生物质能是具有发展前景的可再生能源之一,将生物质能转化为清洁的氢能来替代化石能源是氢能发展的必然趋势。生物质制氢方法主要有生物质热化学制氢法、生物法制氢以及液相催化电解生物质制氢法。对以上方法的优缺点并进行了比较和评述,液相催化电解生物质制氢法是一种新型的制氢技术,与其他制氢方法相比,具有反应温度低、能耗低和氢气纯度高等优点,表现出非常好的开发潜力。

随着国家支持力度加大和制造业的转型升级,我国化工新材料得到了快速发展,在聚氨酯、工程塑料、氟硅材料、膜材料和电子化学品等领域均取得了重大突破,并实现了产业化生产,涌现出万华、鲁西、东岳等一大批独具发展特色、技术优势明显的化工新材料企业。但我国化工新材料行业起步晚,目前整体发展仍然不足,对外依存度高达36%。今后,需要在理论研究和基础研究上下大力气,重点突破一批关键基础材料、先进基础工艺、产业基础技术,努力开创与石油和化学工业强国相适应的化工新材料先进制造业。

石墨烯优异的物理和化学性质,在众多领域内的应用前景非常广阔,如储能、传感器、催化剂载体和电极材料等领域。制备晶型结构完整以及缺陷少的高质量石墨烯材料及其应用研究已经成为材料领域的研究前沿和热点之一。综述了电化学制备石墨烯的装置、机理、阳极与阴极的电化学剥离以及应用的研究进展,探讨了该研究领域亟待解决的问题。

简单介绍了膜分离技术,并且阐述了超滤膜制备技术的发展和应用,综述了近年来制备超滤膜的常用方法,并且重点介绍了静电纺丝和相转化两种方法在超滤膜制备中的研究进展,以及采用不同方法所制膜的性能特点和各自优势,并简要陈述了其未来发展方向。为新型的超滤膜技术及其制备提供了参考性价值。

光降解催化剂在降解空气和水体中有机物污染方面具有低能耗、高效率、可循环使用和处理过程中无二次污染等优异性能,展现出符合可持续发展战略的应用前景。简述了各种新型光降解催化剂及其应用,分析了光降解催化剂未来发展中需要解决的问题,指出纳米复合型光降解催化剂在现实污染体系治理方面具有很大的发展潜力。

硅烷偶联剂的应用领域十分广泛,综述了其结构特征以及作用机理,着重介绍了硅烷偶联剂的研究进展以及在聚合物改性方面的应用,展望了硅烷偶联剂未来的发展方向。

以富电子基团吡咯并[3,2-b]吡咯作为电子给体,在其2,5取代位上修饰不同的电子受体,设计合成了两个D-π-A结构的有机荧光材料2,5-二(4-(苯磺酰基)苯基)-1,4-二(4-叔丁基苯基)吡咯并[3,2-b]吡咯(DPSPP)和2,5-二(5,5-二氧-2-二苯并噻吩基)-1,4-二(4-叔丁基苯基)吡咯并[3,2-b]吡咯(BTPP)。通过热重分析研究了其热稳定性,通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱以及电化学法系统分析了其光致发光性能和结构的关系。通过改变吸电子能力以及共轭程度的大小,实现了发光光谱从蓝光到绿光的系统调节并伴随较高的荧光量子产率达到90%以上,在有机发光领域具有潜在的应用前景。

聚偏氟乙烯(PVDF)成膜性好,含高取向度β晶的PVDF薄膜具有良好的压电性能。在传感技术领域可被加工成柔性压电薄膜,在未来的人体触感检测、柔性传感器等方面将得到广泛的应用。制备PVDF薄膜的方法有很多,然而,制备具有良好压电性能的PVDF薄膜则需要膜内β晶相匀整且达到一定含量。综述了近年来采用溶液流延法、静电纺、超声雾化法等方法制备PVDF压电薄膜的原理、步骤以及优缺点。最后对PVDF压电薄膜的发展前景进行了展望。

粘结剂是锂离子电池极片的重要组成材料之一,其性能的优劣直接影响电池的各项电化学性能。锂离子电池产业的高速发展对新型粘结剂材料提出了更高的要求。综述了不同类型锂离子电池用新型粘结剂的研究进展,分析了其各自的特征和优缺点,并预测了新型粘结剂未来的发展方向。

硅元素因其优异的耐高温、富韧性、憎水性,被广泛用于无机-有机复合材料中,在酚醛树脂中的改性应用更成为了近些年研究的热点。阐述了含硅化合物改性酚醛树脂应用研究进展,主要介绍了硅改性酚醛树脂复合材料的微观形貌、热稳定性和机械强度,最后对其前景进行了展望。

近几年,全球新能源汽车受到了各国政府的大力扶持与推广,车载动力电池作为新能源汽车的核心部件之一备受关注。对车载动力电池的具体需求、动力电池常见正负极材料技术特征等作了梳理与总结,并提出了未来车载动力电池材料发展趋势。希望能给车载动力电池产业相关企业提供一定的参考。

采用氯化锆(ZrCl₄)和对苯二甲酸(H₂BDC),通过冰乙酸和盐酸改良的溶剂热法合成锆基金属有机骨架材料(Zr-MOFs),可作为理想的二氧化碳(CO₂)捕集与分离材料。研究结果表明:在25℃,吸附压力0.1MPa条件下,Zr-MOFs对CO₂和N₂的吸附量分别为1.47mmol/g和0.089mmol/g,并且在CO₂/N₂体系中对CO₂有较高的分离性能。

以甲醇为溶剂,草酸二乙酯与单乙醇胺为原料制备了N′,N-二-(2-羟乙基)-草酰胺,并对其进行红外光谱分析。研究溶剂用量、反应物配比、反应温度与保温时间对N′,N-二-(2-羟乙基)-草酰胺产率的影响。结果表明:最佳工艺条件为甲醇作溶剂,甲醇与草酸二乙酯质量比=5∶1,反应物摩尔比n(草酸二乙酯)∶n(单乙醇胺)=1∶2.3,反应温度为70℃,保温时间1.5h,此时N′,N-二-(2-羟乙基)-草酰胺产率达到97.1%。

氧化石墨烯(GO)由于其独特的物理化学性质而在先进材料领域引起广泛关注。石墨烯作为一种机械强度高的蜂窝状的单分子层二维网络结构碳纳米材料,在分离膜领域表现出了优异的性能。基于石墨烯材料结构特点,对其膜材料的制备方法、传质机理及膜分离技术应用进行了概述,旨在为石墨烯膜材料的推广提供理论基础与实践经验。

以硝酸铜,均苯三甲酸为原料,采用溶剂热合成法首先制备了铜基金属有机骨架材料(Cu-HKUST-1),然后采用气氛焙烧法制备了一系列三元铜基复合催化剂(Cu/Cu₂O/CuO)。通过调控灼烧时氮气和空气的配合比,实现了Cu/Cu₂O/CuO中铜(Cu)、氧化亚铜(Cu₂O)和氧化铜(CuO)三相含量的调控。研究结果表明:Cu/Cu₂O/CuO中的Cu、Cu₂O和CuO三者比列含量微观可调,随着空气比例微量增加,Cu/Cu₂O/CuO中Cu的含量逐渐减少,Cu₂O和CuO含量明显增多,通过气氛调节可以实现Cu、Cu₂O和CuO三相配合比的优化组合。在对对硝基苯酚还原实验中,在氮气∶空气的配合比为200mL∶2mL条件下制备的Cu/Cu₂O/CuO催化效果最好,反应约45s对对硝基苯酚的降解率超过90%。

中空纤维自修复材料通过中空纤维与基体材料复合,当材料出现损伤时,中空纤维内部的修复剂可及时被“释放出来”,对材料损伤部位进行修复。与微胶囊自修复材料相比,中空纤维可承载较多的修复剂;中空纤维通过编织技术形成网络结构后加入基体材料,还能大幅度增强材料的力学性能。上述特点使得中空纤维自修复材料在材料的损伤修复设计方面有着广阔的发展前景。综述了中空玻璃管、中空玻璃纤维、中空聚合物纤维等自修复中空纤维的研究进展,并对存在的问题进行了总结。

以国产高强中模碳纤维为原料,经不同的高温热处理过程制备出力学性能不同的高模量碳纤维,利用INSTRON万能材料试验机、扫描电子显微镜、拉曼光谱和X射线衍射仪对所制碳纤维的力学性能、表面形貌、结构组成进行了分析和表征,重点研究了碳纤维杨氏模量提高过程中微观结构的变化,并将两者进行了关联。结果表明,高强中模碳纤维的高模化历程强烈依赖于高温热处理过程。碳纤维杨氏模量与表面结构密切相关,且随着表面石墨化程度的提高而增加。在碳纤维高模化转变过程中,表面微晶尺寸变大、结晶度变高、取向度变高。杨氏模量与微晶尺寸、结晶度存在线性关系,但其增加幅度随着取向度的提高而趋缓。

石墨烯作为新兴碳材料,可用作各类材料的载体以提高材料性能。综述了石墨烯常见的几种制备方法及近年石墨烯在载体方面的应用,并指出目前研究出现的问题。

超支化聚酯具有高度支化体系,对称的球型三维结构,且分子链之间不易发生缠绕,黏度低,在溶解性方面也表现出较好的优点。还具有合成方法简单、原料价格相对低廉的优点,所以在应用方面表现出很大的优势。其在高分子共混改性、涂料合成与改性、环氧树脂改性以及高分子膜材料中的应用非常广泛。主要综述了脂肪族和芳香族超支化聚酯的合成以及应用方面的研究。

通过测量不同形貌碳材料的电磁参数,并模拟计算反射损耗来评估吸波性能的方法,研究了5种不同形貌碳材料[碳微球(CMSs)、纳米石墨微片(NanoG)、碳纳米纤维(CNFs)、螺旋碳纳米管(HCNTs)和石墨烯(GNs)]在X波段(8.2～12.4GHz)的吸波性能。研究结果表明,5种不同形貌碳材料在最佳匹配厚度下的最小反射损耗均<-10dB,对入射电磁波的吸收率达90%;其中GNs的吸波性能最佳,有效吸收频带宽度达2.4GHz(8.2～10.6GHz),在最佳匹配厚度3.4mm条件下,其反射损耗在8.4GHz处达到了-33.6dB,表明对该频率的电磁波吸收率达99.9%。

氧化石墨烯(GO)-纳米银(AgNPs)复合材料(GO-AgNPs)由于GO与AgNPs各自具有的优异性能,并能够产生协同作用,使其物理化学性能得到增强。近年来,GO-AgNPs复合材料在抗菌、光学、化工催化、改性聚合物材料、电化学等方面的应用受到人们广泛关注。对GO-AgNPs复合材料的制备方法及应用进展进行了综述。

采用聚四氢呋喃(PTMG)与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)预聚,通过甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)封端,成功制备丙烯酸酯基为端基的聚氨酯预聚体(PUA)。以PUA低聚物作为基础树脂,与甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体共混进行自由基聚合,得到一系列聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)改性的聚氨酯(PU)复合材料。利用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜以及力学性能测试等方法对材料结构与性能进行了表征和测试。结果表明,复合材料中PU与PMMA存在一定的相分离,且相分离程度随MMA用量的增加而加剧;PMMA-PU复合材料的拉伸强度随MMA用量的增加而增大,断裂伸长率随MMA添加量的增加而降低。

分别以直径12nm、2μm的SiO₂作为分散相,聚乙二醇-200(PEG-200)作为分散介质,通过机械和超声震荡的方式制备不同体系的剪切增稠液(STF)。采用透射电镜观察纳米SiO₂粒子的外观形貌及团聚情况,采用流变仪测试STF的稳态流变性能。结果表明:直径12nm的SiO₂粒子团聚现象明显,直径2μm的SiO₂粒子没有团聚现象;STF黏度随着剪切速率的增加呈现先变稀、再增稠的现象,表现为非牛顿流体特性;随着纳米SiO₂含量的增加,STF的临界黏度随之增加,而临界剪切速率则随之下降;直径12nm的SiO₂粒子制备的STF体系剪切增稠效果好于2μm。

利用Bicomb软件提取石墨烯论文中的高频关键词,构建高频关键词共词矩阵和相异矩阵,并利用SPSS和UCINET软件绘制石墨烯技术知识图。结果表明:近年来关于石墨烯的研究主题可以划分为锂离子电池负极材料、石墨烯复合材料、石墨烯纳米带和电化学生物传感器应用等四大类9个小类,对石墨烯的研究现状进行论述,详细研究了主题的内涵、特征等问题,提出推动石墨烯产业创新发展的决策建议。

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)为主要异氰酸酯选材,配合聚醚多元醇和1,4丁二醇(BDO)为主要原材料,采用半预聚体法制备了3种异氰酸酯型聚氨酯弹性体,研究了不同异氰酸酯对聚氨酯弹性体性能的影响。结果表明:在力学性能方面,HMDI型聚氨酯弹性体的拉伸强度在3种材料中最高,达到7.04MPa,而IPDI型聚氨酯弹性体的断裂伸长率在3种材料中最高,达到600%;HMDI型聚氨酯弹性体的耐水性能和耐热性能也在3种材料中最优。

聚乳酸(PLA)具有优异的生物可降解性、可吸收性、良好的力学性能和可塑性,但也存在脆性大、冲击强度较低等缺陷。通过共聚增韧改性的方式能够有效地改善上述缺陷,扩大其应用范围。综述了PLA共聚增韧的主要方法及研究发展现状,主要包括嵌段共聚、接枝共聚和交联增韧3种方法。介绍了改性后聚乳酸的在医学和包装工业上的应用。对未来聚乳酸共聚增韧发展方向作出展望,开发绿色化的合成工艺、降低生产成本、提高聚合物稳定性、寻找更合适的改性单体是研究重点。

以4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,4-丁二醇(BDO)、聚己内酯二元醇(PCL)、聚四氢呋喃聚醚(PTMG)、聚己二酸新戊二醇酯(PNA)为原料,采用预聚体法合成了一系列热塑性聚氨酯(TPU)。研究了不同多元醇、异氰酸酯指数(R)、硬段含量对TPU力学性能及热性能的影响。结果表明:聚己内酯型TPU的力学性能更均衡;R值为0.99,硬段质量分数为40%时合成的TPU力学性能最佳;以PCL为软段合成的TPU玻璃化转变温度居中;随着R值的增大,TPU材料的玻璃化转变温度逐渐升高。

以乙酸甲酯为溶剂,采用溶剂挥发法制得六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/2,4-二硝基-2,4-二氮杂戊烷(DNDAP)共晶含能材料。利用扫描电子显微镜和单晶X射线衍射仪对其形貌和结构进行表征,采用差示扫描量热法测试其热性能,并研究了该材料的机械感度和爆轰性能。结果表明,CL-20/DNDAP晶体属于单斜晶系,P2₁/c空间群,晶胞参数a=1.3022(2)nm,b=2.2619(4)nm,c=1.2962(2)nm,α=90°,β=104.648(3)°,γ=90°(a,b,c均为晶胞长度;α,β,γ均为空间角)。CL-20/DNDAP共晶含能材料在210～260℃集中放热分解,熔点明显高于DNDAP;共晶含能材料特性落高值为33.1cm,摩擦感度为48%,摩擦感度较CL-20大幅降低;应用Kamlet-Jacobs方程预测得到共晶含能材料的理论爆速为8870m/s,理论爆压为36.40GPa,具有较高的能量。

多孔碳材料是具有大比表面积、高孔隙率以及超高稳定性的功能碳材料,广泛应用于各个领域。主要阐述了多孔碳材料在燃料电池中的应用,重点介绍了不同类型多孔碳材料的特点、对多孔碳材料进行改性的方法,并研究其改性后应用于燃料电池的性能变化。

近几十年葡萄糖传感器的发展取得了巨大进展,如今已经进入无酶葡萄糖传感器的发展阶段。介绍了无酶葡萄糖传感器的机理,综述了过渡金属氧化物纳米材料NiO、CuO、Co₃O₄、ZnO等在无酶葡萄糖传感器方面的研究进展,并对无酶葡萄糖传感器的发展趋势进行了展望。