溶胶凝胶一步溶剂交换与表面改性制备疏水硅气凝胶

以正硅酸乙酯为硅源,采用酸碱两步催化的溶胶-凝胶法,以无水乙醇/六甲基二硅氮烷/正己烷为溶剂交换与表面改性试剂,通过一步溶剂交换与表面改性和常压干燥工艺制备疏水SiO2气凝胶。用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重-差示(TG-DSC)、场发射扫描电镜(F-SEM)和比表面积(BET)等检测手段对样品的结构、形貌和性能进行了表征。结果表明,将传统的溶剂交换与表面改性由多个步骤改为一步完成,使制备周期从原来的6d缩减到3d,不仅缩短了周期,而且使所得的SiO2气凝胶样品具有842.63m2/g的高比表面积、130kg/m3的低密度、15nm的超细颗粒、2～170nm的孔洞结构和良好的疏水性能。

液-液溶剂置换法制备超疏水SiO_(2)气凝胶

在保温领域中,SiO_(2)气凝胶以其突出的性能而备受关注,但有机硅源的制备成本高,限制了其推广和应用。为了降低生产成本,研究人员将目光投向了无机硅源,但无机硅源制备SiO_(2)气凝胶时需要进行繁琐的溶剂置换。为解决溶剂置换的弊端,本文以煤矸石为原料,采用新型的液-液溶剂置换法并联合低温活化法来制备超疏水SiO_(2)气凝胶。研究表明,当活化温度为200℃、矸酸比为1.0∶1.0(固体质量和液体体积之比)、滤渣与NaOH溶液比值为1.0∶1.0(固体质量和液体体积之比)时活化条件最佳,制备的SiO_(2)气凝胶具有独特的三维网络结构、高比表面积(687.7 m^(2)/g)、超疏水性(161.9°)和低密度(0.034 g/cm^(3))。此方法为无机硅源制备SiO_(2)气凝胶提供了新思路,并显著降低了制备SiO_(2)气凝胶的成本。

耐溶剂复合纳滤膜的研究进展

耐溶剂纳滤是一种新型的膜分离技术,用于有机混合物的分离。商品耐溶剂纳滤膜大多是采用相转化法制备的整体皮层非对称膜,膜皮层较厚,通量较低。耐溶剂复合纳滤膜由基膜和分离层组成,具有薄皮层、高溶剂通量和高溶质截留率的优点。耐溶剂复合纳滤膜的制备与改性也因此成为近年来的研究热点。本文从界面聚合、表面涂覆、层层自组装、原位生长、有机-无机杂化和表面改性六个方面介绍耐溶剂复合纳滤膜的研究进展,最后对其发展前景进行展望。

环境气压干燥新工艺快速合成SiO_2气凝胶研究

以廉价的水玻璃为硅源，用乙醇（EtOH）／三甲基氯硅烷（TMCS）／庚烷混合溶液浸泡水凝胺，使对水凝胶的溶剂交换和表面改性在一步完成，在环境干燥条件下合成了SiO2气凝肢．所合成的SiO2气凝肢为轻质透明的块状固体，密度为0．128～0．165g／cm^3，孔隙率92．4％～94．2％．利用FT—IR、SEM、TEM和BET吸附对气凝肢的微观结构和形貌进行了研究，结果表明，气凝胶为纳米介孔结构，粒子直径和孔径分布均匀，断面呈现明显的蜂窝状结构，孔径13nm左右，比表面积约618m^2／g，表面带有较多的Si—CH3基团．

介孔SiO_2气凝胶的常压干燥制备研究

以廉价的水玻璃为硅源,用乙醇(EtOH)/三甲基氯硅烷(TMCS)/庚烷(Heptane)溶液对湿凝胶进行改性,采用一种新的常压干燥工艺合成了SiO2气凝胶。通过TMCS与乙醇、湿凝胶孔隙水及Si-OH基团之间的反应,使湿凝胶的溶剂交换和表面改性得以在一步完成。所合成的SiO2气凝胶为轻质透明的块状固体,密度为0.128￣0.136g·cm-3,孔隙率93.8%￣94.2%。利用FTIR、SEM、TEM和BET吸附对气凝胶的微观结构、形貌和性质进行了研究。结果表明,气凝胶为海绵状结构,粒子直径和孔径分布均匀,比表面积559￣618m2·g-1,表面带有较多的Si-CH3基团,呈现出明显的疏水性。

二氧化硅气凝胶的常压低温快速制备和表征

二氧化硅气凝胶凭借其极高的孔隙率和低导热性能已成为近年的热门研究材料之一。文章在常压低温条件下以正硅酸四乙酯为硅源,异丙醇和正己烷溶液为溶剂,通过低表面能溶剂置换以及粒子表面改性的方法快速制备无机气凝胶材料,并采用FE-SEM、HR-TEM、FTIR-ATR光谱及X射线衍射分析等手段对所制备气凝胶材料的表观形貌、化学结构以及结晶性能进行表征。研究表明：制得的二氧化硅气凝胶表面连有疏水的Si—CH3基团、存在丰富的介孔结构,粒子和孔隙的尺寸较小,是一种孔隙率高、轻质、且热稳定性较高的微晶纳米材料,具有广泛的应用前景。

多步组装合成介孔二氧化硅担载膜

采用浸渍法和表面改性多步组装合成技术在商业用多孔氧化铝管上制备介孔二氧化硅担载膜。所制备的介孔二氧化硅膜层的厚度平均为2μm,平均孔径为1.59nm。单一气体的渗透实验表明:气体通过介孔二氧化硅膜层符合Knudsen扩散模型,在298K和100kPa的恒定条件下,氦气和氮气的渗透量分别为15.6×10-6mol/(s·m2·Pa)和2.5×10-6mol/(s·m2·Pa)。渗透蒸发实验表明:经六甲基二硅氮烷表面改性的二氧化硅膜层在303K和313K下分别对含3%(质量分数,下同)和5%乙醇的水溶液进行乙醇组分的提浓,乙醇的分离系数和渗透通量分别为15.2～18.7和1.09～1.25kg/(m2·h)。

具有固-液转变的磁性Fe_3O_4纳米流体的制备、结构及性能

Fe_3O_4纳米粒子与离子型改性剂N,N-二癸基-N-甲基-N-三甲氧基硅正丙基氯化铵进行接枝反应,再采用反离子脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的长链阴离子交换Cl^-,在Fe_3O_4纳米粒子表面得到具有阴、阳离子双电层结构的表面处理层,制备出了无溶剂Fe_3O_4纳米流体。分析结果表明,表面处理层已成功地接枝在Fe_3O_4纳米粒子表面,改性的Fe_3O_4纳米粒子呈单分散,其损耗剪切模量G″明显大于储能剪切模量G′,并具有明显的流体行为,室温下存放一年状态稳定,流动性良好。

超疏水介孔二氧化硅气凝胶的常压制备与性能表征

以正硅酸乙酯(tetraethyl orthosilicate,TEOS)为原料,通过酸(草酸)-碱(氨水)两步催化,采用溶胶-凝胶法常压干燥制备了超疏水型介孔SiO2气凝胶。结果表明:当TEOS、乙醇、草酸、氨水的摩尔比为1:4:5:0.2,草酸和氨水的浓度分别为0.008,0.5mol/L时,制备的SiO2气凝胶堆密度为0.3503g/cm3,比表面积为765.27m2/g。透射电镜、扫描电镜、粉末X射线衍射和Brunauer-Emmett-Teller测试表明:SiO2气凝胶具有非晶纳米介孔结构。接触角测定和Fourier转换红外光谱分析表明:SiO2气凝胶表面的羟基被甲基取代,与水的接触角为152.1°,表现出超疏水性。