十七氟癸基修饰的有机-无机杂化二氧化硅膜材料的制备及气体分离性能

以十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)和1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了十七氟癸基修饰的SiO2溶胶,采用浸渍提拉法在γ-Al2O3/α-Al2O3多孔陶瓷支撑体上涂膜,然后在N2气氛保护下烧结成完整无缺陷的有机-无机杂化SiO2膜.利用扫描电子显微镜对膜材料的形貌进行观察,通过动态光散射技术对溶胶粒径及分布进行测试,利用视频光学接触角测量仪、红外光谱仪和热分析仪表征了十七氟癸基修饰对有机-无机杂化SiO2膜疏水性的影响.结果表明,十七氟癸基已经成功修饰到SiO2膜材料中,且随着PFDTES加入量的增大,溶胶粒径和膜材料对水的接触角不断增大.当n(PFDTES)∶n(BTESE)=0.25∶1时,溶胶粒径分布较窄,平均粒径为3.69 nm,膜材料对水的接触角为(112.0±0.4)°.在修饰后的有机-无机杂化SiO2膜中H2的输运遵循微孔扩散机理,在300℃时,H2的渗透率达到5.99×10-7mol.m-2.Pa-1.s-1,H2/CO和H2/CO2的理想分离系数分别达到9.54和5.20,均高于Knudsen扩散的理想分离因子,表明膜材料具有良好的分子筛分效应.

骨架修饰有机-无机杂化二氧化硅膜的研究进展

综述了骨架修饰的有机-无机杂化二氧化硅膜的制备及其在气体分离和渗透汽化方面的应用。在-Si-O-Si-骨架结构中引入有机基团形成有机-无机杂化的二氧化硅膜,提高了膜材料的孔径可调控性和水热稳定性。分析了采用不同有机基团修饰对膜材料性能的影响,综述了近年来这类膜材料在气体分离和渗透汽化方面的应用。

十七氟癸基修饰的有机-无机杂化二氧化硅膜的制备及其渗透汽化性能研究

以1,2-双(三乙氧基硅烷)乙烷(BTESE)和十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备十七氟癸基修饰的有机-无机杂化SiO_2膜材料.通过扫描电镜、接触角测量对膜材料的形貌、疏水性进行了表征,并研究了膜材料去除水体中微量乙醇的渗透汽化性能.结果表明,十七氟癸基修饰的有机-无机杂化SiO_2膜材料表面平整光滑,而且疏水性能得到改善,当n(PFDTES)∶n(BTESE)=0.4时,膜材料对水的接触角达到(111±0.6)°.对于低浓度的乙醇水溶液,修饰后的膜材料对乙醇具有优先选择透过性,随着修饰量、料液温度的增加,渗透通量和乙醇/水分离系数均升高.当n(PFDTES)∶n(BTESE)=0.4、料液温度为50℃、乙醇质量分数为10%时,渗透通量达到0.162 kg/(m^2·h),乙醇/水分离系数为2.40.

双亲性有机-无机杂化改性有机硅防污材料的制备及性能

聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料机械强度和耐水性差,并且其防污性能依赖于海水冲刷,静态防污效果比较差。通过将聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯和3-巯丙基三乙氧基硅烷预聚制备了双亲性预聚物;以硅酸四乙酯为原料通过溶胶-凝胶法制备了γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷疏水改性SiO_(2),与PDMS混合、固化形成有机-无机交联网络,既促进了双亲性预聚物在涂层表面的自富集效果,降低了细菌、硅藻等海洋生物及大型污损生物的黏附能力,又提高了材料的静态防污能力、耐水性以及对基体材料的附着强度。

二氧化硅改性环氧树脂杂化涂料的制备与性能表征

通过溶胶-凝胶法将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷硅烷(KH-560)改性SiO2硅溶胶,并用其掺混改性环氧树脂,制备有机-无机杂化涂料.利用红外光谱(FTIR)、接触角、热失重(TGA)和电化学交流阻抗谱(EIS)等对制备的涂层进行表征.结果表明:当改性SiO2硅溶胶与环氧树脂的质量配比为3∶2时,涂层的附着力、硬度、抗冲击和柔韧度性能最佳,同时涂层的耐酸、耐碱、耐汽油、耐蒸馏水和耐盐水效果也达到实际使用标准.杂化涂层中无机SiO2相与环氧树脂相间存在化学键及氢键作用,有机-无机杂化交联的结果提高了涂层的耐高温及防腐蚀性能.

具有不对称孔道结构的小介孔二氧化硅粒子的合成及其高分子杂化膜的构建

利用手性阴离子酸表面活性剂,采用软模板法制备了具有不对称孔道结构的小介孔二氧化硅(SiO_(2))粒子.将小介孔SiO_(2)粒子引入聚偏四氟乙烯(PVDF)和聚酰亚胺(PI)中构建了两种有机/无机杂化膜.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析等表征了小介孔SiO_(2)粒子和有机/无机杂化膜的微结构,并通过超滤实验和气体渗透实验分别考察两种杂化膜的性能.研究结果表明,表面含有大量亲水基团的小介孔SiO_(2)粒子具有规则有序排列的孔道结构,该孔道结构呈现螺旋扭曲和不对称性.构建的两种有机/无机杂化膜的极性显著提升,进而有效增强了PVDF杂化膜的膜通量和抗污染性能及PI杂化膜对CO_(2)气体的分离性能,克服了高分子膜的博弈效应(Trade-off效应).另外,SiO_(2)的小介孔孔道还可以在PI杂化膜中引入优先通过CO_(2)分子的限域传质通道,加速了CO_(2)气体在杂化膜中扩散.但过多小介孔SiO_(2)粒子的加入导致其在高分子基质中团聚,削弱杂化膜的极性和亲水性,从而降低了两种杂化膜的分离性能.

表面修饰的有机-无机杂化微孔SiO_2膜的制备及氢气分离性能

采用苯基三乙氧基硅烷(PTES)和1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了苯基修饰的有机-无机杂化SiO2膜材料.通过N2吸附、视频光学接触角测量、热重分析和红外光谱对膜材料的孔结构和疏水性能进行了表征,并深入研究了膜材料的氢气渗透和分离性能.结果表明,修饰后的膜材料具有微孔结构,孔径集中分布在0.4～0.6 nm.在温度为40℃,湿度为70%～80%的水热环境下陈化30 d后,膜材料仍保持微孔结构.苯基修饰后膜材料具有疏水性,当n(PTES)/n(BTESE)=0.6时,膜材料对水的接触角达到(125±0.4)°.氢气在膜材料中的输运遵循活化扩散机理,300℃时,膜材料的H2渗透率达到8.71×10-7mol.m-2.Pa-1.s-1,H2/CO2的理想分离系数达到5.53.

溶胶-凝胶法制备铝合金耐蚀有机-无机杂化SiO2涂层及其性能研究

为提高铝合金的耐蚀性能,采用溶胶-凝胶(sol-gel)法在2024铝合金表面制备了纯SiO2和KH570有机-无机杂化SiO2涂层,通过差热分析(DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和粘结法对2种涂层的热稳定性、表面形貌、物相结构及结合力进行研究分析,并经电化学测量仪及浸泡试验测试了涂层的耐蚀性能。结果表明:KH570有机-无机杂化SiO2涂层更致密均匀,颗粒直径更小,与基体结合良好。相比较而言,KH570有机-无机杂化SiO2涂层的耐蚀性能更佳。

HEC/SiO_2有机-无机杂化材料的制备与性能

以羟乙基纤维素 (HEC)和四甲氧基硅烷 (TMOS)为原料 ,利用溶胶 凝胶技术 ,通过TMOS在HEC水溶液中的水解 缩聚反应制得了HEC SiO2 凝胶材料。探讨了反应体系pH值、H2 O与TMOS的体积比率和HEC用量等因素对HEC TMOS水解 缩聚体系凝胶时间和光学性能的影响。借助差示扫描量热法考察了HEC SiO2 杂化材料的热性能 ,并利用扫描电镜观察了HEC凝胶与SiO2 凝胶复合前后的微观结构特征。结果表明 ,随着HEC用量和TMOS浓度的增大 ,水解 缩聚体系凝胶时间缩短 ,可见光透过率降低 ;随pH值的增大 ,可见光透过率降低 ,凝胶时间变化较为复杂 ;HEC SiO2 杂化材料是以HEC凝胶为柔性连续相 ,SiO2 凝胶为刚性分散相的两相体系 ,该体系热性能较好 ,玻璃化转变温度为 2

热处理对载银抗菌二氧化硅多孔材料结构和性能的影响

用有机无机杂化工艺制备载银抗菌二氧化硅多孔块体材料。考察热处理制度对抗菌块体的制备及结构、银价态、银离子释放速度、抗菌性能的影响。600 ℃热处理的抗菌块体紫外可见吸收光谱表明:SiO2载体中富含银离子,并且此抗菌块体在水中能保持较长期(14 d)的稳定溶出。抗菌实验显示此材料对大肠杆菌有良好的抑菌、杀菌作用。

羟基硅油改性CaO-SiO_2-TiO_2有机-无机杂化材料的制备与显微结构

采用溶胶-凝胶法制得了均匀、无裂纹的羟基硅油改性CaO-SiO2-TiO2有机-无机杂化材料。X射线衍射谱图和傅立叶红外吸收光谱的研究表明,制得的材料是非晶态的,由结合了聚二甲基硅氧烷链段的二氧化硅和二氧化钛网络组成,其中钙离子以离子键形式与网络相结合。通过对凝胶粉末的差热分析和热失重分析,确定了材料的热处理制度。通过扫描电子显微镜对材料表面的显微结构进行了观测和表征。溶胶-凝胶法制得的有机-无机杂化材料通常显示低弹性模量、高延展性及高机械强度。因此,羟基硅油改性CaO-SiO2-TiO2杂化材料有望成为一种新型的骨修复材料。

光敏性ZrO_2-SiO_2有机-无机杂化光学薄膜

以锆和硅的醇盐为原料,合成了平面波导用紫外光敏性ZrO2-SiO2有机-无机杂化溶胶-凝胶光学材料,用旋涂法在单晶硅片上制备了其光学薄膜。用棱镜耦合仪、FTIR红外光谱仪和原子力显微镜(AFM)等测试了薄膜的厚度和折射率、结构基团和薄膜表面粗糙度,并用棱镜耦合法测试了其平板型光波导的光传输损耗。结果表明:该杂化材料可用于制备厚达约20μm、折射率在1.45～1.50间可调、表面粗糙度小(约0.2nm)的均匀光学薄膜;以这些杂化薄膜为导光层和衬底层的平板型光波导的光传输损耗小于1dB/cm。

可逆加成-断裂链转移(RAFT)自由基聚合法制备PMMA/SiO_2有机/无机杂化材料

以二硫代苯甲酸异丁腈酯(CPDB)为链转移剂,过氧化引发基团纳米SiO2为引发剂,在80℃的甲苯溶液中进行了甲基丙烯酸甲酯(MMA)的可逆加成-断裂链转移(RAFT)自由基聚合.结果表明,该聚合具有活性自由基聚合的特征,聚合物接枝层的分子量基本可控,单体转化率与分子量具有一定的线性关系,ln([M]0/[M])与反应时间成线性正比关系.通过TEM、AFM对杂化粒子进行了表观形貌分析.

ASD/SiO_2-TiO_2有机/无机二阶非线性光学杂化材料的研究(英文)

利用溶胶－凝胶法合成了一种新型的稳定的有机/无机二阶非线性光学杂化材料，研究了其组成相区和有机生色团在成膜后的取向稳定性。

大豆分离蛋白/二氧化硅改性水性聚氨酯膜性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了大豆分离蛋白/二氧化硅杂化溶胶,并应用于水性聚氨酯的改性。采用流延法制备大豆分离蛋白/二氧化硅/水性聚氨酯共混膜,红外光谱研究表明大豆分离蛋白、二氧化硅和水性聚氨酯间发生了多层次的氢键作用,以膜的拉伸强度、断裂伸长率和溶失率为指标,研究了各组分混配比例对共混膜力学性能及耐溶剂性能的影响。通过接触角、热重分析、扫描电镜和原子力显微镜分析讨论了共混膜的亲水亲油性、耐热性能,以及膜表面的形态形貌。结果表明,大豆分离蛋白/二氧化硅添加量为6%(质量分数)、两者之间质量比为1∶1时,改性膜的力学性能最优,耐溶剂性随添加量增加而改善。

环钯／SiO2有机-无机杂化材料的合成、表征及其催化性能

首先用γ-氨丙基三甲氧基硅烷对SiO2进行接枝改性,再依次与香草醛、Li2PdCl4反应,合成了环钯/SiO2有机-无机杂化材料。采用FT-IR、XRD、XPS和TG-DSC等方法对该杂化材料进行了表征,并研究了其对碘代芳烃与丙烯基衍生物交叉偶联反应的催化活性。结果表明该杂化材料是具有较高催化活性和选择性,并具有良好循环使用性的多相催化剂。

异丁基修饰的微孔二氧化硅膜制备及氢气分离性能

以正硅酸乙酯(TEOS)和异丁基三乙氧基硅烷(iTES)为前体,通过溶胶-凝胶法在酸性条件下制备异丁基修饰的二氧化硅溶胶,并采用浸渍提拉法在γ-Al_2O_3/α-Al_2O_3支撑体上制备异丁基修饰的微孔二氧化硅膜材料.分别通过动态光散射技术、接触角测量、红外光谱、核磁共振以及N_2吸附等测试手段对溶胶的粒径分布、膜材料的疏水性能以及孔结构进行表征,并深入研究异丁基修饰膜材料的氢气渗透和分离性能.结果表明,当摩尔比n(iTES)/n(TEOS)=0.6时,溶胶的平均粒径约为5.1nm,膜材料的孔径狭窄分布在0.45~0.8nm,其对水的接触角达到(114.0±0.5)°.H2在膜材料中的渗透率随测试温度的升高而增大,300℃时达到9.07×10^(-7) mol/(m^2·s·Pa),H_2/CO_2和H_2/CO的理想分离系数分别为6.79和15.37,双组份混合气体分离系数分别为7.09和15.72,均高于对应的Knudsen扩散分离因子,H2在膜材料中的输运主要遵循活化扩散机理.在250℃水蒸气物质的量摩尔分数为5%的环境中陈化200h后,异丁基修饰的SiO_2膜具有良好的水热稳定性.

聚氨酯/SiO_2有机无机杂化材料研究

以正硅酸乙酯(TEOS)水解缩合,合成表面带有羟基(-OH)的活性S iO2粒子,利用甲苯二异氰酸酯(TD I)和聚乙二醇(PEG)的预聚体与活性S iO2粒子表面的-OH原位聚合反应,制备聚氨酯(PU)/S iO2有机无机杂化材料。FT-IR分析表明,弥散在杂化材料中的S iO2粒子与PU基体以化学键键合;DSC分析表明,随S iO2含量的增加,杂化材料的玻璃化温度Tg升高。与纯PU相比,S iO2含量为4%时,杂化材料的Tg由90℃升高至132℃,但当S iO2含量超过4%达到6%时,S iO2粒子破坏了PU链段的规整性,基体PU的热分解温度由387℃降低至382℃。TEM显示,杂化材料内部弥散的S iO2粒子分布比较均匀,且大部分粒子的尺寸在50 nm左右。

丙烯酸树脂/TiO_2有机-无机杂化材料的力学、热学和光学性能研究

采用溶胶 凝胶法成功制备了均匀透明的丙烯酸树脂 TiO2 有机 无机杂化材料。通过动态力学分析仪(DMA)、电子拉力机 (InstronTester)、热失重分析仪 (TGA)和紫外可见光谱 (UV VIS)等手段表征了杂化材料的力学、热学和光学性能。结果发现丙烯酸树脂与TiO2 杂化后 ,聚合物的力学性能、热稳定性和紫外屏蔽性能均有显著提高。与原位聚合法相比 ,共混法合成该杂化材料可获得更优异的力学性能。增加丙烯酸树脂中的丙烯酸含量能显著降低相分离 ,从而使其各种性能 ,特别是力学性能得以提高。

三维无机-有机杂化骨架微孔材料Cd(HBTC)(EG)·8(H_2O)的合成与结构

由于无机-有机杂化微孔晶体材料在选择性催化、分子识别和可逆性主客体分子(离子)交换等方面存在潜在的应用前景, 已经越来越引起人们的广泛注意. 传统的沸石和分子筛微孔晶体材料以硅酸盐、硅铝酸盐、磷铝酸盐和无机金属磷酸盐为骨架[1,2], 新型的无机-有机杂化微孔晶体材料用刚性和热稳定性较好的有机分子和金属离子作为结构单元[3～17].