石墨烯与复合纳米结构SiO2@Au对染料敏化太阳能电池性能的协同优化

染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSCs)因其制备工艺简单、成本低廉以及优异的光学性质在近年来引起了大家的广泛关注.为了获得更优的光电性能,利用球磨法制备了一系列不同含量纳米结构SiO2@Au和固定含量石墨烯协同掺杂的复合光阳极薄膜,并制备了相应的DSCs.研究了纳米结构SiO2@Au和石墨烯联合掺杂对光阳极及其相应DSCs光电转换性能的影响.金纳米颗粒因其局域表面等离子体共振效应能够有效提高DSCs的短路电流密度.而石墨烯作为典型的二维材料,具有较大的比表面积以及高导电性等优异性质,有利于增加薄膜的比表面积.当纳米结构SiO2@Au和石墨烯协同掺杂至光阳极薄膜内部,且SiO2@Au掺杂量为1.5%时,相应电池的短路电流密度为15.59 mA·cm–2,光电转换效率为6.68%,相比基于传统纯TiO2光阳极电池的性能分别提高了15.67%和8.8%.研究表明,基于不同含量复合纳米结构SiO2@Au和固定量石墨烯共掺的DSCs性能的提高,主要归因于复合纳米结构SiO2@Au的掺入,其中分布较为均匀的金纳米颗粒作为光学天线可以将光局域到颗粒表面,增强表面电磁场强度,有效增强光与物质的相互作用,优化了染料的光吸收能力,增加薄膜内部光生载流子数量.而石墨烯的引入则改善了光阳极薄膜的比表面积,增加了薄膜整体对染料的吸附量,且石墨烯良好的导电性能加快了光生载流子的传输,两者协同作用实现了DSCs的光电转换性能的优化.

微乳法制备纳米TiO_2/SiO_2的结构及光催化研究

由于TiO2具有较高的光催化活性，无毒．成本低，因而成为当前光催化研究的热点。但是．TiO2禁带宽度为3．2eV，只能吸收波长小于387nm的紫外光，而这部分紫外光仅占太阳光的3％。5％．对太阳光的利用率极低。另外，TiO2在光照下被激发产生的电子一空穴对容易复合，致使光量子效率低。

纳米结构SiO_2与植物真菌病害发生的关系

从植物体内的纳米结构SiO2 和化学合成的纳米结构SiO2 在叶表的沉积以及沉积之后赋予植物叶片独特的物理学特性入手 ,详细讨论了纳米结构SiO2 抑止真菌孢子和寄主表面的高度专一性的超分子识别过程的第一步反应 ,从而提出纳米结构SiO2 可能改变植物叶表面原有的拓扑结构和疏水等物理学特性 ,即形成特殊的双亲性表面 ,影响真菌胞外物质的释放和芽管、附着胞及侵染钉的形成 ,阻断真菌孢子早期的侵染过程 。

热处理温度对纳米CoFe_2O_4/SiO_2复合材料结构和磁性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了纳米CoFe2O4/SiO2复合材料。利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和M ssbauer效应研究了纳米复合材料结构、晶粒尺寸及磁性。结果表明,样品中CoFe2O4的晶粒尺寸随着热处理温度的提高而增加,非晶态SiO2的存在有效地抑制了CoFe2O4晶粒的生长。VSM结果表明,样品的比饱和磁化强度和矫顽力随CoFe2O4晶粒尺寸的增加而变大。M ssbauer效应结果表明,随着热处理温度的提高,样品从超顺磁和磁有序的混合状态转变为完全的磁有序状态。

纳米SiO_2在钢结构防火涂料中的应用

本文将纳米SiO2 应用在水性超薄型钢结构防火涂料中 ,经耐火实验发现适量的添加可以明显提高涂料燃烧后炭质层的强度 ,延长其耐火极限 ;同时纳米SiO2 的紫外屏蔽光谱和涂料的人工老化实验表明纳米SiO2 具有特殊的光学性能 ,可以屏蔽大部分紫外光 ,将其使用在钢结构防火涂料中可以有效延缓涂料的老化进程 ,保持防火性能的稳定。

尼龙66/SiO_2纳米复合材料的界面结构及其对材料力学性能的影响

采用熔融共混的方法在双螺杆挤出机上制备出尼龙66/SiO2纳米复合材料,并利用红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)以及透射电子显微镜(TEM)对尼龙66/SiO2的界面进行了分析,结果发现,在熔融共混过程中经过表面改性的SiO2能够和尼龙66基体发生相互作用,形成一种基于共价键和氢键连接的界面层结构。力学性能测试结果表明这种界面结构的形成有利于纳米复合材料拉伸强度的提高。但对材料缺口冲击强度的影响并不明显。

SiO_2改性低表面能纳米结构无毒海洋防污涂料

以合成的有机硅改性丙烯酸树脂为主要成膜物质，在颜填料不变的基础上添加纳米SiO2，制成了低表面能纳米结构无毒海洋防污涂料，讨论了树脂用量和纳米SiO2对涂膜附着力及其与液体接触角的影响，分析了低表面能防污涂料的表面结构。结果表明，树脂用量为25％～30％时，涂膜的附着力为1级，涂膜与水的接触角为150°，涂膜表面为纳米-微米阶层状结构。

稻壳灰显微结构及其中纳米SiO_2的电镜观察

对低温稻壳灰纳米尺度的显微结构进行了SEM、TEM(SAD)研究,首次发现稻壳灰由纳米尺度的SiO2凝胶粒子(～50nm)疏松地粘聚而成。稻壳灰结构中除了以往报道过的微米尺度的蜂窝孔(～10μm)外,还含有大量由SiO2凝胶粒子非紧密粘聚而形成的纳米尺度孔隙(<50nm)。纳米尺度的SiO2粒子和纳米尺度的大量孔隙是稻壳灰具有巨大的比表面积(50～100m2/g)和超高火山灰活性的根本原因。

杉木-纳米SiO_2复合材料结构表征及复合机理研究

杉木木材可与纳米SiO2通过类似生物拟态矿化的过程进行复合,其力学性能等提高的程度取决于两者间的界面结构和结合状态.通过SEM,TEM表征杉木-纳米SiO2复合材料的结构;并基于二元复合理论,结合XRD和EDXA等分析其复合机理.结果表明,纳米SiO2粒子多数以纳米尺度分布在木材细胞壁上,并有部分沉积在木材中的纳米空间;纳米SiO2与木材组分既有原位复合,但主要是其表面的大量不饱和残键和游离羟基与杉木组分中的羟基形成化学结合.

两次挤出制备尼龙66/纳米SiO_2复合材料及其结构与性能

通过双螺杆两次挤出技术制得了尼龙66/SiO2纳米微粒复合材料,发现二次挤出的复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量、简支梁缺口冲击强度较纯尼龙66均有很大程度的提高,并通过动态力学热分析研究了复合材料的动态力学性能,复合材料的储能模量及玻璃化转变温度均有不同程度的提高。借助SEM分析了复合材料的拉伸断面形貌,并用DSC研究了复合材料的结晶行为。

纳米SiO_2在不同分散条件下对水泥基材料微观结构、性能的影响

采用手工搅拌、高速研磨搅拌以及高速研磨搅拌加超声波震荡这3种方法对纳米SiO2进行分散处理,研究了不同处理方式下纳米SiO2对水泥浆体性能的影响.用扫描电镜(SEM)观测了浆体微观结构,并采用紫外-可见分光光度法测定了在不同分散方法下纳米SiO2的分散程度.结果表明,采用后2种方法处理的纳米SiO2分散程度更高,可大幅提高水泥砂浆的抗压、抗折强度,使砂浆水化产物结构均匀,更密实.

SiO_2/M纳米复合材料的结构及催化性能

采用溶胶 -凝胶法和超临界干燥法制备了SiO2 /M (Cu ,Co)纳米复合材料 ,对其结构、形貌进行了TEM和比表面分析 ,并研究了SiO2 /M纳米复合材料的催化性能。结果表明 ,制得的SiO2 /M纳米复合材料保留了SiO2 气凝胶的纳米网络和高比表面积 ,金属组份Cu与Co均匀地分散在纳米级SiO2 气凝胶骨架中 ,对CO的氧化反应以及CO

纳米SiO_2添加剂对镁合金微弧氧化陶瓷层组织结构及耐蚀性的影响

为了改善AZ31B镁合金微弧氧化陶瓷层表面疏松状况,提高其耐腐蚀性能,在其电解液中添加纳米SiO2粉末制备了微弧氧化陶瓷层。采用测厚仪、扫描电镜(SEM)、能谱仪、X射线衍射仪(XRD)、极化曲线、交流阻抗及盐雾腐蚀试验研究了纳米SiO2添加剂对微弧氧化陶瓷层的组织结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明:纳米SiO2粉末在微弧氧化过程中能够进入陶瓷层,使得陶瓷层表面孔洞数量减少,致密度提高;纳米SiO2的添加使陶瓷层的腐蚀电流密度减小,阻抗增加,盐雾腐蚀增重减小,耐蚀性得到提高。

超临界干燥制备木材-SiO_2气凝胶复合材料及其纳米结构

采用溶胶-凝胶法和超临界干燥技术制备了木材-SiO2气凝胶,应用XRD、SEM、TEM等方法对气凝胶样品和木材-SiO2气凝胶复合材料的结构和物理性能进行了表征.结果表明:所制备SiO2气凝胶是连续网络的非晶态纳米多孔固体,其基本粒子的平均直径17～96 nm,SiO2气凝胶与木材有良好的结合并保持木材的空隙结构.

生物源的纳米结构SiO_2

Si是地壳中含量最丰富的元素之一,同时也是对植物生长发育具有有益作用的元素.然而,有关它的生物学作用和它提高植物对非生物和生物胁迫的抗性机制了解甚少.借助海洋生物如硅藻和海绵的生物硅化机制,重点讨论了海洋生物和高等植物细胞壁模板诱导纳米结构SiO_2的自组装和相关的硅蛋白和多糖在生物硅化过程中的作用.理解生物硅化过程中的有机分子模板和结构的诱导效应,不仅为化学合成纳米结构的硅基材料提供依据,同时也为认识和揭示Si的生物学特异性提供线索.

核壳结构的复合纳米CaCO_3/SiO_2·nH_2O在紫外光固化粉末涂料中的应用

采用SiO_2包覆纳米CaCO_3,制得核壳结构的复合纳米CaCO_3/SiO_2·nH_2O具有纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的特点。将其加入紫外光固化粉末涂料中,涂膜的硬度、附着力、耐冲击性和耐老化性都有不同程度的提高,但其光泽有所下降。

电子显微镜对纳米SiO_2/NR复合材料结构的分析

控制制备工艺条件,利用Na2SiO3.9H2O与HCl在助剂作用下,先制备纳米SiO2乳液,然后再将其与天然胶乳共混共凝制备纳米SiO2/NR复合材料。采用SEM、TEM分析研究不同工艺条件下制备的纳米SiO2粒子的表面结构及粒径大小和纳米SiO2/NR复合材料的拉伸断面。结果表明,本方法制备的纳米SiO2粒子的粒径在25 nm^40 nm之间,其在NR基体中分散均匀,复合材料具有较好的综合力学性能。

表面改性对纳米SiO_2增强木纤维/PP复合材料微观结构及性能的影响

为研究经表面处理的纳米SiO_2在复合材料内的分散状态及其对复合材料性能的影响,选择硅烷偶联剂KH570对纳米SiO_2进行表面改性,分别通过激光粒度仪、傅里叶红外光谱分析仪、接触角测定仪表征纳米SiO_2的改性效果,采用XRD、SEM对经表面处理后的纳米SiO_2在木纤维/PP内的分散状态进行表征,测试并分析其力学性能、吸水膨胀率和吸水率。结果表明:当KH570的质量分数为5%时,纳米SiO_2的平均粒径为62nm,KH570可以成功接枝在纳米SiO_2表面。其对木纤维/PP复合材料的力学性能提高最优,吸水膨胀率与吸水率最低,弯曲强度达到52.6 MPa,拉伸强度为30MPa,冲击强度可以达到11.8kJ/m2;相比添加未经过表面改性的纳米SiO_2,分别提高了75%,20%和47.5%。

核/壳结构的ZnS:Mn/SiO_2纳米粒子的制备及发光性质研究

采用溶剂热法制备了Mn离子掺杂的ZnS纳米粒子(ZnS∶Mn),然后利用正硅酸乙酯(TEOS)的水解反应对其进行了不同厚度的SiO2无机壳层包覆。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及荧光发射光谱(PL)对样品的结构及光学性质进行了表征和研究。包覆SiO2壳层后,粒子的粒径明显增大并且在ZnS∶Mn纳米粒子表面可以观察到明显的SiO2壳层。XPS测试印证了ZnS∶Mn/SiO2的核壳结构。随着SiO2壳层的增厚,ZnS∶Mn/SiO2的Mn离子的发光先增强后减弱,这是因为SiO2壳层同时具有表面修饰和降低发光中心浓度这两种相反的作用。当壳层厚度(壳与核的物质的量的比)达到5时,发光效果达到最好,其强度达到未包覆样品的7.5倍。

纳米SiO2表面接枝改性及其结构表征

为了提高纳米SiO2粒子与环氧树脂基体的界面作用力,促进其在基体中的分散,选择苯乙烯和马来酸酐作为单体对纳米SiO2粒子进行化学接枝改性。用红外光谱和核磁共振法对接枝的纳米粒子进行表征,用透射电镜和动态光散射对粒子分散性进行研究,结果表明,接枝链通过化学键接在纳米粒子表面,使得粒子分散性能得到提高。对影响接枝效果的引发剂浓度、单体浓度、反应时间、引发剂引发时间等因素进行了优化,得到了纳米粒子接枝的最佳反应条件。