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基本信息

項(xiàng)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
簡(jiǎn)介：
硅材料量大價(jià)廉。用其做成性能優(yōu)異的新材料已得到廣泛研究，其市場(chǎng)前景廣闊。本作品制備了兩種新型硅材料：有機(jī)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(chǎn)物姜黃素接枝在納米二氧化硅上制得有機(jī)無機(jī)雜化硅材料。 對(duì)兩類材料結(jié)構(gòu)進(jìn)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(xì)介紹：
硅材料以其量大、價(jià)廉、作用大而在我國占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。用硅做成性能優(yōu)異的新材料已經(jīng)得到較為廣泛的研究，應(yīng)用廣泛，其市場(chǎng)前景廣闊。本作品制備了兩種新型硅材料：有機(jī)硅離子液體、納米二氧化硅-姜黃素雜化材料（自主研發(fā)）。 實(shí)驗(yàn)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(yùn)用循環(huán)伏安法對(duì)其進(jìn)行了電化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定，研究其電極吸附現(xiàn)象、電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物、電化學(xué)—化學(xué)耦聯(lián)反應(yīng)等。找出具有反應(yīng)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(diǎn)的離子液體。據(jù)此可將這類離子液體廣泛應(yīng)用于紡織、皮革、造紙等行業(yè)。 實(shí)驗(yàn)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(chǎn)物姜黃素接枝在納米二氧化硅上制得有機(jī)無機(jī)雜化硅材料。用紅外光譜、XRD對(duì)納米二氧化硅-姜黃素雜化材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并選用黑曲霉和青霉作供試菌種，對(duì)其防霉性能和對(duì)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(chǎn)物。這種新新出現(xiàn)的改性硅酸鹽材料，在化學(xué)和醫(yī)療行業(yè)有著廣泛的應(yīng)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(jī)玻璃、環(huán)保等諸多領(lǐng)域，將兩種硅材料整合復(fù)配，用于皮革中，對(duì)皮革的防霉有一定的應(yīng)用價(jià)值。

作品圖片

  • 新型綠色硅材料的制備及其性能研究
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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(duì)產(chǎn)物進(jìn)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(duì)納米二氧化硅-姜黃素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要表征，并選用黑曲霉和青霉對(duì)其性能和進(jìn)行研究。 2、目的： （1）制備出能廣泛應(yīng)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(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

1.制得可循環(huán)利用的綠色有機(jī)硅離子液體，這類離子液體可作為良好的溶劑，并能廣泛應(yīng)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(chǎn)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(duì)青霉和黑曲霉均表現(xiàn)一定抗菌效果，特別是對(duì)黑曲霉表現(xiàn)更強(qiáng)的抗菌防霉性能，且對(duì)黑曲霉有較優(yōu)異的光毒性反應(yīng)。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(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

硅材料原料在我國量大且價(jià)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(chǎng)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(jù)業(yè)內(nèi)人士稱，石油作為動(dòng)力能源和有機(jī)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(zhì)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(lǐng)域。這個(gè)創(chuàng)新將開拓材料史上的新紀(jì)元。

學(xué)術(shù)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(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行了電化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定。電極反應(yīng)機(jī)理的判斷循環(huán)伏安法還可研究電極吸附現(xiàn)象、電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物、電化學(xué)—化學(xué)耦聯(lián)反應(yīng)等,對(duì)于有機(jī)物、金屬有機(jī)化合物及生物物質(zhì)的氧化還原機(jī)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(chǎn)物姜黃素接枝在納米二氧化硅上。用紅外光譜、XRD對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了必要表征，并選用黑曲霉和青霉作供試菌種，對(duì)其防霉性能和對(duì)霉菌的光毒性作了一定研究。研究結(jié)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(tuán)有機(jī)無機(jī)雜化材料；制備的雜化材料對(duì)青霉和黑曲霉均表現(xiàn)一定抗菌效果，特別是對(duì)黑曲霉表現(xiàn)更強(qiáng)的抗菌防霉性能，且對(duì)黑曲霉有較優(yōu)異的光毒性反應(yīng)。這種材料可于現(xiàn)代涂料添加劑及其它抗菌材料。

獲獎(jiǎng)情況

作品（第二個(gè)內(nèi)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(qǐng)發(fā)明專利） 公開號(hào)：CN101796961A 公開時(shí)期： 2010.08.11

鑒定結(jié)果

論文一篇、專利一篇

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

自20世紀(jì)50年代發(fā)明硅太陽電池以來，人們?yōu)樘栯姵氐难芯俊㈤_發(fā)與產(chǎn)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(chǔ)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(jì)70年代鑄造多晶硅發(fā)明和應(yīng)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(gè)太陽電池材料的36%左右，2001年更是接近50%。它以相對(duì)成本低、高效率的優(yōu)勢(shì)不斷擠占單晶硅的市場(chǎng)，成為最有競(jìng)爭(zhēng)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(dá)到50%，大大增加了太陽電池的成本。因此，為進(jìn)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(shù)已經(jīng)被發(fā)展，其中EFG帶狀硅片自20世紀(jì)90年代就已經(jīng)在工業(yè)界應(yīng)用。非晶硅是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的太陽電池材料，在計(jì)算器、手表、玩具等小功耗器件中得到了廣泛應(yīng)用，但其缺點(diǎn)卻阻礙了它的應(yīng)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(chǎng)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(xué)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(shè)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(xué)的研究人員用“黑硅”制成了這種硅粘扣，“黑硅”是普通硅被強(qiáng)激光束或高能離子轟擊后產(chǎn)生的。研究人員表示，這種材料對(duì)微片制造商非常有用，也有助于技術(shù)人員在處理非常薄的硅片時(shí)無需使用有可能造成組件損壞的加熱或粘著技術(shù)。 日本東芝硅有限公司已經(jīng)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(duì)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(fēng)化等。也可用作屋頂?shù)忍幍姆雷o(hù)涂層材料。
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