同pH、温度下的活性显著优于游离酶。     

二氧化硅气凝胶隔热复合材料的高温疏水改性及失效机制

SiO₂气凝胶隔热复合材料已经广泛应用于航空航天、石油化工等隔热保温领域,通过疏水改性可大幅拓展其应用场景。为了使SiO₂气凝胶隔热复合材料在更高温度仍保持良好的疏水性能,采用聚硅氧烷改性硅酸盐涂料对SiO₂气凝胶隔热复合材料进行表面刷涂疏水改性,然后研究了涂层厚度对裂纹扩张的影响以及涂层在高温下疏水性能的失效机制和刷涂改性前后复合材料的耐磨损性能。结果表明,当涂层厚度大约为13 μm时,所制备的涂层表面无裂纹,接触角可达(113±2)°,经450 ℃高温热处理1 800 s后接触角依然可以保持在105°左右,表现出良好的热稳定性,同时涂层显著提高了复合材料的耐磨损性能。     

疏水纤维素/SiO2复合气凝胶的制备和表征

以微晶纤维素和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过溶胶-凝胶法制备了4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶,并利用十八烷基三氯硅烷(OTS)对复合气凝胶进行疏水改性,利用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等对4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶及其疏水改性产物进行表征分析。结果表明:4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶均为白色固体,密度范围43.6~50.7 mg/cm³;XRD、EDS和FT-IR分析表明4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶中均含有硅元素,疏水纤维素/SiO₂复合气凝胶中均含有硅、氯元素;SEM分析表明4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶及其改性产物均呈现三维网状结构,改性产物的三维网状结构的孔隙变小。疏水纤维素/SiO₂复合气凝胶的接触角测试结果表明,4种样品接触角均大于90°,达到疏水状态,且随着TEOS用量的增加,接触角逐渐增大(最大接触角144.5°),疏水性能提高。     

疏水SiO2/PTFPMS杂化复合膜的制备及其气体分离性能

为了提高气体分离膜的耐溶胀特性,以多孔聚醚酰亚胺（PEI）为支撑层,采用溶液共混法制备了疏水SiO₂/PTFPMS杂化复合膜,研究了疏水SiO₂质量共混比对膜形态、耐溶胀性以及不同操作压差下的纯气渗透分离性能的影响。光学显微照片显示,当共混比不超过0.018时,杂化膜的透明度较高,表明疏水SiO₂与PTFPMS具有较好的相容性;当SiO₂与PTFPMS的共混比超过0.018时,SiO₂团聚明显。SEM表征结果显示,杂化膜表面光洁,断面杂化涂层紧密贴合支撑层。疏水SiO₂/PTFPMS杂化膜在异辛烷中的溶胀度为0,在乙酸乙酯中的溶胀度比PTFPMS均质膜的下降了11.9%,显示了其优异的耐溶胀性能。在操作压力为1.0 MPa,操作温度为25℃下,SiO₂共混比为0.012时,疏水SiO₂/PTFPMS杂化复合膜的CO₂渗透通量达到最高156.1GPU,CO₂/N₂选择性为15.86。