碳-氧化硅基介孔复合薄膜的制备及其防护性能研究的开题报告.docx

碳-氧化硅基介孔复合薄膜的制备及其防护性能研究的开题报告 一、研究背景及意义 随着人类社会的快速发展，环境污染日益加重，对人类健康和生态环境造成了极大的威胁。其中，空气污染是目前最严重的环境污染之一，尤其是细颗粒物污染已成为世界各国共同面临的难题。而对于光学材料而言，对大气中的细颗粒物的过滤和防护是一种极其重要的应用需求。因此，研究制备一种具有高效过滤和防护性能的光学材料具有重要的科学意义和应用价值。 二、研究内容 本文旨在研制一种碳-氧化硅基介孔复合薄膜，并对其防护性能进行研究。具体内容如下： 1.研制碳-氧化硅基介孔复合薄膜的制备工艺，探索材料的生长机理。 2.对制备的复合薄膜进行表征，包括形貌、化学成分、结构、孔径大小等。 3.通过对复合薄膜的光学性能和过滤性能的测试，评估其防护性能，并与现有的防护材料进行比较。 4.研究复合薄膜的防护性能随材料结构、大小及位置等参数的变化规律，为进一步优化材料性能提供基础。 三、研究方法和技术路线 本研究将采用溶胶-凝胶法合成碳-氧化硅基介孔材料，并将其修饰在适当的基底上制成复合薄膜。主要研究方法如下： 1.原材料制备：采用无水硅酸铝、有机硅以及某些模板剂等原材料进行合成。 2.复合材料制备：将碳材料和氧化硅材料的溶胶混合，经过修饰转移至基底上进行凝胶反应，最终形成复合薄膜。 3.材料表征：采用扫描电镜、透射电镜、傅里叶变换红外光谱仪等进行形貌和结构表征。 4.性能测试：通过紫外可见光谱、荧光光谱等光谱测试对复合薄膜的光学性能进行表征；通过雾霾颗粒过滤和捕获实验、气溶胶的颗粒计数仪等检测手段对复合薄膜的过滤性能进行测试；通过量子化学计算对复合材料的电子结构、羟基含量等有益于理解其基础性质。 四、预期成果 本研究力图开发一种具有高效过滤和防护性能的碳-氧化硅基介孔复合薄膜，并对其防护性能进行评估，同时研究材料结构和参数对性能的影响规律，为产业化应用提供技术支撑。预期成果如下： 1.成功研制出一种碳-氧化硅基介孔复合薄膜，并掌握其制备工艺和生长机理。 2.成功表征和分析复合薄膜的形貌、化学成分、结构、孔径大小等重要性能指标。 3.通过光谱测试和过滤性能测试，验证了复合薄膜具有良好的光学性能和过滤性能，且优于现有的防护材料。 4.深入研究了碳-氧化硅基介孔复合薄膜的防护性能随材料结构、大小及位置等参数的变化规律，并提出了优化材料性能的方案。 五、研究进度安排 本研究计划于2022年3月开始，总计3年完成。预期的进度安排如下： 第一年：完成碳-氧化硅基介孔材料的制备、表征和复合薄膜的制备，并初步评估其表征和过滤性能。 第二年：深入研究复合薄膜的防护性能，分析其受材料结构、大小及位置等参数的影响规律，并针对性地优化材料性能。 第三年：进行复合薄膜的性能测试，进一步完善材料性能，完善防护材料的工艺和应用。 六、需求的经费预算 本研究涉及到许多实验和测试工作，需要一定的经费支持才能够顺利开展。按照预期的研究内容和进度安排，估算所需经费如下： 设备费：50万元。 材料费：80万元。 测试费：50万元。 人员费用：100万元。 会议费：20万元。 合计：300万元。 七、参考文献 1. Dai, Y.; (Junkuo)Gao, Y.; Zhang, X.; Simonsen, J.; Su, D.; Wang, Y.; ... Wang, Y.-C. (2019). Influence of Surface Chemistry and Hydrophilicity of Mesoporous Silica Nanostructures on Their Performance as Drug Delivery Vehicles. ACS Applied Materials Interfaces, 11(30), 27068-27079. 2. Wang, H.; Xu, P.; Xu, M.; Bu, P.; Li, Y.; Li, J.; Cheng, K. (2017). Mesoporous silica nanoparticles as drug delivery vehicles for anti-inflammatory drug diclofenac sodium: a pH-responsive release study. Journal of Biomaterials Applications, 32(4), 442-451. 3. Likodimos, V.; Stalikas, C. D.; Stratakis, E. (2018). Hierarchical zinc oxide/mesoporous silica thin films for highly dura