宋娜[1]2016年在《二氧化钛复合薄膜的微结构及光催化性能研究》文中研究指明二氧化钛具有无毒,化学性质稳定,催化效率高,廉价易得等一系列优良性能,因而被广泛地应用于光催化、仿生医学、染料敏化太阳能电池等众多领域。光催化氧化是在能量较高的紫外光照射下,材料表面能够产生具有氧化还原能力的光生电子-空穴对,这些电子和空穴能够与吸附在表面的水、氧气发生一系列氧化还原反应,生成氧自由基和羟基自由基,这些自由基能够将有机污染物降解为小分子的水和二氧化碳等无机物,其过程耗能低且清洁无污染,是极富前景的应用方向。然而单纯二氧化钛的禁带宽度较大(锐钛矿型TiO_2禁带宽度约为3.2eV),只有波长小于387.5nm的紫外光才能激发其产生光催化性能。同时,由紫外光照射激发产生的光生电子-空穴极易复合,这两个方面大大限制了二氧化钛光催化剂的应用。因此,提高二氧化钛的光能利用率,降低光生电子-空穴的复合率,成为当前材料工作者研究的重要任务。本文通过构建纳米微迭层结构、离子掺杂及表面酸化对TiO_2进行了改性,主要研究内容如下:1.纳米微迭层薄膜的制备及性能研究本实验采用溶胶-凝胶法,分别选用钛酸四丁酯、正硅酸乙酯及二水合醋酸锌作为前驱体,制备了TiO_2、SiO_2及ZnO胶体。后利用浸渍提拉的方法在玻璃基底上制备出SiO_2/TiO_2、ZnO/TiO_2纳米微迭层薄膜。通过观察薄膜对酸性品红的降解效果,确定了SiO_2/TiO_2、ZnO/TiO_2微迭层薄膜的最佳次序和最佳层数。根据掺杂改性后的微迭层薄膜对酸性品红的降解效果确定了Co、F离子单掺、H_3BO_3表面处理的最佳浓度及复合改性的最佳配比。利用最佳浓度和最佳配比的微迭层薄膜分别对甲基绿、土霉素和甲醛进行降解。实验结果表明:通过构建纳米微迭层结构、离子掺杂、酸化处理及复合改性后薄膜的光催化性能有了明显提高,对可见光的利用率增大。2.纳米微迭层薄膜的表征采用紫外-可见分光光度计(UV-vis)、荧光发射光谱仪(PL)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差热-热重分析仪(DTA-TG)等手段对微迭层薄膜进行了一系列的光吸收行为和表面结构的表征。UV-vis和PL结果表明微迭层薄膜及掺杂改性后的微迭层薄膜对可见光的利用率明显提高而且光生电子-空穴的复合率也有一定程度的降低。FE-SEM结果显示微迭层薄膜有明显的层状结构,掺杂改性后粒径分布均匀、表面平整。从XRD及DTA-TG结果可以看出掺杂改性抑制了锐钛矿相TiO_2的晶相变化,金红石及板钛矿相明显减少。3.光催化机理的探讨通过构建纳米微迭层结构,提高了薄膜的光催化性能,明显拓宽了其对可见光的响应范围。主要是由于层与层之间的界面效应所产生的静电场作用使得光生电子-空穴能够有效地分离;同时SiO_2作为具有大比表面积的绝缘体,对光生电子-空穴的传输作用明显,有效延长了光生载流子的寿命。ZnO作为n型半导体,其自身具有光催化能力,经光照射后,能够产生具有氧化还原能力的光生载流子;另外,ZnO与TiO_2能够形成交错能级,在一定程度上降低了TiO_2的带隙能,提高了其光催化性能。离子表面掺杂则具有以下叁个方面的作用:第一,掺杂离子能够在TiO_2内部形成掺杂能级,降低二氧化钛的带隙能,从而使得价带电子更易受光激发;第二,带有正负电荷的离子能够作为电子/空穴捕获阱,捕获电子/空穴,使它们得以有效分离;第叁,进入TiO_2晶格中,产生晶格缺陷,抑制TiO_2晶型变化。表面酸化处理除了能够引入掺杂离子具有以上叁方面作用外,还增加了薄膜表面的羟基自由基数量,有利于其光催化性能的提高。
张小雪[2]2013年在《聚乙烯醇/羧甲基纤维素钠材料的制备及性能研究》文中研究表明聚乙烯醇(PVA)是一种生物降解性无毒、耐化学腐蚀性的水溶性合成高分子。目前不但用作维纶的原料，同时也在组织支架，过滤材料，包装材料，药物释放等领域有着广泛的应用。尤其是在薄膜和纳米纤维领域的发展更是引起了人们的广泛关注。然而PVA薄膜和纳米纤维膜存在着拉伸强度不足，无环境敏感性等缺点，限制了PVA材料的应用。本文利用羧甲基纤维素钠(Na-CMC)使PVA/Na-CMC纳米纤维膜、薄膜具有一定的环境敏感性即pH敏感性，同时利用纳米二氧化硅(nano-SiO_2)使PVA/Na-CMC/nano-SiO_2薄膜具有更好的拉伸强度，探讨了nano-SiO_2增强薄膜的增强机理和羧甲基纤维素钠使共混膜具有pH敏感性的机理。主要研究内容和结论如下：（1）通过静电纺丝法制备了具有pH敏感性的PVA/Na-CMC纳米纤维膜。分别通过FTIR, XRD, DSC, SEM对其形貌和结晶性能进行了表征。研究发现，PVA/Na-CMC纳米纤维膜的再溶胀度随着Na-CMC含量的增加而稳定增加，即PVA/Na-CMC纳米纤维膜的pH敏感性随着Na-CMC含量的增加而逐渐增强，并且纤维的形貌受Na-CMC含量的影响，当PVA:Na-CMC=8:2时，纤维直径均匀，连续性好。（2）将Na-CMC与PVA共混，使PVA/Na-CMC薄膜具备pH敏感性，通过FTIR研究了PVA与Na-CMC分子间的相互作用。此外，分别研究了Na-CMC对PVA/Na-CMC薄膜热力学性能，结晶性能，亲水性，力学性能的影响。（3）通过流延法制备了PVA/Na-CMC/nano-SiO_2薄膜，随着nano-SiO_2含量的增加，PVA/Na-CMC/nano-SiO_2的拉伸强度也逐渐增加。当nano-SiO_2含量为2.3wt%时，PVA/Na-CMC/nano-SiO_2薄膜的拉伸强度从20.98MPa增加至34.80MPa,继续增加nano-SiO_2的含量，拉伸强度反而下降。另外分别通过FTIR研究了PVA，Na-CMC，nano-SiO_2分子间的相互作用，发现PVA，Na-CMC，nano-SiO_2之间存在着氢键和Si-O-C的相互作用。通过DSC, XRD研究了PVA/Na-CMC/nano-SiO_2共混薄膜的结晶性能。
潘秀梅[3]2013年在《振动力场下聚合物/SiO_2阻隔材料的制备及性能研究》文中认为聚合物包装材料由于其比传统的包装材料如纸、玻璃、金属等在使用方面更加地便利，因而越来越受到人们的亲睐。尤其是在食品、药品、化妆品包装上，聚合物包装材料有着独到的优势，但其阻隔性能却是食品、药品、化妆品包装材料考察的一个关键因素。然而，聚合物的阻隔性能与其本身的结构、形态，尤其是与其结晶结构有着直接的关系。本文主要探究了外加振动力场(VFF)对纳米复合薄膜的结晶性能及阻隔性能的影响。主要内容有：选取四种结晶性能不同的聚合物(HDPE、PP、PVC和PC)与偶联剂(KH550、KH560和KH570)改性过的纳米SiO_2熔融共混制备纳米复合材料(0~5wt%SiO_2)，并吹塑成膜，探究纳米SiO_2对复合薄膜的结晶性能及其阻隔性能的影响；分别在稳态(TSS)和振动力场(VFF)下制备了HDPE/SiO_2、PP/SiO_2复合薄膜，探究在两种不同的加工方式下制备的复合薄膜的性能差异，并分析原因；对采用两种加工方式制备的HDPE/SiO_2、PP/SiO_2纳米复合薄膜进行非等温结晶动力学研究，从理论上分析复合材料的结晶过程；对在振动力场下加工的复合薄膜进行阻隔机理分析。结果表明：适量的偶联剂改性纳米SiO_2能有效的改善其在聚合物的分散，从而可提高纳米复合材料的力学性能及阻隔性能等，而且纳米SiO_2的异相成核作用在结晶性能良好的聚合物中更加明显，更有利于复合材料微观结构的完善；在振动场下加工的复合材料的力学性能、结晶性能、阻隔性能比在稳态下加工的要好；非等温结晶动力学也表明振动力场有助于复合材料的结晶；同时，在振动力场下加工的复合材料出现了片晶并且取向，能有效的延长渗透分子的透过路径，从而提高复合材料的阻隔性能。
徐群娜[4]2013年在《酪素基无皂核壳复合乳液的合成、结构与性能研究》文中指出随着全球石油资源的日益枯竭和非降解合成高分子材料造成的环境污染问题日益严重，可再生资源和环境友好型材料的开发和利用受到越来越多的关注，并已被列为国际前沿学科领域之一。酪素是来源广泛的可再生资源之一，具有独特的成膜特性（如成膜不连续，耐高温等），加之含有多种活性基团易于被改性，正在成为皮革、造纸、涂料、包装等领域应用最广泛的化工原料之一。在皮革工业领域，酪素作为水性涂饰材料之一，自被应用以来便一直占据着重要地位。尤其是随着人们对成品革的穿着及使用舒适度的要求不断提高，酪素类成膜材料由于其所形成涂层卫生性能优异而越来越受到青睐。但是，作为蛋白质，酪素涂层耐水性差和易脆裂等缺陷限制了其进一步应用。为了改善酪素成膜的缺陷，本研究提出在无皂乳液聚合体系中，对其进行一系列改性，工作主要包括以下几个方面：（1）引入己内酰胺与酪素发生缩聚反应，考察了己内酰胺改性酪素（CA-CPL）的合成条件，包括pH调节剂、己内酰胺用量、反应温度、反应时间等条件对乳液性能、成膜性能及涂饰应用性能的影响规律；对所得乳胶粒的化学结构、微观形貌、粒径大小及分布与成膜微观形貌等进行了表征；并探讨了乳液的成膜机理。当采用叁乙醇胺水溶液对酪素进行溶解，己内酰胺用量为35%，改性温度采用75℃，改性时间为3.0h时，CA-CPL乳液性能、成膜性能及涂饰革样的综合性能最优，改性后涂层的柔韧性有大幅提升；傅立叶红外光谱（FT-IR）、~(13)C-固体核磁（~(13)C-NMR）表征结果显示：成功获得己内酰胺与酪素的缩聚产物；透射电子显微镜（TEM）表征结果显示：与纯酪素相比，改性后乳胶粒粒径大幅减小，均一性明显提高；扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）与接触角测试结果表明：CA-CPL薄膜均一性优且具有较好的疏水性。（2）通过物理共混法在CA-CPL中引入水性聚氨酯（WPU）制备了己内酰胺改性酪素/水性聚氨酯（CA-CPL/WPU）复合乳液；考察了WPU用量对CA-CPL/WPU复合乳液的微观结构、形貌、粒径大小、乳液性能、成膜性能及涂饰应用性能的影响规律，探讨了复合乳胶粒中组分之间的作用力；研究了复合乳液的成膜机理，并建立了相关模型；FT-IR、TEM与DLS测试结果显示：在复合材料中，CA-CPL与WPU组分之间存在较强的氢键作用力。这种作用力在很大程度上影响着乳胶粒的粒径大小及分布。SEM与接触角测试结果显示：当适当用量的WPU引入体系中时，WPU在体系中分散性较好，薄膜表面的疏水性有所增强。涂饰应用结果表明：当复合材料中含有适当用量的WPU时，涂层具有较为优异的柔韧性及疏水性，但是涂层的强度和透水汽性有所降低。（3）采用CA-CPL为自乳化剂，在酪素基体中引入丙烯酸酯类单体制备核壳型己内酰胺-丙烯酸酯共改性酪素乳液；优化了在无皂乳液聚合过程中的合成条件，包括丙烯酸酯类单体用量、丙烯酸酯类单体配比、反应温度、反应时间等对核壳乳液的结构、性能及微观形貌的影响规律；考察了不同合成条件下所获乳液的性能、成膜性能及涂饰应用性能，结合对乳胶粒形貌、大小、结构等的表征结果，探讨了核壳乳胶粒的形成机理及成膜机理，并建立了相关模型。FT-IR测试结果显示：酪素与丙烯酸酯类单体成功发生了接枝共聚反应。TEM和DLS检测结果表明：己内酰胺-丙烯酸酯共改性酪素乳胶粒粒径大小在纳米级，粒径分布均一。SEM及AFM表征结果显示：己内酰胺-丙烯酸酯共改性酪素乳胶膜结构均一性优。TGA与接触角数据分别显示：和纯酪素相比，己内酰胺-丙烯酸酯共改性酪素热稳定性明显提升，其乳胶膜疏水性大幅提高。（4）采用单原位法在己内酰胺-丙烯酸酯共改性酪素中引入市售的纳米二氧化硅（SiO_2）粒子，获得核壳结构规整的单原位酪素基SiO_2纳米复合乳液。考察了纳米SiO_2种类、纳米SiO_2用量及引发剂用量等合成条件对复合乳液性能及成膜性能的影响规律；探讨了单原位酪素基SiO_2纳米复合乳胶粒的形成机理及成膜机理，并建立了相关模型。当纳米SiO_2种类为表面含有双键的RNS-D，RNS-D用量为0.3%，引发剂用量为3%时，所制备的单原位酪素基SiO_2纳米复合乳液综合性能最佳；TEM表征结果显示：所得单原位酪素基SiO_2纳米复合乳胶粒呈规则球形，平均粒径为59.34nm，且分布较为均匀。接触角和展色性数据表明：所得复合乳胶膜具有较优的疏水性及展色性；涂饰应用结果显示：与不含SiO_2的己内酰胺-丙烯酸酯共改性酪素乳液相比，单原位酪素基SiO_2纳米复合乳液涂饰革样的抗张强度和卫生性能提高，但耐曲挠度有一定下降。（5）为进一步提高酪素基SiO_2纳米复合乳液的稳定性及综合性能，采用纳米SiO_2的前驱体正硅酸乙酯（TEOS）代替单原位法中的市售纳米SiO_2粉体，同时引入硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基叁甲氧基硅烷（KH570），即采用双原位法制备了具有核壳结构的双原位酪素基SiO_2纳米复合乳液；考察了TEOS用量、KH570用量、TEOS及KH570加入方式、反应温度及反应时间等合成条件对复合乳液及成膜性能的影响规律；探讨了复合乳胶粒的形成机理及成膜机理，并建立了相关模型。同时，将双原位法获得的复合乳液与常规复配法获得的复合乳液进行了乳胶粒微观形貌、粒径大小及分布、成膜性能及应用性能的对比研究，并分析了双原位乳液及复配乳液的乳胶粒形成机理及成膜机理，探讨了双原位法制备酪素基SiO_2纳米复合乳液的优势之所在。采用双原位法制备的复合乳胶粒呈规则核壳型球状，粒径约为80nm左右，粒子大小分布均一，且SiO_2均匀包裹于壳层。与未引入SiO_2的己内酰胺-丙烯酸酯共改性酪素相比，采用双原位法制备的酪素基复合材料稳定性更优，粒径更小，且成膜耐热稳定性、耐水性及机械力学性能均有一定幅度提升。与常规复配法获得的复合乳液相比，采用双原位法获得的乳胶粒粒径更小，粒径分布更均一，乳胶粒稳定性更优，且双原位乳液能赋予涂饰革样更为优异的耐热稳定性、耐水性及机械力学性能。（6）为拓展酪素基复合材料的应用领域，将采用双原位法制备的酪素基SiO_2纳米复合乳液成膜应用于布洛芬的负载与缓释性能研究；探讨了不同pH条件下酪素基复合薄膜的溶胀程度；分析了不同SiO_2含量对薄膜负载药物及缓释药物性能的影响规律；结合对复合薄膜在负载药物前后及释放药物前后宏观及微观形貌与化学结构的表征结果，建立了酪素基SiO_2纳米复合薄膜对药物的缓释机理模型。薄膜在不同pH条件下的溶胀度测试结果显示：酪素基复合薄膜具有pH响应性，随着接枝碱性的增强，薄膜的溶胀度逐渐增大。结合对药物、未载药薄膜及载药薄膜的微观形貌及结构表征结果，可以得到：SiO_2壳层的存在在很大程度上促进了薄膜对药物的负载及缓释性能。在酸性介质中，薄膜对药物的缓释性能最优，说明其具备成为一种胃环境中的载药材料的前景。
郑斌[5]2007年在《SiO_2纳米管/聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能研究》文中指出聚酰亚胺(PI)是一种高性能聚合物材料,有着优异的力学、热学和电学性能,在航空航天、微电子、低温超导等领域得到广泛的应用。现代电子技术等领域的快速发展,对聚酰亚胺的性能要求越来越高,采用纳米材料进行杂化制备纳米复合材料并改善聚酰亚胺的性能已成为近年来材料科学领域的研究热点。本论文先以TEOS为原料、酒石酸铵晶体为模板制备了SiO_2纳米管,然后采用原位聚合法制备了不同含量的SiO_2纳米管/PI复合薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子能谱(EDX)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、紫外-可见光光谱(UV-Vis)等手段对SiO_2纳米管和复合薄膜的形貌和结构进行了表征和分析。研究了复合薄膜的力学(拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率和撕裂强度等)、热学(热稳定性、玻璃化温度、热扩散系数和热膨胀系数等)和电学(介电常数、介电损耗、体积电阻率和表面电阻率等)等各项性能。研究结果表明SiO_2纳米管的产率较高、长径比较大且尺寸均匀,TEOS的滴加时间、静置时间和氨水的用量对其形成有较大影响;适量的SiO_2纳米管在PI基体中能分散均匀,并能同时提高复合薄膜的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度;SiO_2纳米管含量的增加,复合薄膜的透明性逐渐降低,玻璃化温度、体积电阻率和表面电阻率先增加然后逐渐降低,而介电常数和损耗因子先降低然后逐渐增加;SiO_2纳米管的加入能大幅度地降低复合薄膜的热膨胀系数,并使其介电常数和损耗因子的频率稳定性和温度稳定性得到很大提高。
崔婷[6]2006年在《纳米TiO_2及TiO_2/SiO_2复合薄膜的制备、表征与性能研究》文中研究说明由于纳米TiO_2具有良好的生物和化学惰性、较强的氧化性能、低成本、以及对光腐蚀和化学腐蚀的稳定性等,故其薄膜不仅能用作光催化降解和自洁净材料,还能杀死细菌及病毒,是目前光催化材料的研究重点,具有广阔的应用前景。本文首先以钛酸丁酯为前驱体采用溶胶-凝胶工艺制备了均匀透明的纳米TiO_2薄膜。通过对实验条件的研究先确定了原料的配比,为得到附着性能和成膜质量均良好的纳米薄膜,需要对基片进行适当的预处理,并控制溶胶的粘度在1.70-2.20mPa.S之间,提拉速度在2mm/s左右。对纳米TiO_2薄膜性能的研究表明:随着薄膜层数的增加薄膜厚度呈现出线性增长的趋势,但直线不通过原点。薄膜中颗粒的粒径随着薄膜层数的增加有增大的趋势。纳米TiO_2薄膜经550℃热处理后完全转化为锐钛矿相;850℃热处理后完全转变为金红石相;随热处理温度的升高颗粒逐渐长大。随后采用两步水解法制备了纳米TiO_2/SiO_2复合薄膜。研究发现:随热处理温度的升高,颗粒晶型由无定型向→锐钛矿→金红石转变,但转变温度提高,晶粒逐渐长大。SiO_2的存在导致晶粒大小和晶相含量发生变化:随着SiO_2含量的增加,晶型有向低温态转变的趋势,晶粒尺寸减小。经红外光谱检测,未经热处理的纳米薄膜含有较多有机基团,随热处理温度的升高,这些有机基团被排除,其中TiO_2的特征峰明显。最后对纳米TiO_2及TiO_2/SiO_2复合薄膜的亲水性和光催化性能进行了评价:薄膜层数与薄膜的亲水性关系不大,但光催化性能随薄膜层数的增加而增长;随着SiO_2的引入薄膜的接触角显着降低,亲水状态可以保持很长时间,含30%SiO_2的薄膜最优。随着热处理温度的升高及SiO_2含量的增加,光催化活性都先增大后减小。
邓先功[7]2007年在《纳米TiO_2复合薄膜的制备及光催化性能的研究》文中指出纳米TiO_2以其光化学性质稳定、无毒、价廉、催化活性高等优点，在治理污水、净化空气、自清洁、杀菌等方面得到广泛的应用。而TiO_2薄膜光催化剂以其易回收、可重复利用等优点已成为该领域的研究热点之一。但是，纳米TiO_2薄膜光催化剂耐热性能差，致使TiO_2薄膜煅烧温度较低(≤600℃)，在基体上的附着力较差，显着降低了纳米TiO_2薄膜的使用寿命，制约了其在诸多领域的应用。本文从提高纳米TiO_2薄膜耐热性能和附着力出发，采用纳米复合技术，分别以La_2O_3、SiO_2、Al_2O_3-SiO_2为复合相，采用溶胶-凝胶法，在釉面陶瓷片上制备了系列TiO_2复合薄膜，综合考察了薄膜中TiO_2纳米晶的颗粒生长、晶型转化等过程和薄膜光催化性能及附着力。为避免基体本身对薄膜中纳米TiO_2光催化活性的影响，分别选择了纳米SiO_2薄膜和纳米Al_2O_3薄膜进行了底膜种类选择实验。结果表明，以纳米SiO_2膜为底膜的TiO_2薄膜出现杂色现象，而以纳米Al_2O_3膜为底膜的TiO_2薄膜无杂色现象，且较平整。故实验采用纳米Al_2O_3薄膜为底膜。复合La_2O_3后的TiO_2薄膜样品，800℃煅烧后，TiO_2纳米晶均为锐钛矿(75.92％～87.18％)占主导的混晶结构；随着La_2O_3复合量的增加，TiO_2晶粒粒径出现减小的趋势，而锐钛矿的含量先增加后减少；当La_2O_3／TiO_2摩尔比为0.5％时，TiO_2中锐钛矿相的含量最高。预涂4层Al_2O_3底膜的3层La_2O_3／TiO_2薄膜(La_2O_3／TiO_2摩尔比为0.5％)，850℃煅烧后膜层致密且无微裂纹出现，附着力较好，且具有良好的光催化活性，对亚甲基兰溶液的降解率达95.72％。复合SiO_2后的TiO_2薄膜样品，1000℃煅烧后，TiO_2纳米晶均为锐钛矿(质量分数73.8％～97.8％)占主导的混晶结构，且TiO_2的粒径较小，为30nm左右；当SiO_2／TiO_2摩尔比为0.1时，锐钛矿所占质量分数最高为97.8％。复合SiO_2既明显提高了TiO_2由锐钛矿相向金红石相的转变温度，又阻止了TiO_2晶粒的生长，即较好地提高了纳米TiO_2薄膜的耐热性。预涂有4层Al_2O_3底膜的2层SiO_2／TiO_2薄膜(SiO_2／TiO_2摩尔比为0.1)，经1000℃煅烧后其光催化活性最佳，且与釉面陶瓷片的附着力最好。按Al∶Si∶Ti摩尔比0.5∶1∶10制备的纳米TiO_2复合薄膜，1050℃煅烧后，TiO_2纳米晶为单一锐钛矿结构，粒径约为28.77nm；1150℃煅烧后仍为锐钛矿占主导的混晶结构，锐钛矿约占87.1％，粒径约为32.8nm。TiO_2纳米晶的相变和晶粒生长进一步得到抑制。但是由于在1050～1150℃煅烧，陶瓷表面釉料熔化，部分TiO_2薄膜融入到釉料中，导致TiO_2复合薄膜的光催化活性较低。
曹乾坤[8]2008年在《空气—水界面SiO_2、SiO_2/TiO_2纳米薄膜的研究》文中进行了进一步梳理薄膜自组装技术是近年来十分受关注的研究领域。本文首先以正硅酸四乙酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备空气—水界面SiO_2自组装纳米薄膜,研究了各成份对自组装的影响,确定了原料配比。并采用了X射线衍射、红外光谱、热分析、扫描电子显微镜及能谱、透射电子显微镜等一系列分析手段,研究分析纳米SiO_2薄膜的结构及各影响因素的作用。同时在制备过程中加入明胶这一高分子稳定剂,并初步研究其对成膜的影响。主要内容有:(1)采用阳离子表面活性剂制备介孔SiO_2纳米薄膜,通过实验初步解释了表面活性剂在成膜过程中的作用。(2)研究表面活性剂种类和组装体系pH值等因素对组装结果的影响,并筛选制备相关空气—水界面无机薄膜以及产物后续处理的适宜条件。(3)研究表面活性剂的选择对组装体系的影响,以及体系本身和外界环境对组装结果的影响,并筛选制备相关空气-水界面无机薄膜以及产物后续处理的适宜条件,从动力学的角度对薄膜生长机理作出推断,建立高分子物质稳定空气-水界面无机薄膜的机理模型及相关过程的动力学方程。随后,利用同样的方法制备了空气—水界面SiO_2/TiO_2自组装薄膜。利用X射线衍射、红外光谱、热分析、扫描电子显微镜及能谱、透射电子显微镜等一系列分析手段分析复合薄膜元素组成和复合薄膜的结构并且对复合薄膜的热学性质、电学性质、光催化性质进行了初步的研究。
张金玲[9]2008年在《超亲水性纳米TiO_2复合薄膜的制备与性能研究》文中进行了进一步梳理采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法，在玻璃表面上制备纳米TiO_2、SiO_2／TiO_2、Fe_2O_3／TiO_2、Fe_2O_3／SiO_2／TiO_2等无机复合纳米膜和高分子改性PEG-TiO_2、PVA-TiO_2、PAM-TiO_2、MC-TiO_2高分子-无机复合纳米膜以及PEG-Fe_2O_3／TiO_2、PEG-SiO_2／TiO_2、PEG-Fe_2O_3／SiO_2／TiO_2高分子．多元无机复合纳米膜等薄膜。采用XRD、SEM、DSC、UV-vis等方法对各类纳米薄膜的微观性能进行表征，并研究了薄膜亲水性、光催化氧化活性、化学稳定性、透光率和薄膜与玻璃间的附着力。研究结果表明，SiO_2／WiO_2、Fe_2O_3／TiO_2二元复合薄膜的亲水性及光催化活性均优于纯TiO_2薄膜。煅烧温度为500℃、煅烧时间2 h的制备条件下，TiO_2、Fe_2O_3／TiO_2、SiO_2／TiO_2等纳米薄膜的亲水性及光催化活性最佳。XRD分析表明，Fe_2O_3、SiO_2无机氧化物掺杂后的TiO_2仍然为锐钛矿型，TiO_2颗粒粒径减小。UV-vis显示Fe_2O_3加入后使TiO_2的吸收波长发生“红移”。制备了Fe_2O_3／SiO_2／TiO_2叁元复合纳米薄膜，研究了Fe_2O_3含量、SiO_2含量、煅烧温度、煅烧时间等对薄膜性能的影响。在SiO_2含量20％、Fe_2O_3含量0．25％、煅烧温度500℃、煅烧时间2 h的优化制各配方及工艺条件下，薄膜具有最好的亲水性和亲水性保持能力，光催化活性高。薄膜中TiO_2粒子的粒径为4．7 nm，小于纯TiO_2蒋膜中粒子的粒径，叁元复合薄膜吸收光谱的“红移”现象显着。采用聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、甲基纤维素等四种水溶性高分子物分别作为添加剂，制备出了PEG-TiO_2、PVA-TiO_2、PAM-TiO_2、MC-TiO_2四种高分子-无机复合纳米薄膜，优化聚乙二醇PEG作为最佳的高分子改性剂，PEG-TiO_2薄膜的亲水性和综合性能最优。在PEG分子量1000、添加量2．5 g．L~(-1)、煅烧温度500℃、煅烧时间2 h条件下，所制得复合纳米薄膜的亲水性及亲水性保持能力最好。将PEG1000与多元无机薄膜复合制备出PEG-Fe_2O_3／TiO_2、PEG-SiO_2／TiO_2、PEG-Fe_2O_3／SiO_2／TiO_2等复合纳米薄膜，均具有良好的亲水性及光催化活性，其亲水性能均达到了超亲水性指标要求。煅烧温度500℃、煅烧时间2 h条件下所制备的PEG-Fe_2O_3／SiO_2／TiO_2复合薄膜中TiO_2平均粒径为5．3 nm，金红石含量为0。所制备的二元无机复合纳米膜、叁元无机复合纳米膜、高分子-TiO_2复合纳米膜和高分子-多元无机复合纳米膜等，均具有透光率高、化学稳定性强和与玻璃基材附着力强特点。
高会普[10]2016年在《高性能复合熔喷锂离子电池隔膜的研究》文中研究表明与常见电池相比,锂离子电池具有使用寿命长、放电电压高、自放电率低、比能量高等优点,从而被广泛应用于各种电子设备,比如移动电话、MP3、笔记本电脑、平板电脑等。随环境的恶化和人们环保意识的增强,作为清洁能源的锂离子电池逐渐被应用到电动汽车以及大型储能系统上,这对锂离子电池的性能提出了新的要求,比如充放电倍率性能以及安全性能等。作为锂离子电池的核心部件之一,隔膜起到很关键的作用。为研制性能良好的熔喷复合隔膜,本文研究了一定牵伸条件下PP熔喷非织造材料经过热处理后的性能变化,PVDF-HFP多孔膜的制备及性能,以及PVDF-HFP/SiO2熔喷复合隔膜的物理以及电化学性能,并且与PE商业隔膜进行了对比,得出下列结论:(1)为得到力学性能优良的PP熔喷基布,本文研究了在一定牵伸条件下PP熔喷非织造材料经过热处理后的性能变化,结果发现由于纤维沿PP熔喷材料纵向整体取向以及纤维结晶度的提高,PP熔喷非织造材料的纵向强力增强,纵向断裂伸长率不断降低,130℃的热处理效果最好,此时纵向强力提高45.2%。(2)理想的PVDF-HFP薄膜应具有亚微米级的平均孔径、小的最大孔径以及大的孔隙率和吸液率。本文研究了不同PVDF-HFP浓度以及去离子水浓度对pvdf-hfp薄膜性能的影响。研究发现,随铸膜液中pvdf-hfp浓度的增加,薄膜的孔隙率、吸液率、平均孔径以及最大孔径降低。同时发现,随去离子水浓度的增加,薄膜的平均孔径、最大孔径、孔隙率以及吸液率不断增大。(3)为进一步优化薄膜的性能,尤其是减小最大孔径,本文采用了一种新颖的方法:在涂覆pvdf-hfp薄膜之前先在玻璃板上涂覆一层纳米sio2颗粒,待薄膜成型后sio2颗粒便附着到pvdf-hfp薄膜一侧。例如,5%与7%pvdf-hfp薄膜经过涂覆纳米sio2后,最大孔径分别由23.1和16.5μm减小到2.23和1.95μm,将pvdf-hfp薄膜的最大孔径控制在2μm左右。此外,还发现涂覆sio2颗粒后pvdf-hfp薄膜平均孔径基本没有变化,且孔隙率变化很小。(4)为探究最大孔径对电池性能的影响,分别用5%pvdf-hfp熔喷复合隔膜与5%pvdf-hfp/sio2熔喷复合隔膜组装电池,并进行测试。初始循环时,两种电池初始放电比容量很接近,然而52个循环后,由具有大的最大孔径的5%pvdf-hfp熔喷复合隔膜组装的电池的容量保持率仅为26.5%,而由小的最大孔径的5%pvdf-hfp/sio2熔喷复合隔膜组装的电池的容量保持率高达84.3%。说明隔膜最大孔径小于3μm时可以满足电池的正常循环。(5)通过将涂覆有sio2颗粒的pvdf-hfp薄膜与浸渍过pvdf-hfp丙酮溶液的pp熔喷无纺布热轧复合,制成了一种新型的具有类似叁明治结构的熔喷复合隔膜。本文研究了熔喷复合隔膜的物理及电化学性能。经孔径测试发现熔喷复合隔膜的平均孔径位于100到300nm之间,最大孔径为2μm左右。与PE商业隔膜相比,熔喷复合隔膜具有更高的电解液吸液率、更好的热稳定性、更佳的电解液润湿性以及与电极更小的界面阻抗。用熔喷复合隔膜组装的锂离子扣式电池均表现了稳定的循环性能以及优异的倍率性能。综上所述,PVDF-HFP/Si O2熔喷复合隔膜有希望取代传统的聚烯烃商业隔膜。
参考文献：
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[8]. 空气—水界面SiO_2、SiO_2/TiO_2纳米薄膜的研究[D]. 曹乾坤. 南京理工大学. 2008
[9]. 超亲水性纳米TiO_2复合薄膜的制备与性能研究[D]. 张金玲. 合肥工业大学. 2008
[10]. 高性能复合熔喷锂离子电池隔膜的研究[D]. 高会普. 东华大学. 2016
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