仿生超疏水导电竹材的制备及其耐久性

 采用银镜反应及分子自组装技术,在竹材表面原位负载一层纯单质银纳米粒子,赋予竹材导电功能,再经十七氟癸基三甲氧基硅烷（FAS-17）的进一步处理,制备出具有导电功能的仿生超疏水竹材试样,并通过实验观察研究了其稳定性及耐久性。结果表明,制备竹材表面拥有亚微米/纳米二维等级粗糙结构,该结构协同低表面能物质FAS-17共同决定了竹材的超疏水性,竹材表面与水的接触角为155°,滚动角小于10°;制备竹材能够抵抗pH 1~14溶液及强浓度NaCl溶液,且经强烈的溶液搅拌及蒸煮,依旧保持超疏水性和导电性。     

超疏水性织物的构建及其多功能性

 介绍了Young's、Wenzel、Cassie-Baxter模型等研究疏水性表面的基本理论,总结了宏观结构、微观结构、微观性能、毛细效应、化学组成等影响织物润湿性能的因素,综述了溶胶-凝胶法、层层自组装法、化学气相沉积法、化学刻蚀法、电纺丝法、聚合物成膜法、相分离法、辐射接枝法等超疏水织物表面的制备方法,预示了织物未来发展方向应为抗菌性、阻燃性、油水分离、超双疏、抗紫外性等多功能性研究,提出了目前超疏水性织物研究瓶颈及拟解决办法,展望了超疏水性织物的未来应用前景。     

从自然到仿生的超疏水纳米界面材料

浸润性是固体表面的重要特征之一,它是由表面的化学组成和微观几何结构决定的。日前我们关于荷叶和水稻叶的研究显示,一种具有较大接触角和较小滚动角的超疏水表面,需要微米和纳米级的结构有机结合形成复合结构,而且表面微观结构的排列方式会影响水滴的运动趋势。通过对水黾腿表面结构的详细研究,得到了超疏水性质与微、纳米结构取向之间的关系。据此,我们已成功制备出了超疏水和超双疏的纳米界面材料,并实现了热响应性和光响应的超疏水与超亲水可逆“开关”材料。     

铝合金表面构建超疏水性的化学改性机理

系统研究了刻蚀一化学改性两步法中的蒸镀改性工艺对铝合金表面形貌和润湿性的影响,提出了刻蚀与化学改性同时进行的一步浸泡法制备超疏水铝合金.结果表明,两步法蒸镀改性工艺中,硬脂酸端部的极性亲水羧基与铝合金表面羟基以共价键结合,从而在铝合金表面形成一层硬脂酸膜,使铝合金实现低表面能化,水滴在其表面处于Cassie状态,接触角...     

镁合金表面超疏水性的构建及耐腐蚀性分析

为了改善传统镁合金表面较差的耐腐蚀性能,对镁合金表面依次进行硫酸刻蚀处理和电沉积处理,并采用扫描电子显微镜、接触角测量仪和电化学测试系统研究其表面形貌、疏水性和耐腐蚀性的变化.扫描电子显微镜的结果表明,硫酸刻蚀-电沉积法在镁合金表面构建了一种微米-纳米多级复合结构,降低了表面能.接触角测量结果表明,制备的镁合金表面水滴静态接触角可达160°,显示出优异的超疏水性和低黏附性.电化学测试结果表明,与未处理的镁合金表面相比,硫酸刻蚀-电沉积法制备的镁合金表面的腐蚀电位提高了95 mV,对应的腐蚀电流密度和腐蚀速率均降低了1～2个数量级,表面腐蚀程度明显降低,说明这种镁合金表面具有良好的耐腐蚀性能.     

Mg-Nd-Zn-Zr镁合金表面超疏水SiO2薄膜的制备及其表征

以微弧氧化层(MAO)为预处理过渡层,正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为主要原料,采用sol-gel和浸渍-提拉相结合的方法在Mg-Nd-Zn-Zr(NZ30K)镁合金表面获得甲基(-CH3)疏水基团表面修饰的超疏水SiO2薄膜,实现了NZ30K镁合金表面的超疏水改性.同时研究了微弧氧化层的表面特征、sol-gel过程中TEOS/乙醇摩尔比(TEOS/EtOH)和MTES添加量(MTES/TEOS摩尔比)对所制备超疏水SiO2薄膜表面形貌和润湿特性的影响.结果表明:NZ30K镁合金经过微弧氧化处理后,表面呈现的微米-纳米尺度上多孔的粗糙结构,其表面体现为亲水性,但有利于提高超疏水SiO2薄膜与NZ30K基材的结合力;当TEOS/EtOH摩尔比为1/30,MTES/TEOS摩尔比为1/2时,SiO2薄膜表面的静态接触角达到151°,其表面具有超疏水特性;而进一步提高MTES/TEOS摩尔比至1时,其静态接触角有所提高,达到153°.红外光谱(FT-IR)表明NZ30K镁合金表面SiO2薄膜的超疏水特性是由于MTES的引入使得-CH3疏水官能团能够成功地嫁接到SiO2粒子的表面.     

真空紫外光响应超疏水和超亲水快速可逆转变的ZnO薄膜

利用简单的低温液相技术,通过氢氟酸(HF)调控反应溶液的pH值,制备了真空紫外光响应的疏水-超亲水快速可逆转变的ZnO薄膜.该薄膜具有类似于芋头叶表面的特征,表面分布着具有纳米级亚结构的ZnO微米球,因而具有超疏水特征(水接触角为151°).在真空紫外光(VUV)照射30min后,薄膜表面显示了超亲水特征(水接触角小于5°);将VUV光照后的薄膜放置在暗室中6d后,薄膜表面又恢复到超疏水特征.VUV的使用及薄膜表面具有的独特微纳米阶层结构,加快了超疏水-超亲水之间的转变.这种快速转变特性,可促进ZnO薄膜在微流体器件上的应用.     

超疏水性透明涂层的研究进展

就超疏水性透明涂层研究的理论发展和该领域近年来取得的一些重要研究成果进行评述,并扼要分析了该领域今后的发展方向．     

硅溶胶改性杨木纤维的工艺及性能

为了改善木纤维的尺寸稳定性,以硅溶胶-凝胶法制备木纤维/二氧化硅复合材料。结果表明：改性后杨木纤维的质量增加率随溶胶浓度的下降而减小,但溶胶粒子更易进入细胞壁中;为保持木材孔隙结构,采用抽真空的方法将纤维表面和细胞腔中过剩溶胶抽出,木纤维质量增加率先增加后减少;通过扫描电镜能谱仪分析,硅基本处于细胞壁位置;傅里叶变换衰减红外光谱分析显示处理后的木纤维中有Si—O—Si键生成。硅溶胶改性后,杨木纤维板的尺寸稳定性得到一定程度的提高。     

蒸汽相水解法制备磁性光催化剂Fe_3O_4/SiO_2/TiO_2及其光催化性能

采用蒸汽相水解法,以Fe3O4纳米磁性颗粒为磁核,在其表面包覆一层SiO2来阻止光腐蚀,然后将锐钛矿相纳米氧化钛沉积在Fe3O4/SiO2颗粒表面,从而制得核壳结构的Fe3O4/SiO2/TiO2磁性复合光催化材料。用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)、探针式震动磁强计等手段对所制备的产物的结构、形貌、磁强度性能进行表征。以300W汞灯为光源,用亚甲基蓝和酸性红模拟污水中的有机染料来评价复合光催化剂的性能。结果表明,磁性纳米微球中TiO2的含量越大,其光催化性能越好,含TiO2质量分数50%的F3O4/SiO2/TiO2磁性纳米微球可在180min内降解亚甲基蓝模拟染料废水,降解率达99%,在80min内降解酸性模拟染料废水,降解率达98%。     

杨树木屑废弃物酶解液发酵制备富硒酵母的研究

以杨树木屑为原料,考察了固液比、酶添加量、pH和酶解时间对其酶解效果的影响。通过优化酶解条件制得葡萄糖质量浓度为55 g/L的酶解液,将酶解液作为碳源替代传统培养基中的葡萄糖,其他营养成分不变,发酵制备富硒酵母,重点研究了酵母菌在酶解液中的生长情况和富硒能力。结果表明,酵母在酶解液培养基中长势良好,5 L发酵罐发酵36 h后,每L发酵液酵母干重23.9 g,单位酵母硒含量超过3 500 μg/g。     

纳米级二氧化硅玻璃粉的制备及其特性

采用正硅酸乙脂为前驱物,用溶胶－凝胶法制备纳米级二氧化硅（ＳｉＯ２）粉,分别用Ｘ射线衍射仪、透射电子显微镜、红外光谱仪、差热扫描量热分析仪和白度测试仪对凝胶粉随温度变化的特征进行了分析测试．结果表明干凝胶在１２００℃热处理１ｈ仍是无定型的ＳｉＯ２粉,其粒度大小为４０ｎｍ左右,白度为９２．１％．     

非超临界干燥法制备块状SiO2气凝胶

以正硅酸乙酯为原料，去离子水和异丙醇为溶剂，丙三醇为干燥控制化学添加剂，盐酸和氨水为催化剂，通过酸／碱两步溶胶-凝胶法合成SiO2醇凝胶，经过老化、表面修饰和溶剂交换等工艺后，在常压分级干燥条件下制备块状SiO2气凝胶。不均匀的毛细管力是非超临界干燥过程中造成凝胶破裂的原因，从减小不均匀毛细管力及提高凝胶强度2个方面确定工艺，采用非超临界干燥法制备具有优良性能的块状SiO2气凝胶。应用X射线衍射、扫描电镜、热失重-差热等分析手段及吸附-脱附技术对所得气凝胶样品进行结构分析和性质表征。结果表明，用此方法可以制备具有优良性能的块状气凝胶样品，该气凝胶充满两端开放的管状中孔，具有较大的孔隙率（97．1％）及比表面积（614．3m^2／g），孔径分布均匀并且集中。     

非化学计量掺杂Ce硅质纳米复合物的制备与表征

为了提高纳米SiO2粒子填充聚合物时的强度、韧性及亲水性能,通过溶胶一凝胶法制备出非化学计量掺杂Ce点缺陷的硅质纳米复合物,并进行了FT-IR、XRD、XPS、TEM的测试表征,考察了Ce的掺杂对纳米SiO2结构及性能的影响.随着稀土元素Ce掺杂量的增加,样品晶胞参数和红外吸收光谱(FT-IR)发生变化,为Ce进人到SiO2骨架中提供了有力证据.XRD结果表明掺杂量<8%时,Ce原子同晶取代Si原子.当掺杂量>8%时,进入孔道内未置换骨架原子的稀土元素会生成掺杂离子的氧化物游离相,从而堵塞SiO2的部分细孔造成吸附性能的下降,而在复合物表面聚集的稀土元素可作为Lewis酸中心.X射线光电子能谱(XPS)进一步证明了铈主要以三价形式存在于SiO2三维网状结构中.TEM测得样品的颗粒尺寸为30～50 nm之间,表明制备的样品具有较好的分散性和纳米粒度.同时对稀土元素的掺杂机理进行了初步的研究.     

溶致变色染料掺杂复合玻璃的制备及光学性质

合成了一种D-π-A型溶致变色有机染料4-[4'-(N,N-二乙胺基)苯乙烯基]苯甲醛(4-[4'-(N,N-diethylamino)styryl]benzaldehyde,DEASB),将该染料分别掺入透光性良好的聚合物材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、纯SiO2溶胶-凝胶(Sol-gel)玻璃和PMMA/SiO2Sol-gel复合玻璃三种固体基质中.研究了染料在这3种固体基质及不固溶剂中的稳态荧光性质.研究表明有机染料DEASB在固体基质中的Stokes位移(△(v))与基质取向极化系数(△f)之间的关系与溶液中类似,符合Lippert方程.并探讨了固体基质中掺杂浓度对染料发光性质的影响.     

Pulping performance of transgenic poplar with depressed Caffeoyl-CoA O-methyltransferase

This paper evaluated pulping performance of 3-year-old field-grown transgenic poplar （Populus tremula × Populus alba）. The transgenic poplar with anti-sense CCoAOMT had an about 13% decreased lignin content, in which a slight increment was found in S/G ratio. Chemical analysis showed that the transgenic poplar had significantly less benezene-ethanol extractive than that of control wood, but no significant differences were found in contents of ash, cold water extractive, hot water extractive, 1% NaOH extractive, holocellulose, pentosans and cellulose. Fiber assay demonstrated that down-regulation of CCoAOMT expression improved the fiber quality in transgenic poplar. Kraft pulping showed that lower lignin in transgenic poplar led to remarkable improved pulp quality and increased pulp yield.     

Sol-gel法介孔SiO2膜的制备工艺研究

以正硅酸乙酯为硅源，氨水为催化剂，研究了sol-gel法介孔SiO₂膜的制备工艺，得到了制备SiO₂溶胶的优化工艺条件。发现催化剂氨的浓度是影响SiO₂溶胶质量的关键因素，在影响SiO₂膜制备的众多因素中，溶胶pH值、溶胶浓度和成膜助剂是影响膜制备的关键因素。实验发现，在适宜的条件例如合适的pH值下，溶胶-凝胶-干燥过程具有自适应性，能够自动调节凝胶和干燥速度，从而使凝胶干燥过程中存在的收缩在很大程度上得到减少甚至避免。采用液-液排除法对优化条件下制备的SiO₂膜的孔径分布进行了表征，结果表明，在实验条件下所获得的SiO₂膜的孔径分布在8.8～14.4nm。     

嫁接型材料的制备及其催化性能

应用超声波技术在温和条件下以氯丙基三甲氧基硅烷为偶联剂,制得了二乙烯三胺、Schiff碱配体和过渡金属Zn,Fe和Co的N,N -双水杨醛缩二乙烯三胺席夫碱配合物嫁接的SiO2.应用IR和UV - Vis技术对其进行了表征.结果表明,嫁接型配合物的红外光谱呈现出胺基和席夫碱相应基团的特征吸收,配体和配合物紫外光谱之间的差别表明配合物结构的存在.将所制得的样品在二氧化碳和环氧丙烷的环加成反应中进行了催化性能的测试,结果表明嫁接型席夫碱配合物配体和过渡金属离子对样品的催化活性均有影响.席夫碱配合物的催化活性普遍高于SiO2/二乙烯三胺和SiO2/Schiff碱的活性.