纳米SiO_(2)/MUG复合改性剂的制备及其改性材性能研究

为进一步提升三聚氰胺-尿素-葡萄糖(MUG)生物质树脂改性木材尺寸稳定性,采用单一或复合硅源[纳米SiO_(2)、KH550(K5)、KH560(K6)单一或复配后]与MUG生物质树脂复合,制得K5/MUG、K6/MUG、Si/MUG、Si/K5/MUG、Si/K6/MUG 5种有机-无机复合改性剂,分别浸渍处理人工林杨木,考察不同改性剂对杨木密度、吸水性、尺寸稳定性和力学强度等性能的影响,优选出性能最佳的复合改性剂,利用SEM和FTIR分析改性剂的分布及与木材组分的反应情况,探明复合硅协同效应及复合体系之间的相互作用机制。结果表明,5种复合改性剂均具有良好渗透性,改性材的吸药量均>200%、增重率均>44%,吸水性均比素材显著降低;其中,以5%质量分数的KH550、1%质量分数的纳米SiO_(2)和30%质量分数的MUG复合改性杨木的径向、弦向和体积湿胀率最低,分别为1.14%、2.13%和3.20%;增容率最小(8.1%);抗胀缩率最高(77.5%);顺纹抗压强度最高(130.9 MPa),较素材提高了92.03%。纳米SiO_(2)经KH550接枝改性后,能更均匀分散于MUG树脂中,并被树脂包覆固化于木材内,有机-无机协同效应使复合体系的交联程度提高,无机Si元素的刚性增加了木材机械支撑强度。因此,硅烷偶联剂改性纳米SiO_(2)能进一步提升MUG改性材的尺寸稳定性和力学强度等性能。

SiO_(2)纳米流体对油基钻井液性能影响试验研究

油基钻井液因具有抗高温、抗盐钙侵、润滑性好、利于井壁稳定而在钻井中应用广泛,研究了在油基钻井液中加入不同质量分数(0.5%~2%)SiO_(2)纳米流体对其黏度、流变性能、滤失性、摩阻性等性能的影响。结果表明,在油基钻井液中加入纳米颗粒对钻井液的性能有明显影响,即使纳米流体质量分数较低,油基钻井液的物理化学参数也会明显改善,表明纳米颗粒的应用可成为改进油基钻井液性能的研究方向。

纳米SiO_(2)改性再生砂浆性能研究

采用水泥净浆、纳米SiO_(2)、水泥净浆和纳米SiO_(2)三种强化工艺对再生骨料进行处理,并对比分析。结果表明,纳米SiO_(2)强化后的再生骨料吸水率为2.4%,压碎指标为4%。当再生骨料替代率为40%时,纳米SiO_(2)强化后的再生砂浆7d抗折强度达到26.72MPa,28d抗折强度达到34.04MPa;7d抗压强度达到57.55MPa,28d抗压强度达到68.46MPa;冻融循环50次时质量损失率下降,相对动弹性模量提高,抗冻性能明显改善。

纳米SiO_(2)对粉煤灰复合水泥力学性能与微观孔隙的影响

适量的纳米二氧化硅可以提高粉煤灰复合水泥的强度,并促进水泥的二次水化,减少微观孔隙。然而,由于粉煤灰和纳米SiO_(2)的协同作用较为复杂,为了研究纳米SiO_(2)改性粉煤灰复合水泥的机理,测试了养护28 d时粉煤灰复合水泥抗压强度,并利用SEM、XRD与压汞法等测试手段进行了微观表征。研究结果表明:纳米SiO_(2)可以有效提高粉煤灰复合水泥的强度,并且还细化了其孔隙结构,增加了水泥中少害孔与无害孔的占比。当纳米SiO_(2)的掺量为3%时,抗压强度最高且孔隙率最低。

多孔SiO2负载纳米ZnO抗菌材料的制备及其性能研究

针对纳米ZnO在制备以及使用的过程中极易发生团聚从而影响其抗菌性能这一缺点,设计实验使得纳米ZnO在溶胶凝胶过程中与多孔SiO2进行复合。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)以及透射电子显微镜(Transmission electron microscopy, TEM)等可以发现,ZnO很好地复合在多孔SiO2的骨架上并且分散得较为均匀。通过表面积测试(Brunner-emmet-teller measurement, BET)以及光致发光光谱(Photoluminescence spectrum,PL)的测试可以发现,复合材料的比表面积得到提高且光学性能加强。通过菌落计数法探究复合材料与单组分纳米ZnO的抗菌性能差异以及复合材料中纳米ZnO含量的变化导致的抗菌性能的变化。结论证明,当纳米ZnO与多孔SiO2进行复合之后,材料的抗菌性能得到了极大的提高,抑菌率超过了99%。

SiO_(2)微球的制备及其在木材表面的结构生色

【目的】为丰富木制品颜色体系,探讨SiO_(2)光子晶体在木材表面结构色的构筑和生色表现。【方法】采用改进的St?ber方法制备不同粒径的SiO_(2)微球,通过重力沉积自组装法在木材基底上构建了SiO_(2)光子晶体结构色。利用X射线衍射、傅里叶红外光谱表征了SiO_(2)微球的组成和结构,通过扫描电子显微镜表征微球的外观形貌及其在木材基底上的排布方式,并分析了不同处理工艺下的微球粒径分布。通过数码相机和紫外–可见吸收光谱仪对木材表面SiO_(2)结构生色的色度参数及紫外–可见光反射率进行了分析。【结果】X射线衍射、傅里叶红外光谱证实了本研究中所制备的反应产物都是纯相无定形SiO_(2),适用于构筑呈色良好的结构色涂层。制备配方只控制了乙醇添加量,添加量分别为80、85、90、95、100、105 mL,生成了单分散性良好的SiO_(2)微球,粒径分别对应为294、246、226、214、194、181 nm。参与自组装的SiO_(2)粒径依次减小,薄膜颜色由红色逐渐变为绿色、蓝绿色,最后到深紫色、紫色、淡紫色,紫外反射波长逐渐减小,颜色发生蓝移。SiO_(2)微球在木材基底表面呈现三维有序的面心立方结构堆积,因环境扰动会出现裂隙、缺失等组装缺陷,但不会影响整体呈色。【结论】只通过控制乙醇的添加量,就可以获得适用于构建光子晶体结构色的6种不同粒径的SiO_(2)颗粒;不同粒径的二氧化硅微球在木材基底自组装后形成鲜艳明亮的结构色,且结构色涂层的颜色会因参与自组装的微球粒径减小发生蓝移。本研究为大规模制备木材表面结构色涂层提供了一种简单新颖的方法,可以丰富木制品颜色体系。

桐油覆膜Ni-Co-SiO2纳米复合涂层的制备及防腐性能研究

采用恒电位法在瓦特型电镀液中于碳钢表面制备了Ni-Co-SiO2纳米复合涂层,通过浸渍桐油处理制备桐油覆膜Ni-Co-SiO2涂层。利用场发射扫描电镜、能谱仪、X射线衍射、红外光谱仪、三维视频显微镜等表征涂层的形貌、元素组成、结构和粗糙度。采用Tafel动态极化曲线和电化学阻抗测试比较覆膜涂层和未处理涂层的耐蚀性。通过浸泡试验,对桐油覆膜涂层进行防腐蚀性评价。结果表明:桐油处理后涂层明显被一层薄膜涂覆,其表面粗糙度降低,但涂层前后的微观结构不变。桐油覆膜Ni-Co-SiO2涂层具有较低的腐蚀电流密度,较大的容抗弧和较高的阻抗模量。此外,长期浸泡试验表明,涂层低频阻抗模值在很长一段时间保持高于10~6Ω/cm~2,表明桐油覆膜Ni-Co-SiO2具有较高的耐腐蚀性。

液-液溶剂置换法制备超疏水SiO_(2)气凝胶

在保温领域中,SiO_(2)气凝胶以其突出的性能而备受关注,但有机硅源的制备成本高,限制了其推广和应用。为了降低生产成本,研究人员将目光投向了无机硅源,但无机硅源制备SiO_(2)气凝胶时需要进行繁琐的溶剂置换。为解决溶剂置换的弊端,本文以煤矸石为原料,采用新型的液-液溶剂置换法并联合低温活化法来制备超疏水SiO_(2)气凝胶。研究表明,当活化温度为200℃、矸酸比为1.0∶1.0(固体质量和液体体积之比)、滤渣与NaOH溶液比值为1.0∶1.0(固体质量和液体体积之比)时活化条件最佳,制备的SiO_(2)气凝胶具有独特的三维网络结构、高比表面积(687.7 m^(2)/g)、超疏水性(161.9°)和低密度(0.034 g/cm^(3))。此方法为无机硅源制备SiO_(2)气凝胶提供了新思路,并显著降低了制备SiO_(2)气凝胶的成本。

雾化喷涂法制备耐磨疏水SiO2涂层及其应用

以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体,十六烷基三甲基溴化铵(CATB)控制其团聚度,通过溶胶—凝胶法制备疏水二氧化硅凝胶,采用雾化喷涂法对椰子木基材表面进行喷涂,后经80℃干燥获得了疏水SiO2涂层。利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、接触角测量仪、全自动比表面及孔隙度分析仪对涂层的表面形貌、化学组成、表面润湿性、耐磨性等进行了表征。结果表明:与混合喷涂法相比,溶胶—凝胶喷涂法制备的涂层耐磨性更好。当CATB含量为15mmol·L^(-1)时,涂层耐磨性最佳;当CATB含量为20mmol·L^(-1)时,涂层疏水性最佳,其水接触角可达(148.76±0.94)°。涂层的疏水性归因于MTMS引入的-CH3,其较好的耐磨性归因于疏水二氧化硅凝胶在基材表面的堆积。以MTMS为前驱体制备的疏水二氧化硅具有较好的稳定性、耐酸性和耐碱性。基于木材的3D均匀多孔管状结构和单侧雾化喷涂技术,构建了双面不对称润湿性膜,在油/水混合物分离领域具有广泛应用前景。

可用于纸基材料书写印刷的SiO2光子晶体自组装性能

本研究采用双基片垂直自组装法和旋涂法制备硅基光子晶体,研究了粒径分布及高温热处理对光子晶体结构色的影响,表征了双尺寸和夹心结构光子晶体的微观形貌和光学特性等性能。结果表明,高温热处理有助于增强光子晶体结构色的鲜艳度,且光子晶体在载玻片上的附着强度增加。随着SiO2微球粒径的增大,光子禁带的中心波长位置逐渐向长波段移动。对于单分散SiO2微球,粒径越均一,自组装的光子晶体结构色越鲜艳。与双尺寸晶体相比,均一粒径晶体的自组装有序性更好;L-S-L结构比S-L-S结构的光子晶体排列更加平整有序。高浓度的SiO2微球乙醇分散液书写在黑色纸基材料上,可以呈现出色彩鲜明和饱和度较高的颜色。

Q420qENH钢及其焊接接头在模拟含PM_(2.5)的工业大气介质中干湿循环腐蚀行为研究

目的 研究桥梁耐候钢板材及其焊接接头在模拟含PM_(2.5)的西北工业大气环境中腐蚀行为的区别。方法 采用NaHSO_(3)+SiO_(2)的腐蚀介质进行干湿交替加速腐蚀实验,并采用腐蚀动力学、X射线衍射、扫描电镜+能谱、电化学测试等方法,分析了Q420qENH钢板材、焊缝及热影响区试样的腐蚀趋势、腐蚀类型及锈层的保护性,以及SiO_(2)对腐蚀的影响。结果 Q420qENH板材试样初期腐蚀速率大于焊接试样,中后期2种试样腐蚀速率逐渐下降并趋于一致。3种试样腐蚀类型均为不均匀的全面腐蚀,外锈层均疏松易脱落,但焊缝、热影响区内锈层比板材致密且与钢基体结合紧密,锈层中Cu、Ni元素含量明显高于板材试样。3种试样腐蚀30d的自腐蚀电流密度由大到小的顺序为板材>焊缝>热影响区,自腐蚀电位由大到小的顺序为热影响区>焊缝>板材,焊缝及热影响区试样的锈层电阻分别为板材试样的1.28倍、1.68倍。结论 PM_(2.5)中的主要成分SiO_(2)易在缺陷处沉积,成为腐蚀产物的形核基底,促进了腐蚀产物的非均匀形核,不利于锈层的致密性。热影响区和焊缝形成锈层的保护性、耐蚀性能优于板材试样。

Cu改性的FeMg@SiO_(2)纳米级核壳催化剂实现合成气一步法制备液化石油气

本实验系统研究了纳米级核壳催化剂由合成气经费托合成路线一步法直接制备液化石油气。通过采用共沉淀法、改性溶胶-凝胶法和浸渍法相结合的方法将Cu纳米颗粒浸渍在介孔二氧化硅壳包覆的FeMg催化剂上,所制备的Cu/FeMg@SiO_(2)纳米核壳催化剂的物理化学性质通过一系列的表征技术进行分析,如XRD、TEM、N_(2)吸附-脱附、H_(2)-TPR,XPS和CO_(2)-TPD等。Cu/FeMg@SiO_(2)纳米核壳催化剂在液化石油气合成反应中表现出较高的CO转化率(96.6%)和较低CO_(2)选择性(21.9%),其中,液化石油气的选择性到达37.9%。反应结果表明,SiO_(2)壳层抑制了CH4的形成,有助于增加长链产物。同时,高的CO转化率归因于Cu/FeMg@SiO_(2)上活性金属Cu元素在SiO_(2)壳上的高分散,进一步促进了烯烃加氢和C5+烃类产物的裂解。本实验中所提出的催化剂制备方法将为金属和沸石基纳米级催化剂的合成提供新的策略。

沉淀法合成高比表面积超细SiO_2

以水玻璃和盐酸为原料，采用化学沉淀法制备出多孔型、高比表面积、超细SiO2，用BET、XRD、SEM、DTA－TGA等手段对其性能进行了表征，结果表明，所制得的多孔型SiO2比表面积可达1000m2／g以上，孔分布均匀（25A右）．粒径小，具有许多特殊的性能．

SiO_2气凝胶保温隔热材料在建筑节能技术中的应用

Si O_2气凝胶是一种三维空间网络结构固体材料,具有低密度、低热导率、高光透过率、高孔隙率以及高比表面积等特性,同时还兼有防火、防水等优良性能,是一种不可多得的轻质、环保、多功能材料,在建筑保温隔热领域有着广阔的应用前景。以建筑节能为目标,简要叙述了对Si O_2气凝胶的研究,从制备原材料种类的多样化,以及原材料和干燥成本降低等方面论述了其大规模生产应用的可能性,重点阐述了Si O_2气凝胶玻璃、Si O_2气凝胶隔热涂料、Si O_2气凝胶纤维复合材料以及Si O_2气凝胶混凝土和砂浆等在建筑保温隔热方面的应用研究进展;然后,从其所具备的优良特性出发,提出了一种由Si O_2气凝胶材料在建筑节能技术中的应用设想,主要从Si O_2气凝胶材料在保温隔热、防水、防火以及简化施工工艺等方面的优势,构建了全部由Si O_2气凝胶材料替代当前保温隔热材料在建筑节能中的应用体系,最后对Si O_2气凝胶材料在建筑保温隔热中的应用前景做了展望。

磁性纳米TiO_2/SiO_2/Fe_3O_4光催化剂的制备及表征

以纳米Fe3O4磁粉为核心,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂。用XRD、TEM及元素分析对其结构和表面形貌进行了表征。以具有偶氮染料结构的甲基橙水溶液为目标反应物,评价其光催化活性。结果表明,所制TiO2/SiO2/Fe3O4样品为双层包覆型结构,SiO2为中间层,最外层是锐钛矿型的TiO2。该复合光催化剂对甲基橙溶液有较高的光催化活性,并具有可利用其磁性回收重用的特点,应用前景广泛。

表面修饰SiO_2纳米微粒对锂基脂抗磨性能影响的研究

合成了表面修饰S iO2纳米微粒,利用四球摩擦磨损试验机考察了S iO2纳米微粒作为锂基脂添加剂的摩擦磨损行为,用扫描电子显微镜、能量色散谱仪和X射线光电子能谱仪对钢球磨损表面进行了分析.结果表明:S iO2纳米微粒作为锂基脂添加剂具有良好的抗磨损性能,能够显著提高锂基脂的失效载荷.这是由于在摩擦过程中,S iO2纳米微粒富集在磨损表面并形成边界润滑膜,对磨损表面起到修复作用,从而使得锂基脂的抗磨和承载能力明显提高.

前驱物对NiO/SiO_2气凝胶催化剂性能的影响

分别用硝酸镍、醋酸镍和氯化镍为活性组分前驱物 ,正硅酸乙酯为硅源 ,采用溶胶凝胶超临界流体干燥法制备了N SiO2 ,Ac SiO2 和C SiO2 催化剂 .经TEM ,TPR ,XRD ,IR等物性结构表征及催化加氢活性评价结果表明 :前驱物对由溶胶凝胶法制备催化剂中氧化镍的分散性 ,晶粒大小及与载体的相互作用都有明显的影响 ,N SiO2 催化剂有Ni—O—Si键形成 ,NiO呈簇团结构 ,粒径最小 ,分散性最好 ,但加氢活性最低 ;Ac SiO2 和C SiO2 催化剂中氧化镍呈微晶态 ,与载体相互作用较弱 .在三种催化剂中 ,NiO与载体相互作用强弱顺序为 :N SiO2 >Ac SiO2 >C SiO2 ,但加氢活性大小顺序相反为 :C SiO2 >Ac SiO2 >N SiO2 ;C SiO2 催化剂加氢活性和丁二酸酐的选择性均在 99%以上 .

多孔SiO_2与TiO_2复合纳米材料的制备及光催化性能

在溶胶-水热法所合成的锐钛矿相TiO2纳米晶基础上,利用模板剂调制的SiO2溶胶进一步合成了多孔SiO2与TiO2复合纳米粒子,重点研究了复合SiO2对纳米锐钛矿相TiO2热稳定性及光催化活性的影响.结果表明,复合SiO2提高了纳米锐钛矿相TiO2的热稳定性,经过900℃热处理后的TiO2仍然具有以锐钛矿相为主的相组成.在光催化降解罗丹明B实验过程中,经过高温热处理的复合纳米材料表现出优于Degussa P25 TiO2的活性,这主要与其锐钛矿相结晶度提高和具有较大比表面积等有关.

超亲水TiO_2/SiO_2复合薄膜的制备与表征

通过 ｓｏｌ－ｇｅｌ工艺在普通钠钙玻璃表面制备了均匀透明的 ＴｉＯ２／ＳｉＯ２复合薄膜．实验结果表明：在 ＴｉＯ２薄膜中添加 ＳｉＯ２，可以抑制薄膜中 ＴｉＯ２晶粒的长大，同时薄膜表面的羟基含量增加，水在复合薄膜表面的润湿角下降，亲水能力增强．当 ＳｉＯ２含量为 １０～２０ ｍｏｌ％时获得了润湿角为０°的超亲水性薄膜．

Fe^(3+)-TiO_2/SiO_2薄膜催化剂的结构对其光催化性能影响

以硅胶为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同量Fe^(3+)的TiO_2光催化剂(Fe^(3+)-TiO_2/SiO_2),以氙灯为光源,罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了研究。结果表明,Fe^(3+)-TiO_2/SiO_2比TiO_2纳米粉有更好的催化活性,Fe^(3+)的最佳掺入量为0.03％。罗丹明B在粉体和膜催化剂的作用下遵循不同的光催化反应机理。根据XRD,SEM,Raman,XPS和FTIR的表征结果可认为,TiO_2在SIO_2表面薄膜化和Ti-O-Si键的形成是催化活性提高和降解机理不同的主要原因。