介孔SiO_(2)载体在甲烷二氧化碳重整中的应用进展

甲烷二氧化碳重整(DRM)反应可以同时将2种主要温室气体转化为H2/CO物质的量比接近1的合成气。Ni由于低成本、高性能和丰富的资源储备成为DRM反应最常用的催化剂,但因积炭导致的失活问题限制了其应用。载体材料的性质对Ni基催化剂在DRM中的综合性能具有重要的影响。介孔SiO_(2)纳米材料具有有序可控的孔径结构、较高的比表面积和稳定的理化性质,在催化领域具有广阔的应用前景。综述了MCM-41、SBA-15等介孔SiO_(2)材料在DRM反应中的应用,诸多研究人员利用各种方法在以介孔SiO_(2)为载体的基础上,对催化剂进行控温制备或第二金属掺杂等改进,使其具有更好的催化活性。对于介孔SiO_(2)孔道结构的改进和大规模生产方法的开发仍是未来重要的研究方向。

介孔WO_(3)/SiO_(2)的制备及其氧化脱硫性能

以稻壳为硅源和介孔模板,磷钨酸为钨源,采用等体积浸渍法制备了一系列不同WO_(3)负载量的介孔WO_(3)/SiO_(2)催化剂。结果表明,低负载量的样品,WO_(3)晶粒在载体SiO_(2)上高度分散,且样品的比表面积、外表面积和介孔体积均较高。采用二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)模拟油的氧化脱硫反应,评价了样品的催化性能。在优化的条件下,2.4%WO_(3)/SiO_(2)样品给出了99.9%的DBT转化率和99.5%的4,6-DMDBT转化率。

以稻壳为原料的介孔MoO_(3)/SiO_(2)制备及其氧化脱硫性能

以稻壳为硅源和介孔模板,四水合钼酸铵为钼源,通过等体积浸渍法制备了一系列不同MoO_(3)负载量的介孔MoO_(3)/SiO_(2)。通过XRD、UV-Vis、FT-IR和N 2吸附-脱附等温线的技术手段对样品进行了表征。结果表明,低负载量的样品,MoO_(3)在载体SiO_(2)上分散较好;高负载量的样品开始出现正交晶系的MoO_(3)晶体。样品具有较大的比表面积和明显的介孔结构。采用二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)模拟油的氧化脱硫反应,评价了样品的催化性能,筛选出合适的催化剂为10%MoO_(3)/SiO_(2)。在优化的反应条件下,DBT和4,6-DMDBT的转化率均为99.9%。

镁合金表面介孔SiO_(2)改性等离子体电解氧化复合涂层组织与性能研究

为了在镁合金表面制备对损伤具有自修复能力的复合涂层,本文将负载了缓蚀剂8-羟基喹啉(8-HQ)的介孔SiO_(2)微容器掺杂在环氧树脂涂层中,并涂敷在经等离子电解氧化处理的镁合金AZ91D试样表面,制备了介孔SiO_(2)改性的等离子体电解氧化复合涂层。采用TEM、FT-IR、UV及TGA研究了8-HQ在微容器中的负载及释放规律;通过SEM、电化学测试研究了改性后的复合涂层表面微观形貌、耐蚀性、自修复效果及其自修复机理。研究结果表明:8-HQ在介孔SiO_(2)内的最大负载率约为16%,并在40 min内基本释放完全;通过预制缺陷,证明了涂层具备自修复能力,且自修复效率约为93%;改性后的复合涂层表现出更好的耐蚀性,从而提高了镁合金在实际应用中的使用寿命。

介孔V_(2)O_(5)/SiO_(2)的制备及其氧化脱硫性能研究

以农业废弃物稻壳为硅源和介孔模板,偏钒酸铵为钒源,通过等体积浸渍法制备了一系列不同V_(2)O_(5)负载量的介孔V_(2)O_(5)/SiO_(2)催化剂。采用相关的表征手段对样品进行了表征。结果表明,V_(2)O_(5)负载量在5%及以下时,V_(2)O_(5)在载体SiO_(2)上分散较好,且样品具有较大的比表面积和介孔体积。采用二苯并噻吩模拟油的氧化脱硫反应为探针反应,考察了样品的催化性能,并优化了反应的条件。结果表明,以5%V_(2)O_(5)/SiO_(2)为催化剂,叔丁基过氧化氢为氧化剂,在优化的反应条件下,二苯并噻吩(DBT)的转化率达到99.5%。

双重孔结构SiO_(2)的制备及其吸附生物大分子的性能

采用十六烷基三甲基溴化铵作为有序介孔模板剂和相分离诱导剂,通过相分离和溶胶-凝胶转化,合成了具有较小有序介孔和较大堆积介孔/大孔的双重孔结构SiO_(2)。结果表明,采用该双重孔结构SiO_(2)吸附模型生物大分子,其吸附量明显高于单一孔结构MCM-41型SiO_(2),显示双重孔结构SiO_(2)吸附大分子的优势。

耐湿性有序介孔SiO_(2)减反射膜的制备及光学性能分析

采用氟硅烷链对有序介孔SiO_(2)光学减反射薄膜进行表面改性,有效提高其在潮湿环境中的稳定性。以三嵌段共聚物F127为模板剂,以正硅酸四乙酯为前驱物,在酸催化的醇体系中制备SiO_(2)溶胶。采用提拉法在石英基底上镀制薄膜,经350℃热处理后得到有序介孔SiO_(2)薄膜,薄膜对中心波长的透射率达到99.83%。通过嫁接氟硅烷链对薄膜表面进行改性,以有效阻止羟基和微孔开口对水蒸气的吸附。薄膜耐湿性测试在相对湿度80%、温度40℃的可控环境中进行,每隔15天进行一次薄膜透射光谱测试,采用光谱拟合方法分析薄膜的光学常数随测试时间的变化。结果表明,在湿度环境下,薄膜结构沿厚度方向具有非均匀性,薄膜折射率由靠近基底的边界到薄膜-空气界面呈非线性下降趋势。

聚(L-乳酸-co-衣康酸丁二醇酯)/中空介孔SiO_(2)微球复合薄膜的制备及对草莓包装中微气氛的调控作用

为改善聚(L-乳酸)(PLLA)薄膜的果蔬平衡气调包装性能,文中首先通过熔融酯化缩聚法将聚衣康酸丁二醇酯(PBI)作为柔性链段引入PLLA中制备PLBI共聚物,进一步通过溶液浇筑法将中空介孔SiO_(2)微球(HMSM)作为气体渗透“通道”填充到PLBI中制备PLBI/HMSM复合膜。探究了软段嵌入、HMSM粒径对复合膜包装性能的影响,并评估了薄膜对草莓包装内气氛的调控作用。结果表明,与PLLA相比,PLBI薄膜的Tg降低了5.4℃,断裂伸长率增加了14.3倍。继续添加质量分数0.9%700 nm的HMSM后,PLBI薄膜的CO_(2)透过率(CDTR)和O_(2)透过率(OTR)分别约为PLLA的2.2倍和3.3倍,而水蒸气透过率有所下降。草莓保鲜结果表明,在3~25 d的贮藏期间,PLBI/HMSM薄膜内的CO_(2)和O_(2)含量分别维持在6.9%~8.0%和3.1%~4.6%,可为草莓提供理想的保鲜微气氛,有效延缓了草莓的枯干和腐烂。

镁热反应制备介孔非均质SiO_(2)@SiC@C微球的吸波性能研究

以改良Stober法合成的介孔SiO_(2)为前驱体,通过自组装技术在SiO_(2)表面包覆酚醛树脂,碳化后形成SiO_(2)@C,再经800℃镁热反应得到形貌均匀的介孔非均相SiO_(2)@SiC@C微球,并利用XRD、XPS、Raman、BET、SEM和TEM对SiO_(2)@SiC@C进行表征/分析。结果表明,SiO_(2)@SiC@C微球由SiC、非晶SiO_(2)、非晶C和SiO_(x)C_(y)相组成,且表面存在大量介孔结构。介孔非均相SiO_(2)@SiC@C微球展现出优异的吸波性能,当模拟匹配厚度为2 mm时,最小反射损耗在17.74 GHz处达到-36.83 dB,当模拟匹配厚度为2.5 mm时,最大吸收带宽达到了6.63 GHz,完全覆盖了Ku段,表现出强吸收、宽频段的性能,这是介孔结构优化阻抗匹配和非均质界面增强界面极化协同作用的结果。本文制备的介孔非均相SiO_(2)@SiC@C微球可满足电磁波吸收防护领域的应用需求。

有序介孔二氧化硅负载Zn和Zr多功能催化剂催化乙醇转化制丁二烯性能研究

乙醇直接转化制丁二烯是一种减少对化石资源的依赖和缓解环境问题的有效策略。开发新型催化剂可提高丁二烯产量,通过调节介孔SiO_(2)材料的孔结构,使得主客体分子之间快速传递乙醇和重要中间体,通过调节催化剂的酸碱性质和各活性中心的协同作用可提高催化剂的催化性能。采用湿浸渍法制备了一系列具有不同孔结构的介孔SiO_(2)负载Zn和Zr催化剂(ZnZr/SiO_(2)、ZnZr/MCF、ZnZr/SBA-5和ZnZr/KIT-6),对其催化乙醇直接转化制丁二烯的性能进行了评价,并通过多种表征技术揭示了催化剂各个活性中心的协同作用以及酸碱性质对催化剂催化性能的影响。结果表明,载体的孔结构可有效调控催化剂的酸碱性质,介孔结构多孔泡沫(MCF)可促进Zn物种与硅羟基相互作用形成强Lewis酸位点。ZnZr/KIT-6催化剂具有适中的酸性质,因Zr物种与KIT-6上的硅烷醇相互作用可形成强度适中的Lewis酸位点,同时KIT-6可抑制Zn物种与硅羟基相互作用形成强酸位点。在ZnZr/KIT-6催化剂中,Zn物种主要以ZnO的形式存在,有利于乙醇脱氢生成乙醛。相比ZnZr/SBA-15催化剂,ZnZr/KIT-6催化剂的弱碱量增加,强碱量减少,碱强度减弱。适中的酸性质和较弱的碱性质有利于乙醇直接转化制丁二烯中的羟醛缩合反应,因此,在有序介孔SiO_(2)负载Zn和Zr催化剂催化乙醇直接转化制丁二烯的反应中,ZnZr/KIT-6催化剂在温度为350℃和反应空速为1.23 h^(-1)的条件下具有最大的乙醇转化率和丁二烯选择性,分别为91.2%和53.5%,且丁二烯时空产率高达0.35 g/(g·h)。

SPE电解阳极催化剂用介孔V掺杂TiO_2载体研究

采用溶剂蒸发自组装法(EISA)制备较高比表面积的钒掺杂介孔TiO2,并利用亚当斯熔融法(Adams Fusion Method),在不同掺杂程度的[Ti100-x V x]1O2(x=0,1,5)载体的表面上合成IrO2纳米颗粒。XRD与TEM实验结果显示,[Ti100-x V x]1O2载体在负载IrO2后发生了锐钛矿到金红石的相转变,新相晶粒有所长大,但随着V掺杂量的增多晶粒生长受到抑制。N2吸脱附测试结果表明:在负载IrO2后整体比表面积有所降低,未掺V的样品降低程度较大;在0.1mol/L HClO4溶液及N2气氛下对40wt%担载量的IrO2/[Ti100-x V x]1O2(x=0,1,5)和纯IrO2进行循环伏安测试,电流密度随V掺杂量的提高而显著提高,证明V掺杂手段可显著提高复合催化剂的导电性以及催化活性,有望通过进一步改进使V掺杂TiO2成为新型的SPE阳极载体材料。

分级介孔SiO_(2)空心微球氨基修饰及木瓜蛋白酶固定化

为了提高SiO_(2)载体材料的酶固定化性能,分别采用接枝法和原位法对自制的分级介孔SiO_(2)空心微球进行氨基修饰,并考察其木瓜蛋白酶固定化性能。与未修饰的样品相比,接枝法修饰后微球一级最可几孔径(8.68~8.70 nm)减小,二级最可几孔径(29.30~29.89 nm)无明显变化,表明氨基主要修饰在一级孔道中。原位法修饰后样品的一级最可几孔径(4.47~7.34 nm)、二级最可几孔径(14.49~19.78 nm)均有明显减小,表明一、二级孔道中均有氨基修饰。与未修饰和接枝法修饰的样品相比,原位法修饰后样品的最大木瓜蛋白酶固定量为750 mg×g^(-1),相对酶活力为121.0%,均高于未修饰和接枝法修饰的样品。原位法氨基修饰在提高SiO_(2)载体材料的酶固定化性能方面更具优势。

将Na_(2)SiO_(3)降解微孔ZSM-5沸石合成ZM

采用弱碱性的Na_(2)SiO_(3)介质对ZSM-5沸石进行选择性改性处理,主要是脱硅降解,用处理后的沸石从其原来结构单元中脱除的硅物种和Na_(2)SiO_(3)物种中的硅共同作为硅源,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为合成沸石分子筛的模板剂,保持弱碱性环境,水热法合成了ZM分子筛,其结构中含有ZSM-5沸石单元。采用XRD、SEM、TEM和NH3-TPD等手段对碱处理的ZM沸石进行表征。结果表明:碱处理后的ZSM-5沸石具有类似于MCM-41的规整一维六方直孔道介孔结构,具有更高的酸中心密度、B酸中心比例和强酸中心比重,优化了沸石ZSM-5的脱硅降解处理条件。Na_(2)SiO_(3)体系在硅铝沸石脱硅降解时具有缓冲效应。

α-Fe_(2)O_(3)@SiO_(2)@Cu_(2)O核壳结构复合物的合成及其光催化性质的研究

采用水热法,以FeCl_(3)·6H_(2)O和NaH_(2)PO_(4)·2H2O为原料,制备了α-Fe_(2)O_(3)纳米颗粒,然后以TEOS作为硅源,CTAB作为造孔剂,制备α-Fe_(2)O_(3)包覆SiO_(2)的介孔材料,然后对SiO_(2)包覆的α-Fe_(2)O_(3)掺杂过渡金属Cu_(2)O,得到α-Fe_(2)O_(3)@SiO_(2)@Cu_(2)O核壳结构复合物,并且利用XRD对制备的产品进行表征,进行光催化活性的评价。结果表明,以高压汞灯为光源,亚甲基蓝浓度为15 mg/L,当催化剂用量为5 mg,90 min的降解率达到47.3%。

TiO_2纳米管阵列/介孔分子筛药物载体的构建及体内外缓释性能的测定

目的构建新型TiO_2纳米管阵列/介孔分子筛药物载体,考察负载利福平(RFP)在家兔体内及模拟体液中的缓释性能。方法采用阳极氧化法及溶胶-凝胶法制备TiO_2纳米管阵列/介孔分子筛药物载体并对其进行表征,将60只家兔随机分成A组(口服药物组)、B组(TiO_2纳米管阵列载体载药组)、C组(TiO_2纳米管阵列介孔分子筛药物载体载药组),用柱前衍生化HPLC法检测负载药物在家兔体内和体外模拟体液中的释放性能。结果 TiO_2纳米管阵列介孔分子筛药物载体的孔容、载药量、比表面积较TiO_2纳米管阵列载体都有所提升。在体外环境下,TiO_2纳米管阵中的RFP在1～4d内释放率为91.71%,TiO_2纳米管阵列/分子筛复合型药物载体中的RFP在1～4d释放79.96%,6d后的释放率达到92.53%;在家兔体内环境下TiO_2纳米管阵列/分子筛复合型药物载体较TiO_2纳米管阵列载体中的RFP释放趋势更加平缓。结论一种新型的TiO_2纳米管阵列/介孔分子筛药物载体成功构建,具有良好的体内体外缓释性能及持久给药能力。

Pt/介孔SiO_(2)催化剂上烯丙基聚氧乙烯烷基醚的硅氢加成反应

以十二烷基胺为结构导向剂,正硅酸乙酯为硅源制备了介孔SiO_(2)(Meso-SiO_(2)),并在制备Meso-SiO_(2)过程中加入氯铂酸,制备了Pt负载量为(8.5~22.1)×10^(-6)的Pt/Meso-SiO_(2)催化剂。考察了Pt/Meso-SiO_(2)催化剂对七甲基三硅氧烷(MDHM)和烯丙基聚氧乙烯烷基烯丙基醚(HDE)的硅氢加成反应的催化性能。采用傅里叶变换光谱学(IR)、X射线小角衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和电子显微镜(SEM)对催化剂进行了表征。结果显示,在Pt负载量为17.2×10^(-6)的催化剂上,HDE∶MDHM物质的量比为1∶1时,可获得高达93.7%的MDHM转化率。催化剂重复试验结果显示,催化剂重复使用7次,催化活性无明显下降,可推断Pt活性粒子在介孔SiO_(2)载体的分散性是稳定的,这可能归因于TEOS水解过程中,Pt粒子被硅-氧-硅骨架嵌入,从而使其维持良好的催化稳定性。

介孔SiO_2球负载镍配合物催化苯乙烯聚合

介孔SiO_2球与三齿镍配合物通过偶联反应制备了一种新型负载镍系催化剂,通过红外光谱、粉末衍射、扫描电镜等进行了表征。在三甲基铝的活化下,制备的负载型催化剂对苯乙烯聚合反应表现出中等催化活性。所得聚合产物经凝胶色谱、红外光谱、核磁共振谱等进行了表征,结果表明,所得聚苯乙烯为无规聚苯乙烯,分子量中等(Mn^104)。

制备方法对CuFe负载介孔SiO_(2)催化剂合成气制低碳醇催化性能的影响

Cu-Fe基催化剂被广泛应用于合成气制低碳醇反应中,而改进催化剂制备方法是改善催化剂反应活性和优化产物选择性的重要途径。采用水热合成法、超声浸渍法和沉积沉淀法分别制备了一系列CuFe负载介孔SiO_(2)催化剂,并结合N_(2)吸/脱附、XRD、TEM、XPS、H_(2)-TPR和CO-TPD表征,考察了制备方法对催化剂物化性质与反应性能的影响。结果表明,采用水溶液超声浸渍法制备的CuFe/SiO_(2)-IW催化剂具有最大的比表面积和孔容,在较低的温度下更容易被还原,CO吸附能力较强,催化活性最高。此外,CuFe/SiO_(2)-IW催化剂具有最强的CO非解离活化能力,可以提高总醇选择性。同时,该催化剂表面存在较强的CuFe协同效应,有利于提高C_(2+)OH的选择性。在240℃、5 MPa、空速为5000 h^(-1)的反应条件下,CO转化率为22.9%,总醇选择性为33.8%,其中C_(2+)OH占比60%。

基于磁性介孔SiO_(2)免电极修饰电化学适配体传感器检测啶虫脒

基于氨基化磁性介孔SiO_(2)负载啶虫脒适配体、二茂铁-DNA互补链为探针,制备氨基化磁性介孔二氧化硅@纳米金-适配体-核酸互补链-二茂铁(NH_(2)-MMS@Au NPs-Apt-cDNA-Fc)磁性复合物,构建了免电极修饰的高灵敏电化学适配体传感器,用于快速检测啶虫脒。在0.1 mol/L的磷酸缓冲溶液(pH 7.4)中,以裸玻碳电极为工作电极,在最佳孵育时间下,以方波伏安法检测啶虫脒的线性范围为0.055 pmol/L~5.5 nmol/L,检出限为3.2 fmol/L(R_(SN)=3)。用于蔬菜中啶虫脒的检测,结果令人满意。该方法有效避免了繁琐的电极修饰和探针固定过程引起的系统误差,易于操作并且提高了检测的准确性,为高灵敏检测食品中的农残提供了一种新的、便捷的传感技术,具有较好的应用前景。

可降解聚酯PBS/接枝有序介孔SiO_2纳米复合材料的制备及其表征

为了研究有序介孔SiO_2对可降解聚酯PBS(聚丁二酸丁二醇酯)力学性能的影响,采用经过修饰后的有序介孔SiO_2与PBS熔融共混挤出造粒制备复合材料,通过FTIR、TG、SEM和力学性能分析,有效地表征了复合材料,分析研究了修饰后有序介孔SiO_2不同添加比例对材料力学性能的影响。结果表明,有序介孔SiO_2的加入可以改善材料的韧性、刚性和强度,添加质量分别为1%时效果最好;而且,明显改善了颗粒在基体中的分散性及基体与颗粒之间界面的相容性,使复合材料的性能得到提高。