凹陷状胶体粒子的自组装

凹陷状胶体粒子的自组装具有独特的方向性和形状识别性,是最近几年自组装研究的热点问题之一.由于缺乏合适的实验模型系统,至今为止,大部分研究都是以计算机模拟为主.为了从实验上研究凹陷状胶体粒子的自组装现象,本文首次采用分散聚合的方法,设计并成功合成了两种单分散性的、具有不同数目凹陷的胶体粒子:单凹陷粒子和多凹陷粒子.通过扫描电镜和光学显微镜对合成的凹陷粒子的形貌、大小进行分析,结果表明所得到的凹陷粒子为大小均一的微米级胶体粒子,表面光滑,在水溶液中能稳定分散,适合利用光学显微镜直观研究胶体凹陷粒子自组装.本文考察了单凹陷胶体粒子的方向性聚集组装和多凹陷粒子的特定识别性自组装现象.我们研究发现,在交变电场中,单凹陷粒子倾向于侧向移动,容易定向自组装成线性结构,使得该粒子在模拟碗状粒子凝聚态物理结构方面具有潜在的应用.另外,本文以多凹陷胶体粒子为"锁",聚苯乙烯圆球为"钥匙",研究了多凹陷粒子与圆球粒子的"锁-钥"自组装现象,展现了圆球粒子与凹陷粒子之间丰富的"锁-钥"自组装可能性,并初步探讨了其形成机制.     

纳米粒子介电泳的分子动力学模拟

为研究微流体环境下纳米粒子的介电泳现象并分析其介电泳特性,采用非平衡态分子动力学方法对纳米胶体粒子及其周围溶剂粒子进行建模.介电泳模拟之前,通过对系统能量和温度的趋衡过程进行模拟,使纳米胶体所处的微流体系统达到稳定状态,并得出系统能量以及温度变化过程的趋衡图.对纳米胶体模型施加非均匀电场,使胶体电偶极化.变化非均匀电场强度,研究胶体模型失效的一般规律.发现随着非均匀电场强度的增加,小离子有不断脱离大离子表面的趋势,胶体模型失效的临界电场强度参数为Eo=15s/(eó).此外,对不同极性的纳米胶体的介电泳现象进行模拟,发现在正介电泳情况下,胶体的电偶极距不断增大,且电偶极距大的胶体有较大的介电泳速度和位移.     

对称PB方程在带电胶粒相互作用能计算中的应用

考虑到胶体分散系中所有带电胶粒 (胶体粒子 )之间的作用 ,由 Ornstein- Zernike方程的维里展开式导出了对称的 Poisson- Boltzmann方程 .利用此方程 ,算出了带正电的胶体粒子和介质中 1 - 1对称二元电解质离子的静电内势能 ,并将它们与 PB方程的计算结果做了对比     

硅溶胶的应用研究

硅溶胶是二氧化硅胶体粒子在水中均匀扩散形成的胶体溶液,是一种用途广泛的新型化工原料 随着制造技术的进步和对胶体二氧化硅粒子表面性质的深入研究,硅溶胶在科研及各工业领域的应用范围日益扩大     

金属玻璃的液态结构及其动力学胶体模拟

研究金属玻璃对于改善性能,开发新的合金体系有重要意义。由于实验手段的局限,目前为止还未能直接观测到液态结构的演化过程。胶体体系可以得到直观可视的粒子图像,已被应用于模拟研究原子体系的物理变化过程。通过不同的胶体体积浓度来模拟金属玻璃熔体,分析了不同胶体液态体系中的团簇结构,并对胶体粒子的扩散规律进行了探讨。结果表明液态体系的浓度越高,粒子的扩散速率越慢,局域特征结构发生变化,并在高浓度液态结构中观察到了结构的局域有序性动力学阻滞形成的笼子效应,为胶体体系液态微结构随浓度的演化提供了直接的实验证据。     

Y2（CrO4）3均匀胶体粒子的制备及形貌控制

在尿素的存在下通过共沉淀法由硝酸钇和重铬酸铵制备了不同形貌的Y2(CrO4)3均匀胶体粒子.结合电镜照片,研究了一些实验条件对其形态和粒径大小的影响,并且明确了制备粒子的条件.结果表明:在适当的金属离子和尿素配比条件下,可以制得球形和立方体的Y2(CrO4)3均匀胶体粒子.     

对称PB方程在带电胶粒相互作用计算中的应用

考虑到胶体分散系中所有带电胶粒（胶体粒子）之间的作用，由Ornstein-Zernike方程维里展开式导对称的Poisson-Boltzmann方程。利用此方程，利用此方程，算出了带正电的体粒子和介质中1－1对称二元电解质离子的静电内势能，并将它们与PB方程的计算结果做了对比。     

立式电膜法测量土壤胶体粒子的ξ电位

在电膜组件中间加设网状膜,在外加电场作用下,胶体粒子发生电泳现象,通过测量胶体粒子浓度的变化可计算出胶体粒子的ξ电位.将装置改设为立式,可以大大减少胶体凝聚的发生,从而提高了电膜法测量ξ电位的精度,扩大了适用范围,同时改进了具体的计算与测量方法.该法对高岭土胶体ξ电位的测量实验表明,立式电膜法测量ξ电位可靠性较高、且无须使用大型仪器.     

溶胶-凝胶化学的发展和应用

 传统的胶体化学研究简单分散体系的稳定、絮凝、沉淀或电泳等物理化学现象,而溶胶-凝胶化学则不同,溶胶本身包含“由溶液到胶体”的意思,即从单相的溶液体系通过一定的化学反应逐渐生成胶体粒子,从而形成胶体分散体系。如果化学反应持续进行,胶体粒子就会不断长大直至溶胶失去流动性形成凝胶。     

立式电膜法测量土壤胶体粒子的ζ电位

在电膜组件中间加设网状膜,在外加电场作用下,胶体粒子发生电泳现象,通过测量胶体粒子浓度的变化可计算出胶体粒子的ζ电位．将装置改设为立式,可以大大减少胶体凝聚的发生,从而提高了电膜法测量ζ电位的精度,扩大了适用范围,同时改进了具体的计算与测量方法．该法对高岭土胶体ζ电位的测量实验表明,立式电膜法测量ζ电位可靠性较高、且无须使用大型仪器．     

填充银纳米线自修复型导电胶

采用乳液聚合法制备了壳为聚苯乙烯,核为分散有银纳米线的聚硫醇与二乙基苯胺(DMBA)的混合物的核壳结构纳米粒子.将这些纳米粒子分散在填充有银纳米线的各项同性导电胶(ICA)胶体中,在外界作用力下,这些纳米核壳结构粒子自动破裂,聚硫醇与DMBA的混合物与胶体中过量的环氧基团快速反应,自动修复受外力破坏产生的胶体微裂纹,同时核壳结构粒子中的银纳米线均匀分散在修复处,起到对导电网络的修复作用.研究了核壳结构粒子的填充量对导电胶力学及电学修复效果的影响.并对修复机理进行了阐述.     

液相还原法制备Pt胶体粒子

分别使用强还原剂硼氢化钠(NaBH4)和弱还原剂乙二醇,通过液相中还原氯铂酸(H2PtCl6)制备Pt胶体粒子,并考察了保护剂聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)对Pt胶体粒子形态的影响.制备中利用紫外可见(UV-Vis)吸收光谱对还原过程进行监测.NaBH4在室温下即可还原PtCl62-为Pt0,而乙二醇作还原剂时,在110℃才开始发生还原.透射电镜(TEM)观察表明,NaBH4为还原剂时,随着PVP加入量的增加,Pt胶体粒径从2.6 nm减小到2.1 nm.乙二醇为还原剂时,加入PVP后制备的Pt胶体粒径为3.1 nm,未加PVP制备的Pt胶体粒径为3.7 nm.保护剂PVP对于Pt胶体粒子尺寸增长有一定的抑制作用.和NaBH4相比,乙二醇作还原剂时制备的Pt胶体粒子尺寸较大,并且呈规则的球形.     

玻璃纤维增强气凝胶在动态压缩下的变形行为

采用Hopkinson压杆对玻璃纤维增强气凝胶进行动态压缩实验,通过精确控制试样应变"冻结"气凝胶压缩过程,对不同应变下的实验材料进行孔结构测试和显微分析. 结果表明,在动态变形过程中玻璃纤维增强气凝胶的纳米多孔网状结构遭到破坏,玻璃纤维逐渐断裂,气孔缩小以致孔穴坍塌,气孔之间的连通性变差,胶体粒子之间的排列更加紧密. 玻璃纤维增强气凝胶在动态压缩下破坏的临界应变约为0.80,并具有明显的应变率强化效应. 动态压缩过程中孔壁受到横向张应力的升高和胶体粒子之间的高速碰撞导致玻璃纤维增强气凝胶的破坏.     

稠油热采井下脱硫实验研究

在SAGD开采稠油发生水热分解反应产生并排放H2S(g)。找到一种收集H2S(g)并将其转化成无害物质的方法显得尤为重要。研究不同的金属氧化物、氢氧化物粒子对气体硫化氢吸收的能力。研究结果表明H2S(g)的吸收比例和能力随着碱式金属氢氧化物浓度增加而增加。另一方面,尽管搅拌可以提高吸收效果,但对吸收能力没有显著的影响。此外,井下制备FeOOH胶体粒子比α-Fe2O3胶体粒子能更有效地与H2S(g)反应。由于当温度增加时FeOOH的结构发生变化,FeOOH对导致H2S(g)吸收效果降低。于是,在SAGD条件下井下制备的ZnO胶体粒子可以在高温下更有效的去除H2S(g)。     

纳米胶体动力学稳定性分析

纳米微粒粒径与胶体粒子粒径处于同一范围,纳米微粒在液相中的分散体系属于胶体范畴.计算常见几种纳米微粒在水中的沉降速度发现,纳米微粒在水中沉降十分缓慢,纳米微粒胶体在动力学上具有相当高的稳定性,实验研究结果验证了此结论.文章还介绍了电学性质及高分子添加剂对纳米胶体稳定性的影响.研究结果将有助于人们从定性及定量的层面上认识纳米胶体的稳定性.     

动态膜生物反应器膜污染过程及阻力分析

采用孔径90μm的尼龙筛网作为微网基材,建立动态膜生物反应器系统,用以处理模拟生活污水,并在不同容积负荷下运行3组动态膜生物反应器,研究反应器动态膜污染的特征与机理.结果表明:过大和过小的负荷均会增加膜污染,过小的曝气强度不能有效去除膜表面污染物,而过大的曝气强度会导致污泥絮体破坏,产生大量的胶体粒子和大分子有机物,使得膜通量下降;在较大曝气强度下,胶体粒子和溶解性有机物在膜表面及膜孔的沉积吸附是导致膜污染形成的根本原因.胞外聚合物含量和组成以及污泥黏度是影响动态膜生物反应器膜污染的主要因素.     

光力场中粒子运动轨迹的计算

在采用米氏散射理论严格计算微纳粒子所受光力的基础上,研究了基于欧拉-理查森算法计算粒子运动轨迹的问题.相比欧拉算法和欧拉-克罗默算法,欧拉-理查森算法精度更高且收敛速度更快,是非常适合描绘粒子运动轨迹的方法.纳米粒子在周期性保守光力场中的运动轨迹与物理分析完全吻合,验证了该方法的有效性和稳定性.给出的计算方法,可用于更高效地研究光学微操控中胶体粒子和生物大分子的囚禁、输运、分类,以及宏观粒子的冷却等.     

固着剂助留剂协同控制纸浆溶解与胶体物质的机理

 将聚胺固着剂（PA）、阳离子聚丙烯酰胺助留剂（CPAM）单独以及协同处理旧新闻纸浆,采用聚焦光束反射测定仪（FBRM）考察浆料中残余胶体粒子的数量、尺寸和尺寸分布,探讨固着剂/助留剂协同控制纸浆中溶解与胶体物质（DCS）的效果和机理。结果表明,PA单独处理纸浆时,会产生部分不能固着于纸张纤维或不被纤维网络截留的粒子聚集体;CPAM单独处理纸浆时,其电荷容易被DCS中和,导致其减少纸浆胶体粒子数量的效果明显下降,但不产生粒子聚集体;PA/CPAM协同处理纸浆时,后续的CPAM处理能将PA预处理纸浆时产生的部分粒子聚集体进一步固着到纸张纤维上,达到更好地降低胶体粒子数量的效果,且不产生更大的粒子聚集体。     

胶体粒子聚结过程中胶体溶液的电导率与胶体粒子粘度、Zeta 电位三者之间的变化关系

本文讨论了憎液胶体聚结过程中电导率(X)和胶体粒子总表面积(A)及 Zeta 电位(ζ)之间的变化关系。并从扩散双电层的理论出发,导出了稀溶胶中三者间的变化关系式为:X_t-X_0=K(ζ_0A_0-ζ_tA_t)。同时用实验进行了验证。     

黑荆树单宁稳定钯纳米胶体催化水有机两相苯甲醇氧化反应

催化氧化苯甲醇是制备苯甲醛的一种简便高效的方法.以天然高分子黑荆树单宁(BWT)为两亲性稳定剂,制备水溶性钯纳米胶体催化剂,用于苯甲醇的氧化反应.采用透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征手段表征所制备催化剂的形貌,探讨制备条件对催化剂形貌的影响.TEM测试表明,单宁的用量对胶体中钯纳米粒子的粒径具有显著的影响,随着BWT用量从2 mg增加到60 mg,Pd粒子的粒径呈现减小趋势.FT-IR测试表明,BWT通过其结构中大量的酚羟基对Pd纳米粒子进行稳定和分散.系统考察单宁用量、反应温度、反应时间等因素对Pd纳米胶体在苯甲醇氧化反应中活性的影响,结果表明:当BWT用量为15 mg时制备的BWT15 mg-Pd胶体催化剂在50℃,空气气氛下8 h催化苯甲醇的转化率高达98.58%; BWT用量对催化剂重复使用性能也有显著的影响,BWT15 mg-Pd可以重复使用5次转化率仍然在90%以上,明显优于BWT5 mg-Pd和BWT60 mg-Pd.