基于瞬态平面热源法测定SiO_2气凝胶导热系数的试验

阐述基于瞬态平面热源法的Hot Disk热常数分析仪的测试原理,利用测试标准304不锈钢对仪器准确性及重复性进行了验证,同时研究了不同孔隙率SiO_2气凝胶的导热系数随温度和压力变化的特点。结果表明:Hot Disk热常数分析仪在测试SiO_2气凝胶导热系数方面具有优异的准确性和重复性;在相同的温度和压力下,SiO_2气凝胶的导热系数随着孔隙率增大而变小;当环境压力小于5×10~3 Pa时,导热系数随环境压力改变而变化不明显,当环境压力大于5×10~3 Pa,导热系数随环境压力升高而变化较大;当环境温度在100~500℃范围内,SiO_2气凝胶的导热系数随环境温度升高而略微变大,当环境温度继续升高时,导热系数随环境温度升高而迅速增大。

负载于SiO_(2)表面的NiO/MgO催化剂用于CO_(2)甲烷化反应

CO_(2)甲烷化反应被认为是解决CO_(2)利用难题的重要手段之一,其中NiO/MgO催化剂具有广阔的应用前景,如何提高NiO/MgO催化剂的比表面积成为其实际应用的关键.本文通过沉积-沉淀法在高比表面积的SiO_(2)载体上负载NiO/MgO催化剂,制备出了NiO/MgO/SiO_(2)催化剂.研究了MgO含量、催化剂煅烧温度和还原温度对催化剂结构和甲烷化性能的影响.采用X射线衍射、程序升温还原、N2吸附-脱附等温线、程序升温脱附、X射线光电子能谱和场发射透射电子显微镜等技术手段对催化剂进行了表征.结果表明,合适的MgO含量既能够对SiO_(2)形成较好的阻隔以避免NiO与SiO_(2)的反应,又可与NiO形成对甲烷化有利的Ni_(1-x)Mg_(x)O固溶体.适当的煅烧温度能够在形成Ni_(1-x)Mg_(x)O固溶体的同时避免对反应不利的NiMgSiO4的形成.此外,通过调控还原温度还能够调变Ni^(0)和Ni_(1-x)Mg_(x)O的比例,从而使二者在催化体系中起到协同作用,促进CO_(2)甲烷化反应.30%MgO含量、550℃煅烧、550℃还原后的Ni30MgSi-550-550R催化剂在CO_(2)甲烷化反应催化剂性能测试中表现出最佳的催化活性,且在350℃、30000mL/(g·h)空速的测试条件下展现出200 h的稳定性,这是由于在催化剂表面具有适当的Ni^(0)/Ni_(1-x)Mg_(x)O比例和对应的充足的H2和CO_(2)活化位点.在高比表面积的SiO_(2)上负载NiO/MgO催化剂、在SiO_(2)表面进行固相反应和通过还原温度调控Ni^(0)-Ni_(1-x)Mg_(x)O活性对的策略为用于CO_(2)甲烷化反应的催化剂设计提供了一种新思路.

纳米增强超高韧性混凝土纤维分布及弯曲性能

为探究纳米SiO_(2)掺量与成型工艺对超高韧性混凝土(STC)弯曲性能的影响,制备了4种不同纳米SiO_(2)掺量的STC,通过四点弯曲试验研究了薄层夯捣和常规浇筑2种不同成型工艺下STC的弯曲性能,并结合CT细观测试分析了STC内纤维的取向分布,探讨了弯曲性能与纤维取向之间的关系。结果表明,不同纳米SiO_(2)掺量下,经薄层夯捣的STC弯曲性能相较常规浇筑明显提升;当纳米SiO_(2)掺量为2%时,抗弯强度、初始弯曲韧性比、残余弯曲韧性比分别增加38%、18%、40%。薄层夯倒下纤维分布较为集中,纤维的取向角在40°以内,而常规浇筑下纤维分布较为分散,取向角为20°~80°,说明薄层夯捣有利于纤维的定向分布。所提计算模型准确描述了抗弯强度和纤维取向之间的关系,实测值和计算值的误差小于6%。

SiO_(2)对甲烷水合物生成初期热导率的影响

针对目前多孔介质在甲烷水合物生成过程中微观导热机理研究的不足,基于SiO_(2)组成的多孔介质缝隙模型,提出采用分子动力学方法进行模拟研究。根据模拟体系的微观结构,采用平衡态分子动力学(equlibrium molecular dynamics,EMD)方法和非平衡态分子动力学(nonequilibrium molecular gynamics,NEMD)方法研究均相溶液在SiO_(2)缝隙内的热导率变化过程,分析SiO_(2)完整缝隙和缺陷缝隙分子构象图和密度分布云图,获得SiO_(2)对甲烷水合物生成初期热导率的影响规律,并进行微观机理分析。结果表明,采用EMD方法得到含SiO_(2)缝隙的均相溶液热导率均值为0.53 W/(m·K),均相溶液的热导率为0.74 W/(m·K);采用NEMD方法得到均相溶液、完整SiO_(2)缝隙、缺陷SiO_(2)缝隙的热导率分别为0.986、0.581和0.439 W/(m·K)。采用EMD方法和NEMD方法均验证了SiO_(2)缝隙的存在有利于甲烷水合物的生成和储存,热导率模拟值均接近实验测量值,含有缝隙的SiO_(2)可明显降低模拟体系的热导率,有利于甲烷水合物的生成和储存。

Ce添加对Cu-Fe/SiO_2催化合成气制低碳醇性能的影响

采用共浸渍法制备了添加不同Ce含量(相对于SiO_2的摩尔分数为0-20%)的Ce-Cu-Fe/SiO_2催化剂,在连续流动微型固定床反应器中考察了其催化CO加氢合成低碳醇反应的性能,并采用X射线衍射(XRD)、低温N_2吸附、程序升温还原(H_2-TPR)、CO吸附傅里叶变换红外光谱(CO-FTIR)和CO程序升温脱附(CO-TPD)技术对催化剂进行了表征.结果表吸:添加适量的Ce,一方面降低了Cu的晶粒大小,提高了Cu的分散度,进而提高了对CO的吸附能力;另一方面掺入的Ce和Cu之间存在相互作用,提高了CO解离和非解离吸附的能力,从而有利于CH_x的生成和CO的插入反应.上述两方面的共同作用同时提高了Cu-Fe/SiO_3催化剂的活性和醇的选择性.当Ce含量为10%时,在压力为3.0 MPa,温度为250℃,空速为6000 mL·g^(-1)·h^(-1)和H_2/CO摩尔比为2的反应条件下,Ce-Cu-Fe/SiO_2催化剂上醇的时空产率达到121.0 g·kg^(-1)·h^(-1),比未添加Ce的Cu-Fe/SiO_2催化剂的时空产率(58.0 g·kg^(-1)·h^(-1))提高了一倍以上.

纳米TiO_2/SiO_2复合食品抗菌材料

以水玻璃和Ti(SO4) 2 为原料 ,制备出了多孔的纳米TiO2 /SiO2 复合粒子 ,在后处理过程中 ,利用无机包覆剂溶解度随温度的变化 ,在复合粒子表面包覆了一层无机结晶膜 ,经热处理除去包覆剂后 ,得到了以单分散纳米复合粒子组成的复合微粉。对复合微粉进行比表面和孔容测试 ,并运用XRD和TEM进行了表征 ,发现TiO2 以 12 .6nm的纳米晶粒的形式被多孔的SiO2 包覆 ,所形成的复合粒子则约为 2 0nm。为了了解复合微粒的灭菌效果 ,运用纳米TiO2 和复合粉末对 4种保健食品进行对照灭菌实验 ,两个月以后 ,测得含复合微粒的样品中的菌落总数为 5 0～12 0个 /g ,是相应保健食品企业标准许可菌落数的 0 .2 5 %～ 0 .7% ,为相应空白样和纳米TiO2 粉样品菌落数的 0 .5 2 %～ 0 .97%和 3 3 .3 %～ 83 .3 %。

SiO_2纳米多孔材料制备及其保温隔热特性研究

以正硅酸乙酯为前驱体,采用溶胶 凝胶法制备了SiO2纳米多孔材料。通过采用先酸后碱二步法催化等多种优化工序,使材料具有多孔纳米结构,气孔率和比表面积增高,孔径和热导率降低,其孔洞率最高可达95%以上,孔径约20nm,比表面积1120cm2/g,体积密度0.003g/cm3,500℃时的热导率低于0.023W·m-1·K-1,成为保温性能最佳的固态材料。探讨了相关的保温隔热机理,认为低热传导系数硅材料,当具有很高的孔洞率和很低的体积密度时能更有效地阻隔热量的固体传导和气体传导。当孔径小于红外波长时,绝热效果有本质上的突变和提高。进行了纳米多孔材料和硅酸钙及有机硅复合的研究,制备了兼有很好保温性能和机械性能的保温隔热块体和柔性薄膜。

稀土掺杂二氧化硅核壳结构硼酸钇的制备和发光性能的研究

以硼酸盐为基质材料,通过溶胶凝胶-高温固相法制备了比表面积不同的球状、海胆状二氧化硅(SiO_(2))纳米球前驱体,共沉淀法-高温固相法制备单掺杂YBO_(3)∶Eu^(3+)和共掺杂YBO_(3)∶Eu^(3+)、Tb^(3+)包覆SiO_(2)纳米球核壳结构荧光材料。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、荧光光谱表征和CIE色度计算对制备的荧光材料的形貌及发光性能进行分析。结果表明:掺入Eu^(3+)后,YBO_(3)晶格发生微小畸变且FT-IR谱图中吸收峰发生微小位移,证明Eu^(3+)掺杂到YBO_(3)晶格中;YBO_(3)以块状结构包裹在SiO_(2)核结构表面。在395nm光激发下,单掺杂Eu^(3+)荧光材料的612nm处发射峰强度最强,表现为Eu^(3+)的~5D_0→~7F_2电偶极跃迁;基质材料在456nm光激发下,自激发蓝光;加入发射绿光的Tb^(3+)进行白光的调制。利用275nm激发复合材料SiO_(2)@YBO_(3)∶5%Eu^(3+)、7%Tb^(3+),对应色坐标为(0.3130,0.2936),色温为6834.43K,色纯度为7.4%,是一种近白光核壳结构荧光材料,有望应用于WLED的核壳复合荧光材料。

纳米SiO_2对火焰喷涂尼龙1010涂层力学性能的影响

为了探讨纳米SiO2对火焰喷涂尼龙1010(PA1010)涂层力学及热性能的影响,利用电子拉力机和示差扫描量热仪(DSC)对火焰喷涂PA1010/纳米SiO2复合涂层的力学性能及热性能等进行了测试。结果表明:当复合涂层配比为m(PA1010):m(n-SiO2)=100.0:1.5时,其综合性能较佳,涂层自拉伸强度为69.8 MPa,涂层与基体的结合强度为28.9 MPa;纳米SiO2有明显的异质成核作用,使复合涂层的过冷度由27.0℃下降为24.0℃;纳米SiO2能够显著提高涂层的力学性能,有助于提高复合涂层的结晶速率,具有明显的成核作用。

纳米TiO_2/SiO_2复合食品抗菌材料

以水玻璃和Ti(SO4 ) 2 为原料 ,制备出了多孔的纳米TiO2 /SiO2 复合粒子。在后处理过程中 ,利用无机包覆剂溶解度随温度的变化 ,在复合粒子表面包覆了一层无机结晶膜。经热处理除去包覆剂后 ,得到了以单分散纳米复合粒子组成的复合微粉。对复合微粉进行比表面和孔容测试 ,并运用XRD和TEM进行了表征。发现TiO2 以 12 6nm的纳米晶粒的形式被多孔的SiO2 包覆 ,所形成的复合粒子则约为2 0nm。为了了解复合微粒的灭菌效果 ,运用纳米TiO2 和复合粉末对 4种保健食品进行对照灭菌实验。两个月以后 ,测得含复合微粒的样品中的菌落总数为 5 0～ 12 0个 / g ,是相应保健食品企业标准许可菌落数的 0 2 5 %～ 0 .7% ,为相应空白样和纳米TiO2 粉样品菌落数的 0 .5 2 %～ 0 .97%和33 .3%～ 83 .3 %

镁合金表面SiO_2-ZrO_2溶胶凝胶膜的耐蚀性

采用溶胶-凝胶法在AZ91D镁合金表面制备SiO2-ZrO2复合溶胶凝胶膜。研究膜层制备工艺中的干燥、固化过程对膜层耐腐蚀性能的影响,从而确定了SiO2-ZrO2复合溶胶凝胶膜在镁合金表面的最佳沉积工艺。通过全浸腐蚀试验和电化学测试方法评价了膜层的耐腐蚀性能。试验确定最佳沉积工艺参数:干燥温度为80℃、干燥时间为9h、固化温度为250℃、固化时间为1h。在优化工艺条件下制备的溶胶凝胶膜层对镁合金基体有一定的防护作用,提高了镁合金的耐蚀性。

片状铝粉与SiO_(2)气凝胶对硅溶胶/苯丙乳液双层涂料隔热性能的影响

为提高涂料保温隔热性能,以硅溶胶为主要成膜物,苯丙乳液为辅助成膜物,在基体表面形成双层隔热涂层,其中底层和顶层涂料分别以SiO_(2)气凝胶、片状铝粉作为隔热填料。系统研究了片状铝粉和SiO_(2)气凝胶对双层涂料隔热性能的影响,并对相关隔热机理进行了探讨。结果表明:片状铝粉含量为4%时涂层的隔热效果最好,与空白板相比隔热温差达到9.1℃;SiO_(2)气凝胶的添加量为4%~5%时,涂层的隔热性能最佳。片状铝粉的添加可使涂料具有反射型隔热性能,而SiO_(2)气凝胶的添加使涂料具有阻隔型隔热特性。结合这两者的隔热特性,成功构建了具有双机制隔热特性的双层涂料结构,其隔热温差达到了10.9℃,高于单一涂层的隔热效果。

采用Ag-Cu-In-Ti钎料真空钎焊SiO_(2f)/SiO_2复合陶瓷与铌

设计了Ag-（15~26）Cu-（13~20）In-（3.1~6.9）Ti活性钎料,分别在780℃/20 min,780℃/40 min和800℃/10 min三种参数下实现了SiO_（2f）/SiO_2复合材料与铌的连接,分析了接头微观组织,测试了接头室温抗剪强度.其中800℃/10 min钎焊参数下的接头平均抗剪强度最高,达到21.6 MPa;微观分析结果表明,接头中靠近SiO_（2f）/SiO_2母材界面处形成了厚度约为2μm的连续扩散反应层,靠近铌的界面钎料与母材也形成了良好的结合.该钎焊参数下接头界面物相依次为：SiO_（2f）/SiO_2→TiO＋TiSi_2→TiO＋Cu_3Ti→Ag（s,s）＋Ag_3In＋Cu（s,s）→Nb.

纳米SiO_2改性ACQ防腐处理材的制备及抗流失性研究

利用纳米SiO_2改性ACQ防腐剂,以提高ACQ处理材的抗流失性。利用单因素法考察纳米SiO_2在ACQ溶液中的最佳分散条件,并考察改性ACQ处理材的抗流失性及其化学结构变化。结果表明:纳米SiO_2改性理想的工艺条件为:ACQ浓度为1.0%,纳米SiO_2质量为0.01 g,六偏磷酸钠/纳米SiO_2比例为15:1,超声时间为30 min,超声温度为20℃。经纳米SiO_2改性的ACQ处理材,其流失率明显下降,且从FTIR谱图中可见,纳米SiO_2改性处理是提高ACQ处理材中有效成分铜抗流失性的最主要原因。

偶联剂对EVOH/纳米SiO_2复合材料结构与性能的影响

采用不同的偶联剂KH550、KH560、KH570和KH8431对纳米SiO2进行表面改性,采用熔融共混法将未改性和改性纳米SiO2(5%(质量分数)SiO2)与EVOH共混制成复合材料,并吹塑成薄膜。利用FT-IR、TEM、SEM对不同偶联剂处理的纳米SiO2和复合材料的结构进行表征,并对复合材料的流变性能、阻隔性能、力学性能、耐热性能和透明性进行了表征。结果表明,纳米SiO2与4种偶联剂均形成化学键合,改性纳米SiO2比未改性纳米SiO2在EVOH中分散性好,加工时熔体的流动性更好。用KH550处理的纳米SiO2在EVOH中分散性最好,与EVOH能形成较大界面相互作用力,与EVOH/未改性纳米SiO2复合材料相比,EVOH/改性纳米SiO2复合材料的拉伸强度和储能模量分别提高17.2%和136%,透湿、透氧系数分别下降11.2%和9.5%,透光率达到74.9%,雾度为14.9%。

纳米SiO_2对聚醚砜酮复合材料摩擦学性能的影响

在 MM- 2 0 0 0型摩擦磨损试验机上考察了不同载荷和速度下纳米 Si O2 含量对聚醚砜酮 (PPESK)复合材料摩擦磨损性能的影响 ,并利用扫描电子显微镜 (SEM)观察分析 PPESK及纳米 Si O2 /PPESK复合材料磨损表面形貌及磨损机理。结果表明 :纳米 Si O2 不但可以提高 PPESK的耐磨性 ,而且还有较好的减摩作用。在本研究的试验条件下 ,当纳米 Si O2 的质量分数为 2 5 %时 ,填充 PPESK复合材料具有最佳摩擦学性能。随着载荷的增大 ,填充 PPESK的摩擦系数降低 ,填料含量在 2 0 %质量分数以下时随载荷增大其耐磨性提高较明显 ,而填料含量超过 2 0

吸附相反应技术制备纳米TiO_2/SiO_2复合材料

以 Si O2 表面形成的吸附层为反应器 ,在载体表面制备了纳米 Ti O2 粒子 .溶剂置换实验直接给出了吸附层的存在以及吸附层作为纳米反应器的实验证据 ,TEM,XRD和电子能谱分析表明 ,载体表面形成一层比较均匀的纳米粒子 .初步探讨了温度和反应物浓度对产物分布的影响 ,分析了各种现象产生的可能成因 .

纳米级SiO_2填充PVC糊的流变性能及存放性能研究

为了改善PVC糊的流变性能及存放性能 ,采用纳米级SiO2 填充PVC糊。对照了纳米级SiO2 与普通SiO2 填充PVC糊的流变性能和存放性能。研究结果表明 :纳米级SiO2 可以给予PVC糊以明显的切力变稀性能 。

Ce助剂对Ni/SiO_2催化剂CO甲烷化活性的促进作用

采用等体积浸渍法制备了Ni/SiO_2和Ni-Ce/SiO_2催化剂,在连续流动微反装置上考察了催化剂的CO甲烷化催化活性。通过N_2物理吸附、XRD、H_2-TPR、H_2-TPD、CO-TPD和H_2-TPSR手段对催化剂进行表征。结果表明,少量Ce助剂的添加促进了镍物种的分散和还原,使催化剂活性比表面积增加,同时在催化剂表面产生了新的中等强度的CO吸附中心,表现出更高的CO吸附活化能力。在CO体积分数1%、空速7 000h^(-1)和常压下,Ni-Ce/SiO_2催化剂在210℃时即可将CO完全转化为甲烷,较Ni/SiO_2催化剂上完全转化温度降低了80℃。

核壳型纳米SiO_2-聚丙烯酸酯复合乳液的制备及应用

本文根据核壳乳液聚合理论,以硅烷偶联剂表面处理的纳米S iO2为种子,采用优化的乳液聚合工艺,制备核壳型纳米S iO2-聚丙烯酸酯复合乳液,并以其为基料制备建筑涂料。实验结果表明,纳米S iO2经硅烷偶联剂表面处理后,提高了其在聚合体系中的分散稳定性和与聚合物的相容性。所制备的复合乳液粒子具有核壳结构,以其为基料制备的建筑涂料的耐沾污性、耐洗刷性和耐候性等性能大大高于国家标准中优等品的水平。