基本信息
- 項目名稱：
- 新型綠色硅材料的制備及其性能研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 硅材料量大價廉。用其做成性能優(yōu)異的新材料已得到廣泛研究，其市場前景廣闊。本作品制備了兩種新型硅材料：有機硅離子液體、納米二氧化硅-姜黃素雜化材料（自主研發(fā)）。 一、用三甲基硅咪唑與不同碳原子溴代烷烴制備了多種離子液體。 二、將天然產物姜黃素接枝在納米二氧化硅上制得有機無機雜化硅材料。 對兩類材料結構進行必要的表征。探究制備出能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的材料新型硅綠色材料。
- 詳細介紹：
- 硅材料以其量大、價廉、作用大而在我國占有絕對優(yōu)勢。用硅做成性能優(yōu)異的新材料已經得到較為廣泛的研究，應用廣泛，其市場前景廣闊。本作品制備了兩種新型硅材料：有機硅離子液體、納米二氧化硅-姜黃素雜化材料（自主研發(fā)）。 實驗一用三甲基硅咪唑與不同碳原子溴代烷烴制備了多種離子液體，將制備而得的多種離子液體，運用循環(huán)伏安法對其進行了電化學性質的測定，研究其電極吸附現(xiàn)象、電化學反應產物、電化學—化學耦聯(lián)反應等。找出具有反應易控制、條件溫和、催化劑使用效率高且易分離、能連續(xù)的回收等優(yōu)點的離子液體。據此可將這類離子液體廣泛應用于紡織、皮革、造紙等行業(yè)。 實驗二采用硅烷偶聯(lián)劑3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）將具有生物活性的天然產物姜黃素接枝在納米二氧化硅上制得有機無機雜化硅材料。用紅外光譜、XRD對納米二氧化硅-姜黃素雜化材料的結構進行表征，并選用黑曲霉和青霉作供試菌種，對其防霉性能和對霉菌的光毒性作一定研究，選出能用于廣泛用于現(xiàn)代涂料添加劑及其它抗菌材料的一類雜化產物。這種新新出現(xiàn)的改性硅酸鹽材料，在化學和醫(yī)療行業(yè)有著廣泛的應用?？梢源婕{米二氧化硅潛在用于橡膠、塑料、電子、涂料、陶（搪）瓷、石膏、顏料、膠粘劑、化妝品、玻璃鋼、化纖、有機玻璃、環(huán)保等諸多領域，將兩種硅材料整合復配，用于皮革中，對皮革的防霉有一定的應用價值。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 1、基本思路： （1）用三甲基硅咪唑與溴代烷烴等制備多種離子液體，用紅外光譜、循環(huán)伏安法對產物進行必要表 征。 （2）將姜黃素接枝在納米二氧化硅上。采用紅外光譜、XRD對納米二氧化硅-姜黃素的結構進行必要表征，并選用黑曲霉和青霉對其性能和進行研究。 2、目的： （1）制備出能廣泛應用于綠色溶劑、催化等行業(yè)的離子液體。 （2）制備能用于現(xiàn)代涂料添加劑及其它抗菌材料的雜化材料。
科學性、先進性及獨特之處
- 1.制得可循環(huán)利用的綠色有機硅離子液體，這類離子液體可作為良好的溶劑，并能廣泛應用于紡織、皮革、造紙等行業(yè)。 2.自主研發(fā)將具有生物活性的天然產物姜黃素接枝在納米二氧化硅上，選用黑曲霉和青霉作供試菌種，制備的雜化材料對青霉和黑曲霉均表現(xiàn)一定抗菌效果，特別是對黑曲霉表現(xiàn)更強的抗菌防霉性能，且對黑曲霉有較優(yōu)異的光毒性反應。這種綠色環(huán)保硅雜化材料可于現(xiàn)代涂料添加劑及其它抗菌材料。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 硅材料原料在我國量大且價廉。用這些原料做成性能優(yōu)異的新材料，開發(fā)的潛力非常大，市場前景廣闊。開發(fā)硅系材料的意義不僅如此，就原料來源看，石油、塑料等材料的原料來源減少。據業(yè)內人士稱，石油作為動力能源和有機高聚物等的原料，若像現(xiàn)在未加控制使用，20年后就瀕臨枯竭。而硅占地殼質量的1／4，所以用新型硅材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的材料，能節(jié)約能源，開拓環(huán)保綠色材料的新領域。這個創(chuàng)新將開拓材料史上的新紀元。
學術論文摘要
- 第一部分本文利用三甲基硅咪唑與溴代烷烴及無水甲苯制備了多種離子液體。并采用循環(huán)伏安法對目標化合物進行了電化學性質的測定。電極反應機理的判斷循環(huán)伏安法還可研究電極吸附現(xiàn)象、電化學反應產物、電化學—化學耦聯(lián)反應等,對于有機物、金屬有機化合物及生物物質的氧化還原機理研究很有用。 第二部分本文采用硅烷偶聯(lián)劑3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）將具有生物活性的天然產物姜黃素接枝在納米二氧化硅上。用紅外光譜、XRD對產物結構進行了必要表征，并選用黑曲霉和青霉作供試菌種，對其防霉性能和對霉菌的光毒性作了一定研究。研究結果表明：姜黃素通過APTES能接枝在納米二氧化硅表面，并得到含希夫堿(C=N)官能團有機無機雜化材料；制備的雜化材料對青霉和黑曲霉均表現(xiàn)一定抗菌效果，特別是對黑曲霉表現(xiàn)更強的抗菌防霉性能，且對黑曲霉有較優(yōu)異的光毒性反應。這種材料可于現(xiàn)代涂料添加劑及其它抗菌材料。
獲獎情況
- 作品（第二個內容：二氧化硅-姜黃素及其衍生物雜化材料和制備方法已申請發(fā)明專利） 公開號：CN101796961A 公開時期： 2010.08.11
鑒定結果
- 論文一篇、專利一篇
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 自20世紀50年代發(fā)明硅太陽電池以來，人們?yōu)樘栯姵氐难芯?、開發(fā)與產業(yè)化做出了很大的努力。到目前為止，太陽能光電工業(yè)基本是建立在硅材料的基礎之上。世界上絕大部分的太陽能光電器件是用晶體硅制造的，其中單晶硅太陽電池是最早被研究和利用的。到20世紀70年代鑄造多晶硅發(fā)明和應用以來，80年代末期它僅占太陽電池材料的10%左右。在90年代的到迅速發(fā)展，1996年底已占整個太陽電池材料的36%左右，2001年更是接近50%。它以相對成本低、高效率的優(yōu)勢不斷擠占單晶硅的市場，成為最有競爭力的太陽電池材料。但無論是單晶硅還是鑄造多晶硅，在硅片加工過程中，僅僅由于硅片的切割，硅材料的損耗就達到50%，大大增加了太陽電池的成本。因此，為進一步降低晶體硅太陽電池的成本，多種帶狀的太陽電池技術已經被發(fā)展，其中EFG帶狀硅片自20世紀90年代就已經在工業(yè)界應用。非晶硅是20世紀70年代發(fā)展起來的太陽電池材料，在計算器、手表、玩具等小功耗器件中得到了廣泛應用，但其缺點卻阻礙了它的應用。盡管硅材料有各種問題，但仍然是目前太陽電池的主要材料，約占了國際太陽電池材料市場的99%以上，而且，新型硅材料也是未來太陽電池的主要希望之一。 2006年，德國科學家開發(fā)出一種新型硅材料，它可以被用于加工微處理器或其他微型設備。這種新型硅材料被命名為“硅粘扣”。德國伊爾默瑙工業(yè)大學的研究人員用“黑硅”制成了這種硅粘扣，“黑硅”是普通硅被強激光束或高能離子轟擊后產生的。研究人員表示，這種材料對微片制造商非常有用，也有助于技術人員在處理非常薄的硅片時無需使用有可能造成組件損壞的加熱或粘著技術。 日本東芝硅有限公司已經開始出售一種新型硅材料。這種材料以硅為基本成份，它具有彈性和高度的疏水性；具有良好的透氣性（對氣體和蒸汽有滲透性）；這種涂敷材料可以有效地防止金屬表面生銹和二氧化硫等氣體的腐蝕；并可防日曬，風化等。也可用作屋頂等處的防護涂層材料。
