SiO_2表面原位接枝聚环氧丙烷高分子刷的制备及表征

通过"Stober"法制备出单分散球形SiO_2粒子,并采用3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷对其表面进行功能化修饰,然后,利用异丙醇铝作为多相催化剂,原位引发环氧丙烷(PO)单体开环聚合,制得了聚环氧丙烷(PPO)高分子刷接枝改性的SiO_2(PPO-g-SiO_2)。研究了单体添加量、反应温度及反应时间等因素对聚环氧丙烷高分子刷接枝量的影响规律。采用红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及热重分析(TGA)等分析方法对制备的PPO-g-SiO_2的化学结构、微观形貌以及接枝量进行了表征。结果显示,当单体添加量为2.38 mol·L~(-1),反应温度为80℃,反应时间为24 h时,PPO在SiO_2表面的接枝量可达23.56%(质量分数);其厚度约为15 nm。     

纳米SiO2/MF复合微球的制备与性能研究

采用沉淀聚合法由纳米SiO₂、三聚氰胺、甲醛共聚制备了纳米SiO₂/三聚氰胺甲醛(MF)复合微球,通过光学显微镜和扫描电子显微镜观测以及热重分析和上清液中SiO₂的含量测定研究了反应时间、反应温度、催化剂以及纳米SiO₂粒径对复合微球外观及性能的影响。结果表明,最佳反应条件为：反应时间4 h,反应温度80℃,采用硝酸为催化剂。随着纳米SiO₂粒径的增大,纳米SiO₂/MF复合微球的粒径逐渐变小。纳米SiO₂可显著增强MF微球的热稳定性,扩大其在木材复合材料和其他行业的应用范围。     

利用KH560和纳米SiO2采用“一步法”反应挤出增黏PET

以KH560（3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷）和纳米SiO₂颗粒复配作为扩链剂,采用“一步法”反应挤出增黏聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。KH560和SiO₂的添加量均为PET质量分数的2.5%时,增黏效果最好。并且在PET不干燥的情况下,KH560和SiO₂复配也可增加PET的黏度,可用作PET的扩链剂和防水解剂。经透射电镜观察,发现SiO₂在PET中的分散状况良好。用FTIR研究了KH560、SiO₂、PET三者之间的反应机理。用TGA分析了SiO₂的接枝率,发现接枝率高达72.0%。用DSC对PET/纳米SiO₂复合材料的结晶行为进行了研究,并讨论了结晶行为对力学性能的影响。当KH560和SiO₂的添加量均为PET质量分数的2.5%时,结晶度最低,综合力学性能最好。     

溶剂热浸渍法制备高稳定性Zn(OAc)2/SiO2催化剂及其催化合成苯氨基甲酸甲酯

Zn(OAc)₂对由碳酸二甲酯（DMC）和苯胺合成苯氨基甲酸甲酯（MPC）的反应具有优异的催化性能,但存在易失活、不能重复使用的缺点。为此,以DMC为溶剂,利用溶剂热浸渍法制备Zn(OAc)₂/SiO₂催化剂,并对其催化性能进行了研究。利用XRD、FTIR和TG-DTA等方法对其进行了表征,结果表明,Zn(OAc)₂/SiO₂催化剂表面存在Zn(OAc)₂和ZnO,且其在SiO₂表面分散较好;优化了Zn(OAc)₂/SiO₂催化剂的反应条件,当反应温度为190℃、反应时间为5h、苯胺与DMC的摩尔比为1∶20、催化剂与苯胺质量比为0.2时,苯胺的转化率为97.2%,MPC的选择性为89.4%。和等体积浸渍法制备的催化剂相比,溶剂热浸渍法制备的Zn(OAc)₂/SiO₂催化剂具有较好的稳定性,重复使用7次,苯胺的转化率下降至79.1%,MPC的选择性下降至79.2%。Zn(OAc)₂/SiO₂活性下降的原因是由于ZnO的生成,并对其进行了再生,再生后的催化剂活性与新鲜催化剂接近。     

磁性光催化剂Fe3O4/SiO2/TiO2的制备及光催化降解苯酚

采用撞击流-旋转填料床辅助沉淀法连续制备Fe₃O₄磁性纳米颗粒,然后采用溶胶-凝胶法制备了具有磁性核壳结构Fe₃O₄/SiO₂/TiO₂颗粒,通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、热重分析仪（TGA）、振动样品磁强计（VSM）和紫外-可见漫反射光谱（UV-vis）等对材料的微观结构、形貌及性能进行了表征。考察了正硅酸乙酯添加量、铁钛比对Fe₃O₄/SiO₂/TiO₂磁性催化剂催化性能的影响。结果表明：制得的Fe₃O₄/SiO₂/TiO₂结晶度好,磁响应性高。当正硅酸乙酯添加量为20mL、铁钛比为1∶8时,制备的Fe₃O₄/SiO₂/TiO₂纳米光催化剂表现出较高的光催化活性和磁性能,紫外光照射2h后,苯酚水溶液降解效率高达86.7%。     

PVDF-PFTS/SiO2膜制备及抗混合污染性能

采用表面接枝技术制备了PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜,通过扫描电子显微镜（SEM）和红外光谱（FTIR）分析了膜污染前后的表面结构和组成,考察了直接接触式膜蒸馏（DCMD）装置出水电导率和膜通量的变化,利用XDLVO理论分析了PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜的抗混合污染性能和机理。结果表明：在1H, 1H, 2H, 2H-全氟辛基三氯硅烷（PFTS）和SiO₂共同作用下,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜表面形成微纳米复合乳突结构,水接触角（WCA）由99°增至155°。与PVDF基膜相比,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜对混合污染物具有较好的抗污染性能;连续运行10h,膜通量和截留率分别保持在10.06kg/(m²·h)和99.80%。XDLVO理论分析表明,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜表面与污染物之间的作用力由引力转变为斥力是其抗混合污染性能增强的主要原因之一。     

SiO2/TiO2核壳结构微球的制备及其光散射特性研究

采用液相沉积法成功制备了SiO₂/TiO₂核壳结构微球,研究反应温度、（NH₄）₂TiF₆溶液浓度对微球形貌、晶型以及壳层厚度的影响,并测试其光散射特性。研究发现:随着反应温度的升高,SiO₂/TiO₂核壳结构微球的表面包覆程度、壳层TiO₂结晶程度逐渐提高;改变（NH₄）₂TiF₆溶液浓度,可制备出不同壳层厚度的核壳结构微球;SiO₂/TiO₂核壳结构微球和SiO₂微球相比,其光散射能力显著增强,且光散射能力随着壳层厚度的增加而逐渐加强。     

PET/SiO2复合材料的发泡温度窗口研究

为研究纳米二氧化硅(SiO₂)对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)复合材料发泡温度窗口的影响规律，制备了不同SiO₂含量的PET复合材料，并以二氧化碳为发泡剂，利用釜压发泡制备了PET/SiO₂复合发泡材料。然后，利用扫描电子显微镜研究了在不同温度下制备的PET/SiO₂复合发泡材料的泡孔结构，并统计和计算出泡孔尺寸、泡孔密度和膨胀倍率，再结合泡孔结构和膨胀倍率，界定出不同SiO₂含量的PET复合材料发泡温度的上下限，并得出发泡温度窗口，还研究了PET/SiO₂复合发泡材料的光反射率。结果发现，SiO₂对PET复合材料具有显著的气泡异相成核作用，随着SiO₂添加量的增加，泡孔尺寸减小、泡孔密度增大、膨胀倍率先增大后减小；发泡温度上限先升高后降低、下限升高，使得发泡温度窗口先变宽后变窄，这与SiO₂的气泡异相成核作用、对膨胀倍率的调节作用及对基体黏弹性的影响密切相关。随着SiO₂     

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。     

磁性纳米钌催化剂制备及其催化甲苯氢化反应性能

采用共沉淀法制备Fe₃O₄粒子,用SiO₂对Fe₃O₄纳米粒子进行表面包覆,用改性聚乙烯吡咯烷酮对所得磁性粒子进行表面修饰,制备磁性纳米粒子负载钌催化剂Ru/PVP-DB-171/SiO₂/Fe₃O₄。红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜及透射电子显微镜分析表明,所得粒子结构是面心尖晶石结构,Fe₃O₄为核,无定形SiO₂为壳,纳米钌吸附在磁性载体表面。该粒子具有高分散性,可用磁分离实现固液分离。以甲苯液相催化加氢反应为模型,评价磁性负载钌催化剂的催化性能,计算出甲苯氢化的活化能为16.6 kJ·mol^-1,在433 K和4.0 MPa条件下,反应转换数达30 262 mol·(mol-Ru）^-1,Ru催化剂可循环使用8次,添加助剂的种类和数量影响催化剂活性。     

SiO2负载钴系催化剂的环己烯环氧化性能

采用沉积沉淀法制备不同负载量的SiO₂（硅胶）负载钴氧化物催化剂,采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电镜（TEM）、N₂吸脱附等手段对催化剂进行表征,结果表明钴系氧化物为Co₃O₄,并且钴氧化物均匀地负载在SiO₂（硅胶）载体上,其活性组分的粒子大小集中分布在2～10nm。将制备的催化剂应用于环己烯环氧化反应,以环己烯、分子氧为原料,异丁醛为催化助剂,N,N-二甲基甲酰胺（DMF）为反应溶剂,在高压釜中进行。同时将SiO₂负载钴氧化物催化剂与不同载体上制备的钴系催化剂进行比较,发现催化剂用量0.20g、环己烯2.00g、异丁醛3.50g、反应温度50℃、反应时间5h、氧气压力4MPa时,环己烯的转化率和环氧环己烷的选择性分别可达到66.56%和71.03%。     

ZrO2/SiO2催化剂的制备及其氧化脱硫性能研究

以己内酰胺-八水氧氯化锆低共熔溶剂为添加组分,采用溶胶-凝胶法合成含锆的硅胶,再经过高温煅烧得到n-ZrO₂/SiO₂ （n=2%,4%,6%） 负载型催化剂。并用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱（XPS）对其进行结构表征,确定ZrO₂成功负载到SiO₂上。以ZrO₂/SiO₂为催化剂和吸附剂,H₂O₂为氧化剂组成催化氧化脱硫体系,并应用于模拟油脱硫。分别考察了氧化锆负载量、反应温度、氧硫比、催化剂加入量及不同类型的硫化物对脱硫效果的影响。实验结果表明,在反应温度为70℃、n（H₂O₂）/n（S）=4（摩尔比）、4%-ZrO₂/SiO₂的加入量为0.2 g的最佳反应条件下,氧化脱硫体系对二苯并噻吩（DBT）、4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）和苯并噻吩（BT）的脱除率分别为98.7%、93%和65.9%。且4%-ZrO₂/SiO₂回收利用5次后,DBT脱除率仍可达到91.8%。     

Surface characterization of Al2O3–SiO2 supported NiMo catalysts: An effect of support composition

Al₂O₃–SiO₂ mixed oxide has been investigated as a support for hydrotreating catalyst with variation of its composition [Si/(Si + Al) = 0.06, 0.12, 0.31, 0.56, 0.78] and its interaction with the surface active metals (NiMo). The composition of support and surface species (NiMo) of catalysts were characterized by specific surface area, atomic absorption, SEM-EDX, XRD, temperature programmed reduction (TPR), Raman analysis, scanning electron microscopy (STEM) and transmission electron microscopy (TEM). Incorporation of SiO₂ in Al₂O₃ promotes a weak interaction between the active phases and particularly catalyst that predominated with SiO₂ content. The oxide and sulfided catalysts characterization indicated that the effect of support is responsible to form different catalytic sites. Crystallization of MoO₃ phases and a relatively longer crystal of MoS₂ in the sulfided catalyst were attributed to an increasing SiO₂ content in the support. The catalytic behavior of the NiMo supported catalysts is explained in terms of structural changes on the surface due to the support and active metal interactions. The activity of the different catalysts evaluated in the thiophene hydrodesulfurization reaction was higher for the catalyst having lower SiO₂ content in the support.     

改性SiO2源对合成高纯莫来石材料结构及性能的影响

在天然石英中引入质量分数为8%的γ-Al₂O₃,经1 550 ℃加热处理实现了对SiO₂源的掺杂改性。以不同SiO₂源和γ-Al₂O₃为原料,对比研究了改性SiO₂源对合成高纯莫来石材料结构和性能的影响。结果表明:SiO₂中掺入少量γ-Al₂O₃后,其熔融温度降低;改性SiO₂源在较窄的温度范围(1 570~1 580 ℃)内转化为富SiO₂液相。大量富SiO₂液相的形成促进了莫来石化反应,加速了颗粒重排,提高了材料的致密度,从而改善了高纯莫来石材料的反应烧结性能。在煅烧过程中,富SiO₂液相逐渐被反应消耗转化为高温相的莫来石;同时,改性SiO₂源熔融提供的液相环境,促进了莫来石晶体的各向异性生长。经1 700 ℃保温3 h煅烧后,莫来石晶体发育呈柱状并形成交叉的网络结构,增强了晶体间的结合程度。采用改性SiO₂源合成的高纯莫来石材料,表现出更好的力学性能。     

Pd-Au/1cTiO2/SiO2催化剂的制备及其烯烃的环氧化性能

使用沉淀沉积法及溶液浸渍法分别将Au和Pd纳米粒子负载在原子层沉积法制备的1cTiO₂/SiO₂载体上,制备出两种不同Pd负载量的Pd-Au双金属活性中心纳米催化剂。采用TEM、EDX、XPS对所制备的催化剂进行了详细的表征,确定了纳米粒子的形貌、Pd-Au元素的化学价态和组成。测试了该类催化剂在以氧气为氧源的环己烯环氧化反应中的活性和选择性,并对反应溶剂、共还原剂种类、反应温度等条件进行了筛选。在优化后的反应条件下考察了该催化剂对不同结构烯烃的适用性。对于环状烯烃,底物转化率均大于95%,环氧产物选择性均大于91%。催化剂在循环回收5次后,催化活性和反应选择性保持不变。     

Preparation of catalyst Pd-Au/1cTiO2/SiO2 and epoxidation of olefins

Two kinds of Pd-Au bimetallic nanocatalysts (0.01% Pd-Au/1cTiO₂/SiO₂ and 0.05% Pd-Au/1cTiO₂/SiO₂) were prepared by using 1cTiO₂/SiO₂ as support, which had a single layer TiO₂ thin film on SiO₂ substrate by atomic layer deposition (ALD) technique. Deposition of Au and Pd on 1cTiO₂/SiO₂ was carried out by means of deposition precipitation and impregnation. Au loading of the two catalysts was both 0.01%(mass), and the Pd loading were 0.01% and 0.05% respectively. The prepared catalysts were characterized by transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive X-ray (EDX) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the morphology of nanoparticles, the chemical valence state and composition of Pd and Au elements were determined. The Pd-Au bimetallic nanocatalysts were used in the selective epoxidation of cyclohexene using oxygen as oxidant, and the conditions such as the reaction solvent, the type of co-reductant and the reaction temperature were screened. The applicability of the catalyst to different structural olefins was investigated under the optimized reaction conditions. For cyclic olefins, the substrate conversion rate is greater than 95%, and the epoxy product selectivity is greater than 91%. After the catalyst is recycled 5 times, the catalytic activity and reaction selectivity remain unchanged.     

Effect of SiO2/Al2O3 ratio on the conversion of methanol to olefins over molecular sieve catalysts

A series of SAPO-34 molecular sieves with different SiO₂/Al₂O₃ ratios have been synthesized for the methanol-to-olefin (MTO) reaction. Their physico-chemical properties are characterized by various techniques such as X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and N₂ adsorption-desorption. The results are compared with those of the commercial HZSM-5, which show that the crystallinity and particle diameter of SAPO-34 as well as HZSM-5 increase with SiO₂/Al₂O₃ ratio. The variation of BET surface area of SAPO-34 is different from that of HZSM-5 and the sample with SiO₂/Al₂O₃ ratio of 0.4 exhibits the highest BET surface area. FT-IR spectra indicate that HZSM-5 has both Br?nsted and Lewis acid sites and Br?nsted acid sites are stronger, whereas SAPO-34 samples are dominated only by Lewis acid sites. When the SiO₂/Al₂O₃ ratio increases, propylene and butylenes become the predominant product of the MTO reaction over HZSM-5. In contrast, the main products of this reaction catalyzed by SAPO-34 are ethylene and propylene. According to the product distribution, the reaction mechanism over HZSM-5 catalysts is proposed.     

SiO2/聚丙烯酰胺核壳结构复合材料的分子动力学模拟

为了研究交联剂用量及温度对SiO₂/聚丙烯酰胺（PAM）复合材料力学性能和SiO₂和聚丙烯酰胺（PAM）相互作用的影响,首先利用Materials Studio软件构建N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）用量不同的SiO₂/PAM复合材料模型,接着利用分子动力学（MD）模拟计算了复合材料的力学性能、无机相与有机相的相互作用能和聚合物链的均方位移。结果表明,聚合物的交联显著提高了复合材料的力学性能,该复合材料均有良好的延展性,适当地交联聚合物可以改善复合材料的延展性,适当地升温可以增强复合材料的韧性;适当地交联和升温可以增强无机相及有机相之间的相互作用。复合材料中无机相与有机相之间的静电能是相互作用能的主要组成部分。相互作用能越强,复合材料的模量越大;复合材料中聚合物链的流动性由相互作用及聚合物网络结构共同决定,温度是影响其流动性的主要因素。     

响应面法优化羟丙基壳聚糖的合成工艺

以壳聚糖(CTS)、环氧丙烷为原料合成了羟丙基壳聚糖(HPCS),采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(¹ H NMR)、X射线衍射(XRD)和环境扫描电镜(ESEM)对其结构和形貌进行了表征,并考察了合成工艺对其特性黏数的影响。结果表明,羟丙基被成功接枝到壳聚糖上,HPCS已经成功合成。在单因素试验的基础上,采用响应面分析法对其工艺进行优化,得到HPCS合成的最佳工艺条件为反应温度60 ℃,反应时间6 h,碱液质量分数30%,碱化时间20 min,环氧丙烷用量12.6 g。在此条件下,HPCS特性黏数为206.32 mL/g,相对分子质量为2.738×10⁵,取代度(D_S)为0.426。     

Mechanistic evidence of the partial oxidation of methane to formaldehdye over silica based oxide catalysts by temperature programmed reaction studies

The catalytic behaviour of SiO₂ supported MoO₂ and V₂O₅ catalysts in the partial oxidation of methane to formaldehyde with O₂ (MPO) in the range 400–800°C has been investigated by temperature programmed reaction (TPR) tests. Both the sequence of the onset temperature of product formation and the product distribution patterns signal that MPO on silica based oxide catalysts occurs mainly via a consecutive reaction path: CH₄ → HCHO → CO → CO₂. At T >/ 700°C a parallel surface assisted gas-phase reaction pathway leads to the formation of minor amounts of C₂ products both on SiO₂ and MoO₃/SiO₂ catalysts. The redox properties of MoO₃/SiO₂ and V₂O₅SiO₂ catalysts have been systematically evaluated by H₂ and CH₄ temperature programmed reduction (H₂-TPR, CH₄-TPR) measurements. H₂-TPR results do not account for the reactivity scale of oxide catalysts in the MPO. CH₄-TPR measurements indicate that the enhancement in the specific activity of the silica is controlled by the capability of MoO₃ and V₂O₅ promoters in providing ‘active’ lattice oxygen species.