四磺化酞菁镍复合乙烯基改性二氧化硅凝胶玻璃的谱学性能研究

采用溶胶-凝胶工艺,以正硅酸乙酯(TEOS)和乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为硅源,以VTES中的乙烯基(CH CH2)为有机改性剂,制备乙烯基改性二氧化硅凝胶玻璃,并在此过程中将四磺化酞菁镍(NiTSPc)掺杂其中制得复合凝胶玻璃。所得样品分别进行红外(IR)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱的表征以测试其组成、结构和NiTSPc在复合体系中的存在状态。结果表明,VTES中的乙烯基被成功地引入SiO2网络并实现了对其改性;复合凝胶玻璃中NiTSPc的掺杂对基质的组成、结构未产生影响;NiTSPc在乙烯基改性后的凝胶玻璃基质中得到很好的分散,基本以单体形式存在。对所得结果进行了分析讨论。

二氧化硅/阳离子聚丙烯酰胺杂化材料的制备与性能研究

以乙烯基三乙氧基硅烷为原料,采用溶胶-凝胶法制备粒径均一的乙烯基SiO_2杂化硅球(Vinyl-SiO_2),并与丙烯酰胺、阳离子单体发生原位聚合,成功制备出树枝状SiO_2/CPAM无机-有机杂化材料。通过扫描电镜和透射电镜表征杂化材料的微观形态结构;热重分析证实其多级分解,差示扫描量热仪测定出玻璃化转变温度为167.06℃。通过对杂化材料的特性黏数和Ca^(2+)吸附量分析,得出以下优化条件:当Vinyl-SiO_2用量为0.5%,阳离子单体用量为17.5%以及引发剂用量为0.6%时,SiO_2/CPAM的特性黏数为159.2 mL·g^(-1),Ca^(2+)吸附量为4.3 mmol·g^(-1)。

聚乙烯醇基水凝胶超级电容器制备及性能研究

以聚乙烯醇(PVA)为单体,乙烯基杂化二氧化硅纳米颗粒(VHSNPs)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,硫酸(H_(2)SO_(4))为溶剂,碘化钾(KI)为氧化还原物质,通过化学反应合成了VHSNPs-PVA/H_(2)SO_(4)/KI水凝胶,然后与泡沫镍组装成超级电容器。采用X射线衍射(XRD)仪、原位红外光谱(IR)仪、场发射扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)仪等对合成的水凝胶进行结构表征,通过机械测试研究水凝胶的力学性能,采用电化学工作站对制备的超级电容器进行循环伏安、交流阻抗及恒电流充放电测试。结果表明,VHSNPs-PVA/H_(2)SO_(4)/KI水凝胶具有良好的力学性能,能在一定范围内进行拉伸和压缩,具有很好的保水性,能够有效黏附在物体上。在0.5 A/g的电流密度下,制备的超级电容器质量比电容为190 F/g,能量密度为6.60 Wh/kg,且具有很小的内阻和电荷转移电阻,在1000次恒电流充放电过程中电容保持率为96%。

原位乳液聚合法制备纳米SiO_2/聚苯乙烯杂化材料

以乙烯基三乙氧基硅烷为原料,采用溶胶-凝胶法一步制备了含有乙烯基功能团的SiO_2球形粒子,然后通过原位乳液聚合将聚苯乙烯接枝到乙烯基功能化SiO_2表面,考察了引发剂用量和苯乙烯加入量对聚合反应的单体转化率及杂化材料性能的影响,并采用傅利叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对SiO_2/聚苯乙烯杂化材料的结构性能及形貌进行了表征。结果表明,聚苯乙烯已接枝到乙烯基功能化SiO_2表面,得到草莓状核壳结构的纳米SiO_2/聚苯乙烯杂化材料。

硅烷偶联剂修饰下SiO2-甲基乙烯基硅橡胶分子界面的粘结性

纳米SiO2掺杂已经成为提升甲基乙烯基硅橡胶(MVSR)性能的有效方法,但是纳米SiO2容易发生团聚现象,将其直接掺到MVSR基体中时,纳米SiO2难以在MVSR基体中分散,从而造成SiO2-MVSR分子界面粘结效果不佳、分子界面存在缺陷等不利影响,进而无法实现提升MVSR性能的目的。为了提升SiO2-MVSR分子界面的粘结性,使纳米SiO2在MVSR基体中更易分散,本文构建了未修饰和KH550、KH560、KH570、KH792四种硅烷偶联剂修饰下的SiO2-MVSR分子界面模型,并对模型进行结构优化和分子动力学计算。通过比较不同模型中分子界面的结合能、粘结深度和粘结热稳定性的变化规律,从分子结构角度分析硅烷偶联剂修饰下SiO2-MVSR分子界面粘结性提升的原因。研究表明:提升SiO2-MVSR分子界面粘结性的关键在于优选硅烷偶联剂的非水解基团,当非水解基团中与MVSR分子链相同的化学键占比越大,包含电负性较强原子的数量越多时,修饰后SiO2-MVSR分子界面粘结性的提升效果就越好,同时,硅烷偶联剂较长的链长与较大的相对分子质量也会对粘结性的提升起到一定帮助。

超吸水性PAA基纳米复合水凝胶的制备及溶胀性研究

以自制乙烯基杂化二氧化硅纳米微球(VSNPs)为交联剂,丙烯酸(AA)为单体,通过自由基共聚法合成了PAA基纳米复合水凝胶。研究了VSNPs含量对水凝胶溶胀性能的影响。实验表明,当VSNPs含量为0.7%时,水凝胶较在50℃去离子水中溶胀率高达5000g/g。同时,还探讨了该水凝胶在不同浓度的盐和尿素溶液,以及不同pH溶液中的溶胀性能。并采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描透镜和扫描电镜技术对其进行了表征。