原子层沉积技术在含能材料表面修饰中 的应用研究进展

介绍了原子层沉积技术的原理和特点,并对比传统物理及化学气相沉积薄膜制备工艺,总结了原子层沉积技术在含能材料合成及表面修饰改性方面所具有的薄膜厚度精确可控、工作温度低和大面积及三维均匀性方面的优势。综述了原子层沉积技术在亚稳态分子间复合物合成,降低金属粉和炸药感度,以及提高铝粉、氢化铝和ADN稳定性等方面的研究进展。评述了原子层沉积技术在含能材料精确合成及表面修饰中的主要作用及未来发展方向。附参考文献29篇。     

纳米铜/胺/石墨烯表面自组装及性能研究

通过聚氨酯发泡膨胀法制备了石墨烯,采用化学镀工艺方法在其片层表面进行纳米铜粒子的可控修饰,基于铜原子的d空轨道与苯胺分子中氮原子的孤电子对之间的配位关系,将对苯二胺分子自组装在石墨烯表面。采用透射电子显微镜、红外光谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱研究了纳米铜粒子/胺/石墨烯的表面形貌和表面性能。结果表明,纳米铜粒子均匀地沉积在石墨烯片层表面,对苯二胺分子与石墨烯表面金属铜实现了自组装,对苯二胺/纳米铜/石墨烯能够均匀地分散在环氧树脂体系中。     

PVDF双功能滤膜问世

正近日,一种纳米银修饰的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维两面滤膜,实现了液相催化+产物萃取二合一的设想。这种材料由佛山科学技术学院的苗磊博士和加拿大女皇大学的刘国军教授课题组共同研发。该两面滤膜以PVDF纳米纤维膜为基材制备。滤膜的单侧沉积了银纳米粒子,同时保留了部分PVDF纳米纤维区。滤膜的银沉积区和膜背面呈现显著的亲疏水特性。该滤膜的制备简单易行,首先静电纺丝得到PVDF纳米纤维膜,     

Pd/PMAA/PVDF复合膜制备及催化性能研究

制备了一种Pd/PMAA/PVDF复合催化膜用于催化氧化苯甲醇制备苯甲醛.首先通过蒸馏-沉淀聚合法制备了PMAA微球,然后将PMAA微球与PVDF共混,利用浸没沉淀相转化法制备了PMAA/PVDF基膜,随后在PMAA微表面原位还原生成Pd纳米粒子,制备了Pd/PMAA/PVDF复合膜.通过FTIR、XPS、SEM等对膜...     

高分子微纳米球为模板制备磁性空心微纳米球的方法

本发明公开了一种微纳米材料技术领域的高分子微纳米球为模板制备磁性空心微纳米球的方法,即以表面带有负电荷的高分子微纳米球为模板,通过在微纳米球表面原位反应生成以磁性纳米粒子为壳,模板粒子为核的磁性复合微球,之后也可以在此微球表面包裹一层SiO2。进一步通过烧灼去除模板来获得空心磁性微纳米球。本发明易行、高效、容易规模化,制备的磁性空心微纳米球粒径可控性很好、且磁性壳层的厚度或磁响应强弱也可以根据要求进行调节。     

表面修饰氧化亚铅纳米颗粒的制备及其抗磨性能研究

以硬脂酸铅为单源前驱体,成功制备出硬脂酸修饰的氧化亚铅纳米颗粒,用透射电子显微镜、X-射线粉末衍射仪、红外光谱仪等仪器对其进行了结构表征,并在四球摩擦试验机上测试了其抗磨性能。结果表明:所制备的Pb2O纳米颗粒大小均匀,表面修饰层与纳米颗粒表面之间发生化学键合作用,其作为润滑油添加剂具有良好的抗磨能力。     

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜制备及分离性能

用N-（三甲氧基硅丙基）乙二胺三乙酸钠（EDTS）对氧化石墨烯进行修饰,制备出亲水的EDTS-GO纳米复合物。然后通过共混的方式将EDTS-GO添加到PVDF中,制备出EDTS-GO改性PVDF超滤膜。接触角分析和红外光谱结果表明,在相转化过程中EDTS-GO转移至膜表面,PVDF膜表面的亲水性增强。系统考察了不同EDTS-GO添加量对膜性能的影响。膜性能测试表明,随着EDTS-GO添加量的增加,PVDF膜的纯水通量先增大然后降低,当添加量为0.5%时,纯水通量达到最大值,711.2 L·（m²·h）^-1。此外,抗污染实验表明,EDTS-GO改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能。     

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜制备及分离性能

用N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸钠(EDTS)对氧化石墨烯进行修饰,制备出亲水的EDTS-GO纳米复合物。然后通过共混的方式将EDTS-GO添加到PVDF中,制备出EDTS-GO改性PVDF超滤膜。接触角分析和红外光谱结果表明,在相转化过程中EDTS-GO转移至膜表面,PVDF膜表面的亲水性增强。系统考察了不同EDTS-GO添加量对膜性能的影响。膜性能测试表明,随着EDTS-GO添加量的增加,PVDF膜的纯水通量先增大然后降低,当添加量为0.5%时,纯水通量达到最大值,711.2 L·(m2·h)-1。此外,抗污染实验表明,EDTS-GO改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能。     

EISA表面修饰法制备抗烧结催化剂

通过催化剂表面修饰控制催化剂表面活性组分颗粒的表面迁移能力,可以提高催化剂的抗烧结性能。通过蒸发诱导自组装(EISA)法修饰催化剂表面制备抗烧结催化剂,并对其性能进行研究。将经过验证的可形成二维有序介孔薄膜的EISA起始溶液沉积在Pd@Si O_2模型催化剂表面,采用TEM表征m Si O_2@Pd@Si O_2催化剂结构,证明了EISA表面修饰法的可行性。将EISA表面修饰法用于修饰Pd/Al2O3催化剂,通过表面涂覆的次数控制修饰层的厚度。XRD和甲烷燃烧活性结果表明,经过修饰的m Si O_2@Pd/Al2O3催化剂耐高温性能提高,其中,涂覆两次后的催化剂表面Pd O纳米颗粒晶粒尺寸增大程度最小,甲烷燃烧活性最好。EISA表面修饰法制备抗烧结催化剂是一种提高催化剂高温稳定性的有效方法。     

建筑用16Mn钢超疏水膜层的制备及耐蚀性研究

为提高建筑用16Mn钢的耐蚀性,采用磷化处理、铈盐钝化再经过硬脂酸修饰在16Mn钢表面制备出超疏水膜层。表征了膜层微观形貌和成分,并测试了表面粗糙度、水滴接触角和耐蚀性。结果表明:铈盐钝化、硬脂酸修饰后磷化膜的微观形貌、成分和表面粗糙度存在差异,导致表面润湿性和耐蚀性不同。只是通过增加表面粗糙度的方式无法制备出超疏水膜层,膜层呈亲水性或超疏水性与其耐蚀性之间存在关联性。钝化-修饰磷化膜表面水滴接触角达到150.7°,表现出超疏水性还具有良好的耐蚀性,能有效抑制16Mn钢腐蚀从而提高其耐蚀性。原因是钝化-修饰磷化膜表面形成微纳米粗糙结构,有利于俘获空气形成气垫,对腐蚀介质具有较好的阻隔作用,有效抑制腐蚀并降低腐蚀程度。     

建筑用16Mn钢超疏水膜层的制备及耐蚀性研究

为提高建筑用16Mn钢的耐蚀性,采用磷化处理、铈盐钝化再经过硬脂酸修饰在16Mn钢表面制备出超疏水膜层。表征了膜层微观形貌和成分,并测试了表面粗糙度、水滴接触角和耐蚀性。结果表明:铈盐钝化、硬脂酸修饰后磷化膜的微观形貌、成分和表面粗糙度存在差异,导致表面润湿性和耐蚀性不同。只是通过增加表面粗糙度的方式无法制备出超疏水膜层,膜层呈亲水性或超疏水性与其耐蚀性之间存在关联性。钝化-修饰磷化膜表面水滴接触角达到150.7°,表现出超疏水性还具有良好的耐蚀性,能有效抑制16Mn钢腐蚀从而提高其耐蚀性。原因是钝化-修饰磷化膜表面形成微纳米粗糙结构,有利于俘获空气形成气垫,对腐蚀介质具有较好的阻隔作用,有效抑制腐蚀并降低腐蚀程度。     

聚偏氟乙烯纳滤膜制备及其处理模拟活性黑废水

为研制适用于染料废水处理的新型纳滤膜,以自制的PVDF膜为基膜,通过溶胶-凝胶方法在膜表面涂覆TiO2纳米颗粒层,然后再涂敷多巴胺/PEI层,以制备PVDF纳滤膜.考察了制备条件对膜的表面特性及过滤性能的影响.结果表明,TiO2和多巴胺/PEI可以顺序的涂覆在PVDF膜表面.表面涂覆后,膜的通量急剧下降,截留率大幅度上...     

室温下ZnO超疏水表面的制备及油水分离性能

利用简便的液相法,在室温下于不锈钢网上沉积ZnO纳米片和纳米花粗糙结构,接着通过浸渍法修饰低表面能物质硬脂酸,制备了超疏水不锈钢网。对沉积后的不锈钢网表面形貌、晶体结构、润湿性能、耐磨性能、油水分离性能等进行表征与测定。结果表明,该不锈钢网表面由纳米片和纳米花组成的微纳米结构ZnO构成,具有超疏水性,水接触角161 °;油水分离效率达98%,循环使用20次后分离效率仍保持在95.5%以上;具有良好的机械耐磨性,在高盐环境中表现出化学稳定性。     

壳层厚度对硅壳磁性Fe_3O_4纳米粒子性质的影响

纯粹的磁性Fe_3O_4纳米粒子易发生不可逆的硬团聚且易被空气氧化或者被酸腐蚀而破坏,硅壳包覆可以保护Fe_3O_4不被酸蚀,但壳层太厚会影响其磁性。本文针对采用油包水的微乳液法将磁性Fe_3O_4纳米粒子的表面包覆上不同厚度的硅壳,制备出一系列不同壳层厚度的硅壳磁性Fe_3O_4纳米粒子,并设计实验测试其磁性和对酸稳定性。结果表明,所制备的不同厚度硅壳磁性纳米粒子在水中都具有良好的分散性,但随着壳层厚度的变化,其磁性和对酸的稳定性有所变化。综合比较,在正己醇、表面活性剂曲拉通(Triton X-100)和环己烷为1:1:4的体积比时加入Fe_3O_4含量为6.2%的磁流体所制备的硅壳磁性Fe_3O_4纳米粒子为最优。     

导电胶用纳米石墨微片的表面化学镀Cu及其表征

采用无钯化学镀Cu法对纳米石墨微片表面进行处理,并对其制备工艺进行了探究,旨在得到一种导电胶用新型导电填料。研究结果表明:当改性剂浓度为3 g/L、AgNO3浓度为3 g/L、氨水浓度为40 g/L、m(无水乙醇)∶m(水)=9∶1、活化温度为50℃和活化时间为1.5 h时,纳米石墨微片表面镀上了一层致密而均匀的金属Cu层,Cu层的厚度约为100 nm,Cu沉积量超过60%(相对于纳米石墨微片质量而言)。     

Pt纳米粒子/ZnO纳米管修饰的钛片葡萄糖传感器

基于钛片载Pt纳米颗粒修饰的ZnO纳米管电极制备了葡萄糖生物传感器。用电化学沉积法制备了ZnO纳米棒阵列,并用化学腐蚀法制备了ZnO纳米管。Pt纳米颗粒采用恒电位沉积法修饰在ZnO纳米管表面。用扫描电子显微镜和X-射线衍射表征了纳米Pt-ZnO/Ti修饰电极。该修饰电极在0.05 M的NaOH中对葡萄糖的催化氧化表现出很好的响应,线性范围为1×10-5～1×10-2mol/L,响应时间小于4 s,并且具有良好的重现性。     

超疏水聚偏氟乙烯复合微孔膜的制备及性能

提出了一种超疏水聚偏氟乙烯（PVDF）复合微孔膜的制备方法。以相转化法制备的PVDF膜为基膜,通过恒压过滤将多壁碳纳米管（MWCNTs）沉积到PVDF基膜表面,再经聚二甲基硅氧烷（PDMS）溶液修饰,可制得接触角达162°、滚动角约10°的PVDF复合微孔膜。用原子力显微镜和扫描电镜对膜表面进行结构分析,并测试了膜的接触角、气通量和机械强度等性能,考察了MWCNTs及PDMS浓度对膜结构和性能的影响。研究表明,CNTs在具有微米级粗糙度的基膜上强化了纳米结构,提高了膜的粗糙度,PDMS降低了膜的表面能,二者协同作用使复合膜的接触角大幅提高,滚动角显著下降。与高度疏水的PVDF基膜相比,PVDF复合膜的疏水性大幅提高,断裂伸长率加倍,在模拟海水真空膜蒸馏过程中,保持了较高的传质通量和截留率,具有更好的操作稳定性和抗污染性能。     

高通量rGO微球@PVDF纳米纤维复合膜的制备及其油水分离性能研究

采用静电纺丝法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜,并采用共混纺丝法和真空抽滤两种方式将还原氧化石墨烯微球(rGO)负载于其上,获得高通量rGO微球@PVDF纳米纤维复合油水分离膜。通过调整静电纺丝过程参数(如推注速率和电场强度等)和纺丝液配方,对PVDF纳米纤维膜结构进行优化,并采用不同的rGO微球负载量、负载方式、黏结剂含量来提高纳米纤维膜的表面粗糙度和疏水性。利用扫描电子显微镜和接触角测试对纤维膜的表面形貌和亲疏水性进行表征,并通过二氯甲烷-水体系进行油水分离实验,测试了不同配方下杂化膜的重力驱动油水分离性能。结果表明,当静电纺丝溶液中PVDF含量为14%时,以1 mL·h^-1的推注速率,在15 kV下制得的PVDF纳米纤维膜,并将1%PVDF溶液、3 mg rGO微球(与黏结剂中有效成分PVDF质量比为3∶1)和溶剂组成的铸膜液抽滤在膜表面,复合膜表面水接触角为130.9°,其油水分离过程中的有机溶剂透过通量可达5 641.3 L·h^-1·m^-2,水相的截留率为99.28%。     

纳米碳/纳米金葡萄糖生物传感器的制备及其影响机制

研究碳基纳米材料与纳米金(GNPs)颗粒的组合方式对葡萄糖(GLU)催化检测性能的影响。以离子液体(IL)作为导电性质的粘合剂,将碳基材料粘合在电极表面,并电沉积纳米金颗粒,制备成修饰电极。通过改变碳基种类(多壁碳纳米管(MWCNTs)、单壁碳纳米管(SWCNTs)、单壁碳纳米角(SWCNHs)、羧化石墨烯(C-GR))制备多种纳米碳修饰电极,对葡萄糖进行电化学检测和优化。实验发现,碳基材料性质影响葡萄糖传感器的灵敏度。其催化效果是MWCNTsSWCNTsC-GRSWCNHs,结果显示纳米材料电子加速通道对其催化性能起关键作用,碳基修饰层上电沉积的单层纳米金对葡萄糖的检测灵敏。通过SEM表征发现,相比于裸玻碳电极(GCE),纳米碳管上电沉积的纳米金颗粒尺寸更微小,且分散在碳纳米管上。组合有利于碳基与纳米金颗粒催化效应的发挥。制备了一种高灵敏无酶葡萄糖传感器,并尝试用于实际血清加标回收检测。     

高耐蚀镀涂层研究的新动向

介绍了在提高镀涂层耐蚀性方面的两项成果:一是在镁中加入少量能毒化其阴极腐蚀反应的砷,二是在材料表面构造微-纳米粗糙结构及修饰一层疏水性极强的自组装膜(如硅烷偶联剂、巯基化合物和长链有机羧酸)。综述了通过电沉积、化学沉积、气相化学沉积、蚀刻、涂装等方法来得到超疏水表面的研究进展。指出了这两项领域未来的研究方向。