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.

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。

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。

LY12铝合金表面有机-无机杂化膜的防腐性能研究

以乙烯基三甲氧基硅烷(VMS)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPMS)和γ-环氧丙基醚基三甲氧基硅烷(GPMS)三种硅烷偶联剂为前驱体,制备了正硅酸乙酯(TEOS)改性的有机-无机杂化膜。采用动电位极化曲线测试了膜层的防腐性能,考察了TEOS含量对其的影响。以腐蚀电流为指标,比较了三种体系杂化膜的防腐能力。利用盐雾试验和电子扫描照片研究了杂化膜耐长久腐蚀行为。结果表明,杂化膜的存在有效地抑制了腐蚀反应的发生,VMS和MPMS膜层可使腐蚀电流减小300多倍。当TEOS含量为15%～20%(质量分数,下同)时,膜层的腐蚀电流最小。比较而言,VMS-TEOS膜层的耐蚀能力最强,GPMS-TEOS膜层最差。VMS膜层和VMS+20%TEOS膜层耐盐雾腐蚀的能力最强,总体来说,杂化膜耐长久腐蚀的能力较差。

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。

F127反相微乳液中纳米AgCl粒子的可控合成和AgCl/F127-PMMA有机/无机杂化膜的研究

在大分子F127为表面活性剂的反相微乳液体系中,合成AgCl纳米粒子。然后通过聚合制备AgCl/F127-PMMA有机/无机杂化膜,用于苯/环己烷混合物的渗透汽化分离。利用电导率仪、紫外可见光谱及透射电镜研究微乳液的增溶水量(ω)对微乳液结构、胶束中AgCl粒子的生成和形貌的影响。结果表明:合成的AgCl粒子粒径小于10 nm;增加微乳液的ω,生成的AgCl粒子变大。聚合后制备的AgCl/F127-PMMA有机/无机杂化膜中,AgCl粒子能保持较好的分散性。50wt%苯/环己烷混合物的渗透汽化结果表明,在合适的ω下,所制备的AgCl/F127-PMMA有机/无机杂化膜能克服常规高分子膜的trade-off现象,表现出较好的分离性能。

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

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。

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。

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。

聚合溶胶粒径对铌掺杂的有机无机杂化SiO_2膜气体分离性能的影响

以1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)和五正丁氧基铌为前驱体,采用聚合溶胶路线,制备出3种粒径分布(平均粒径为5,8,11nm)的铌掺杂的有机无机杂化SiO2(Nb-Hybrid SiO2)聚合溶胶.通过TG/DSC、XRD、CO2吸附和单组分气体渗透实验等手段,详细考察了聚合溶胶粒径对铌掺杂的有机无机杂化SiO2粉体和气体分离膜性能的影响.结果表明:采用平均粒径为5nm的聚合溶胶,制备得到完整无缺陷的气体分离膜,膜的H2渗透率为8.36×10-8 mol/(m2·s·Pa),H2/CO2的理想分离因子为23.当采用平均粒径大于8nm的溶胶制膜时,膜的H2/CO2理想分离因子降低.

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.

填充型有机-无机杂化分离膜研究进展

根据有机、无机组分间相互作用类型对有机-无机杂化膜进行了分类,重点论述了无机粒子填充型有机-无机杂化膜的最新研究进展,归纳了此类杂化膜的优异性能,总结了无机粒子的物理化学性能、含量、尺寸及其与聚合物的相容性等因素对此类杂化膜结构和性能的主要影响。最后提出了目前研究中存在的一些问题,并对其发展做出了简要的述评。

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.

有机-无机杂化凝胶法合成YAG∶Ce^(3+)荧光粉的包膜及其稳定性

本文以金属硝酸盐为原料,柠檬酸为配位剂的有机-无机杂化凝胶法来合成掺杂三价铈离子的钇铝石榴石荧光粉,采用X-射线衍射法研究了杂化凝胶在煅烧过程中的相转变机制。结果表明:杂化凝胶在煅烧过程中可以通过两条途径形成Y3Al5O12(YAG)相:一是由无定形Y2O3和Al2O3直接向YAG相的一步相转变;二是由无定型Y2O3和Al2O3经由YAlO3(YAP)和γ-Al2O3向YAG相的两阶段相转变,在900℃得到结晶性好的纯YAG∶Ce3+荧光粉,其最大激发波长为459nm,最大发射峰波长为550nm;在荧光粉表面包覆氧化铝和氧化镧,将使荧光粉的荧光强度稍有降低,但对荧光粉的稳定性有很好的改进作用。

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。

有机-无机复合SiO2膜的制备及水蒸气稳定性能研究

以1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷为前驱体,通过溶胶-凝胶法合成出稳定的纳米复合SiO2溶胶,采用浸浆法在具有γ-Al2O3/α-Al2O3结构的片状载体上涂膜,然后在N2气氛下烧成得到完整无缺陷的有机-无机复合SiO2膜.以TG/DSC、BET和气体渗透性能测试等手段对复合SiO2膜及粉体进行了表征.该膜对小分子气体(He、CO2、O2、N2、CH4和SF6)的分离表现出分子筛分效应,对He的渗透通量为(1.0～3.5)×10-7mol/(m2·s·Pa)(200℃,0.3MPa).500℃烧成的膜对He/CO2的理想分离因子为47,远远高于Knudsen扩散时He/CO2的理想分离因子(3.3).详细考察了烧成温度对膜水热稳定性的影响.结果表明:在450、500和550℃三个温度下烧成的膜水蒸气稳定条件(分压)分别为200、500和1000kPa。

溶胶-凝胶法制备硅系有机-无机杂化分离膜

以 α-Al2 O3 多孔陶瓷片为载体 ,用溶胶 -凝胶法制备有机 -无机杂化分离膜 .通过考察前驱物的组成及杂化溶胶的合成条件对制膜工艺过程的影响 ,得到了制备有机 -无机杂化分离膜的各种适宜性参数 .红外光谱 (FTIR)分析结果表明 ,杂化溶胶的性能不仅决定分离膜的性能 ,而且对膜热处理过程中的龟裂有很大影响 .膜层的厚度为 1～ 2 μm;在膜两侧压差为 0 .1 0 MPa、n(PTMOS) /n(TEOS) =1 .1 6时 ,膜对 O2 /N2 ,CO2 /N2 和 CO2 /O2 的分离因子分别为 2 .3 0 ,4 .3 1和 1 .1 7,渗透系数为 75.81× 1 0 -17,75.2 8× 1 0 -17和72 .78× 1 0 -17m3 (STP)· m/(m2 · s· Pa) .

有机-无机杂化材料膜制备生物传感器用于在线生化需氧量的测定

用溶胶凝胶与接枝共聚物组成的有机无机杂化材料固定皮状丝孢酵母制备BOD生物传感器,在研制的在线BOD监测仪上考察其性能。结果表明,该传感器线性高达85.0mg/LBOD,稳定性良好、使用寿命长,可连续使用90d以上,保存14个月后仍可保持70%以上的活性。本方法用于实际样品分析,得到了与传统的5d法较一致的结果,可用于污水的在线监测。