TiO_(2)/Cu_(2)O/Pt复合空心微球的制备及其光催化性能

以锐钛矿相TiO_(2)溶胶为基底,采用沉淀法和液相沉积法制备了TiO_(2)/Cu_(2)O/Pt复合空心微球,通过改变n_(Ti)4+∶n_(Cu)2+和H_(2)PtCl_(6)·6H_(2)O溶液的加入量对TiO_(2)的形貌和结构进行调控,采用不同的方法对不同样品的物相及结构、微观形貌和光学性能进行了对比分析。分析结果表明,复合材料中Pt与Cu_(2)O的引入产生协同效应,不仅在一定程度上阻止了电子-空穴的复合,还降低了禁带宽度,在可见光区域光吸收明显增强。与TiO_(2)、Cu_(2)O和TiO_(2)/Cu_(2)O光催化剂相比较,TiO_(2)/Cu_(2)O/Pt降解有机污染物的能力显著增强,首次光照120 min可降解93%的甲基橙(MO)溶液,4次循环后降解率为71%,具有良好的光催化稳定性能。

基于SiO_(2)@CA微球的非晶结构色涂层的制备及光学性能

目的制备基于SiO_(2)@CA微球的非晶结构色涂层,并得到调控结构色颜色的方法,作为功能包装或智能包装的潜在应用。方法将咖啡酸(CA)与SiO_(2)微球在CuCl_(2)和NaBO_(3)·4H_(2)O的催化下产生活性氧(ROS),使CA迅速氧化为具有强黏附性的聚咖啡酸(PCA)包覆SiO_(2)微球,即SiO_(2)@CA复合微球,然后将该复合微球与无水乙醇组成的悬浮液喷涂于亲水化的玻璃基片表面,从而制得非晶结构色涂层。采用FT-IR、XPS、TGA、SEM等对SiO_(2)@CA复合微球及其结构色涂层进行表征,研究CA含量、CuCl_(2)/CA的质量比和NaBO_(3)·4H_(2)O/CA的质量比对复合微球的形貌及结构色涂层光学性能的影响。结果在CA质量分数为5%、CuCl_(2)/CA的质量比为12∶和NaBO_(3)·4H_(2)O/CA的质量比为64∶的制备条件下可以得到适宜的SiO_(2)@CA复合微球及结构色涂层。结论采用CA可有效提高所制备非晶结构色涂层颜色的对比度,实现颜色调控。

纳米SiO_(2)粒子表面接枝共聚合物微球的制备及其吸附Cu^(2+)性能

采用KH570对纳米SiO_(2)进行改性,将其作为Pickering乳液的稳定剂;利用反相(Pickering)乳液聚合法制备SiO_(2)@丙烯酰胺(AM)-丙烯酸(AA)共聚物复合微球,并对改性前后纳米SiO_(2)以及复合微球的结构、形貌及质量损失进行了表征;探究pH值、温度和单体比例对复合微球吸附Cu^(2+)效果影响,并对吸附过程进行动力学和吸附等温线拟合。结果表明,改性后的纳米SiO_(2)亲油性增强,提高稳定乳液的能力;Cu^(2+)吸附实验表明,复合微球吸附的最佳pH值为6,且吸附量随着AA用量增加而增大;复合微球吸附Cu^(2+)的过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型。

SiO_(2)空心球及SiO_(2)/TiO_(2)复合空心球的制备与性能研究

空心球材料是一种理想的保温结构,其极大降低了表观密度和空气对流换热,增加了热反射,降低了热导系数。因此,空心球材料在建筑、涂料、装潢等领域有着较大的应用前景。采用模板法以聚苯乙烯微球为模板,制备了纳米级SiO_(2)空心球,再以此SiO_(2)空心球为模板,采用包裹沉淀法制备了SiO_(2)/TiO_(2)复合空心球。结果显示:SiO_(2)空心球粒径为150 nm左右,球壳厚度小于10 nm;SiO_(2)/TiO_(2)复合空心球粒径为150 nm左右,球壳厚度约为20 nm,TiO_(2)主要存在于球壳表面。SiO_(2)空心球的太阳光反射率可达80%,导热系数在0.050 W·m^(-1)·K^(-1)~0.054 W·m^(-1)·K^(-1)之间。SiO_(2)/TiO_(2)复合空心球的太阳光反射率在可见-近红外波段可达90%,可见光波段可达95%,导热系数在0.050 W·m^(-1)·K^(-1)~0.052 W·m^(-1)·K^(-1)之间。

TiO_(2)-SiO_(2)复合材料的结构调变对其催化应用的影响

TiO_(2)-SiO_(2)复合材料(TSCM)的催化应用性能受到其所含TiO_(2)物种的晶相和SiO_(2)骨架的孔道结构的显著影响。本文归纳总结了TSCM中TiO_(2)物种晶相、SiO_(2)骨架的孔道结构、形貌等特性的调变规律及其对TSCM催化性能的影响,并展望了TSCM材料的结构特性演变趋势以及在制备方法上的取舍。TSCM直接作为催化剂时,其活性位普遍被认为是TiO_(2)-SiO_(2)界面上的Ti—O—Si键位和酸性位点。而作为载体材料时,TSCM中的TiO_(2)物种可以与负载的金属活性中心表现出显著的载体-金属相互作用(SMSI),TiO_(2)物种的晶相可以对形成的金属活性中心的性能产生显著影响。在TSCM材料的合成研究中,合成含有单一锐钛矿相(Anatase)TiO_(2)物种的Anatase-SiO_(2)或单一金红石晶相(Rutile)的Rutile-SiO_(2)类型TSCM材料,以及同时含有这两个晶相TiO_(2),但晶相比例可调的A/R-SiO_(2)类型TSCM材料仍充满挑战。TSCM的SiO_(2)骨架特性调控也同样具有挑战,如何在得到特定晶相和粒子尺寸的TiO_(2)物种的同时获得特定孔道特性和形貌特征的SiO_(2)骨架,仍是研究的难点和热点。两步法无需同时控制TiO_(2)和SiO_(2)物种的制备参数,重现性好,多用于特殊形貌的TSCM的制备,但通常其中TiO_(2)物种的分散度不佳。而一步法制备过程简短,更容易得到多孔-大比表面积材料,有利于实现TiO_(2)粒子的尺寸控制及其在SiO_(2)骨架中的均匀分布,从而得到更丰富的Ti—O—Si界面活性物种,但需要在同一合成体系中同时控制相互影响的TiO_(2)和SiO_(2)物种的制备参数,调控难度极大,与两步法相比,重现性较差。

基于Au/SiO_(2)复合纳米球阵列的海洛因及其代谢物的SERS检测与高效鉴别

高危阿片类毒品海洛因的泛滥,对国家安定、社会经济和人民生命财产安全带来了巨大的危害。高效、准确的海洛因及其代谢物的检测鉴定方法在打击毒品犯罪,处理涉毒案件以及公安禁毒工作中具有十分重要的意义。表面增强拉曼光谱(SERS)兼具检测速度快、操作简便、灵敏度高、指纹识别及无损检测等优点,能够实现对毒品的高效、便携检测。若结合模式识别技术,可提高数据处理效率、避免人为错判的发生,进而实现自动精确分类识别的目的。针对溶液中微/痕量海洛因及其代谢物,提出了基于Au/SiO_(2)复合纳米球阵列(Au/SiO_(2)NSA)的SERS检测与模式识别相结合的方法,实现对它们的灵敏检测与高效鉴别。首先,采用气-液界面自组装和磁控溅射沉积的方法制备了具有良好SERS活性和结构一致性的Au/SiO_(2)NSA,以此为SERS基底(芯片),结合便携式拉曼光谱仪,成功实现了对水溶液中海洛因及其主要活性代谢物(6-单乙酰吗啡(6-MAM)和吗啡)的灵敏检测,检测限低至10^(-4)mg·mL^(-1)。然后,利用模式识别技术中的系统聚类分析(HCA)、主成分分析(PCA)和支持向量机(SVM)对所获得的谱图数据进行定性/定量分类识别。结果表明,在HCA和PCA均能准确分类的基础上,采用基于径向核函数、线性核函数、多项式核函数、S型核函数中任意一种建立的PCA-SVM模型,均能够100%地对海洛因、6-MAM和吗啡进行定性识别;选取基于径向核函数的SVM模型,对不同浓度海洛因定量区分的准确率可达90.1%;而通过基于线性核函数的SVM模型,对不同浓度6-MAM和吗啡的判别准确率分别为84.8%、70.2%。这项工作不仅为基于SERS的灵敏检测与精准鉴别提供了一种具有实用价值的高质量基底(芯片),也为对海洛因及其代谢物进行准确的分类及识别给出了可行的方案。

SiO_2空心微球复合材料力学性能的实验研究

本文对三种不同密度的ＳｉＯ_２空心微球／环氧树脂复合材料进行了静态压缩性能的实验测定和断口形貌分析，并对其结构形态与破坏过程作了微观适时观察。实验是在Ｉｎｓｔｒｏｎ材料试验机和带加载台的扫描电镜上进行的。除测得上述材料的弹性常数和抗压强度外，还根据微观观察的结果，对三种材料在压缩载荷作用下不同的破坏形态、变形特点、粘结强度和破坏模式等进行了初步分析和讨论。

TiO_(2)/SiO_(2)/H^(+)-ATP复合催化剂的制备及性能

为了制备色度低、活性高、反应时间短且副反应少的钛系催化剂,以坡缕石(ATP)为载体,制备了TiO_(2)/SiO_(2)/H^(+)-ATP复合催化剂。研究了催化剂Ti,Si物质的量比及酸化ATP(H^(+)-ATP)载体引入量对催化剂催化性能的影响规律。通过探究聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)色度及流变性能,评价TiO_(2)/SiO_(2)/H^(+)-ATP催化剂的催化性能。结果表明,催化剂n(Ti)∶n(Si)为9∶1,H^(+)-ATP载体加入量为10%时,催化剂TiO_(2)/SiO_(2)/H^(+)-ATP的催化效果最佳,制备的PET性能最好。

反相微乳法制备纳米CdS/SiO_2复合颗粒和空心SiO_2球

采用Triton X-100/环己烷/正辛醇/水W/O型微乳体系,制备了粒径分布均匀、尺寸在30-50nm范围内的CdS/SiO2复合球,并通过酸处理,得到了相应的空心SiO2球。用TEM、XRD、FTIR、BET等手段对产品进行了表征。研究表明,改变反应物的加入量和反应物的浓度,影响颗粒的尺寸及其空心的大小。

纳米结构TiO_2/PS及TiO_2空心球的自组装与表征

以TiCl4的盐酸溶液配制的TiO2溶胶为前驱体,以聚苯乙烯微球为载体,在表面活性剂存在下,通过逐层自组装技术制备了纳米结构TiO2/PS及TiO2空心球.利用XRD,SEM,TG-DTA等对复合颗粒进行了表征.研究表明:纳米结构TiO2/PS的组成、结构、形貌和粒度可通过溶胶酸度、组装时水解反应温度、煅烧温度、硫酸根的加入量来控制.

基于SiO_(2)@QLNPs微球的非虹彩结构色涂层的制备及其光学性能研究

本研究采用酸沉法制备了纳米木质素微球(LNPs),经过季铵化后得到季铵化纳米木质素(QLNPs),利用QLNPs与SiO_(2)的静电作用,通过共混法制备得到SiO_(2)@QLNPs复合微球,并将其悬浮液喷涂于亲水化的玻璃基片表面后得到非虹彩结构色涂层。采用SEM、XRD、FT-IR等对SiO_(2)@QLNPs复合微球及其结构色涂层进行了表征,探究了木质素含量对SiO_(2)@QLNPs复合微球的粒径、形貌及结构色涂层光学性能的影响。结果表明,当木质素质量分数不超过40%时,随着木质素含量的增多,SiO_(2)@QLNPs复合微球粒径逐渐增大且单分散性较好、结构色涂层红移且对比度提高,但当木质素的质量分数为50%时,过多的木质素会覆盖结构色涂层的颜色。

含吡啶单元给体-受体-给体型共轭聚合物/TiO_(2)空心球复合物的制备及其光催化活性研究

制备了含吡啶单元低能带隙给体-受体-给体(D-A-D)型共轭聚合物:聚(2,5-二(2-(3,4-乙撑二氧噻吩))基吡啶)与TiO2空心球的复合物(反应体系中,单体(2,5-二(2-(3,4-乙撑二氧噻吩))基吡啶)与TiO_(2)的质量比为1︰2、1︰3和1︰4),并研究了该类复合物的光催化活性.采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等测试对该复合材料的结构和形貌进行了表征.结果表明:TiO_(2)空心球呈锐钛矿相结构,其表面负载有聚(2,5-二(2-(3,4-乙撑二氧噻吩))基吡啶).在模拟太阳光照射下,对罗丹明B水溶液进行光降解,发现单体与TiO_(2)的质量比为1︰3时的复合物光催化降解效率最高,光照240 min降解效率可以达到92.1%,证明该聚合物的引入提高了TiO_(2)空心球的光催化性能.

空心TiO_2-Q-PDEAEMA/M(0)复合纳米微球的“点击”化学制备与表征

以聚苯乙烯球为模板,水解钛酸四正丁酯制备出了空心TiO2微球。采用原子转移自由基聚合法合成了聚N,N-二乙基胺基甲基丙烯酸乙酯(PDEAEMA)高分子链,利用"点击"化学在空心TiO2微球表面接枝PDEAEMA高分子链,季铵化后与贵金属离子进行离子交换用硼氢化钠还原得TiO2-Q-PDEAEMA/M(0)复合纳米微球。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等对制备的复合微球进行了表征。结果表明,TiO2-Q-PDEAEMA/M(0)空心纳米复合微球在水中的分散行为具有pH敏感性。

硅源对介孔SiO_2空心球结构的影响

以低度交联的三聚氰胺甲醛（MF）微球为高分子模板剂,采用正硅酸四乙酯（TEOS）和Ludox AS-40硅溶胶2种硅源,分别经溶胶-凝胶法和静电自组装法,制备了T-MF@SiO_2和A-MF@SiO_2核-壳结构复合微球,再辅助高温煅烧模板法除去MF高分子微球,成功制备了T-SiO_2和A-SiO_2空心球。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、比表面积孔径分布测定仪（BET）等手段对样品的形貌、结构和组分进行了表征和比较,同时,对介孔SiO_2空心球的形成机理也进行了探讨。结果表明：T-SiO_2空心球和A-SiO_2空心球的粒径尺寸在300~400nm,比表面积分别为425m2/g和297m2/g,两者在壳层的完整性、孔径分布的均一性方面存在差异。

ZnO/In_2O_3复合空心球的制备及其光电催化葡萄糖降解性能

通过葡萄糖协助的水热以及随后的退火处理两步法成功制备了系列ZnO/In2O3复合空心球.X射线衍射(XRD)谱表明,经500°C退火制得的ZnO/In2O3复合空心球中的ZnO以非晶态存在,但是随着退火温度的提高,其逐渐转变为纤锌矿结构.场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和透射显微镜(TEM)结果表明,ZnO/In2O3复合材料具有空心球结构,复合纳米颗粒之间结合紧密.将ZnO/In2O3复合空心球组装成薄膜光电极,研究了其光电催化降解葡萄糖的性能.结果表明,700°C退火处理的ZnO/In2O3复合空心球薄膜电极可产生最高的光致电流密度.通过光致发光光谱(PL)发现,与ZnO或In2O3空心球相比,ZnO/In2O3复合空心球的发光强度猝灭效果明显.这是由于复合材料中晶界处产生的p-n结电场,降低了光生电子-空穴对的复合几率,从而使更多的光生电子可迁移到电极表面.

活塞杆表面制备CoNiCrAl/Cr2O_(3)·SiO_(2)·TiO_(2)复合涂层的性能研究

采用超音速火焰喷涂与高焓等离子喷涂相结合的方法,在启闭机活塞杆用45钢表面制备了CoNiCrAl/Cr2O_(3)·SiO_(2)·TiO_(2)复合涂层。分析了该涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、结合强度、抗磨损性能和电化学性能等,并分析了涂层的磨损机理。结果表明:涂层的孔隙率为0.57%,涂层的平均显微硬度达1332.3HV0.2,涂层结合强度均值达到63.7 MPa,涂层的抗摩擦磨损性能是基体45钢的84.3倍,CoNiCrAl/Cr2O_(3)·SiO_(2)·TiO_(2)涂层具有优良的抗磨损性能。CoNiCrAl/Cr2O_(3)·SiO_(2)·TiO_(2)涂层的抗电化学腐蚀能力强于基体的。利用超音速火焰喷涂与高焓等离子喷涂相结合制备的CoNiCrAl/Cr2O_(3)·SiO_(2)·TiO_(2)涂层具有优良好的应用前景。

分级介孔SiO_(2)空心微球氨基修饰及木瓜蛋白酶固定化

为了提高SiO_(2)载体材料的酶固定化性能,分别采用接枝法和原位法对自制的分级介孔SiO_(2)空心微球进行氨基修饰,并考察其木瓜蛋白酶固定化性能。与未修饰的样品相比,接枝法修饰后微球一级最可几孔径(8.68~8.70 nm)减小,二级最可几孔径(29.30~29.89 nm)无明显变化,表明氨基主要修饰在一级孔道中。原位法修饰后样品的一级最可几孔径(4.47~7.34 nm)、二级最可几孔径(14.49~19.78 nm)均有明显减小,表明一、二级孔道中均有氨基修饰。与未修饰和接枝法修饰的样品相比,原位法修饰后样品的最大木瓜蛋白酶固定量为750 mg×g^(-1),相对酶活力为121.0%,均高于未修饰和接枝法修饰的样品。原位法氨基修饰在提高SiO_(2)载体材料的酶固定化性能方面更具优势。

Fe/S共掺杂TiO_(2)空心球膜的制备及光催化降解甲醛研究

甲醛是一种常见的室内污染物,对人体健康有极大的危害。以钛酸四丁酯为前驱体,Fe(NO_(3))_(3)和硫脲分别为Fe、S掺杂源,纳米碳球为模板,制备Fe、S共掺杂TiO_(2)空心球(Fe/S-THs)。采用丝网印刷法在牛皮纸载体上制备TiO_(2)空心球(THs)膜,并测试空心球膜对甲醛的光催化降解活性。借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、比表面积分析仪、紫外-可见漫反射光谱仪对复合膜的结构和形貌进行表征。结果表明,所制备空心球的直径均为200~300 nm,Fe/S-THs具有良好的可见光吸收性能;0.50 Fe/S-THs膜与THs膜相比具有更佳的紫外光、可见光催化降解活性,在可见光照射下经5次循环使用后催化降解率仅下降6%。

弱酸性溶液中快速制备PS/SiO_(2)空心微球及其应用研究

以聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂,通过乳液聚合法合成了单分散聚苯乙烯(PS)微球。以PS微球为种子,在弱酸性溶液及不同温度下水解正硅酸乙酯(TEOS),一步合成了具有PS和SiO_(2)复合壳层的空心微球。研究了溶液p H及反应温度对微球空心度的影响,结果表明,能否得到空心微球受制于不同pH及温度下TEOS水解、缩聚速率以及所生成的纳米Si O_(2)对PS微球的包覆程度,溶液pH为3.0左右时,室温下反应就可以得到空心微球;pH升高至4.0~5.0时,反应温度达到40℃以上才可以得到空心微球;pH达到6.0时即使升温至50℃以上也无法得到空心微球。通过实验证实了空心SiO_(2)微球镀层不仅对玻璃具有增透效果,还可以使玻璃表面呈现出超亲水性。

环氧树脂/SiO_2空心球低介电常数材料的制备与性能研究

以正硅酸乙酯为前驱体,采用模板法制备了粒径为50 nm左右的SiO2空心球,并将其掺入到环氧树脂中,制备了EP/SiO2空心球纳米复合材料。采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)和精密阻抗分析仪分别对复合材料的化学结构、断面形貌、热稳定性及介电性能进行了表征。结果表明:在掺杂量不大于10%范围内,EP/SiO2空心球纳米复合材料的介电常数随电场频率的升高而逐渐降低,相同测试频率下,复合材料的介电常数随纳米SiO2含量的增加而降低;复合材料的介质损耗(tanδ)随着频率的增加而增加,在102～104Hz,复合材料的tanδ均大于纯EP;在104～106Hz,复合材料的tanδ均小于纯EP;复合材料的热稳定性稍有改善。