介孔核结构聚合物胶束的制备及其在汞离子检测中的应用

通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)和原子转移自由基聚合(ATRP)设计合成了具有p H响应性和还原响应性的双亲性聚合物分子刷,聚聚(乙二醇)单甲醚甲基丙烯酸酯-block-(聚甲基丙烯酸叔丁酯-graft-聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯)(POEGMA-b-(Pt BMA-g-PDMAEMA)),其中侧链PDMAEMA与主链通过二硫键相连.运用核磁共振氢谱(1H-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)表征了聚合物的结构、分子量及分子量分布.在碱性条件下,聚合物分子刷自组装成以POEGMA为壳,Pt BMA和PDMAEMA为核的多组分胶束.由于Pt BMA和PDMAEMA互不相容,在核中形成微相分离,体积分数较大的Pt BMA形成连续相,体积分数较小的PDMAEMA形成分散相.调节p H至酸性条件后,分散相PDMAEMA由坍陷变为伸展状态,从胶束的核中溶解出来.加入还原剂断开侧链PDMAEMA与主链相连的二硫键,制得孔内壁含有巯基的介孔核结构聚合物胶束.利用透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)表征了胶束的形貌和粒径.通过TEM结果得出介孔核结构聚合物胶束的孔径大小约为2 nm.利用巯基对氯金酸的还原作用和对金纳米粒子的稳定作用,制得孔内修饰金纳米粒子的介孔核结构聚合物胶束.利用巯基和溴的点击反应,制得孔内修饰聚噻吩衍生物的介孔核结构聚合物胶束,其对Hg^(2+)检测表现出较高的灵敏度和特异性.

核壳结构粒子/聚合物复合电介质材料研究进展

综述了基于核壳结构粒子的壳层结构调控导体或陶瓷核壳结构粒子/聚合物复合材料介电性能的最新研究进展,分析并总结了壳层设计、种类、结构、厚度等对复合材料介电性能的影响与调控机理,核壳结构粒子能协同改善复合材料的相对介电常数、击穿强度及降低损耗。界面缓冲区的绝缘外壳改善了复合体系界面相容性与填料分散性,有效抑制了载流子迁移,从而显著降低了体系的介电损耗及漏电流;此外,绝缘外壳还减缓了复合材料内部的电场畸变与集中,提高了材料的击穿强度。指出填料粒子核壳结构的合理设计及其与聚合物基体的协同效应,是提高复合电介质材料击穿强度的发展方向。

核-壳介孔SiO_2微球的超微结构及拉曼光谱分析

采用溶胶-凝胶法制备了核-壳介孔SiO2微球,分别利用透射电镜和拉曼光谱对该微球的超微结构进行了观察及光谱分析。结果表明:制备的核-壳介孔SiO2微球是由外表面孔径为7nm、厚度30nm的有序介孔SiO2壳层,包裹着核直径为200nm的实心SiO2微球所组成,介孔壳层具有较大的比表面积,具有良好的光谱性质。

核-壳结构二氧化硅介孔材料的制备与表征

采用溶胶凝胶法在一定条件下合成了具有核-壳结构的二氧化硅介孔材料,使用透射电子显微镜对微球样品的超微结构进行了观察,使用傅里叶红外光谱分析了样品的光谱性质。分析结果表明:制备的核-壳结构介孔二氧化硅微球样品,是由外表面为孔径约8纳米,厚度约30纳米的有序介孔二氧化硅壳层,包裹着内核为直径约200纳米的二氧化硅微球所组成,介孔壳层具有较大的比表面积,具有良好的光谱性质。

单分散核-壳结构介孔二氧化硅微球的合成

在酸性条件下,采用非离子表面活性剂嵌段共聚物为模板剂,季铵盐阳离子表面活性剂为共导向剂,在预先合成的尺寸均一的单分散实心氧化硅微球表面包裹了有序介孔氧化硅层,进一步通过高温水热处理,获得了具有良好分散性和均匀尺寸的介孔壳层(孔径7 nm)氧化硅微球(～500 nm).氧化硅微球外部包裹的介孔壳层具有较大的比表面积(188 m2/g)和孔容(0.23 cm3/g).

基于介孔纳米粒子模板合成兼有荧光和近红外发光的稀土核-壳结构纳米材料

利用单分散性良好的介孔SiO2纳米粒子为模板,选择Y2O3为基底,同时掺杂可见区红光发光中心Eu3+和近红外区发光中心Er3+(1.54μm),制备了特殊结构的核壳多功能发光纳米材料.光谱测试结果表明,这种核壳材料同时具有可见区发光和近红外发光的双重性质,表明Y2O3可作为红光Eu和近红外发光Er的良好基底材料.该方法可以大大降低纳米发光材料中稀土元素的使用量,降低发光材料的成本,并且该核壳结构材料密度相对较低,易于分散在有机溶剂或者水中,在药物释放和多功能生物标记等方面具有潜在的应用价值.

核壳结构羟基磷灰石/介孔二氧化硅纳米颗粒的制备及其药物释放研究

核壳纳米颗粒是一种具有独特结构和性能的复合纳米材料,在催化、生物医学和光子晶体等领域具有重要应用前景。本工作以羟基磷灰石(HAp)纳米颗粒作为核体、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为介孔模板剂,采用改进的St?ber包覆法制备具有介孔结构的核壳HAp@mSiO_2新型纳米颗粒。通过控制正硅酸四乙酯(TEOS)的浓度及其水解和缩合动力学,可以有效调控HAp表面包覆的mSiO_2壳层厚度。经TEM、EDS、XRD、FT-IR及BET一系列测试可知,制备得到的HAp@mSiO_2纳米颗粒具有比表面积大、孔径尺寸窄且分布均匀等特点。同时,以布洛芬作为模板药物,将制备得到的材料应用于药物释放实验,发现该核壳材料还具有良好的药物控制性能和pH响应特性,且可以通过改变mSiO_2壳层厚度对药物释放速率进行有效调控。

纳米介孔ZnO@SiO_2核壳结构催化剂的制备及其耐酸性能

以纳米中空介孔Si O2为壳,制备具有核壳结构的纳米介孔Zn O@Si O2催化剂,采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和比表面积(BET)等进行表征,在酸性介质中测定其光催化活性。实验结果表明:纳米介孔Zn O@Si O2催化剂直径约为50 nm,颗粒均一,分散性较好;在p H大于3的酸性介质中能稳定存在并且保持催化活性;在亚甲基蓝(MB)浓度初始浓度为10 mg/L,催化剂用量5 mg,p H为5时,降解率达到98.6%,循环5次后,催化效率依然在61.5%。该催化剂具有较强的耐酸性能,在酸性染料废水处理中具有巨大的应用前景。

树枝状核壳结构聚苯乙烯/介孔氧化硅纳米粒子的可控合成与结构调控

以无皂乳液聚合法制备的单分散聚苯乙烯(PS,经二乙烯基苯交联处理)微球为内核,借助油/水两相界面自组装过程在PS内核表面原位包覆树枝状介孔氧化硅(Dendritic mesoporous silica,D-mSiO2),制备具有完整核壳包覆结构的PS/D-mSiO2纳米粒子。红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和氮气吸附脱附等分析结果显示:所制备纳米粒子壳层中富含树枝状开放孔道,且基本垂直于内核表面呈车辐放射状;其平均孔径在6.1~8.4 nm,但内部孔道缺乏长程有序性。在本实验条件下,随反应搅拌速率的增大,最终产物的粒径尺寸(或包覆层厚度)呈先增大后减小的变化规律,且过快或过慢的搅拌速率均不利于所得产物包覆结构完整性和孔径均匀性的提高。这可能与剪切力对于界面乳化、自组装以及动态漏斗式梯度生长过程的影响有关。

氨基化修饰介孔Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2磁性核壳复合微球的可控制备及吸附性能

以水热法制备的高磁饱和强度Fe_3O_4纳米颗粒为核,正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用改进的St觟ber法,制备介孔SiO_2包覆Fe_3O_4磁性核壳复合微球。利用XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附、FTIR和VSM对制备样品的物相结构、形貌和磁性能进行了测试表征。研究结果表明,制备的复合材料呈球形,粒径分布均一,材料的比表面积和磁饱和强度分别为413 m2·g-1和68.93emu·g-1。研究了TEOS的添加量对复合微球形貌的影响,随着TEOS添加量的增加,SiO_2壳层增厚,复合粒子形貌均匀,饱和磁化强度有所下降,仍具有良好的超顺磁性。在此基础上,通过接枝法在复合微球的表面接枝-NH2,制备了一种新型磁性纳米吸附剂(Fe_3O_4@SiO_2@m SiO_2-NH2),进而研究了其对水中重金属离子Cr(Ⅵ)的吸附性能。通过动力学拟合,Fe_3O_4@SiO_2@m SiO_2-NH2对Cr(Ⅵ)的吸附过程是准二级动力学模型占主导地位,探究了该材料对Cr(Ⅵ)的吸附过程和吸附机理。结果表明,其吸附机理及吸附容量与Cr(Ⅵ)的离子形态及-NH2有关,并通过吸附剂与吸附质之间的电子共用或静电吸附实现。

BT@PANI核壳粒子的绿色制备及PVDF基复合材料的介电性能

聚合物薄膜介电电容器在新能源汽车、太阳能和风力并网发电与储能等领域具有广泛应用和广阔的发展前景。钛酸钡/聚合物复合材料具有介电损耗低、击穿场强高的特点,是电容器中核心部分高介电有机薄膜材料极具潜力的选择之一。目前,迫切需要解决高极化特性与低损耗难以协同改善的问题。本工作提出以苹果酸同时作为钛酸钡(BT)表面修饰剂和聚苯胺(PANI)掺杂剂,采用原位聚合法制备了BT@PANI核壳粒子,并以此为填料制备了聚偏氟乙烯(PVDF)基复合材料。结果显示,通过苹果酸与盐酸的两步表面改性法,可获得钛酸钡-苯胺阳离子(BT-An^(+))粒子,为此不同苯胺(An)与BT-An^(+)质量比条件下填料产物的核壳结构特征明显。当An与BT-An^(+)的质量比为0.5∶1时产物平均粒径最小,约为450 nm,粒径分布最窄,且电导率为1.46×10^(-3)S/cm。以此为填料,30%(质量分数)填充量的PVDF基复合材料在10^(3)~10^(6)Hz范围内介电常数保持在高值水平,由31仅下降到15,介电损耗在宽的频率范围内低于0.3,不仅表现出优良的频率稳定性,而且在获得较高的介电常数情况下,实现了介电损耗的有效抑制。此外,这项工作极大地降低了无机氧化性酸与有机试剂的使用率,为实现高性能介电复合材料的绿色制备提供了实验指导。

具有介孔结构的沸石催化材料

沸石晶体催化材料广泛地应用于石油炼制的催化过程中，但是随着原油中重油含量的增加，越来越要求制备具有介孔结构的新型材料以增加它们的传质作用。在1992年，人们成功地制备出有序介孔结构材料，但是它们仍然不能广泛地应用于工业中。最近，人们尝试采用碳模板技术制备具有介孔结构的沸石晶体，并初步取得了成功。但是这些材料的制备步骤复杂，其介孔结构多为孔穴型，介孔孔道并不能很通畅地到达沸石晶体的表面，对于传质作用的增加仍然不足。在简单地总结了前人制备具有介孔结构的沸石晶体基础上，笔者介绍了一种新路线，就是在合成沸石晶体的过程中，加入阳离子高分子聚合物模板，经过高温焙烧后，在沸石晶体中形成新颖的介孔结构。和传统的沸石晶体材料相比较，这些新颖介孔结构的沸石晶体具有优异的催化性能。

介孔SiO_2包覆Ag/ZIF-8核壳型催化材料的合成

通过液相自组装制备了Ag/ZIF-8;进一步以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂,在疏水Ag/ZIF-8颗粒表面包覆一层介孔二氧化硅(MS)壳,合成了具有核壳结构的Ag/ZIF-8@MS催化剂,并对其进行了结构和性能表征.结果表明,Ag/ZIF-8@MS具有均一的颗粒尺寸(Ag/ZIF-8@MS粒径约为100 nm,Ag粒径约为15 nm)、较高的比表面积(539 m^2/g)及较大的孔体积(0.64 m^3/g);透射电子显微镜表征结果表明,介孔二氧化硅表层厚度约为20 nm.于550℃煅烧后,催化剂结构转变成Ag/Zn O@MS核壳结构.以催化对硝基苯酚生成对氨基苯酚为模型反应,对2种结构的Ag催化剂的催化性能进行了测试.催化反应结果表明,核壳型结构Ag/ZIF-8@MS材料催化对硝基苯酚反应的转化率超过95%,证明了这种以ZIF-8为载体的核壳型材料的优势.

微@介孔复合分子筛的合成及其加氢裂化性能

研究了微@介孔复合分子筛合成过程中TEOS水解状态、酸种类、核分子筛种类及性质等因素对合成产物性质的影响。结果表明,在适宜酸浓度下搅拌6h静置24h时TEOS可最大程度水解成活性Si物种,在核分子筛表面形成有序介孔壳层。合成过程中酸根阴离子作用不同,Cl^(-)有助于复合分子筛比表面积的增加,C_(2)O_(4)^(2-)和NO_(3)^(-)有利于孔体积的增大。Y分子筛或Beta分子筛为核时,核分子筛自身酸量高、酸性强时有助于壳层介孔结构的生成及核壳结构的完整。以十二烷和甲苯为模型化合物,与含单一的Y或Beta分子筛催化剂相比,含复合分子筛催化剂具有更好的中间馏分油选择性,并且催化剂的加氢性能与酸性质、孔结构匹配越好,对甲苯的转化能力越强。

核-壳结构的沸石分子筛复合材料研究进展

核-壳结构沸石分子筛复合材料在煤化工、石油化工、精细化工等领域展现了优异的性能。概述了核-壳结构沸石分子筛复合材料的制备及其应用。根据核-壳结构复合材料核和壳的组成,可以分为沸石为核型、沸石为壳型及全沸石型核-壳结构复合材料3类。同时介绍了具有特殊核-壳结构的空心沸石、磁性沸石的构建,并展望了核-壳结构沸石分子筛复合材料的发展及应用前景。

微-介孔复合材料的工业放大

考察了采用溶胶-凝胶化学合成法制备微-介复合材料的制备条件对复合材料制备的影响。采用XRD、SEM以及N2物理吸附-脱附等表征手段对复合材料进行了表征。结果表明,在加入异丙醇的情况下,采用超声震荡和机械搅拌的混合方式均可以很好地制备壳层均匀的微-介孔复合材料;而在没有异丙醇时,采用两种混合方式制备的微-介孔复合材料的表面比较粗糙,而且壳层结构参数也不相同。在优化了实验室制备条件的基础上,对微-介孔复合材料进行了工业放大。结果表明,采用优化的制备条件制备的微-介孔复合材料完全满足指标要求,并且制备过程重复性好。

设计与制备具有放射状介孔壳层的PS/_MSiO_2复合磨料及其抛光氧化硅片效果

以阳离子表面活性剂CTAB为牺牲模板、TEOS为硅源、硝酸铵/乙醇混合溶液为选择性溶剂,合成以表面经PVP修饰的聚苯乙烯(Polystyrene,PS)微球为内核、表面包覆介孔氧化硅(Mesoporous-silica,MSiO_2)壳层的新型PS/MSiO_2复合磨料。采用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)测试,研究PS/MSiO_2复合磨料的核壳结构以及经复合磨料抛光后的表面粗糙度均方根值和抛光速率。结果表明:PS/MSiO_2复合磨料具有包覆完整的核壳结构,其PS内核尺寸为200~210 nm,介孔氧化硅壳层厚度约为30 nm,包覆层中存在大量放射状介孔孔道。氮气吸刚/脱刚测试表明:复合磨料的比表面积为612 m^2/g,介孔孔径为2~3 nm;经复合磨料抛光后衬底表面粗糙度均方根值(RMS)和抛光速率(MRR)分别为0.252 nm和141 nm/min,明显优于粒径相当的常规SiO_2磨料(0.317 nm,68 nm/min)。复合磨料中有机内核及壳层中的介孔孔道结构有利于降低颗粒的弹性模量和表面硬度,从而有助于减小磨料在衬底表面的压痕深度并降低抛光表面粗糙度。此外,复合磨料可借助其高比表面积提高对抛光液中有效化学组分的吸刚能力,从而增强接触微区内的化学反应活性以提高抛光速率。

Eu(dbm)_3phen/SiO_2@KH570-NH_2核壳结构微球的制备及其性能表征

将由二苯甲酰甲烷、1,10-菲罗啉及氯化铕三者合成的荧光配合物Eu(dbm)3phen嵌入于用水刻蚀法制得的二氧化硅微球,得到Eu(dbm)3phen/SiO_2复合微球。为解决上述复合微球易泄漏的问题,在微球表面包覆了一层约10nm厚的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,形成核-壳结构,并通过与甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚合反应,使微球表面带上环氧基团。通过环氧基团与乙二胺的开环反应,使微球表面带有氨基,其荧光强度可保持为原强度的72%,并便于与抗体连接。通过激发粒径仪、扫描电镜等多种方法对此材料的结构及性能作了表征。结果表明该材料有条件用作荧光免疫检测中生物分子的标记。

Fe_3O_4@SiO_2介孔微球/PVDF超滤膜的制备与性能

以十六烷基三甲基溴化铵为介孔导向剂,氨催化水解正硅酸乙酯,制得具有核壳结构的磁性Fe_3O_4@SiO_2介孔微球,通过相转化法制备出Fe_3O_4@SiO_2/PVDF杂化超滤膜。通过SEM、EDX、AFM、TGA、接触角、力学性能、过滤通量等测试,探讨了Fe_3O_4@SiO_2介孔微球掺杂的PVDF超滤膜的结构和性能。结果表明,随着Fe_3O_4@SiO_2介孔微球掺杂浓度的增加,PVDF复合改性膜的膜孔结构影响不大,而改性膜的热稳定性、亲水性和抗污性能逐渐增强,得到有效提升。当Fe_3O_4@SiO_2介孔微球质量分数为1%时,Fe_3O_4@SiO_2介孔微球在膜表层和膜体指状孔分布均匀,改性膜的机械强度达到最佳值。当Fe_3O_4@SiO_2介孔微球质量分数为2%时,由于改性膜亲水性的改善,其水通量和渗透通量达到最大值。