溶胶-凝胶法改良人工林马尾松尺寸稳定性及其机理研究

马尾松是广西地区重要的人工林资源之一,但其尺寸稳定性较差,极大地限制了其在木材工业中的使用。本研究选用基于SiO_(2)的溶胶-凝胶法对马尾松进行改良,探讨了浸渍时间对马尾松尺寸稳定性的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)揭示了溶胶-凝胶法对马尾松的改良机理。研究结果表明:经过6 h溶胶浸渍处理的改性马尾松尺寸稳定性最好,相较于未处理的马尾松,浸渍6 h的改性马尾松的浸渍率为5%,60 h吸水质量增加率由34.7%降低至28.2%,60 h吸湿体积膨胀率由16.5%降低至11.1%,72 h抗老化性能由18.02的色差值降低为11.9。溶胶-凝胶法对马尾松尺寸稳定性的改善机理体现在两个方面:其一,通过形成玻璃层状及膨胀结构可以阻挡水分的进入;其二,通过氢键及化学键的形式与细胞壁进行结合,以起到永久的润胀作用。

高压辅助溶胶-凝胶法制备La掺杂TiO_(2)光催化剂及其可见光降解甲基橙研究

根据溶胶-凝胶法和水热法制备TiO_(2)的优点和不足,本工作提出了一种高压辅助溶胶-凝胶法(简称HG法)可控地制备La掺杂TiO_(2)。通过该方法,可以高效制备锐钛矿相La掺杂TiO_(2),且制得样品纯度高,分散性好。通过控制La掺杂比例(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%,质量分数,下同),可以调控TiO_(2)禁带宽度变化(3.15~2.80 eV);其中,0.20%La掺杂TiO_(2)(0.20%La-TiO_(2))的禁带宽度可达2.80 eV。甲基橙(MO)光催化降解实验结果表明,0.20%La-TiO_(2)的光催化活性优异,其在可见光照射下160 min内对MO的降解率可达92%,是本征TiO_(2)的38.30倍;·O_(2)-是驱动0.20%La-TiO_(2)光催化降解MO的主要活性物质。本工作提出的高压辅助溶胶-凝胶法可为制备高活性TiO_(2)基光催化剂提供有益的方法及条件参考。

溶胶-凝胶法功能性有机硅微球研究进展

功能性有机硅微球既有无机骨架赋予的优异机械性能,也能通过有机基团实现功能化,在众多领域都很有应用前景。近年来,制备具有不同化学组成的功能性有机硅微球,调控微球的形貌结构并拓展其应用领域,已成为聚合物微球领域的研究热点之一。重点介绍了溶胶-凝胶法功能性有机硅微球的制备方法和特点,综述了其在色谱固定相、药物递送、光学材料、废水处理和改性剂等领域的应用研究进展,并展望了未来的发展方向。

溶胶-凝胶法合成钛酸锌锂负极材料

以溶胶-凝胶法制备锂离子电池Li_(2)ZnTi_(3)O_(8)(LZTO)负极材料,考察退火温度和退火时间对LZTO电化学性能的影响,得到了最佳工艺条件:退火温度为700℃,退火时间为3 h。在最佳工艺条件下制备的LZTO中添加络合剂柠檬酸进行了改性。结果表明,当金属离子与柠檬酸的物质的量比为2.00∶1.50时,制备的样品LZTO-2/1.50颗粒小、分散均匀,表现出良好的电化学性能;当电流密度为0.5 A/g时,恒流充放电300次后放电比容量为203.6 mA·h/g。

溶胶-凝胶法制备钛酸钡纳米粉体

以钛酸四丁酯和乙酸钡为原料,乙醇和乙酸为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了钛酸钡纳米粉体,并通过XRD、SEM、TG-DTA分析,确定最优工艺条件为:凝胶化温度70℃,混合溶液p H值为3.0~4.0,热处理温度800℃,可获得粒径在50 nm左右的单一钙钛矿相钛酸钡粉体。

溶胶-凝胶法制备超疏水玻璃及性能研究

玻璃由于表面亲水而易受污染,限制了其应用。将硅酸乙酯(TEOS)以一定的比例与氨水、乙醇混合搅拌,制备成SiO_(2)溶胶,将其喷于玻璃表面,随后采用低表面能物质十八烷基三氯硅烷(ODTS)对其表面进行修饰,成功制备具有超疏水性能的玻璃。采用扫描电子轨道显微镜(SEM)、接触角测量仪等对制备的玻璃表面的微观形貌及润湿性进行表征。结果表明:超疏水玻璃表面粗糙度大大增加,其对水的接触角为158°,滚动角为6°,具有优异的疏水性。自清洁实验结果表明,该方法制备的超疏水玻璃具有优异的自清洁性能,此外经过耐热性实验发现,其疏水性未发生较大改变,具有优异的耐高温性能。使用该方法制备的超疏水表面具有较好的应用性。

溶胶—凝胶法改良杉木人工林木材研究

为提高杉木人工林木材的尺寸稳定性、疏水性及耐老化性能,促进其增值利用。采用溶胶—凝胶法对杉木人工林木材进行改性,并对改性材的尺寸稳定性、疏水性及耐老化等性能进行分析评价。结果表明,采用溶胶—凝胶法,杉木人工林木材的表面和内部空隙均产生SiO_(2)颗粒,与素材相比,改性材的吸水率和吸水厚度膨胀率均有所降低,尺寸稳定性明显提升;改性材耐老化性能提高2.3倍;改性材的接触角显著变大,表明改性材疏水性显著提高。

溶胶凝胶法制备橡胶模具表面涂层及其防粘性能

目的针对目前45钢橡胶模具易粘污、寿命低,而氟树脂涂层模具成本高等问题,基于溶胶凝胶法制备防粘涂层,研究涂层的防粘性能和耐久性。方法以硅溶胶、甲基三乙氧基硅烷(MTES)、氟硅烷为主要原料,采用空气喷涂法在45钢模具试样表面制备溶胶凝胶涂层、氟硅烷改性溶胶凝胶涂层和氟硅烷表面处理涂层,通过硫化脱模试验,并利用扫描电子显微镜和能谱仪观察分析试样表面微观形貌和元素组成随硫化试验次数的变化,研究涂层对橡胶的防粘性和耐久性,探究橡胶在涂层表面的黏附过程。结果溶胶凝胶涂层由O、Si、C、Ti 4种元素组成,成膜性好,硫化脱模力约为20 N,与PTFE涂层相近,并具有较好的防橡胶粘污性能,相较45钢模具可多硫化约300次,模具连续使用寿命提高2~3倍。氟硅烷改性溶胶凝胶涂层增加了F元素,但其与基底结合力降低;而氟硅烷表面处理虽能降低表面能,减小脱模力,但在橡胶硫化过程中容易被粘掉,污染制品。橡胶污染物在模具表面的黏附积累与橡胶的流动有关。在橡胶流动较小的区域,橡胶污染物微观形貌呈现纹理状;而在流动区域,橡胶污染物初期为片状,随硫化次数增加逐渐增厚,随后沿流动方向产生裂纹,发展为块状。结论溶胶凝胶涂层具有较好的防粘性和耐久性,同时环境友好,成膜温度低、成本低、易清洗,在橡胶模具上具有广阔的应用前景。

改良溶胶凝胶法处理铜基防腐木改性研究

目的 以溶胶凝胶法为基础进行改良,通过温和改性铜基防腐木,从而提高防腐木中铜基防腐剂有效成分的性能。方法 以杨木为研究对象,选取正硅酸乙酯作为溶胶凝胶反应的前驱体,探究直接浸渍和原位固定2种溶胶凝胶方法分别对ACQ防腐剂和CA防腐剂浸渍后的试件性能的影响。结果 2种溶胶凝胶方法均可在杨木的导管中形成二氧化硅网状结构,进而使防腐剂中铜离子的固着率提高2%~9%。结论 通过接触角、热重和防霉等性能测试的结果可知,2种溶胶凝胶法均能提高木材的疏水性、热稳定性和防霉性能,具有较好的改性效果。

非水解溶胶-凝胶法合成Ba_(1-x)Sr_(x)TiO_(3)粉体的研究

以乙酸钡为钡源、乙酸锶为锶源、钛酸丁酯为钛源、丙三醇为溶剂,通过非水解溶胶-凝胶法合成Ba_(1-x)Sr_(x)TiO_(3)粉体。借用XRD、SEM等测试手段,系统探讨了Ba∶Sr∶Ti比对Ba_(1-x)Sr_(x)TiO_(3)粉体合成的影响,并研究了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_(3)粉体的烧结性能。结果表明:当Ba∶Sr∶Ti比分别为0.5∶0.5∶1.2、0.6∶0.4∶1.2、0.7∶0.3∶1.3和0.8∶0.2∶1.4时,可制得Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_(3)、Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_(3)、Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_(3)、Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_(3)的纯相粉体。随着锶含量的逐渐减少,Ba_(1-x)Sr_(x)TiO_(3)的衍射峰强度是逐渐减弱的,表明锶的取代降低了Ba_(1-x)Sr_(x)TiO_(3)的结晶度。根据XRD精修结果,发现Ba_(1-x)Sr_(x)TiO_(3)粉体中随着锶含量的增多,晶格常数和晶胞体积均减少,Ba-O键和Ti-O键键长也均减少。优选添加分散剂吐温60改善了粉体的分散性,获得了一次粒径约为50 nm,D_(50)为0.366μm的钛酸锶钡超细粉体。

Pt/C纳米催化剂的溶胶-凝胶法制备及性能

Pt/C是目前被广泛商业化应用的氧化还原催化剂,因此对于Pt/C材料的研究仍具有较高的现实意义。介绍了采用溶胶-凝胶法制备Pt/C纳米催化剂的方法和基本原理,使用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行分析,利用透射电镜(TEM)对Pt纳米颗粒的形貌、粒径和晶面间距进行了研究,使用能量散射X射线谱(EDS)分析了样品的成分,利用X射线光电子能谱(XPS)分析了材料表面的元素组成和化学价态。从实验结果看,使用溶胶-凝胶法所制备的Pt/C纳米材料,具有粒径小(平均粒径2.85nm),分布均匀,分散度高和表面含有较多吸附羟基氧物种等特点。合成路线具有反应条件容易控制,过程简单和生产成本低等优点。

溶胶-凝胶法制备氧化铝长丝的研究进展

综述了溶胶-凝胶法制备氧化铝长丝过程中溶胶制备、纤维成形和高温处理3个阶段的技术研究进展。溶胶制备阶段,原料主要包括无机铝盐和有机醇铝盐,研究主要集中在铝溶胶的物料配比、投料方式、反应温度、反应时间和pH值等因素对制备氧化铝长丝的影响,缺乏胶体本身的理论研究,尤其是胶体性质与纤维形貌和性能关系的研究;纤维成形阶段,主要运用干法纺丝技术,纺丝方法较为单一;高温处理阶段,研究主要集中在抑制晶粒生长,控制晶粒尺寸,提高纤维致密度等方面。指出应加强溶胶制备、纤维成形、高温处理3个阶段对纤维结构和性能的影响,以及各阶段的关联性、影响因素和作用机理的研究。

原位溶胶-凝胶法制备光固化3D打印大豆油基杂化材料及其性能分析

以2.7官能度大豆油多元醇(SBOP)与甲基丙烯酸乙酯二异氰酸酯(MOI)为原料,成功制备了2.7官能度可自由基光固化的大豆油基光敏树脂SBO-2.7A。将SBO-2.7A作为基体树脂,通过添加一定比例活性稀释剂丙烯酸羟乙酯(HEA),制备出了3D打印大豆油基光敏树脂。通过原位溶胶-凝胶法,将不同正硅酸乙酯(TEOS)添加量的大豆油基打印树脂配方进行3D打印成型,优选出最佳的酸性蒸汽后处理条件后,最终制备出具有机械性能提高的打印大豆油基材料。通过红外光谱仪、电子显微镜、哈克旋转流变仪、拉伸试验机等对3D打印树脂的黏度、光固化行为及其对3D打印样品的热力学性能、机械性能等的影响进行分析,结果表明,原位溶胶-凝胶法生成纳米SiO2使得3D打印制品拉伸性能、储能模量均得到提高,其中拉伸强度由起始的9.96 MPa增加到了14.14 MPa,提高了42%;储能模量由293 MPa提高至567 MPa,提高了93.5%。

溶胶-凝胶法合成SiZrNOC陶瓷前驱体的微观结构和相演化

陶瓷材料作为一种高强度、高硬度、耐磨性、耐高温的材料,在航空航天领域拥有着广阔的前景。通过溶胶凝胶法以硅酸四乙酯作为硅源,二苯基甲烷二异氰酸酯作为氮源,正丙醇锆作为锆源合成了SiZrNOC预陶瓷聚合物。通过失重率测试结果显示,当Zr/N比为3∶1时,陶瓷产率最高,达到53%。使用扫描电子显微镜对陶瓷微观结构进行分析,结果表明,随着热解温度的升高,材料的内部结构变得规整,致密化程度显著增强。设计的陶瓷材料将有能力改善或扩展其在未来航空航天相关领域的应用。为开发高温下具有热稳定性和抗氧化性的材料提供了一个新的选择。

溶胶-凝胶法制备Zr-Si-Al陶瓷膜的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Al∶Zr∶Si=7∶2∶1的Zr-Si-Al三元溶胶,通过浸渍法镀膜制备了用于水处理的陶瓷平板膜。此外,采用热重分析、X射线衍射、电子显微结构分析等现代测试方法研究了溶胶、镀膜工艺对陶瓷平板膜结构与性能的影响规律,探讨了膜层与基体层的结合机理。确定样品的升温制度为3℃/min,125、214、282、540和754℃保温30 min,在最高温度850℃保温60 min。支撑体涂1层膜,膜厚度为3.08~12.32μm;涂2层膜,膜厚度为6.28~20.22μm;涂3层膜,膜厚度为6.69~26.64μm。陶瓷膜厚度和密度基本一致时,孔径增大使氧化铝陶瓷膜的水通量与孔隙率增大。随着孔径上升,1 bar压力下的水通量由53.4 Lm-2 h-1 bar-1逐渐上升至90.7 Lm-2 h-1 bar-1,孔隙率由46.7%上升至54.0%。

超声水浴辅助溶胶-凝胶模板法制备ZnO纳米线阵列

采用超声水浴辅助溶胶-凝胶阳极氧化铝(AAO)模板法制备了ZnO纳米线阵列,通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线谱(EDS)、X射线衍射谱(XRD)对制备的纳米线阵列的微观形貌和晶体结构进行了表征.实验结果表明:相比于负压抽滤过程,超声水浴过程可以有效促进更大浓度的溶胶(接近100%)进入AAO模板孔洞内形成致密性较好的ZnO纳米线;所制备的ZnO纳米线排列整齐、粗细均匀,直径大小约为200 nm,受控于所用AAO模板的孔径,形成阵列结构;纳米线为多晶六方纤锌矿结构,平均晶粒尺寸约为21.6 nm,小于相同条件下粉末的平均晶粒尺寸32.1 nm.该方法具有制备工艺简单、成本低、重复性好等优点,可应用于各种材料的纳米线阵列的制备.

溶胶-凝胶法制备超级电容器纳米电极材料的研究进展

溶胶-凝胶法是一种常用的制备超级电容器纳米电极材料的方法。利用溶胶-凝胶法制备超级电容器纳米电极材料将为获得具有优异电化学性能的材料提供了重要的方法和基础。本文介绍了电容器的制备方法及优缺点,通过分析溶胶-凝胶法制备超级电容器纳米电极材料的工艺参数、影响因素与优化策略,通过探讨溶胶-凝胶法的发展历程和相关研究成果,希望可以为今后超级电容器纳米电极材料的研究提供参考。

溶胶-凝胶法制备太阳能光热转换膜玻璃

将光热转换材料与玻璃结合起来制作成太阳能光热转换膜玻璃,可以提高玻璃对太阳能的吸收率。用溶胶-凝胶法将纳米光热转换材料Cu7S4制备成复合涂料,在玻璃上形成一层具有光热转换功能的复合涂层。通过进行试验测试,制备得到的太阳能光热转换膜玻璃在保证透过率的前提下,涂层均匀、稳定性良好,与玻璃结合力强,具有良好的升温效果。

LDH预处理溶胶凝胶封闭对铝合金阳极氧化膜耐蚀性的影响

目的开发一种新型LDH预处理溶胶凝胶封闭工艺,以获得高耐蚀性的封闭阳极氧化膜层。方法用LDH预处理溶胶凝胶封闭法对阳极氧化铝合金进行表面处理,采用场发射扫描电镜、原子力显微镜对封闭前后的氧化膜进行微观形貌表征,通过接触角测试评价阳极氧化膜层表面的润湿性能,通过浸泡实验、电化学阻抗谱对阳极氧化膜的耐蚀性进行研究,并与传统沸水封闭工艺进行比较。结果经LDH预处理后,膜层表面被一层致密的LDH覆盖,多孔结构和孔洞缺陷均消失。涂覆溶胶凝胶后,膜层表面均匀平整,无明显缺陷。与沸水封闭相比,LDH预处理溶胶凝胶封闭的氧化膜具有更平整均匀的表面和更低的粗糙度,接触角为92.3°,具有疏水性。在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡15 d后,膜层的低频阻抗值仍可达到6.79×10^(6)Ω·cm^(2),与传统沸水封闭法相比,高出2个数量级。膜层具有良好的长期耐蚀性,其主要机理为LDH的铝合金氧化膜空隙和表面生长出双片层状的LiAl-LDH,表面膜层更致密,片层结构在一定程度上阻挡了腐蚀溶液的入侵,同时使膜层表面存在更多的-OH基团,在溶胶凝胶封闭时提供了更多的反应位点,促进了溶胶凝胶涂层与基体之间的结合,有效阻挡了外界溶液对基体的入侵,因此延缓了腐蚀。结论LDH预处理溶胶凝胶封闭工艺提高了铝合金阳极氧化膜的致密性和表面疏水性以及膜层的耐蚀性能。

溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料研究进展

随着社会的迅速发展,能源短缺和环境恶化两大问题严重制约了全球社会文明发展以及经济发展。锂离子电池具有能量密度高、自放电率小、无记忆效应、循环性能好等诸多优点,广泛应用于各种电子设备、新能源汽车、储能系统等领域。锂离子电池的正极材料直接决定了电池的性能,研究正极材料的制备方法至关重要。综述了溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料的研究进展以及溶胶-凝胶法改性正极材料的制备,并对溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料未来的研究方向进行展望。