含端炔基聚碳硅氮烷的合成、耐热及陶瓷化性能

采用对苯二胺分别与甲基氢二氯硅烷(MeHSiCl2)或二甲基二氯硅烷(Me2SiCl2)胺解,以间氨基苯乙炔(APA)封端,制备含端炔基聚碳硅氮烷PCSN-A和PCSN-B。用FT-IR对其结构进行了表征,通过DSC研究了聚合物固化行为,采用TGA和XRD对其固化物的耐热性能和陶瓷化性能进行了研究。结果表明,PCSN-A由于结构内含有硅氢键(Si—H),Si—H键可参与固化,提高交联密度,其固化物具有优异于PCSN-B的耐热性能和陶瓷化性能,氮气下失重5%的温度(Td5)为564℃。氩气下1 450℃裂解的陶瓷化率为78.4%,得到β-SiC,α-SiC和α-Si3N4陶瓷,聚碳硅氮烷可用作耐高温树脂基体和陶瓷前驱体。     

ZrB2/ZrC/SiC复相陶瓷前驱体的制备及其陶瓷化研究

针对陶瓷前驱体转化率低、热稳定性差的缺点,以正丙醇锆为锆源,苯硼酸为硼源,乙酰丙酮为配位剂,通过配位鳌合反应、取代反应成功制备了主链为B-O-Zr结构的线型含硼、锆聚合物PBZ。将其与硅炔树脂(PTSA)共混制备具有优异耐高温性能和高陶瓷化产率的复相陶瓷前驱体PBZS,该前驱体通过硅氢加成反应以及脱氢偶联反应形成高度交联的三维立体网络固化物。采用FT-IR对PBZ结构进行表征,XRF分析了PBZ的元素组成;利用固化前后的红外分析探讨了PBZS的固化行为,运用TGA研究了PBZS的耐热性能;TGA测试表明,固化产物具备优异的热稳定性能,1 000℃以下,氮气中的质量残留率为94.12%。通过XRD、XRF、TEM和Raman研究了PBZS的陶瓷化演变,结果表明,前驱体PBZS经过1 600℃热解后转化为ZrB_2/ZrC/SiC复相陶瓷,陶瓷产率为66.2%,晶粒尺寸在100 nm左右且分布均匀。     

室温固化双组分硅凝胶的制备及其性能

以八甲基环四硅氧烷(D4),二乙烯基四甲基二硅氧烷(乙烯基双封头)为主要原料制备了3种具有不同乙烯基质量分数的端乙烯基硅油,并将其与自制的低含氢硅油和二氧化硅等助剂固化制备了3种具有不同交联密度的硅凝胶。分别采用氢核磁共振(1 H-NMR)、红外光谱(FT-IR)、热失重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和万能测试仪等手段对端乙烯基硅油的结构及固化后的硅凝胶的性能进行表征,结果表明:乙烯基硅油结构符合实验分子设计;制品的热稳定性与交联密度和Si—O键的含量相关;随着交联密度增加,硅凝胶拉伸强度增大,断裂伸长率下降,二氧化硅交联点彼此聚集,聚集区数量减少,交联点尺寸变大。     

苯基官能化MCM-48介孔材料的制备和表征

以正硅酸乙脂为硅源,十六烷基三甲基溴化铵为结构模板剂,苯基三甲氧基硅烷为偶联剂,用共水解缩聚一步合成了苯基官能化的介孔二氧化硅(C6H5-MCM-48)材料.用小角X射线衍射(SAXRD)、红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)和N2吸附-脱附对材料进行了表征.结果表明,苯基已成功键合至孔道表面形成了无机/有机介孔复合体材料,且具有MCM-48的孔道结构特征,改性后的C6H5-MCM-48较纯硅MCM-48材料具有较窄的孔径分布,较大的孔体积和较高的比表面积.     

纳米SiO_2的溶胶-凝胶法制备及其最佳工艺条件

选用正硅酸乙酯(TEOS)有机物作为硅源,以醋酸-醋酸铵缓冲液和氨水为催化剂,采用两步催化法制备SiO_2粉体。研究了制备SiO_2的几个影响因素:水醇盐的摩尔比,催化剂的浓度及用量,反应温度和陈化温度。确定了制备SiO_2的最佳工艺条件,缩短了工艺周期,并利用X-射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)照片、傅立叶变温红外(FT-IR)图谱、综合热分析对SiO_2的结构和性能进行了表征。     

介孔分子筛MCM-48负载壳聚糖络合铂配合物催化烯烃硅氢加成反应

介孔分子筛MCM-48用壳聚糖进行改性,并负载铂得到催化剂(Pt/CS-MCM-48).采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和热重分析(TG)对催化剂进行表征,结果表明,Pt与CS氨基N原子配位形成Pt—N配位键.同时考察了Pt/CS-MCM-48催化烯烃与三乙氧基硅烷硅氢加成反应的性能:Pt/CS-MCM-48对烯烃硅氢加成反应具有良好的催化性能,催化辛烯反应,β-加成产物的选择性达到90％以上;催化剂具有良好的重复使用性能,可连续使用14次而活性没有明显下降.     

HDI/SiO2与HMDS/HDI/SiO2有机无机杂化颗粒的合成与表征

采用高能球磨法(HEBM)对SiO2纳米颗粒进行表面改性,制备六亚甲基二异氰酸酯(HDI)/SiO2与六甲基二硅胺烷(HMDS)/HDI/SiO2有机无机杂化颗粒.采用红外光谱(FT-IR)、静态接触角(CA)、滴定法、热分析(TGA)、透射电子显微镜(TEM)以及粒度分布对制备的颗粒进行分析和表征.结果表明:HDI在SiO2颗粒表面的接枝密度随着改性剂与颗粒的质量比的提高相应增大,且HDI在颗粒表面的饱和接枝密度为2.14个/nm2(滴定法).HDI与HMDS在SiO2颗粒表面成功接枝,并形成了有机包覆层,HDI和HDMS在颗粒表面的接枝密度分别为2.33 个/nm2与1.79个/nm2(热分析法).HMDS/HDI/SiO2改性颗粒具有很强的疏水能力,与水的接触角达143°.改性后的2种杂化颗粒相对于纯的SiO2颗粒,在非极性溶剂中都表现出更为优越的分散性能.     

环氧膨胀型钢结构防火涂料的性能测试

以酒精喷灯模拟火灾现场的高温环境,对一种双组分环氧树脂膨胀型钢结防火涂料的耐火极限和膨胀倍数进行测试.采用热重/差热(TG-DTG)对环氧防火涂料的热稳定性进行分析,采用红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对燃烧后炭层的组分、结构和形貌进行表征.结果表明,该涂料耐火极限为170 min,此时膨胀倍数为8.4.TG-DTG分析发现,该防火涂料热稳定性良好,最大失重温度为330℃,最终质量残留45.4%;FT-IR分析暗示,炭层主要由—NH,—CH—,C=O,P—O—C,Ti—O等构成;XRD分析说明炭层中的无机物主要为TiO_2,TiP_2O_7以及硅酸铝纤维;SEM形貌观察发现,炭层呈现"蜂窝状"结构,这些多孔结构是由直径为6.5μm的棒状硅酸铝纤维固定.该涂料是一种性能优异的钢结构防火涂料.     

液相前驱体转化法制备ZrB_2粉末

采用液相前驱体转化法制备ZrB2粉末。首先以聚乙酰丙酮锆、硼酸、酚醛树脂为原料制备了ZrB2前驱体,通过在高温下发生碳热还原反应热解前驱体得到ZrB2粉末。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、差热-热重分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子光谱发生仪(ICP)和扫描电镜(SEM)对ZrB2前驱体及热解产物进行了表征和分析。结果表明,该ZrB2前驱体易溶于常用溶剂,加工性能优良,可在相对较低的温度(1600℃)下热解得到纯度较高的ZrB2粉末;ZrB2前驱体在pH值不大于4的反应环境下,反应时间越长制备的ZrB2陶瓷粉末纯度越高;ZrB2粉末颗粒尺寸为2～4μm,粉末中存在ZrC晶体、游离碳和少量氧杂质。     

BMA-Eu(AA)3共聚物/TiO2-SiO2杂化膜的制备及荧光性质

采用溶胶-凝胶法制得了甲基丙烯酸丁酯(BMA)-丙烯酸铕(Eu(AA)3)聚物/TiO2-S iO2杂化膜,并用FT-IR、热重分析、荧光光谱及膜综合性能测试对杂化膜的性能进行表征。研究发现TiO2可以增强杂化膜的荧光性质,在Ti∶S i摩尔比为0.2时,薄膜荧光强度可以增大约5倍。     

中空碳化硅微球的制备及其在催化NaBH_4制氢中的应用

首先利用酵母菌为模板合成空心的椭球状二氧化硅,以它为硅源和模板,将作为碳源的酚醛树脂包覆在二氧化硅表面,经过碳热还原反应制备出中空碳化硅微球。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附(BET)、扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外(FT-IR)等测试手段对产物进行组分、形貌和结构表征,同时考察了反应温度、碳与硅物质的量之比(nC/nSi)对产物比表面积的影响,并对产物形成机理进行了探讨。然后以SiC作载体制备了Ru/SiC催化剂,实验表明该催化剂用于硼氢化钠水解制氢反应时具有较好的催化活性,最大产氢速率可达2 280mL/(g·min)。     

由苯乙烯基四配位硅单体合成支链含硅共聚物

以二氧化硅与乙二醇、氢氧化钾反应制得高反应活性的五配位硅钾化合物,并以此为原料与对苄氯苯乙烯反应制备了含双键官能团的四配位硅单体,然后使其与苯乙烯进行自由基聚合反应,得到了支链含硅的共聚物。用红外光谱(IR)、元素分析(EA)、能谱元素分析(EDS)、热重分析(TG)、差示扫描量热分析(DSC)、凝胶渗透色谱分析(GPC)等对四配位硅单体及其共聚物结构进行了表征。结果表明:四配位硅单体在1 630 cm-1附近的C=C伸缩振动吸收峰在共聚物谱中消失了;共聚物在350°C才开始分解,其玻璃化温度为58°C,数均分子量为8.5×104。     

磷硅元素改性氧化石墨烯的制备及其阻燃改性环氧树脂的应用

通过两步法将含磷基团的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和含硅基团的硅烷偶联剂引入氧化石墨烯(GO)中,制备了磷硅协同改性的氧化石墨烯(KDGO),通过傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、能谱散射谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析对其进行表征,并将其添加到环氧树脂(EP)中进行阻燃改性,制备EP基复合材料KDGO/EP.采用热重分析(TGA)、动态热机械分析(DMA)、极限氧指数(LOI)和垂直燃烧测试复合材料的热稳定性、动态热机械性能和阻燃性能.TGA结果表明,质量分数为1%的KDGO能够保持复合材料的热稳定性,同时提高残炭率,与纯EP固化物相比,残炭率提高了10个百分点,解决了目前市场上含DOPO阻燃剂引起固化材料热稳定性下降的问题.DMA数据显示,KDGO中的环氧基能够参与EP的交联固化,使复合材料的动态热机械性能提高,有效改善了由DOPO引起的动态热机械性能下降的问题.LOI和垂直燃烧测试表明磷硅阻燃元素的协同作用有助于提高复合材料的阻燃性能,使LOI值提高到27.1%,燃烧过程无滴落现象,达到了塑料阻燃等级V-0级.     

自组装中孔BCN化合物的合成与表征

以三聚氰胺和硼氢化钠为原料合成具有中孔结构的新颖硼碳氮(BCN)化合物,采用热质量-差示扫描量热(TG-DSC)、X线衍射(XRD)、氮吸附比表面积(BET)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和荧光光谱(PL)等分析手段对BCN化合物进行表征,研究BCN化合物光致发光性能.结果表明:热分解温度在600℃以上可制备出具有层状石墨结构的BCN化合物.随热分解温度升高至800℃,B、N含量增大,C含量减小,得到化学计量比为2∶1∶2的B2CN2化合物.荧光光谱(PL)测试证明BCN化合物具有光致发光性.     

Fe-V/SBA-15催化剂的制备及其对苯催化性能的研究

用传统的水热晶化法合成SBA-15分子筛,采用后嫁接合成法,将SBA-15表面的活性硅羟基Si—OH和金属铁、钒的氧化物进行反应,得到Fe-V/SBA-15催化剂,利用X-射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积(BET)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对合成样品进行了表征与分析。将催化剂用于苯催化性能的研究,通过H_2O_2一步法将苯羟基化制苯酚,系统研究了反应条件对催化剂催化性能的影响。结果表明,Fe-V/SBA-15展现了很好的催化性能,在较短的反应时间内,苯的转化率达到23%,苯酚的选择性达到94%。     

Cu,In-ZnSeS催化剂的制备及其光解水制氢性能的研究

采用化学共沉淀法制备了掺杂CuI、n的ZnSeS半导体光催化剂,并通过X射线粉末衍射、紫外-可见漫反射光谱和比表面积与孔径分析、X射线荧光光谱、热质量损失(热失重)分析对催化剂的结构进行了表征.在自制的反应装置上评价了催化剂的光分解水产氢性能.结果表明:在Cu,In-ZnSeS中掺杂CuI、n的摩尔分数为2%时其光吸收性能最好,最大吸收边红移至700 nm;紫外光照射下该催化剂光分解水产氢的量子效率达到4.83%;催化剂具有良好的热稳定性和光学稳定性,反应100 h其产氢性能没有衰减.     

纳米纤维素载体的超声辅助酶解法制备及表征

以微晶纤维素 (MCC)为原料， 采用超声辅助酶解法制备纳米纤维素载体（NCC），  并通过扫描电子显微镜(SEM)、 粒度分析、 Fourier变换红外(FT-IR)光谱和热重分析（TGA）NCC的形貌结构、 热稳定性和粒度大小进行表征. 结果表明： 利用MCC酶解法制备NCC的直径为10.10~18.17 nm， 长度为531.20~1 106.00 nm, 热性能更稳定.      

水溶性高抗剪切超支化聚丙烯酰胺的合成和表征

超支化聚缩水甘油醚(HPG)、丙烯酰胺(AM)在铈盐-羟基引发体系下发生自由基聚合,得到了高度支化的水溶性超支化聚丙烯酰胺HPG-star-PAM,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1 H-NMR)及热失重分析(TGA)对聚合物结构和组成进行了表征,使用乌式黏度计测定了聚合物的特性黏数,并使用旋转流变仪研究了其流变特性,结果表明高度支化的聚丙烯酰胺样品具有优异的抗剪切性能.     

干胶-水蒸汽辅助晶化法合成多级孔ZSM-5分子筛

采用干胶-水蒸汽辅助晶化法,通过优化制备条件,合成了粒径约80 nm的表面多孔纳米球形ZSM-5.考察了结构导向剂质量分数、硅源、铝源、沉淀剂种类、晶核形成时间及老化温度对纳米ZSM-5晶体形貌的影响.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、N_2物理吸附-脱附及透射电子显微镜(TEM)等表征手段对合成的分子筛进行了表征.结果表明:结构导向剂的质量分数、铝源的类型和晶核形成时间均能明显影响分子筛晶体形貌;结构导向剂质量分数的降低有助于提高ZSM-5微孔结构的长程有序性;优化合成条件可制备出具有约介孔2 nm、比表面积357.1 m~2/g、由80 nm的晶粒堆积形成的多级孔ZSM-5分子筛材料.     

染料的合成、表征及其光热性能

用3,4,9,10-苝四羧酸二酐(PTCDA)、喹啉、无水醋酸锌和4-氨基吡啶(AP)合成了N,N′-二(4-吡啶基)-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(DPPBI),用元素分析、核磁共振(1H NMR和13C NMR)、红外光谱(FT-IR)、紫外可见光谱(UV-Vis)进行了结构表征.用热重分析仪对产物进行了热重分析,结果表明:该化合物5%的热失重温度为480℃左右,具有优异的热稳定性能.用分子荧光光度计对产物进行了荧光光谱分析,在丙酮中的最大荧光发射强度位于524.5nm.以产物(DPPBI)为敏化剂敏化TiO2制备了DPPBI/TiO2粉末,用紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对DPPBI/TiO2进行了光吸收性能研究,结果表明,DPPBI/TiO2在400~640nm范围内有一较强吸收带,光谱响应范围拓宽到了可见光区.