含镍硅酸乙酯的Sol-Gel过程制备金属/SiO2复合气凝胶

首次采用含镍硅酸乙酯（NiTEOS）进行溶胶-凝胶反应来制备高镍含量的Ni／SiO2复合气凝胶，且Ni含量可在＜60wt％的范围内任意调节．并系统研究了水浓度、催化剂浓度、溶剂用量及合镍硅酸乙酯的组成对溶胶-凝胶过程的影响．所制备的Ni／SiO2复合气凝胶的比表面积高达420～650m2／g.     

高球形度、高比表面积SiO_2/TiO_2气凝胶小球的制备和表征

以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸丁酯(TBT)为共前驱体、乙醇为溶剂、乙酸和氨水为催化剂,采用快速溶胶-凝胶过程和超临界干燥制备得到SiO_2/TiO_2气凝胶小球。对SiO_2/TiO_2气凝胶小球进行SEM,TEM,XRD,FT-IR,TG-DTA和氮气吸附-脱附分析测试发现,SiO_2/TiO_2气凝胶小球粒径为1~8mm,平均粒径约为3.5mm,小球具有纳米多孔网络结构,比表面积高达914.5m2/g,TiO_2颗粒均匀分布于气凝胶结构中,并在高温下保持锐钛矿晶型。     

稻壳裂解制备SiO2气凝胶的研究

稻壳在稀盐酸中沸煮、干燥后，于540℃裂解，制得了一种SiO2气凝胶。ICP-AES测定结果表明了该气凝胶中SiO2质量含量为99.99%，激光粒度仪测定其体积平均粒径为20.77μm，BET法研究表明了该气凝胶的比表面积为251m^2/g。并利用XRD、IR和SEM研究了稻壳在制备气凝胶过程中的结构变化。     

水玻璃制备SiO2气凝胶微球的研究

为拓展SiO2气凝胶的应用范围和效率,弥补SiO2气凝胶微球制备技术中的不足,以水玻璃为硅源采用液滴成球工艺在单一油相中制备了直径为毫米级别的SiO2气凝胶微球,并研究了微球原始粒径和干燥工艺对其线性收缩率的影响,结果表明微球收缩率随原始粒径的减小而降低,干燥工艺不同收缩率也有差异.经三甲基氯硅烷(TMCS)表面改性后再超临界干燥的样品收缩率最小,射线衍射(XRD)和孔隙度分析仪对其测试表明为无定型结构,所有孔径均＜80nm,平均孔径为5.5nm,比表面积为181m2/g.     

改性剂对二氧化硅气凝胶性能的影响

本文以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,通过酸碱两步溶胶-凝胶法,常压干燥制备疏水性SiO2气凝胶。研究了两种改性剂(三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷)对二氧化硅气凝胶结构和性能的影响。对制备的气凝胶样品进行表面微观形态分析、热重差热分析、傅里叶红外分析以及比表面积分析。结果表明,通过改性制备的样品具有较好的性能,使用六甲基二硅氮烷改性得到的SiO2气凝胶密度为0.204g/cm3,接触角为128°,BET比表面积为973m2/g,平均孔径7.57nm;使用三甲基氯硅烷改性得到的SiO2气凝胶密度为0.115g/cm3,疏水性优良,接触角为158°,BET比表面积为1067m2/g,平均孔径13.40nm。综合考虑各种因素,采用TMCS进行改性制备得到的SiO2气凝胶综合性能更加优异。     

制备工艺条件对SiO2气凝胶微球粒径及其均匀性的影响

为拓展SiO2气凝胶的应用范围,克服SiO2气凝胶微球制备技术中的不足,采用搅拌成球工艺以水玻璃为硅源在单一油相中制备了直径为2～1500μm的SiO2气凝胶微球,并研究了制备工艺条件对其粒径大小及均匀性的影响.研究结果表明,各个工艺条件之间互相关联和影响,成胶时间起着关键作用.当成胶时间适中或较长时,工艺条件中只有搅拌速度对粒径大小影响显著,同时所有工艺条件都对粒径的均匀性无明显影响;而成胶时间较短时,任一工艺条件的改变都会使粒径大小及均匀性发生变化.     

掺杂六钛酸钾晶须SiO_2气凝胶复合材料的研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,在溶胶-凝胶过程中添加六钛酸钾晶须制备SiO2复合凝胶,通过表面改性和超临界CO2干燥技术获得了大块无裂纹的SiO2气凝胶复合材料。由分析可知,SiO2溶胶的凝胶时间与溶胶体系酸碱性有密切关系,而掺杂不同含量的六钛酸钾晶须对凝胶时间无显著影响;用红外光谱(FT-IR)、BET技术等进一步对其表征,结果表明,制备的样品密度范围为0.20g/cm3~0.29g/cm3,经过疏水改性后,气凝胶表面存在大量憎水基团。BET检测显示,SiO2气凝胶复合材料比表面积达到700m2/g以上,平均孔径为18nm左右,是一种轻质纳米多孔材料。     

SiO2空心微球的制备与表征

以自制的微米级碳酸钙颗粒为模板,正硅酸乙酯为硅源,通过溶胶-凝胶方法合成出CaCO3/SiO2核壳结构;随后通过高温煅烧、酸浸和干燥处理,制备出圆形度高、分散性好、结构完整的微米级SiO2空心球。并利用SEM、XRD、FTIR、TG和压缩实验等方法对空心微球的形貌、结构和抗压强度进行了分析和测定。SiO2空心微球的粒径为2-5μm,壳层厚度为0.42-0.85μm,比表面积为554.01m^2/g,最可几孔径为1.7nm,抗压强度在20~30MPa之间。     

纳米二氧化硅及载银抗菌剂制备与表征

在不同的醇溶剂环境中,采用水解法制备了粒径大小不同的纳／微米二氧化硅（SiO2）,研究了不同醇溶剂对SiO2粒子大小的影响。实验结果表明,随着醇溶剂分子量的增大,SiO2的粒径逐步增大。通过浸渍吸附和化学还原两步法成功制备了SiO2载银抗菌剂,并优化了制备工艺条件。抑菌实验检测显示,二氧化硅载银（SiO2／Ag）抗菌剂对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈大小分别为15．3mm和10．4mm。     

钴/SiO2纳米复合气凝胶的制备及表征

采用含钴硅酸乙酯为原料,通过溶胶－凝胶过程首次制备了高钴含量的比表面积为380-935m^2/g的钴／SiO2纳米复合气凝胶,并研究了其形貌、胶粒粒径及其分布和孔隙分布。     

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。     

Pickering乳液聚合制备草莓型PSt/SiO2有机-无机复合微球

在纳米硅溶胶分散介质中,以苯乙烯(St)为单体,偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)为引发剂,不添加任何辅助单体,通过Pickering乳液聚合,成功制备了PSt/SiO2有机-无机复合微球,透射电镜研究显示,复合微球具有草莓型形态。所得复合微球粒径在190 nm-300 nm之间,二氧化硅吸附量介于28%-44%之间。研究了初始硅溶胶用量、AIBA用量和反应温度等因素对复合微球粒子粒径和二氧化硅吸附量的影响。结果发现,初始硅溶胶用量增大,复合微球粒径减小、二氧化硅吸附量增大;引发剂用量增加,二氧化硅吸附量增大;反应温度升高,复合微球粒径增大,但对二氧化硅吸附量影响较小。     

SiO2/TiO2复合气凝胶的孔道结构研究

为了在常压干燥下制备高比表面积且具有多级孔道结构的SiO2/TiO2复合气凝胶,以正硅酸乙酯、钛酸丁酯为原料,利用低聚体聚合将分相平行引入到溶胶凝胶过程中,获得SiO2/TiO2醇凝胶,并通过溶剂替换技术实现气凝胶的常压干燥制备.不同硅钛比气凝胶的内部结构研究表明:合成的气凝胶是由纳米SiO2和TiO2颗粒分散复合而成的介孔块体,其中Ti—O—Ti、Si—O—Si和Ti—O—Si键相互交织.气凝胶的结构变化是分相与溶胶凝胶过程相互竞争的结果.Si含量能显著改善气凝胶的结构,当n(Ti)∶n(Si)为3∶1时,比表面积高达712.2 m2/g,平均孔径为3.36 nm;当n(Ti)∶n(Si)为1.5∶1时,复合气凝胶具有明显双连续孔道,比表面积高,同时孔状结构清晰.     

利用粉煤灰常压干燥合成SiO2气凝胶的研究

为了实现粉煤灰回收利用的新途径,研究了一种利用粉煤灰为硅源常压干燥合成SiO2气凝胶的工艺.通过正交实验研究粉煤灰与氢氧化钠反应生成水玻璃的最佳工艺条件;所得水玻璃溶液通过硫酸催化或树脂交换碱催化法获得水凝胶,利用三甲基氯硅烷/乙醇/正己烷对水凝胶进行改性处理,在常压干燥下制备了SiO2气凝胶.利用BET、SEM和FTIR对气凝胶的微观结构及性质进行了研究,结果表明,所得气凝胶的比表面积为362.2～907.9m2/g、孔体积为0.738～4.875cm3/g、平均孔径为7.69～24.09nm,其中树脂交换碱催化法所得气凝胶的比表面积可达907.9m2/g,孔体积达4.875cm3/g.     

MgO/Mg（OH）2复合空心球壳的制备及缓释性能的研究

以Pickering乳液液滴为模板,通过液滴表面水合作用制备出MgO/Mg（OH）_2复合空心球壳,通过SEM、XRD等手段进行表征,讨论了空心球壳形成机理,并研究了MgO/Mg（OH）_2复合空心球壳对阿维菌素微胶囊的缓释作用,结果表明,MgO/Mg（OH）_2复合空心球壳形貌完整,粒径分布均匀,平均粒径为62μm。水合过程中部分MgO转变成Mg（OH）_2,并优先复合在未反应的MgO粒子上,形成MgO/Mg（OH）_2复合空心球壳。以MgO/Mg（OH）_2复合空心球壳为壁材的阿维菌素微胶囊具有良好的缓释性能。     

SiO2气凝胶的疏水性改性研究

采用三甲基氯硅烷（TMCS）对硅溶胶制备的湿SiO2气凝胶进行表面疏水改性处理,研究了TMCS与孔洞中水的摩尔比对气凝胶的疏水改性作用与性能,用红外光谱法检测了疏水性改性的SiO2气凝胶,发现气凝胶表面的-OH被-OR基团取代,以此构建SiO2气凝胶的疏水性改性机理及模型,试验结果表明,TMCS与孔洞中水的摩尔比控制在0．35左右时可获得不开裂、完好的、具有憎水性特征的二氧化硅气凝胶。     

Preparation of carbon aerogel microspheres by a simple-injection emulsification method

Carbon aerogel microspheres were successfully prepared using a simple-injection emulsification method, employing sol–gel polycondensation of a resorcinol–formaldehyde solution containing sodium carbonate as a catalyst. This process was followed by solvent exchange using acetone, supercritical drying with carbon dioxide and carbonization in a nitrogen atmosphere. The effect of curing time before starting injection, injection rate and agitation rate of continuous phase on the particle size and the porous properties of the carbon aerogel microspheres was investigated. Adsorption of phenol by using the prepared carbon aerogel microspheres was also examined. The diameter of carbon aerogel microspheres was controlled in the range of 20–55 μm by varying injection rate and agitation rate. The mean diameter of carbon aerogel microspheres decreased with increasing the injection rate and the agitation rate, whereas their mean diameter was independent of the curing time. The BET surface area and total pore volume of carbon aerogel microspheres increased with increasing the curing time. In contrast, their BET surface area and total pore volume decreased with increasing the injection rate and the agitation rate. The BET surface area, total pore volume, mesopore volume and micropore volume of the carbon aerogel microspheres with a mean diameter of 45 μm were 903 m²/g, 0.60 cm³/g, 0.31 cm³/g and 0.27 cm³/g, respectively. The phenol-adsorption capacity of these carbon aerogel microspheres was 29.3 mg phenol/g adsorbent.     

气-液界面二元共沉积法制备三维有序大孔SiO2

采用乳液聚合法制备粒径为229nm的单分散聚苯乙烯(PS)微球,以单分散PS微球和粒径为10nm的硅溶胶为原料,采用蒸发自组装法在气-液界面上二元共沉积,制备了大孔SiO2材料。结果表明,当SiO2体积分数为11%时,大孔SiO2材料呈现有序规整的FCC结构,其填充率为42%,收缩率仅为2%。低温N2吸附表明该材料在大孔孔壁上存在6.4nm左右的介孔,是一种具有大孔/介孔复合孔道结构的功能材料。     

改性硅气凝胶/聚甲基丙烯酸甲酯乳液的制备与性能研究

采用HMDS(六甲基二硅氮烷)改性硅气凝胶,通过乳液聚合法,将改性硅气凝胶与甲基丙烯酸甲酯(MMA)进行聚合,制得改性硅气凝胶/聚甲基丙烯酸甲酯复合乳液,并且讨论了硅气凝胶的表面状态,以及改性气凝胶质量分数对复合乳液性能的影响。结果表明:HMDS可成功修饰于硅气凝胶表面,将改性硅气凝胶与PMMA乳液体系复合,乳液综合性能呈现较为显著的变化。HMDS修饰的硅气凝胶有助于降低乳液的导热系数,加入3%HMDS修饰的硅气凝胶可以使成膜后的乳液具有较低的导热系数。     

溶胶凝胶法制备具有介孔结构的聚酰亚胺/SiO_2多孔复合微球

采用反相乳液法,以水溶性聚酰胺酸三乙胺盐(PAAS)、正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,通过溶胶凝胶法制备了具有介孔结构的聚酰亚胺(PI)/SiO_2多孔复合微球。将PAAS水溶液和TEOS水解液的混合溶液在液体石蜡中形成反相乳液,TEOS经水解缩合形成无机三维骨架,通过化学酰亚胺化使复合体系中的PAAS转变为PI,成功制备了含有介孔结构的PI/SiO_2多孔复合微球。研究发现,随着SiO_2含量的增加,复合微球的规整性不断提高,其比表面积由20.5 m~2/g增加至521.8 m~2/g。同时发现,调节TEOS水解液的pH值,微球的比表面积也会发生相应的变化。此外,热重分析结果显示该复合微球的热分解温度超过500℃,表明其具有优异的热稳定性。