两亲SiO2纳米颗粒的制备及提升聚合物性能

提出了一种两亲SiO₂纳米颗粒的制备方法,借助红外光谱及Zeta电位测试证实了相关基团在SiO₂纳米颗粒两侧成功接枝,探究了其对聚合物聚丙烯酰胺(HPAM)性能的影响。通过稳态和动态流变性测试发现,两亲性和亲水性的SiO₂纳米颗粒都可以增强聚合物溶液黏度和黏弹性。聚合物通过分子间作用力吸附在SiO₂纳米颗粒表面,形成复杂的三维网络结构,由于两亲SiO₂纳米颗粒的两侧非对称结构,其与HPAM分子间存在氢键、静电作用和疏水作用等多重相互作用,促使两亲SiO₂纳米颗粒比未修饰亲水SiO₂纳米颗粒在提升聚合物性能方面效果更为显著。进一步研究发现,与未修饰亲水SiO₂纳米颗粒相比,两亲SiO₂纳米颗粒能够在高温、高盐条件下使聚合物溶液具有更高的黏度保留率。     

一种疏水棉织物制备方法的研究

为了提高亲水棉织物分离速度、分离效果及增加重复使用次数,采用简单的两步法对亲水棉织物进行表面改性,即先用没食子酸(Gallic acid)和硫酸铜(CuSO₄)在棉织物表面形成GA-Cu(Ⅱ)络合物改性层,再用十八胺进一步修饰,制备疏水改性棉织物。利用全反射红外光谱对改性后棉织物进行表征,并通过测试改性后棉织物与去离子水的静态接触角来评价其疏水性能。结果表明：在本研究范围内的最佳实验条件为没食子酸浓度12.8 mg/mL、硫酸铜浓度10.0mg/mL、十八胺浓度8.0 mg/mL,室温下反应4.0 h,改性棉织物与去离子水的接触角为140.9°;改性后棉织物可用于植物油/水混合物和机油/水混合物的分离,分离速度快,效果好,可以多次重复使用。     

稀土Ce掺杂PLA-PEG-PLA/SiO2杂化材料的制备研究

PLA-PEG-PLA/SiO₂杂化材料是金属有机框架的理想配体,由于配位模式的不可控,导致制备的稳定性不好。首先通过建立稀土Ce掺杂PLA-PEG-PLA/SiO₂杂化材料的烯丙基苯衍生物基,分析稀土Ce的光催化降解活性,再根据稀土Ce的电子、电中性和吸电子取代基的电化学特性,采用铁磁性壳核结构的γ-Fe₂O₃/ZnO纳米复合光催化剂从而实现对PLA-PEG-PLA/SiO₂杂化材料的配体设计,最后通过钯催化剂前体和配体的比例调节,建立稀土Ce的生物质化学链的复合材料的合成结构模型,实现稀土Ce掺杂PLA-PEG-PLA/SiO₂杂化材料的优化制备。测试结果表明,制备的杂化材料化学稳定性较好,具有较好的活化性能,在光电催化方面具有很好的应用价值。     

表面改性纳米Al2O3电流变液的制备及性能

在水热反应条件下,采用十二烷基苯磺酸钠（SDBS）对纳米Al2O3进行表面改性处理,通过红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）等手段对表面改性的纳米Al2O3进行了表征;探讨了pH值、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）用量对表面修饰效果的影响;对改性纳米Al2O3电流变液进行了性能测试．结果表明,采用SDBS对纳米Al2O3进行表面改性处理,要在中性环境下进行;SDBS含量占纳米Al2O3质量的2．0％左右时,可以获得表面修饰效果理想的纳米Al2O3粒子;SDBS的加入影响了纳米Al2O3颗粒的表面性质,使其与甲基硅油的润湿性大大提高,改性纳米Al2O3含量为30％的电流变液在2kV／mm的电场作用下静态剪切应力可达1．04kPa．     

石墨烯@银协同提升LiFePO4储锂性能综合实验设计

结合LiFePO₄正极材料电化学特性,设计了石墨烯@银协同提升LiFePO₄储锂性能的综合性实验教学案例。实验采用溶剂热法制备LiFePO₄纳米颗粒,将其与石墨烯和硝酸银均匀混合,并在氮气下经热处理后制备出LiFePO₄/石墨烯@银正极材料。采用XRD、FESEM、TEM、XPS、锂电测试系统和电化学工作站等对产物进行结构表征、性能测试及评价。结果表明,石墨烯@银在LiFePO₄纳米颗粒间形成的三维导电网络增强了电子传导和锂离子传输,进而提升LiFePO₄储锂性能。     

超疏水固体表面的形态特征

近年来,超疏水表面(对水的接触角超过150°)由于其在人们的日常生活和生产中潜在的应用价值而引起了人们的广泛关注.固体表面的浸润性是材料的基本特性之一,主要由材料表面的化学成分和微观几何结构共同决定.一般情况下,超疏水表面可以通过两种方法来制备:在疏水性表面构建粗糙结构或者在粗糙表面修饰低表面能物质.由于每种材料的表面能是一定的,所以,控制固体表面的粗糙结构显得更为重要.实验表明:固体表面的微米结构、纳米结构,尤其是微米/纳米相结合的结构能更好地提高固体表面的超疏水性能.     

MoS2/SiO2/Si异质薄膜器件的制备与NH3探测性能实验研究

采用磁控溅射技术，通过改变制样工艺条件在SiO₂/Si基片上沉积MoS₂薄膜，以形成异质薄膜器件，并对其微观结构、形貌特征和NH₃探测性能进行表征和分析。研究结果表明，在室温条件下MoS₂/SiO₂/Si异质薄膜器件表现出了明显的NH₃响应性能，并且器件的响应与薄膜厚度和沉积温度存在关联，最高可达230%,远超过单一薄膜。同时，器件的响应速度较快，响应/恢复时间为7.4 s/24.8 s。进一步通过构建界面能带结构图，对器件的气敏机理作了深入阐释。     

苎麻表面接枝改性及其对苎麻纤维增强环氧复合材料力学性能与界面性能的影响研究（英文）

目的:通过在苎麻纤维表面接枝纳米二氧化硅颗粒,改善苎麻纤维与环氧树脂的界面粘结性能,从而提升苎麻纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能。创新点:将纳米二氧化硅颗粒接枝到苎麻纤维表面,从而大幅提升苎麻纤维与环氧树脂的界面粘结性能与复合材料的力学性能。方法:利用十二烷基硫酸钠均匀分散二氧化硅纳米粒子,并在硅烷偶联剂作用下,将二氧化硅纳米粒子接枝到苎麻纤维表面。结论:纳米二氧化硅接枝到苎麻纤维表面大幅提升了纤维表面粗糙度,降低了纤维亲水性能,升高了纤维与环氧树脂的界面粘度,从而改善了复合材料的力学性能。     

交联淀粉/聚乙烯醇可降解树脂的制备及改性

采用微波辐照技术对玉米淀粉进行了间歇式交联改性,对CaCO₃进行了表面亲油性处理,再将交联改性的玉米淀粉、聚乙烯醇（PVA）、甘油及其它助剂经混炼、压片得到交联淀粉/聚乙烯醇（C-CS/PVA）可降解树脂,对其进行了CaCO₃增强改性,并采用红外光谱、扫描电镜、拉伸等测试方法对其进行了表征。研究结果表明:采用硬脂酸和月桂酸钠可成功对CaCO₃进行表面有机改性,其表面亲油化度可达55.6%;淀粉交联改性后仍能保持分散及表面形貌,粒径为5²0μm;当淀粉用量为30份时C-CS/PVA可降解树脂的拉伸强度约为20MPa,断裂伸长率为233%,略低于行业标准;使用改性纳米CaCO₃对C-CS/PVA可降解树脂增强,其拉伸强度可提高到22.5MPa,断裂伸长率由233%提升至350%,增强增韧效果显著。     

不同CO2搅拌剂量及后续搅拌对水泥浆体新拌和硬化性能的影响(英文)

目的：本文旨在探究不同CO₂搅拌剂量对于水泥浆体新拌及硬化性能的影响,通过延长搅拌时间来提升其性能,并通过热重分析、扫描电镜观察等微观分析探究CO₂与新拌水泥浆体之间的反应机理。创新点：1.采用定制的具有气密性的搅拌仪器;2.通过延长搅拌时间改善CO₂搅拌水泥浆体的流动性和微观结构。方法：1.通过流动性、凝结时间、水化热测试对水泥浆体的新拌性能进行表征;2.通过抗压强度、吸水性及吸水率测试对水泥浆体的硬化性能进行表征;3.通过热重分析、扫描电镜观察、背散射电子图像分析对样品的微观结构进行表征。结论：1.随着CO₂剂量的增加,水泥浆体的流动性急剧下降,甚至失去塑性,这主要与水泥熟料表面生成的水合物和碳酸盐所形成絮凝网络有关。2在施加1 min的后续搅拌后,新拌水泥浆体的流动性可以提高53%～85%,这是因为絮凝结构被破坏,被束缚的自由水释放。3.CO₂搅拌会造成抗压强度降低约10%～20%,这是由于新拌水泥浆体的流动性差,导致硬化基质中形成了更多的孔隙结构。4.在施加1 min的...     

EuFeO3/Eu3Fe5O12混合相纳米颗粒制备及其可见光光催化性质研究

用溶胶-凝胶法制备出EuFeO₃纳米颗粒,通过调节蒸胶温度控制Eu₃Fe₅O₁₂相的生成,X射线衍射测试结果表明当蒸胶温度升高到140℃时,样品会出现EuFeO₃和Eu₃Fe₅O₁₂的混合相.并且随着蒸胶温度的升高,样品的磁性逐渐增强,但可见光下对有机染料罗丹明B的催化降解效率逐渐减弱.当在光催化反应中加入少量H₂O₂后,由于存在非均相芬顿反应,罗丹明B的降解效率有了进一步的提高.     

二级结构PANI/PS仿生复合微球的制备及其3D分级结构的计算

合成一系列不同直径的聚苯乙烯小球,以其为硬模板包裹苯胺,并在其表面修饰低表面能物质十二烷基苯磺酸钠(SDBS)制备了超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微球。通过模拟昆虫复眼结构,利用聚苯乙烯小球层层堆积,并在其表面聚合成聚苯胺纳米结构阵列使其表面获得超疏水性能。此外我们还通过模型模拟,能量分析计算出理论接触角以及所处的超疏水状态。     

表面改性纳米二氧化硅粒子制备与分散性表征分析

通过预处理填料法制备了硅烷偶联剂(KH-560)表面改性纳米二氧化硅,采用激光粒度仪、BET比表面积法、FT-IR、SEM和TEM对纳米二氧化硅粒子表面改性前后的粒径分布、比表面积、分子结构与分散性作了表征分析。实验结果表明:纳米二氧化粒子经硅烷偶联剂(KH-560)表面改性后,粒径分布变窄,比表面积增加,分子结构改变,分散效果好。对纳米二氧化硅粒子表面改性前后填充聚丙烯的分散性和界面形态进行了探析。     

十六醇对球形纳米二氧化硅的表面改性

选用十六醇作为疏水改性剂对单分散球形纳米二氧化硅进行表面改性。考察改性剂用量、改性时间、改性温度等因素对改性效果的影响。并用FT-IR、DTA、SEM对改性前后样品进行表征。以DTA测试结果作为改性评价标准,通过正交试验优化改性条件。结果表明,在5.0 g二氧化硅、1 g对甲苯磺酸、100 m L辅助溶剂二甲苯中、改性剂十六醇用量4.5 m L、改性时间70 min、改性温度75℃条件下,改性效果最佳。     

碳基柔性正极制备的综合性实验研究

通过一步水热法将MnO₂纳米颗粒生长在碳布上,得到可用于锌离子电池正极的柔性电极材料,并将所得电极材料用于组装柔性锌锰电池进行性能测试。改变MnO₂的沉积速率和碳布的预处理方式,探究所得样品的形貌和性能变化。结果表明,采用酸浸的方式处理碳布和MnO₂沉积速率为15 r/min时,得到的碳布-MnO₂柔性正极材料性能优异。将此条件下得到的柔性电极材料作为柔性锌锰电池的正极,结果显示柔性电池具有优异的能量储存能力和抗弯曲变形性能。该实验方法成本低、环保、易操作,为柔性锌离子电池正极材料的制备和性能优化提供了有效途径。     

Al2O3膜对高温环境下NiCrAlY-SiC复合镀层内部反应的阻隔及涂层耐磨性研究

为了解决以SiC颗粒为磨料的叶尖耐磨复合镀层在高温工况下SiC与涂层中Ni元素反应导致涂层耐磨性下降等问题,采用化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)工艺方法在SiC颗粒表面制备了Al₂O₃膜以阻隔SiC与涂层中Ni元素的反应。研究了0.5～1.0μm和5.0～10.0μm这2种厚度范围的Al₂O₃膜对NiCrAlY-SiC@Al₂O₃叶尖耐磨镀层中SiC颗粒与NiCrAlY镀层在1 100℃高温环境下反应的阻隔效果,并测试了2种Al₂O₃膜厚度的NiCrAlY-SiC@Al₂O₃叶尖耐磨镀层在1 100℃高温环境下保温500 h后的耐磨性。结果显示,5.0～10.0μm厚度的Al₂O₃膜可有效阻隔SiC颗粒与NiCrAlY镀层的高温反应,使NiCrAlYSiC@Al₂...     

“白变黑”诱导纳米TiO2产生光热转换性能的综合实验设计

设计了黑色纳米二氧化钛(TiO₂)制备及“白变黑”诱导产生光热转换性能的综合性实验。以锐钛矿和金红石结构的白色纳米TiO₂为原料,以硼氢化钠(NaBH₄)为还原剂,采用高温还原法制备了具有光热转换性能的黑色纳米TiO₂,研究了还原剂浓度和反应时间对纳米TiO₂“白变黑”光吸收性质的影响,比较了两种结构纳米TiO₂“白变黑”诱导的光热转换性能。当NaBH₄与TiO₂的质量比为1∶3、反应温度和反应时间为350℃和120 min时,得到的黑色纳米TiO₂的光吸收性能最佳;在808 nm激光照射下,黑色纳米TiO₂显示出优异的光热转换性能,且在同等条件下,金红石结构黑色纳米TiO₂具有更好的光热转换性能。教学实践表明,纳米TiO₂“白”变“黑”实验不仅培养了学生在纳米材料制备、表征和数据分析方面的能力,而且对纳米材料的形貌-结构-性...     

以纳米CaCO3为硬模板合成多级孔Silicalite-1

目的:以纳米CaCO₃为硬模板剂,合成多级孔Silicalite-1分子筛。方法:以纳米CaCO₃为硬模板剂,以四丙基溴化铵为模板剂,水热法合成Silicalite-1分子筛。结果:在结晶过程中,纳米尺寸的CaCO₃可以被捕获到Silicalite-1晶体中。通过酸溶解去除封存于Silicalite-1中的CaCO₃纳米颗粒,在沸石晶体中产生晶内孔。通过XRD、TEM、SEM和N₂吸附等表征了这种分级孔结构。CaCO₃表面的羟基对于获得硬模板效应至关重要。沸石中的次生孔与纳米CaCO₃的形态很好地对应,这证实了纳米CaCO₃的模板效应。结论:使用CaCO₃作为硬模板是合成分级多孔材料的有用方法。     

化学联合改性对苎麻/环氧树脂复合材料界面性能的研究

通过碱+马来酸酐(MA)和碱+偶联剂+MA对苎麻进行联合改性处理,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)制备得到两种苎麻/环氧树脂(RF/EP)复合材料,分别是RF₁/EP和RF₂/EP,并对其进行力学性能测试.结果表明,与未经任何处理制得的RF₀/EP复合材料对照,两种表面处理方法制得的复合材料树脂含量无明显变化,力学性能也有所降低.RF₁/EP的拉伸强度和抗弯强度较RF₀/EP分别降低了4.33%和17.13%;RF₂/EP的拉伸强度和弯曲强度较RF₀/EP分别降低了16.01%和22.45%.故工艺需要选择恰当的碱和马来酸酐溶液浓度,尽量减少纤维整体结构的变化,提升纤维与基体附着力,从而提升复合材料的力学性能.     

不同尺寸和表面修饰的介孔硅纳米颗粒负载三氯氟氰菊酯对玉米螟幼虫的杀虫机理（英文）

目的：纳米缓释农药在可持续农业发展中应用前景广阔,了解载体性质对纳米缓释农药杀虫效果的影响,可为纳米缓释农药的合理设计及其生物毒性评估等提供科技支持。本文旨在探讨不同尺寸和表面修饰的介孔硅纳米颗粒负载三氯氟氰菊酯对玉米螟（Guenée）幼虫的杀虫机理。创新点：1.探明了介孔硅纳米颗粒性质（粒径大小、表面电荷和疏水性）对负载三氯氟氰菊酯后杀虫效果的影响;2.解析了不同性质介孔硅纳米颗粒负载三氯氟氰菊酯后的杀虫机制。方法：1.在光照和黑暗条件下,系统比较不同性质介孔硅纳米颗粒负载三氯氟氰菊酯后对玉米螟幼虫致死率的影响;2.通过分析玉米螟幼虫氧化应激系统及相关酶活性的变化,探讨不同性质介孔硅纳米颗粒负载三氯氟氰菊酯后的杀虫机制。结论：1.介孔硅纳米颗粒作为载体可以显著提高三氯氟氰菊酯在光照条件下的杀虫效果（1.5～3.6倍）;2.介孔硅纳米颗粒大小对负载三氯氟氰菊酯后杀虫效果无显著影响,而表面改性会降低杀虫效果;3.不同性质的介孔硅纳米颗粒负载三氯氟氰菊酯后会抑制玉米螟幼虫中抗氧化酶活性,而对Na+/K+-ATP酶活性无显著影响;4.介孔硅纳米颗粒作为载体可以增加三氯氟氰菊酯与玉米螟幼虫的接...