以稻壳为原料的介孔MoO_(3)/SiO_(2)制备及其氧化脱硫性能

以稻壳为硅源和介孔模板,四水合钼酸铵为钼源,通过等体积浸渍法制备了一系列不同MoO_(3)负载量的介孔MoO_(3)/SiO_(2)。通过XRD、UV-Vis、FT-IR和N 2吸附-脱附等温线的技术手段对样品进行了表征。结果表明,低负载量的样品,MoO_(3)在载体SiO_(2)上分散较好;高负载量的样品开始出现正交晶系的MoO_(3)晶体。样品具有较大的比表面积和明显的介孔结构。采用二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)模拟油的氧化脱硫反应,评价了样品的催化性能,筛选出合适的催化剂为10%MoO_(3)/SiO_(2)。在优化的反应条件下,DBT和4,6-DMDBT的转化率均为99.9%。

介孔WO_(3)/SiO_(2)的制备及其氧化脱硫性能

以稻壳为硅源和介孔模板,磷钨酸为钨源,采用等体积浸渍法制备了一系列不同WO_(3)负载量的介孔WO_(3)/SiO_(2)催化剂。结果表明,低负载量的样品,WO_(3)晶粒在载体SiO_(2)上高度分散,且样品的比表面积、外表面积和介孔体积均较高。采用二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)模拟油的氧化脱硫反应,评价了样品的催化性能。在优化的条件下,2.4%WO_(3)/SiO_(2)样品给出了99.9%的DBT转化率和99.5%的4,6-DMDBT转化率。

镁合金表面介孔SiO_(2)改性等离子体电解氧化复合涂层组织与性能研究

为了在镁合金表面制备对损伤具有自修复能力的复合涂层,本文将负载了缓蚀剂8-羟基喹啉(8-HQ)的介孔SiO_(2)微容器掺杂在环氧树脂涂层中,并涂敷在经等离子电解氧化处理的镁合金AZ91D试样表面,制备了介孔SiO_(2)改性的等离子体电解氧化复合涂层。采用TEM、FT-IR、UV及TGA研究了8-HQ在微容器中的负载及释放规律;通过SEM、电化学测试研究了改性后的复合涂层表面微观形貌、耐蚀性、自修复效果及其自修复机理。研究结果表明:8-HQ在介孔SiO_(2)内的最大负载率约为16%,并在40 min内基本释放完全;通过预制缺陷,证明了涂层具备自修复能力,且自修复效率约为93%;改性后的复合涂层表现出更好的耐蚀性,从而提高了镁合金在实际应用中的使用寿命。

介孔V_(2)O_(5)/SiO_(2)的制备及其氧化脱硫性能研究

以农业废弃物稻壳为硅源和介孔模板,偏钒酸铵为钒源,通过等体积浸渍法制备了一系列不同V_(2)O_(5)负载量的介孔V_(2)O_(5)/SiO_(2)催化剂。采用相关的表征手段对样品进行了表征。结果表明,V_(2)O_(5)负载量在5%及以下时,V_(2)O_(5)在载体SiO_(2)上分散较好,且样品具有较大的比表面积和介孔体积。采用二苯并噻吩模拟油的氧化脱硫反应为探针反应,考察了样品的催化性能,并优化了反应的条件。结果表明,以5%V_(2)O_(5)/SiO_(2)为催化剂,叔丁基过氧化氢为氧化剂,在优化的反应条件下,二苯并噻吩(DBT)的转化率达到99.5%。

SiO_(2)气凝胶及其他功能填料对反射隔热涂料性能影响

为了提高SiO_(2)气凝胶反射隔热涂料的保温隔热性能,研究了亲水、疏水性SiO_(2)气凝胶的掺量对反射隔热涂料的太阳热反射率和隔热温差的影响,以及几种功能性填料的作用。结果表明:掺量1.5%的疏水SiO_(2)气凝胶制得的反射隔热涂料性能最好,其太阳热反射率达到了83.32%,隔热温差达到了31.6℃。掺量为9%的空心玻璃微珠所制的反射隔热涂料的反射率达到85.33%,隔热温差达到32.65℃,是其他功能性填料中表现最佳的一种填料。1.5%疏水SiO_(2)气凝胶和9%空心玻璃微珠复配制得的反射隔热涂料其导热系数为0.041 W·m^(-1)·K^(-1),比各自单独使用制得的反射隔热涂料的导热系数低30%~40%,表现出良好的保温隔热效果。

核壳结构Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@介孔TiO_(2)的合成及其光电催化降解水中有机污染物

为了实现太阳能光催化和光电催化降解污染物实用化,需要研发高效、稳定、易分离的催化剂。采用溶胶-凝胶法和水热法制备了Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@介孔TiO_(2)(FST)复合光电催化剂。通过表征分析证实了纳米FST成功合成,Fe_(3)O_(4),SiO_(2)和TiO_(2)纳米颗粒层层包裹,具有独特的核壳结构。在外加磁场的作用下,FST催化剂可以很容易地从悬浮液中分离出来。FST的表面光电流响应和阻抗测试结果显示其活性显著增强。利用制备的FST对其他有机污染物在可见光下的光电催化降解进行了研究,对亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙、阿莫西林光电催化90 min,降解率分别为98%,95%,92%,90%。主要活性物种捕获实验表明,FST通过光电耦合作用产生大量h^(+)和·OH从而使污染物降解为CO_(2),H_(2)O和无机离子。

α-Fe_(2)O_(3)@SiO_(2)@Cu_(2)O核壳结构复合物的合成及其光催化性质的研究

采用水热法,以FeCl_(3)·6H_(2)O和NaH_(2)PO_(4)·2H2O为原料,制备了α-Fe_(2)O_(3)纳米颗粒,然后以TEOS作为硅源,CTAB作为造孔剂,制备α-Fe_(2)O_(3)包覆SiO_(2)的介孔材料,然后对SiO_(2)包覆的α-Fe_(2)O_(3)掺杂过渡金属Cu_(2)O,得到α-Fe_(2)O_(3)@SiO_(2)@Cu_(2)O核壳结构复合物,并且利用XRD对制备的产品进行表征,进行光催化活性的评价。结果表明,以高压汞灯为光源,亚甲基蓝浓度为15 mg/L,当催化剂用量为5 mg,90 min的降解率达到47.3%。

Electrochemical hydrogen evolution efficiently boosted by interfacial charge redistribution in Ru/MoSe_(2) embedded mesoporous hollow carbon spheres

The strong metal-support interaction inducing combined effect plays a crucial role in the catalysis reaction. Herein, we revealed that the combined advantages of MoSe_(2), Ru, and hollow carbon spheres in the form of Ru nanoparticles(NPs) anchored on a two-dimensionally ordered MoSe_(2) nanosheet-embedded mesoporous hollow carbon spheres surface(Ru/MoSe_(2)@MHCS) for the largely boosted hydrogen evolution reaction(HER) performance. The combined advantages from the conductive support, oxyphilic MoSe_(2), and Ru active sites imparted a strong synergistic effect and charge redistribution in the Ru periphery which induced high catalytic activity, stability, and kinetics for HER. Specifically, the obtained Ru/MoSe_(2)@MHCS required a small overpotential of 25.5 and 38.4 mV to drive the kinetic current density of 10 mA cm^(-2)both in acid and alkaline media, respectively, which was comparable to that of the Pt/C catalyst. Experimental and theoretical results demonstrated that the charge transfer from MoSe_(2) to Ru NPs enriched the electronic density of Ru sites and thus facilitated hydrogen adsorption and water dissociation. The current work showed the significant interfacial engineering in Ru-based catalysts development and catalysis promotion effect understanding via the metal-support interaction.

表面磷酸基修饰的巯基功能化空心介孔SiO_(2)的制备及吸附性能研究

在水溶液中,分别以乙烯基三乙氧基硅烷VTES为内核前驱体,2-氰乙基三乙氧基硅烷CTES为致孔剂,巯基丙基三甲氧基硅烷MPTMS为外壳前驱体,使用一步法结合官能团差异性刻蚀技术制备巯基功能化空心介孔SiO_(2)纳米球HS-HMSNs。并通过后磷酸化法将HS-HMSNs转化为磷酸修饰的杂化空心多孔SiO_(2)纳米球H_(2)O_(3)P-HMSNs。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱仪等多种表征方法完整地揭示了功能化空心多孔材料的形貌、结构、化学组分和比表面积。结果表明:磷酸修饰后的材料含有一定量的P元素,且P含量为1.76%,证实了磷酸基团被接枝到SiO_(2)材料上,且磷酸修饰后的材料仍保持空心结构,并具有较大的比表面积。Cd^(2+)吸附实验显示,两种功能化材料在120min后吸附量接近饱和,当pH为6左右时,Cd^(2+)初始浓度维持在100~160mg/L时,材料表现出优良的吸附性能。此时,HS-HMSNs的最大吸附量达277.49mg/g,H_(2)O_(3)P-HMSNs的最大吸附量达304.62mg/g。且经过5次循环使用后,对Cd^(2+)的吸附性能仍是第1次的65%~70%,说明H_(2)O_(3)P-HMSNs作为重金属离子吸附剂具有良好的循环使用性能。

耐湿性有序介孔SiO_(2)减反射膜的制备及光学性能分析

采用氟硅烷链对有序介孔SiO_(2)光学减反射薄膜进行表面改性,有效提高其在潮湿环境中的稳定性。以三嵌段共聚物F127为模板剂,以正硅酸四乙酯为前驱物,在酸催化的醇体系中制备SiO_(2)溶胶。采用提拉法在石英基底上镀制薄膜,经350℃热处理后得到有序介孔SiO_(2)薄膜,薄膜对中心波长的透射率达到99.83%。通过嫁接氟硅烷链对薄膜表面进行改性,以有效阻止羟基和微孔开口对水蒸气的吸附。薄膜耐湿性测试在相对湿度80%、温度40℃的可控环境中进行,每隔15天进行一次薄膜透射光谱测试,采用光谱拟合方法分析薄膜的光学常数随测试时间的变化。结果表明,在湿度环境下,薄膜结构沿厚度方向具有非均匀性,薄膜折射率由靠近基底的边界到薄膜-空气界面呈非线性下降趋势。

将Na_(2)SiO_(3)降解微孔ZSM-5沸石合成ZM

采用弱碱性的Na_(2)SiO_(3)介质对ZSM-5沸石进行选择性改性处理,主要是脱硅降解,用处理后的沸石从其原来结构单元中脱除的硅物种和Na_(2)SiO_(3)物种中的硅共同作为硅源,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为合成沸石分子筛的模板剂,保持弱碱性环境,水热法合成了ZM分子筛,其结构中含有ZSM-5沸石单元。采用XRD、SEM、TEM和NH3-TPD等手段对碱处理的ZM沸石进行表征。结果表明:碱处理后的ZSM-5沸石具有类似于MCM-41的规整一维六方直孔道介孔结构,具有更高的酸中心密度、B酸中心比例和强酸中心比重,优化了沸石ZSM-5的脱硅降解处理条件。Na_(2)SiO_(3)体系在硅铝沸石脱硅降解时具有缓冲效应。

聚(L-乳酸-co-衣康酸丁二醇酯)/中空介孔SiO_(2)微球复合薄膜的制备及对草莓包装中微气氛的调控作用

为改善聚(L-乳酸)(PLLA)薄膜的果蔬平衡气调包装性能,文中首先通过熔融酯化缩聚法将聚衣康酸丁二醇酯(PBI)作为柔性链段引入PLLA中制备PLBI共聚物,进一步通过溶液浇筑法将中空介孔SiO_(2)微球(HMSM)作为气体渗透“通道”填充到PLBI中制备PLBI/HMSM复合膜。探究了软段嵌入、HMSM粒径对复合膜包装性能的影响,并评估了薄膜对草莓包装内气氛的调控作用。结果表明,与PLLA相比,PLBI薄膜的Tg降低了5.4℃,断裂伸长率增加了14.3倍。继续添加质量分数0.9%700 nm的HMSM后,PLBI薄膜的CO_(2)透过率(CDTR)和O_(2)透过率(OTR)分别约为PLLA的2.2倍和3.3倍,而水蒸气透过率有所下降。草莓保鲜结果表明,在3~25 d的贮藏期间,PLBI/HMSM薄膜内的CO_(2)和O_(2)含量分别维持在6.9%~8.0%和3.1%~4.6%,可为草莓提供理想的保鲜微气氛,有效延缓了草莓的枯干和腐烂。

基于SiO_(2)气凝胶及空心微珠填料的织物用隔热涂料的性能研究

为提高织物用隔热涂料的隔热性能,将SiO_(2)气凝胶和SiO_(2)空心微珠复配作为填料,研究了填料种类和添加量对涂层隔热性能及疏水性能的影响。结果表明:气凝胶和空心微珠分别添加15%和20%时,隔热效果最好,隔热率分别为21.16%和16.17%。10%气凝胶和20%空心微珠进行复配时,涂层隔热效果进一步提升,隔热率可达到24.83%,且此时疏水性能最好,水接触角可达116.82°,这表明隔热材料的复配能进一步提高涂层的隔热性能和疏水性能,可有效拓宽功能性,展现出更加宽阔的应用前景。

镁热反应制备介孔非均质SiO_(2)@SiC@C微球的吸波性能研究

以改良Stober法合成的介孔SiO_(2)为前驱体,通过自组装技术在SiO_(2)表面包覆酚醛树脂,碳化后形成SiO_(2)@C,再经800℃镁热反应得到形貌均匀的介孔非均相SiO_(2)@SiC@C微球,并利用XRD、XPS、Raman、BET、SEM和TEM对SiO_(2)@SiC@C进行表征/分析。结果表明,SiO_(2)@SiC@C微球由SiC、非晶SiO_(2)、非晶C和SiO_(x)C_(y)相组成,且表面存在大量介孔结构。介孔非均相SiO_(2)@SiC@C微球展现出优异的吸波性能,当模拟匹配厚度为2 mm时,最小反射损耗在17.74 GHz处达到-36.83 dB,当模拟匹配厚度为2.5 mm时,最大吸收带宽达到了6.63 GHz,完全覆盖了Ku段,表现出强吸收、宽频段的性能,这是介孔结构优化阻抗匹配和非均质界面增强界面极化协同作用的结果。本文制备的介孔非均相SiO_(2)@SiC@C微球可满足电磁波吸收防护领域的应用需求。

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。

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。

Pt/介孔SiO_(2)催化剂上烯丙基聚氧乙烯烷基醚的硅氢加成反应

以十二烷基胺为结构导向剂,正硅酸乙酯为硅源制备了介孔SiO_(2)(Meso-SiO_(2)),并在制备Meso-SiO_(2)过程中加入氯铂酸,制备了Pt负载量为(8.5~22.1)×10^(-6)的Pt/Meso-SiO_(2)催化剂。考察了Pt/Meso-SiO_(2)催化剂对七甲基三硅氧烷(MDHM)和烯丙基聚氧乙烯烷基烯丙基醚(HDE)的硅氢加成反应的催化性能。采用傅里叶变换光谱学(IR)、X射线小角衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和电子显微镜(SEM)对催化剂进行了表征。结果显示,在Pt负载量为17.2×10^(-6)的催化剂上,HDE∶MDHM物质的量比为1∶1时,可获得高达93.7%的MDHM转化率。催化剂重复试验结果显示,催化剂重复使用7次,催化活性无明显下降,可推断Pt活性粒子在介孔SiO_(2)载体的分散性是稳定的,这可能归因于TEOS水解过程中,Pt粒子被硅-氧-硅骨架嵌入,从而使其维持良好的催化稳定性。

中空二氧化硅微球包覆2-巯基苯并噻唑自修复涂层防腐性能

涂层技术广泛应用于金属设备腐蚀防护,而针对传统涂层服役过程中的微损伤难以及时探测并修复,导致损伤后涂层防腐性能失效、金属腐蚀进程加速等问题。开发一种中空介孔SiO2微球包覆2-巯基苯并噻唑的自修复涂层,并对涂层的自修复性能进行全面表征测试。将包覆2-巯基苯并噻唑的SiO2微球作为填料,添加到无溶剂环氧树脂涂层中制备自修复涂层,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中探查受损涂层在铜基体表面的自修复过程。采用多种测试表征方法测试SiO2微球包覆2-巯基苯并噻唑的可行性,对涂层的自修复机理进行深入分析,综合评价自修复涂层的防腐性能。采用溶胶-凝胶法对SiO2微球进行制备,制备的SiO2微球具有中空结构,微球直径约为623nm。通过XDR、FTIR与TG等测试表征技术验证SiO2微球实现对2-巯基苯并噻唑的包覆,且负载量良好;通过EIS阻抗测试对自修复涂层的修复性能进行测试,经对照实验测试自修复涂层具有较为良好的防腐性能,并在6d时防腐性能达到最大;通过SEM、EDS以及SKP等测试技术,从微观角度验证包覆2-巯基苯并噻唑的SiO2微球对损伤涂层的修复性能以及对铜基体的防腐性能。当涂层被划伤后,2-巯基苯并噻唑缓慢释放并通过强化学吸附与铜基体结合,在裸露金属基体表面形成一层保护膜,阻滞外部环境的腐蚀性介质对铜腐蚀,实现了涂层对损伤处的主动修复,在浸泡6 d后防腐效果显著。制备的包覆2-巯基苯并噻唑SiO2微球对损伤涂层具有一定的修复能力,能够有效延长涂层的服役寿命。

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。

一步法合成中空介孔纳米Cu/SiO_(2)及其催化还原硝基苯类化合物研究

采用一步水热法原位合成了中空介孔纳米Cu/SiO_(2)系列催化剂,通过SEM、TEM、XRD、FT-IR、XPS、BET及ICP对所合成的系列催化剂进行了表征分析,探索了铜前体用量对Cu/SiO_(2)系列催化剂形貌结构的影响,将系列催化剂用于催化硝基苯类化合物的还原反应。结果表明,最佳铜前体的用量为0.10 mol/L,铜负载量达到2.25 wt.%,其催化对硝基苯酚(p-NP)的转化率能在30 s内达到100%。该工作的创新性在于通过简单直接的原位技术制备金属粒径相对较小、形貌规则的中空介孔纳米Cu/SiO_(2)催化剂,实现了硝基苯类化合物的高效催化还原。