高危阿片类毒品海洛因的泛滥, 对国家安定、 社会经济和人民生命财产安全带来了巨大的危害。 高效、 准确的海洛因及其代谢物的检测鉴定方法在打击毒品犯罪, 处理涉毒案件以及公安禁毒工作中具有十分重要的意义。 表面增强拉曼光谱（SERS）兼具检测速度快、 操作简便、 灵敏度高、 指纹识别及无损检测等优点, 能够实现对毒品的高效、 便携检测。 若结合模式识别技术, 可提高数据处理效率、 避免人为错判的发生, 进而实现自动精确分类识别的目的。 针对溶液中微/痕量海洛因及其代谢物, 提出了基于Au/SiO2复合纳米球阵列（Au/SiO2 NSA）的SERS检测与模式识别相结合的方法, 实现对它们的灵敏检测与高效鉴别。 首先, 采用气-液界面自组装和磁控溅射沉积的方法制备了具有良好SERS活性和结构一致性的Au/SiO2 NSA, 以此为SERS基底（芯片）, 结合便携式拉曼光谱仪, 成功实现了对水溶液中海洛因及其主要活性代谢物（6-单乙酰吗啡（6-MAM）和吗啡）的灵敏检测, 检测限低至10-4 mg·mL-1。 然后, 利用模式识别技术中的系统聚类分析（HCA）、 主成分分析（PCA）和支持向量机（SVM）对所获得的谱图数据进行定性/定量分类识别。 结果表明, 在HCA和PCA均能准确分类的基础上, 采用基于径向核函数、 线性核函数、 多项式核函数、 S型核函数中任意一种建立的PCA-SVM模型, 均能够100%地对海洛因、 6-MAM和吗啡进行定性识别； 选取基于径向核函数的SVM模型, 对不同浓度海洛因定量区分的准确率可达90.1%； 而通过基于线性核函数的SVM模型, 对不同浓度6-MAM和吗啡的判别准确率分别为84.8%、 70.2%。 这项工作不仅为基于SERS的灵敏检测与精准鉴别提供了一种具有实用价值的高质量基底（芯片）, 也为对海洛因及其代谢物进行准确的分类及识别给出了可行的方案。

超低膨胀微晶玻璃是在Li2OAl2O3SiO2系玻璃的基础上经过严格的受控晶化，在母体玻璃中析出以β石英固溶体为主晶相的微晶玻璃材料。由于具有极低的热膨胀系数，以及优异的热稳定性、化学稳定性和力学性能，超低膨胀微晶玻璃在诸多领域得到了广泛应用。本文综述了超低膨胀微晶玻璃的组成、制备方法、国内外研究历程及发展现状、应用，指出了目前生产超低膨胀微晶玻璃存在的问题和国产超低膨胀微晶玻璃与国际顶尖产品存在的差距，以及国产超低膨胀微晶玻璃今后的发展方向。

近年来, 重金属离子的去除是复杂环境中水处理面临的难点问题之一, 静电纺丝制备的三维SiO2纳米纤维棉具有耐高温、耐强酸的特点, 是复杂环境中水处理的理想前驱体材料。以三维SiO2纳米纤维棉作为基底, 在引发剂偶氮二异丁腈作用下催化乙烯苯磺酸和乙二苯单体发生原位聚合, 实现聚乙烯苯磺酸在SiO2纳米纤维棉表面均质包覆, 制备SiO2@聚乙烯苯磺酸纳米纤维棉。通过SEM、FT-IR等表征方法揭示了该纳米纤维棉的形貌和化学组成, 采用热重分析仪对其进行热稳定性测试, 并研究了该纳米纤维棉在高温、酸性条件下的吸附再生性能。结果表明: SiO2@聚乙烯苯磺酸纳米纤维棉对Cu2+、Cd2+和Pb2+有很高的吸附容量, 当pH值为5.5和初始离子浓度为100 mg/L时, 吸附容量分别为73.0、91.0、161.0 mg/g, 当温度为80 ℃时吸附容量仍可达81.0、64.0、123.0 mg/g; 吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附, 具有较强的再生性能, 经10次离子脱附-吸附循环, Cu2+、Cd2+和Pb2+的容量保持率分别为83.5%、81.1%、77.6%。

在保温领域中, SiO2气凝胶以其突出的性能而备受关注, 但有机硅源的制备成本高,限制了其推广和应用。为了降低生产成本, 研究人员将目光投向了无机硅源, 但无机硅源制备SiO2气凝胶时需要进行繁琐的溶剂置换。为解决溶剂置换的弊端, 本文以煤矸石为原料, 采用新型的液-液溶剂置换法并联合低温活化法来制备超疏水SiO2气凝胶。研究表明, 当活化温度为200 ℃、矸酸比为1.0∶1.0(固体质量和液体体积之比)、滤渣与NaOH溶液比值为1.0∶1.0(固体质量和液体体积之比)时活化条件最佳, 制备的SiO2气凝胶具有独特的三维网络结构、高比表面积(687.7 m2/g)、超疏水性(161.9°)和低密度(0.034 g/cm3)。此方法为无机硅源制备SiO2气凝胶提供了新思路, 并显著降低了制备SiO2气凝胶的成本。

选用CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)体系无碱铝硅玻璃为研究对象, 设计8组Fe2O3组分变量, 利用高温熔融法制备试验样品。利用XRD、SEM、TG-DSC等测试方法, 先后对无碱玻璃样品的物相、析晶动力学、析晶行为和弹性模量等物化性能进行测试分析, 进而探讨Fe2O3含量及晶化处理对无碱玻璃弹性模量的影响。结果表明: 适量添加Fe2O3可以提升CMAS体系无碱玻璃的弹性模量, Fe2O3的质量分数为1.50%(F-6#)时, F-6#无碱玻璃弹性模量最大值为97.87 GPa, 析晶活化能为347.1 kJ/mol, 析晶指数n为1.383 4, 为表面析晶。经整体析晶法晶化处理后, F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8), 晶体尺寸为200~400 nm; 经烧结法晶化处理后, F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8), 晶体尺寸为300~500 nm。随着热处理温度的升高, 析出主晶相数量变多, 尺寸变大, 但主晶相种类并未改变。由于钙长石的弹性模量小于基础玻璃, F-6#无碱玻璃析晶后所得微晶玻璃样品的弹性模量有所降低。

采用高温熔融法制备了R2O-Bi2O3-B2O3-SiO2系无铅低熔点玻璃，并将其应用于汽车玻璃油墨，重点研究了组成对玻璃结构、热学性能和耐酸性能的影响规律。结果表明，随着Bi2O3/B2O3和Bi2O3/SiO2的增加，［BO3］和［BiO3］三角体结构单元数量逐渐减少，［SiO4］和［BO4］四面体结构单元数量逐渐增多，玻璃的网络结构增强。当碱金属氧化物总量为15%(摩尔分数)时，双碱玻璃的热膨胀系数α25~320 ℃、转变温度Tg和软化温度Tf比单碱玻璃的小，耐酸质量损失率Dr更低。当n(Li2O)∶n(Na2O)=1∶1时，双碱玻璃的α25~320 ℃为9.35×10-6 ℃-1，Tg值降低至439.8 ℃，Tf值为481.7 ℃，Dr值为0.006 70 g/cm2。将其应用于汽车玻璃油墨，烧结后的油墨具有良好的附着力、黑度、遮盖率和光泽度。

本文旨在丝绸基底上获得一种结构稳定、色彩明亮的涂层结构。以单分散SiO2@PDA微球为光子晶体的前驱体, 在丝绸上构建SiO2@PDA光子晶体, 通过壳聚糖溶液对结构色丝绸进行后处理, 探究不同质量分数的壳聚糖溶液对结构色丝绸色牢度的影响。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)观察SiO2@PDA光子晶体结构的微观形貌, 能谱仪(EDS)表征SiO2微球样品的元素组成, X射线衍射仪表征SiO2和SiO2@PDA微球的物相结构, 并通过摩擦测试和水洗测试探究结构色丝绸的色牢度。本实验制备的SiO2和SiO2@PDA微球粒径大小均一、单分散性良好, SiO2@PDA光子晶体结构呈周期性紧密排列。与未通过壳聚糖溶液处理的结构色织物相比, 在质量分数为3%的壳聚糖溶液后处理下, 摩擦测试和水洗测试后结构色脱落较少, 仍能保持原来的颜色。实验表明, 壳聚糖溶液处理可以有效提高结构色织物的色牢度。

为使人工制备的结构色实现色调精确调控制备以及更高的饱和度，分别以硅片和带有275 nm厚二氧化硅层的硅片为衬底，采用自组装法制备平面六角密堆积结构二维有序模板，通过磁控溅射方法在其上沉积不同厚度的金薄层（沉积时间为20 s、80 s和120 s），再利用532 nm脉冲激光后处理的方式，研究不同衬底及激光后处理过程对结构色薄膜呈色性能的影响。结果表明：镀膜时间相同，激光扫描速度减小，反射光谱中心波长发生蓝移；扫描速度相同，镀膜时间增加，在较低扫描速度下，中心波长先发生蓝移，再向长波方向发生红移，增大激光扫描速度时，样品反射光谱峰位整体出现轻微的蓝移趋势；此外，衬底添加二氧化硅层后，其他参数不变的情况下，样品除色调发生明显改变外，其颜色饱和度也得到明显提高。