1 1.常州大学 精细石油化工江苏省重点实验室, 常州 213164
2 2.常州大学 江苏省油气储运技术重点实验室, 常州 213016
3 3.上海海关 工业品与原材料检测技术中心, 上海 200135
介孔有机-无机复合氧化硅空心球(MOSs)在碱性条件下以反向胶束为模板经过正硅酸乙酯(TEOS)和1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷(BTSE)共缩合被成功合成, 并通过不同手段对样品的结构和性能进行表征。MOSs用于去除挥发性有机物(VOCs), 研究其对水蒸气、正己烷、甲苯和92#汽油的静态吸附性能, 并以商业硅胶(SG)和活性炭(AC)为参考。实验结果发现, 初始BTSE/(BTSE+TEOS) 摩尔比为10%时, (MOS-10%)的样品具有均匀的中空介观结构和最大的VOCs吸附容量(1.28 g·g-1正己烷, 1.25 g·g-1甲苯和1.14 g·g-1 92#汽油), 静态水蒸气吸附量最小(0.630 g·g-1)。通过穿透曲线评估单一组分VOC(正己烷或甲苯)在MOS-10%上的动态吸附行为, 动态正己烷和甲苯吸附结果以及高湿度条件下的正己烷吸附性能表明, 与商业吸附剂相比, MOS-10%具有最佳的穿透时间、吸附能力和疏水性。对于二元组分同时吸附(正己烷和甲苯), MOS-10%的正己烷吸附性能优于甲苯。介孔有机-无机复合氧化硅空心球的动态VOCs吸附容量较大归因于有机基团、表面积和孔体积的共同作用。MOSs的VOCs去除能力强和可回收性优良, 显示出巨大的VOCs捕获潜力。
介孔有机-无机氧化硅空心球 VOCs吸附 稳定性 解吸 mesoporous organic-inorganic hybrid siliceous hollow sphere VOCs adsorption stability desorption
1 1.华东理工大学 材料科学与工程学院, 上海 200237
2 2.华东理工大学 化学与分子工程学院, 上海 200237
3 3.石河子大学 化学化工学院, 石河子 832003
近年来, 由于具有较好的近红外区吸收、结构可调等特点, 有机小分子光热剂在生物医药领域展示出广阔的应用前景。然而, 大部分有机小分子光热剂仍面临水溶性较差、生物稳定性不佳、光热转换效率较低等挑战。本研究发展了一种简便的合成方法, 制备了负载Flav7的氧化硅基杂化胶束(FPOMs)用于高效的光热治疗。首先利用嵌段共聚物PS132-b-PAA16自组装行为负载疏水近红外有机小分子Flav7得到胶束体系, 进一步引入3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)和聚乙二醇(PEG)对上述胶束体系进行结构固定和表面改性得到FPOMs。研究表明, 在808 nm波长激光的激发下, FPOMs展现出优异的光热稳定性和较高的光热转换效率(46.7%)。细胞实验证实FPOMs具有良好的生物相容性和光热毒性, 有望作为一类新型的纳米光热剂用于肿瘤高效安全光热治疗。
Flav7 氧化硅基材料 胶束 光热性能 Flav7 silica-based material micelle photothermal property
1 陕西科技大学轻工科学与工程学院，西安 710021
2 西安市绿色化学品与功能材料重点实验室，西安 710021
3 陕西科技大学，轻化工程国家级实验教学示范中心，西安 710021
树枝状介孔氧化硅纳米颗粒是硅基介孔材料中新兴的一个分支，其特殊的中心径向介孔孔道结构使之被广泛应用于多个领域。本工作结合近年来树枝状介孔氧化硅纳米颗粒的发展现状，从树枝状介孔氧化硅纳米颗粒的化学组成及形貌结构2个角度对其进行了分类，综述了树枝状介孔氧化硅纳米颗粒的现有合成方法，并重点从影响树枝状介孔氧化硅纳米颗粒结构的因素方面进行了总结，最后展望了树枝状介孔氧化硅纳米颗粒未来的发展趋势。
树枝状介孔 氧化硅 纳米颗粒 合成方法 dendritic mesopores silica nanoparticles synthetic method
1 长安大学材料科学与工程学院，西安 710061
2 北京航空材料研究院，先进高温结构材料重点实验室，北京 100095
氧化硅陶瓷型芯的3D打印研究对于中国航空水平的发展具有重大意义，其高温软化和结构各向异性是该领域面临的难题。以熔融石英粉为原料、莫来石粉为改性剂，利用DLP光固化3D打印技术制备了氧化硅陶瓷型芯，型芯表现出层状堆积的各向异性结构，少量的莫来石粉体促进了陶瓷颗粒的烧结致密及打印层之间的扩散结合，型芯的各向异性得到缓解，弯曲强度提高并趋于各向同性。当莫来石含量为3%时，其横向、竖向打印高温强度分别达到了18.5 MPa和16.3 MPa，能够很好的满足涡轮叶片的浇铸需求。
氧化硅陶瓷型芯 3D打印 莫来石 各向异性 高温强度 silica ceramic cores 3D printing mullite anisotropy high-temperature strength
1 武汉科技大学，省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，武汉 430081
2 北京金隅通达耐火技术有限公司，北京 100085
近年来，污泥、生活垃圾作为水泥生产的部分燃料应用于水泥生产，造成水泥窑炉衬材料硅莫砖的严重碱侵蚀破坏和剥落，影响水泥窑的稳定运行。采用碱蒸气法系统研究了水泥窑硅莫砖用高铝矾土、莫来石(M60)及莫来凯特3种铝硅系耐火原料抗碱蒸气侵蚀行为。结果表明：3种铝硅系耐火原料的碱蒸气侵蚀行为，与原料中的化学成分、玻璃相含量和成分及其显微结构等密切相关。对于以刚玉、莫来石为主的高铝矾土，碱与刚玉、莫来石晶相发生反应形成钾霞石，产生体积膨胀，使得高铝矾土表面先发生疏松和开裂，后碱蒸气渗入颗粒内部，造成严重碱侵蚀破坏；而对于以莫来石为主的莫来石(M60)原料，碱与莫来石和玻璃相发生反应，形成瞬间液相并析出白榴石相，形成的液相阻止了碱的渗透，使碱侵蚀仅发生在表面层而表现出优良的抗碱侵蚀性能。而莫来凯特原料中晶相莫来石与玻璃相含量相当，玻璃相含量高达46%，其与碱蒸气发生化学反应形成更多的液相，同时析出白榴石相，因氧化钾反应溶解在该原料玻璃相中，造成原料整体性侵蚀破坏。
铝硅系耐火原料 氧化铝 氧化硅 碱蒸气 侵蚀行为 alumina-silica refractory raw materials alumina silica alkali vapor alkali attack behavior
1 西安建筑科技大学材料科学与工程学院，西安 710055
2 广东奔朗新材料股份有限公司，广东 佛山 528313
开发承载隔热一体化的隔热材料对高温工业节能减排具有重要的现实意义。以石英纤维针刺毡为增强体，硅溶胶为先驱体，采用先驱体浸渍热处理法制备了石英纤维增强二氧化硅基(SiO2f /SiO2)复合材料。研究了热处理温度(400~900 ℃)对SiO2f /SiO2复合材料的密度、气孔率、力学性能及热学性能的影响。采用X射线衍射和扫描电子显微镜表征复合材料的组成及微观形貌；采用顶杆法和瞬态热线法测定复合材料的热膨胀系数和热导率。结果表明：随着热处理温度的提高，试样的密度变化不大，显气孔率和力学强度整体呈先升高再降低的趋势。450 ℃热处理后的试样综合性能最佳，试样的三点弯曲强度为23.5 MPa，抗压强度为61.9 MPa，表现出明显的韧性断裂行为。在300~700 ℃之间，试样的热膨胀系数为0.564×10-6/℃，热导率随温度升高而降低，在700 ℃时低至0.096 W/(m·K)。SiO2f/SiO2复合材料在承载隔热一体化应用方面有明显优势，有望满足热压烧结、有色冶金等行业的苛刻要求。
先驱体浸渍热处理 石英纤维 氧化硅陶瓷 复合材料 隔热 力学性能 precursor impregnation heat treatment method quartz fiber silica matrix ceramics composites thermal insulation mechanical property
上海大学物理系上海大学-索朗光伏材料与器件R&D联合实验室，上海 200444
采用湿法化学氧化和直流磁控溅射制备了超薄氧化硅（a-SiOx）和高电子浓度的氮化钛（TiN）复合薄膜，研究其对半导体-准绝缘体-半导体（SQIS）光伏器件中晶硅表面的钝化作用。实验结果表明：相对于铝背场电极，该光伏器件的光电转换效率相对提高了20.72%。结合少子寿命测量和AFORS-HET模拟软件分析，揭示了开路电压增加的原因。a-SiOx/TiN与n-Si有2.28 eV的价带偏移，可以减缓空穴在背部界面的复合，使复合速率降为原先的1/10，从而有效增加开路电压，达到提高异质结器件光电转换效率的目的，为SQIS光伏器件提供了一种工艺简单、制备成本低的背部钝化接触复合材料。
太阳能电池 钝化层 复合速率 异质结 空穴阻挡 超薄氧化硅/氮化钛 光学学报
2022, 42(13): 1331002
1 华东理工大学 药学院, 上海新药设计重点实验室, 上海 200237
2 华东理工大学 材料科学与工程学院, 上海 200237
为了开发一种新型的非病毒无机基因载体, 采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTMS)和聚乙烯亚胺(PEI)对嵌入型双介孔氧化硅球(EDMSNs)进行改性, 分别得到EDMSNs-NH2和EDMSNs-PEI, 并比较了两种载体结合和保护pCMV-EGFP-N1质粒(pDNA)的能力及细胞转染性能。利用透射电镜、动态光散射及氮气吸附-脱附实验对材料的颗粒形态, 动力学粒径, Zeta电位及孔结构参数进行表征。结果显示, EDMSNs-NH2和EDMSNs-PEI均表现出明显的双介孔结构, 形貌为规整的球形且平均动力学粒径分别为343.2和338.9 nm, 表面电位分别为+18和+43 mV。琼脂糖凝胶电泳、CCK-8法及荧光显微镜结果表明, EDMSNs-PEI对pDNA的担载量为8%, 远高于EDMSNs- NH2(1%)。与PEI和lipofectamine2000相比, EDMSNs-PEI载体展示出更低的细胞毒性。EDMSNs-PEI/pDNA质量比为33 : 1时, EDMSNs-PEI/pDNA对293T细胞的转染效率在72 h达到最大值。因此, 与EDMSNs-NH2相比, EDMSNs-PEI具有更高的正电位及pDNA担载量, 可作为一类有前景的非病毒无机类基因载体用于重大疾病如恶性胶质瘤的治疗。
双介孔氧化硅球 聚乙烯亚胺 基因治疗 恶性胶质瘤 embedded dual-mesoporous silica spheres polyethyleneimine gene therapy malignant glioma
1 长春理工大学理学院光电工程学院, 吉林长春 130022
2 渥太华大学光子学中心, 加拿大渥太华 ONK1N6N5
3 中国科学院苏州纳米所, 江苏苏州 215125
氧化硅波导芯层的侧壁粗糙度和角度是导致器件产生光损耗的主要原因之一。为精确测量沉积包层后氧化硅波导芯层侧壁角, 研究了一种利用光学成像显微镜测量波导侧壁角度的方法, 并详细分析了引起测量误差的显微物镜放大倍数与成像特征之间的关系。根据理论分析对波导侧壁角度的测量值进行了校正, 获得的实验结果与激光共聚焦测量结果相一致。利用该测量方法对 10组已沉积包层波导芯层侧壁角度进行了测量并与未沉积包层时激光共聚焦的测量结果进行对比, 得出测量精度在 ±1°以内。该方法为沉积包层后氧化硅波导器件芯层侧壁角度测量提供了一种精确可行的方案。
光学测量 氧化硅波导 光学成像显微镜 沉积后波导芯层 侧壁角度 optical measurement silica waveguide optical image microscope post-deposition waveguide core layer sidewall angle 光学 精密工程
2020, 28(12): 2588
上海交通大学 电子信息与电气工程学院, 上海 200240
针对布里渊模拟信号处理系统小型化的需求, 提出一种基于掺杂氧化硅波导的受激布里渊散射瞬时频率测量(SBS-IFM)方案。这种方案在链路中添加锁相放大器与滤波器, 有效滤除了反射光, 放大并观测到了掺杂氧化硅波导中的布里渊增益信号。通过相对移动泵浦光和探测光的调制频率, 实现了基于掺杂氧化硅波导的SBS-IFM, 其IFM范围约15 GHz,精度达60 MHz。
微波光子 瞬时频率测量 布里渊增益 氧化硅波导 模拟信号处理 microwave photons instantaneous frequency measurement Brillouin gain silica waveguide analog signal processing
