西藏地区羊八井地热水中胶体粒子分析与表征

地热水的水化学特征包含其形成过程中地质、构造、断裂、蚀变以及环境变化等多种信息。西藏地区地热资源丰富,部分地热水中含有胶体粒子,开展胶体粒子的形貌、成分、结构等物理化学信息研究,对于了解地热流体的物质来源与胶体粒子关系具有重要意义。胶体粒子的生成与沉淀过程影响着地热水的浊度、电导率、部分阳离子的含量。本文对羊八井地热水中胶体粒子进行一系列分析,采用激光粒度仪测定地热水中胶体粒子的粒径,透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)表征胶体粒子的形貌,红外光谱(FTIR)测定胶体粒子的特征谱峰,能谱仪(EDS)分析胶体粒子的主要成分,电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定地热水中二氧化硅(SiO2)含量。结果表明:地热水中高含量的SiO2除了以偏硅酸形式存在,还以胶体粒子的形式存在。胶体粒子的平均粒径为80.83nm,该胶体粒子与铯硅华的形成及轻稀土元素的富集有关。此外,该胶体粒子可以用ICP-OES法分析,但不与钼酸铵显色,从而导致采用紫外可见分光光度法(UVVis)和ICP-OES测定该类型水体中偏硅酸(H2SiO3)与SiO2结果相差较大,因此对于SiO2含量高于100mg/L的地热水,采用ICP-OES法检测更为准确。

蓝宝石衬底片的精密加工

对SiO2磨料抛光蓝宝石衬底片进行了研究。结果表明,采用大粒径、高浓度的SiO2磨料抛光,可以获得良好的表面状态和较高的去除速率。抛光的适宜温度及pH值条件为:T=30℃;12.0>pH值≥9.0。并且,在抛光时应加入适量添加剂,方可获得较为理想的表面状态和较高的去除速率。实验同样证明,这种低成本、高质量的抛光除了可以应用于蓝宝石的抛光以外,还可以应用在其它一些硬质材料的抛光工艺中。

三维有序大孔H_3PW_(12)O_(40)-SiO_2功能材料的制备、表征及催化性能研究

以杂多酸H3PW12O40(PW12)与正硅酸乙酯(TEOS)混合溶胶,采用胶晶模板法结合煅烧去除模板工艺,成功地制备了PW12/SiO2物质的量比在1/10～1/40之间的三维有序大孔(3DOM)PW12-SiO2催化剂.经SEM,N2吸附,XRD和FTIR等研究表明,PW12含量较低的样品,大孔结构三维规整性十分好.在410℃氧化分解胶晶的条件下,PW12基本保持一级Keggin结构.PW12在样品中以分子簇或微晶存在,其大小随含量增加而增大.PW12高含量时,其含氧键的FTIR振动与纯PW12的基本一致,但低含量时含氧键振动有一定偏移,显示PW12/SiO2相互作用较显著.样品酸性随杂多酸含量增加而增加,但PW12/SiO2物质的量比超过1/30时酸性便减小,呈火山型曲线变化规律.对1-十二烯烷基化反应的催化活性随PW12/SiO2物质的量比的变化与酸性变化有相同的规律.但所有样品的催化反应活性均远高于纯PW12,并且有良好的重复使用性能,使用4次后仍保持新鲜催化剂活性的78%.

SAXS测定二氧化硅胶体粒子结构

本文考察了正硅酸乙酯(TEOS)在碱性催化条件下通过水解和缩聚而制得的二氧化硅胶体的小角X-射线散射(SAXS)特征,通过散射数据对Porod负偏离的分析和校正,测定了胶体粒子的几何结构,包括胶团尺度分布、胶核尺度分布及平均界面层厚度,这有助于认识胶体的物理化学特征。

光子晶体用二氧化硅胶体球的改性制备及其自组装

采用一步法制备了表面接枝甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(MPS)的单分散SiO2胶体球,并通过垂直沉积法在40℃、60%相对湿度下组装出有序性较好的密排结构的SiO2光子晶体。傅立叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)结果证明SiO2胶体球表面接枝上了MPS;扫描电子显微镜(SEM)结果表明改性后SiO2胶体球平均粒径为284nm,单分散性较高,平均标准偏差<5%;制备出的光子晶体是面心立方(fcc)紧密堆积结构;吸收光谱表明,所制备的光子晶体在(111)方向具有光子晶体的带隙特性,带隙中心波长为646nm。

铜CMP中工艺参数对抛光速率的影响

为了提高铜布线化学机械抛光效果，对其抛光工艺进行了研究。采用二氧化硅胶体碱性抛光液对铜布线进行抛光，讨论了抛光压力、温度、氧化剂含量、 流量等对抛光速率的影响。结果表明。不降低表面质量，在抛光压力为0.15MPa时，抛光片的抛光效果和抛光速率达到最佳；在20—30℃时，能较好地平衡化学作用与机械作用；抛光液流量在200mL／min时，既节约了生产成本又能提高效率；当氧化剂体积分数在2％-3％时，抛光液既保持了较好的稳定性，又能保证氧化能力，从而提高抛光速率。

SiO_2/Au核壳结构纳米粒子的制备及表征

通过以金纳米粒子为表面晶种和壳生长的方法制备了金纳米壳包覆二氧化硅的复合纳米粒子。采用TEM和UV-Vis对复合粒子进行了表征和研究,结果表明所得到的复合粒子粒径均匀、金纳米壳光滑完整,且壳厚度可通过反应物的用量来控制。当核半径与壳厚度之比在4到13之间变化时,复合粒子的光学共振峰在可见光区到近红外光区范围内可发生大于500nm波长的移动。

蓝宝石衬底片化学机械抛光的研究

为了提高蓝宝石化学机械抛光（CMP）效果，对其抛光工艺进行了研究。采用SiO2磨料对蓝宝石衬底片进行抛光，分析了抛光时的温度、pH条件、磨料粒径及浓度，结果表明，采用80nm大粒径、高浓度的SiO2磨料，既可以保证抛光速率，又能得到良好的表面状；当pH值在10～12时，可加速蓝宝石在碱性条件下的化学反应速率，从而提高抛光速率；在30℃时，能较好地平衡化学作用与机械作用，获得平滑表面；加入适量添加剂，可增大反应产物的体积，易于提高机械作用的效果，以获得较高的去除速率。

SiO_2胶体晶体的自组装结构及其带隙特征

光子晶体是一种具有光子带隙的新型功能材料。利用垂直沉积自组装法制成SiO2胶体晶体,并利用扫描电子显微镜和紫外分光度计对胶体晶体的显微形貌和光学特征进行了研究。结果表明,利用垂直沉积法自组装得到的SiO2胶体晶体具有面心立方结构;在可见光波段,胶体晶体在<111>面方向存在光子带隙。

垂直沉积法制备SiO_2胶体晶体及其光子带隙特性

采用stober法在乙醇介质中合成S iO2微球,将制得的样品在30℃下用双氧水浸泡处理48 h。扫描电子显微镜(SEM)测定结果表明,样品平均粒径为292 nm,平均标准偏差小于5%。傅里叶红外光谱(FTIR)测定表明,经双氧水浸泡处理后,S iO2微球表面的羟基数目增多。Zeta电位和标准氢氧化钠滴定测试结果显示,经双氧水浸泡处理后,S iO2微球在水溶液中的Zeta电位从-55.72 mV提高到-63.26 mV,表面电荷密度从0.19 uC/cm2提高到0.28 uC/cm2。用垂直沉积法制备出有序性较好的密排结构的S iO2胶体晶体。在SEM下,观察到这种胶体晶体是面心立方(fcc)密排结构,其(111)晶面平行于基底。透射光谱表明,所制备的胶体晶体在(111)方向具有光子晶体的带隙性质。

高比表面积三维有序大孔炭材料的合成与表征

将粒径为540nm的SiO2胶体微球通过自然沉积组装为胶体晶体模板,以葡萄糖的水溶液为前体填充模板间隙,高温炭化后,以HF溶液溶去模板,得到三维有序大孔炭材料。根据SEM检测,大孔以六方有序的方式排列,其孔径及孔径收缩率分别为510nm和5.6%。大孔之间由小窗口连通,构成内部三维交联的大孔网络。低温N2吸附测试表明,大孔孔壁上存在2～10nm为主的中孔孔隙,同时由于前体的表面复制作用,使样品BET比表面积达到948m2/g。XRD表征显示,所制备的3DOM材料由无序石墨结构的炭质组成。

纳米氧化硅在玻璃基片表面亚纳米级抛光中的应用

为满足先进电子产品对玻璃基片表面超光滑的要求,制备了一种纳米氧化硅抛光液,并研究了氧化硅粒子大小、抛光时间等参数对玻璃基片抛光后表面粗糙度、材料去除速率的影响。ZYGO形貌仪表明,采用纳米氧化硅抛光液,可以使玻璃表面粗糙度达到0.5 nm左右。AFM表明,抛光后的玻璃基片表面超光滑且无划痕等微观缺陷。

单分散SiO_2微球的合成及胶体晶体的生长

对传统的"St ber-Fink"合成SiO2微球的工艺进行了改进,运用"籽晶生长法"合成了单分散SiO2微球,该法可以准确地控制微球尺寸,提高微球的球形度。采用垂直沉积法制备了胶体晶体,并对样品的结构和光学性能进行了表征。研究了微球尺寸对垂直沉积SiO2胶体晶体光子带隙的影响,结果表明,通过控制微球粒径,可调节光子晶体的带隙位置。

阳离子聚丙烯酰胺/微粒体系的助留助滤作用

对阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)/改性膨润土和CPAM/胶体SiO2两种微粒体系对漂白麦草浆的助留助滤作用进行了探讨,确定了改性膨润土、胶体SiO2的最佳用量,对两种体系的助留助滤效果进行了对比,并结合纸浆的Zeta电位和扫描电镜初步探讨了复式助留助滤的机理。

聚苯乙烯胶晶模板法制备三维有序大孔SiO_2材料

以聚苯乙烯微球(polystyrenemicrosphere)自然沉积形成的胶体晶体作模板,将以正硅酸甲酯制备的SiO2溶胶填充到模板间隙中,原位形成凝胶,最后通过焙烧除去模板,得到三维有序大孔SiO2。通过SEM检测,观察到六方和四方2种有序的大孔排列方式。大孔孔径及孔径收缩率分别为240nm和19%。2种排列中,大孔之间由小窗口连通,构成三维有序大孔结构。XRD显示,制备的3DOM材料由无定形SiO2组成。

SiO_2涂层对多孔氮化物陶瓷材料性能影响初探

采用硅溶胶+石英粉体在多孔氮化物陶瓷材料表面形成一层致密的过渡层,初步研究了过渡层对多孔 氮化物陶瓷材料部分性能的影响。

双尺寸胶体晶体的制备及其结构表征

采用垂直沉积法制备了双尺寸胶体晶体结构,并实现多种双尺寸SiO2胶体晶体结构的自组装。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对胶体晶体的结构及排列方式进行测试分析。对双尺寸胶体晶体的生长过程进行探讨,研究大小胶体球的粒径比及体积比对结构的影响规律。研究结果表明大小球粒径比过小时,双尺寸胶体晶体排列结构有序性差。增大大胶体球的粒径时,合成相同双尺寸胶体晶体结构所对应的大小胶体球体积比增大。

胶晶模板法制备有序大孔炭材料研究进展

三维有序大孔炭材料(3DOCM)在光子晶体、催化剂载体、生物传感器和电极材料等方面具有潜在的应 用前景,SiO2胶晶模板法是制备有序大孔炭材料的有效方法。制备步骤主要包括SiO2模板的组装、炭前驱填 充及模板去除。本文综合所查文献,对有序大孔炭材料的制备及应用做了简要介绍。

二氧化硅胶体聚合体吸附铀的研究

采用自制的二氧化硅胶体聚合体,进行了pH值、接触时间和铀初始浓度对二氧化硅胶体聚合体吸附铀效果影响试验,结果表明,溶液的pH对二氧化硅胶体聚合体吸附铀的效果影响较大,并且在pH为4时吸附铀的效果达到最佳;二氧化硅胶体聚合体吸附铀的速度快,30 min即可达到吸附平衡;该材料去除铀的效率高,当溶液中铀初始浓度低于10 mg/L时,该材料对铀的去除率大于98%;随着初始铀浓度增加,吸附容量增加,铀的去除率降低;扫描电镜分析结果表明,二氧化硅胶体聚合体表面形貌吸附铀前后变化不大;能谱分析结果表明,1 g吸附剂所吸附铀的质量分数为4.32%,与二氧化硅胶体聚合体从溶液中吸附铀43.0 mg相吻合.

改性二氧化硅微球的制备及其光子晶体自组装

为提高SiO2微球的表面电荷密度,通过改进Stber法,引入金属Na,合成SiO2微球,并采用垂直沉积法制备出光子晶体。通过Zeta电位粒度仪、带EDS能谱仪的场发射、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见-近红外光谱仪对其电学性能、显微形貌和光学性能进行测试分析。Zeta电位测试结果显示改性SiO2微球的Zeta电位平均提高13.44mV;EDS能谱分析表明微球中含有钠元素;SEM照片表明样品平均粒径为318nm,平均标准偏差小于5%,所得光子晶体为面心立方密排结构;吸收光谱表明在692nm处具有光子晶体带隙。