以丝素蛋白微球为模板制备介孔SiO_2空心微球

以自组装方法制备的丝素蛋白(SF)微球为模板,采用溶胶-凝胶法直接在SF微球表面涂覆硅层,随后高温锻烧制备介孔二氧化硅(SiO_2)空心微球并研究了氨水用量对SF微球表面沉积SiO_2胶粒的影响。通过SEM表征显示,随着氨水用量的增加,SiO_2胶粒在SF微球表面的沉积量增大;SF/SiO_2复合微球锻烧后经TEM和比表面积测试表明,SiO_2微球具有良好的空腔结构,比表面积为92.127m~2/g,孔体积为0.477cm~3/g,孔径为4.56nm。研究证明,在没有添加任何表面活性剂或偶联剂条件下,SF能够诱导SiO_2胶粒沉积,为制备介孔SiO_2空心微球提供了一条简单有效的新途径。     

硅源对介孔SiO_2空心球结构的影响

以低度交联的三聚氰胺甲醛(MF)微球为高分子模板剂,采用正硅酸四乙酯(TEOS)和Ludox AS-40硅溶胶2种硅源,分别经溶胶-凝胶法和静电自组装法,制备了T-MF@SiO_2和A-MF@SiO_2核-壳结构复合微球,再辅助高温煅烧模板法除去MF高分子微球,成功制备了T-SiO_2和A-SiO_2空心球。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、比表面积孔径分布测定仪(BET)等手段对样品的形貌、结构和组分进行了表征和比较,同时,对介孔SiO_2空心球的形成机理也进行了探讨。结果表明:T-SiO_2空心球和A-SiO_2空心球的粒径尺寸在300~400nm,比表面积分别为425m2/g和297m2/g,两者在壳层的完整性、孔径分布的均一性方面存在差异。     

Al_2O_3/SiO_2/介孔SiO_2包覆型复合磨料的制备及表征研究

先以纳米Al_2O_3为核,Na_2SiO_3和柠檬酸为原料,采用非均匀成核法制备出Al_2O_3/SiO_2包覆型复合纳米粉体;再以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为介孔模板剂,通过自组装法制得Al_2O_3/SiO_2/介孔SiO_2包覆型复合磨料;并借助X射线衍射、红外光谱、透射电镜、能谱和N_2吸附-脱附等手段对样品进行表征。结果表明:SiO_2和介孔SiO_2依次包覆在Al_2O_3表面形成了Al_2O_3/SiO_2/介孔SiO_2包覆型复合磨料,其具有MCM-48型介孔孔道结构,平均孔径为2.3nm,比表面积为454m~2/g,孔体积为0.43cm~3/g。     

双环型中空纳米SiO2微球的制备及性能研究

采用St9ber法,通过TEOS的水解-缩聚反应制备单壳型中空纳米SiO_2微球(HSN),以其为内核基体和引入DVB交联剂,采用逐步包裹法成功制备了双环型中空纳米SiO_2微球。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电镜、氮气吸附-脱附、热常数分析等手段对制备得到的材料进行微观结构和性能表征。结果表明:DVB含量为0.2 mL时,制备的中空球壳层结构较疏松,层间距为18 nm,比表面积为59.81 m~2/g; DVB含量为0.3 mL时,中空球形貌粗糙、壳层致密、孔体积下降,层间距为35 nm,比表面积为61.63 m~2/g;随着层间距离的增加,双环型HSN热导率降低,可低至0.0252 W/(m·K);双环型HSN可以有效降低涂层的热导率,当掺量为8%时,热导率降低85%,在保温隔热领域具有很大的应用潜力。     

活化方式对有序介孔炭孔结构及电化学性能的影响

采用软模板法合成有序介孔炭(OMC),并通过不同的活化方式对OMC进行活化处理,以制备出具有较高比表面积的微/介孔炭材料。利用小角X射线衍射、氮气吸附、扫描及透射电镜对活化前后介孔炭的孔结构进行表征;循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法测试其电化学性能。探讨不同活化方式对介孔炭孔结构和电化学性能的影响。结果表明:高温活化在保持介孔炭的有序性及其二维六角结构的基础上,在其孔隙结构中形成了大量微孔结构,有效地提高了介孔炭的孔体积及比表面积,比表面积由674 m~2/g提高到2 404 m~2/g,孔体积由0.98 cm~3/g提高到2.24 cm~3/g,并进一步提高了介孔炭的电化学性能,在500 mA/g电流密度下,其比电容可达175 F/g。活化方式对活化后的介孔炭的孔结构及电化学性能有很大的影响。     

分级介孔结构组成的ZnO微球及光催化性能

以硝酸锌、脲素及酒石酸为反应物, 采用水热法制备碱式碳酸锌前驱体微球, 通过煅烧前驱体制备了介孔氧化锌微球。通过扫描电子显微镜(SEM)可以观察到, 氧化锌微球的直径约为2~4 μm, 由大量厚度约为10 nm的介孔纳米片组装而成。X 射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)结果表明: ZnO微球为六方纤锌矿结构, 并结晶较好。比表面积测试(BET)表明ZnO微球为介孔材料, 孔径为20~50 nm, ZnO微球比表面积约为29.8 m²/g。以亚甲基蓝为目标降解物, 对介孔氧化锌微球进行了光催化降解实验。实验结果表明, 所合成的介孔ZnO微球对亚甲基蓝的光催化性能较好。     

中空介孔SiO2的合成及其对CrⅥ的吸附

以3-氨基苯酚/甲醛(AF)树脂为软模板、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为制孔剂,采用一锅溶胶-凝胶法制备中空介孔二氧化硅(HMS)微球。通过改变反应温度对软模板AF树脂的结构以及TEOS的水解速率进行调控,制备多形貌SiO₂微球。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N₂吸附-脱附比表面积分析(BET)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段对制得的SiO₂微球进行表征。结果表明,随着反应温度从0℃提高到100℃,制备的SiO₂微球分别为实心微球、蛋黄壳空心球、单层壳空心球和破碎实心球等。其中具有蛋黄壳结构的HMS微球具有较大的比表面积和孔体积,比表面积可达513 m²/g,孔体积达0.432 cm³/g,孔径均匀达3.66 nm。将在30℃下制得的具有蛋黄壳结构的HMS微球表面进行接枝聚丙烯腈并偕胺肟化的改性制备蛋黄壳HMS接枝聚偕胺肟(HMS-g-PAO)。将HMS-g-PAO用于对水中Cr^Ⅵ的吸附,在pH = 2时HMS-g-PAO粒子对100 mg/mL的重铬酸钾溶液中Cr^Ⅵ有很好的吸附效果,其吸附量达140 mg/g。     

从稻草NaOH预处理液中制取低比表面积SiO2微球

利用化学沉淀法从稻草NaOH预处理液中制取粒径分布均匀的低比表面积SiO_2微球。制取过程包括预处理液的稀释、盐酸溶液滴定沉出SiO_2微球、SiO_2微球煅烧3个步骤。结果表明:当稀释后的预处理液pH值调为8时,预处理液、水、乙醇的体积比决定了SiO_2微球的粒径分布,盐酸溶液的滴加速率决定了SiO_2微球的粒径大小和比表面积。最优制备条件:预处理液、水、乙醇的体积比为1∶1.5∶1,盐酸溶液的滴定速率为3mL/min。在该条件下制取的SiO_2微球平均直径约为485nm,比表面积为8.23m2/g,呈现出介孔无定形结构。     

石墨烯/SiO2复合气凝胶微球的制备及其吸附性能研究

以硅溶胶为原料,通过W/O乳液法结合溶胶-凝胶过程制备SiO_2气凝胶微球。在硅溶胶中掺杂氧化石墨烯(GO),经过洗涤、溶剂替换、表面改性、真空干燥制备出掺杂量不同的氧化石墨烯/SiO_2复合气凝胶微球(GOS-CAMs),最后经高温处理得到石墨烯/SiO_2复合气凝胶微球(GS-CAMs)。经过堆密度、氮气吸附-脱附、扫描电子显微镜及傅里叶变换红外光谱等测试,选择GO掺杂量为0.4%(wt,质量分数,下同)的GS-CAMs,分别与石墨烯、SiO_2气凝胶微球进行对比,研究其在不同温度下对水溶液中不同浓度甲苯的吸附性能,并从吸附热力学、吸附动力学探讨其吸附机理。结果表明:掺杂量为0.4%的GO制备的GS-CAMs的综合性能最好,其松散堆密度为300kg/m~3,比表面积、平均孔径分别为328m~2/g、31.23nm;与纯SiO_2气凝胶微球相比,GS-CAMs的比表面积、孔径明显增加;GS-CAMs对不同温度下不同浓度甲苯水溶液的最大饱和吸附量为211mg/g,约为SiO_2气凝胶微球、石墨烯吸附量的1.2倍、1.6倍。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。     

P(St-EA-MAA)模板法制备中空二氧化硅微球

以种子乳液聚合制得的P(St-EA-MAA)共聚物微球为模板,γ-氨丙基三甲氧基硅烷(APS)为助结构导向剂,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,制备了P(St-EA-MAA)/SiO2复合微球,经高温煅烧除去聚合物模板,得到了中空二氧化硅微球。热重分析(TGA)表明模板剂的最佳脱除温度为600℃。高分辨透射电镜(HRTEM)观察显示所制得的二氧化硅微球具有典型的中空结构和良好的单分散性,其尺寸主要取决于共聚物微球的大小,通过调节微球模板的尺寸可以有效控制中空微球的大小。N2吸附-脱附曲线显示二氧化硅壁具有丰富的微孔,比表面积、平均孔径和孔容分别为117.87m2/g、1.98nm和0.21cm3/g。在制备复合微球的过程中加入一定量的CTAB可以调整中空微球的壁厚和壁的孔结构,使其比表面积、平均孔径和孔容增加到219.79m2/g、3.89nm和0.25cm3/g。     

高模量、低热膨胀系数聚酰亚胺杂化薄膜的制备

通过在聚酰胺酸中加入正硅酸乙酯(TEOS)和硅烷偶联剂(KH550),制备了不同SiO2含量的PI/SiO2杂化薄膜.采用FTIR、TMA、SEM以及TGA分析了PI/SiO2杂化薄膜的性能和结构.结果表明,TEOS经水解缩合与聚酰亚胺(PI)形成了有机-无机杂化网络结构,SiO2均匀分散在聚酰亚胺基体中;SiO2和偶联剂的引入提高了杂化薄膜的热稳定性;随着SiO2含量的增加,PI/SiO2杂化薄膜的拉伸强度降低,但当SiO2含量达到20%时,弹性模量增大到3.4GPa.     

Si02气凝胶微球的制备及表征

以正硅酸乙酯（TEOS）为先驱体制备硅溶胶,再以硅油为分散介质,在吐温80为乳化剂的油相与SiO2溶胶为水相的乳化体系中,应用雾化法和乳液成球技术制备微米级SiO2凝胶小球,然后,通过超临界CO2干燥技术制备微米级siO2气凝胶小球,用光学显微镜、SEM、红外光谱（FT—IR）及cBET技术对其表征,结果表明,微米及SiO2气凝胶小球表观粒径较为均匀,平均粒径约为30μm,密度为216kg／m2,平均孔径6．72nm,BET比表面积为802．35m2／g,孔体积为1．15cm3／g,是一种具有典型气凝胶结构的微粒状轻质纳米多孔材料。     

Synthesis and mechanism study of mesoporous SnO2/SiO2 composites

Mesoporous SnO2/SiO2 composite particles (Si/Sn < or = 0.25) sustainable to calcination up to 600 degrees C have been fabricated using a stepwise sol-gel technique on nonionic surfactant template (tetradecylamine, TDA). The newly designed preparation method involved the pre-formation of SnO2 sol solution from SnCl4. Subsequently, SnO2 nanocrystals were covered by the silicate species (from the hydrolysis of tetraethylorthosilicate, TEOS) in a pH controlled colloidal solution. Upon mixing with the surfactant solution, mesophase composite was obtained. After the removal of templates at various temperatures (400 to 600 degrees C), worm-like mesoporous SnO2/SiO2 with large specific surface area and pore volume as high as 362 m2/g and 0.33 cc/g were obtained, respectively. High thermal stability is mainly due to the effective inhibition of SnO2 crystal growth (mean crystallite size <30 A) by the amorphous SiO2 species at the grain boundaries. Formation of mesoporous silicate skeleton such as M41S family material was prevented. The obtained materials maintain the relatively narrow pore size distribution typically in the range of 30 to 70 A. Relations between material properties and key synthesis parameters (i.e. TDA/Si/Sn molar ratio and calcination temperature) were investigated by TGA, wide/small-angle X-ray scattering, (HR)TEM, BET, and FTIR techniques. Mechanisms on the mesostructure formation and crystal growth inhibition were also proposed with detailed discussion.     

十二胺用量对正硅酸乙酯水解缩聚反应及其产物的影响

利用正硅酸乙酯为硅源,十二胺作为模板剂和催化剂,通过溶胶-凝胶法合成多孔SiO2微球,着重研究十二胺用量对正硅酸乙酯水解缩聚反应的速度及产物形貌和孔参数的影响。采用扫描电子显微镜、N2等温吸附、热重分析及小角度X射线衍射分析等对合成的多孔SiO2微球进行表征。结果表明:所有微球都具有双模微孔,随着十二胺用量的增加,合成的多孔SiO2微球的颗粒尺寸减小,比表面积减小,而孔的有序性提高。     

加水量对水解法合成多孔二氧化硅微球的影响

为研究加水量对水解法合成多孔二氧化硅微球的影响,在十六烷基三甲基溴化铵-正硅酸乙酯-氨水-水体系中,在增加水用量的稀释条件下合成多孔二氧化硅微球,对微球的物质结构、形貌、孔结构等特性进行研究。结果表明:加水量还影响生成的多孔二氧化硅微球的大小、球形度、分散性及孔参数。反应体系未加水时,合成的二氧化硅微球的尺寸较小,球形度不高,比表面积和孔容均很小;增加水的用量对溶液稀释时,十六烷基三甲基溴化铵在水-醇溶液中形成胶束并作为模板,使正硅酸乙酯水解后在其上进行自组装,形成介孔二氧化硅微球。     

Pickering乳液聚合制备聚苯乙烯/纳米SiO2复合微球与其性质

以两亲性纳米SiO2为稳定剂构筑Pickering乳液,分别采用偶氮二异丁腈(AIBN)及过硫酸铵(APS)作为引发剂引发苯乙烯单体聚合,制得了不同尺寸及形貌的聚苯乙烯/纳米SiO2(PS/SiO2)复合微球,并分析了Pickering乳液聚合的机理。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、凝胶渗透色谱-多角度激光光散射联用仪(GPC-MALLS)、热失重分析(TGA)及差示扫描量热仪(DSC)对产物进行了表征,结果表明,AIBN引发所得复合微球为微米级(0.5μm~2.0μm),而APS引发产物为亚微米级(0.1μm~0.5μm),两者引发所得聚合物重均分子量(-Mw)分别为4.780×104g/mol及3.411×105g/mol;复合微球的热性能因纳米SiO2的存在而得到增强。     

无皂乳液聚合制备纳米SiO_2/丙烯酸酯复合乳液

在丙烯酸酯乳液无皂聚合过程中引入正硅酸乙酯,利用原位水解形成的纳米SiO2粒子制备了具有互穿网络结构的纳米SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液。采用傅立叶红外光谱、透射电镜、粒度分析仪、热分析仪以及拉力实验机等表征了复合乳液的结构、形态、粒径、耐热性以及力学等性能。研究了反应型乳化剂对复合乳液的耐水性和粒径及其分布的影响,以及不同的正硅酸乙酯用量对复合乳液热学性能和力学性能的影响。结果表明,复合乳液的耐水性优异,粒径小、单分散性好。SiO2无机网络在丙烯酸酯聚合网络中起到了交联点的作用,并与有机相之间有良好的键合;复合乳液的热稳定性和摆杆硬度随着正硅酸乙酯(TEOS)用量的增加而增强,而拉伸强度、断裂延伸率则先增大后减小。     

An inexpensive route to prepare mesoporous hollow silica microspheres using W/O ethanol/edible soybean oil macroemulsion as the template

Mesoporous hollow silica microspheres were prepared by using W/O emulsion consisting of ethanol droplets as a template in edible soybean oil. Ethanol droplets containing ammonia solution were generated by employing ultrasonication in pure soybean oil. The droplets were colloidally stabilized by means of a cationic surfactant, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). Later on, another proportion of soybean oil dissolving tetraethyl orthosilicate (TEOS) was added to the W/O emulsion. The sol-gel reaction of TEOS was achieved only at the interface of the emulsion droplets, resulting in hollow silica microspheres. After washing the resultant with acetone, mesoporous hollow silica microspheres were simply obtained. Throughout this liquid template-based process, mesoporous hollow silica microspheres can be inexpensively synthesized without employing solid templates.     

接枝聚乙二醇单甲醚侧链制备聚酰亚胺多孔微球

以3,5-二氨基苯甲酸与线性低聚物聚乙二醇单甲醚在催化剂存在的条件下发生酯化反应,得到了接枝单体。以接枝单体、3,5-二氨基苯甲酸以及均苯四甲酸二酐在非水乳液体系中发生聚合反应,经过两步亚胺化及热处理得到了多孔聚酰亚胺微球。通过实验确定了接枝单体的最优反应条件:酸醇摩尔比为1.3,催化剂、携水剂的用量与醇的质量比分别为4%、130%,反应时间为6h。实验结果表明,随着接枝单体在聚酰亚胺中浓度从20%～40%,粒径逐渐增大,粒径范围为9.5～15.7μm;而玻璃化温度从210℃降至178℃;同时在接枝单体浓度为40%时得到了孔结构,比表面积为148cm3/g;通过控制热处理时气体压力可以控制孔结构大小。