随着以锂离子电池为代表的新能源行业的兴起,锂需求量大幅增加,因此盐湖卤水提锂技术受到广泛关注。以锂离子筛作为吸附剂的盐湖卤水提锂技术具有环保、高效以及可持续发展的特点。介绍了盐湖卤水提锂技术的类型,综述了钛基锂离子筛的合成方法及钛基锂离子筛纳米材料的研究进展,并对比了不同钛基锂离子筛合成方法的优缺点,最后对钛基锂离子筛的研究方向进行了展望。

可陶瓷化酚醛树脂复合材料是一种由酚醛树脂基体、成瓷填料、助熔剂等填料组成的新型耐热材料,这种材料可在高温中形成陶瓷层,起到隔绝氧气和热量的作用,提高材料的耐热性能。从可陶瓷化酚醛树脂复合材料的主要填料和酚醛树脂耐热改性两方面进行综述,并对可陶瓷化酚醛树脂复合材料的未来进行了展望。

棕榈酸因存在热导率低和物态相变时易泄漏的缺点,限制了其在诸多领域的发展和应用。棕榈酸定形复合相变材料以支撑材料为基体,将棕榈酸分散在基体材料中,不仅有效解决棕榈酸的泄漏问题,而且基体材料的加入还能提高复合相变材料的热导率。综述了基于不同基体材料的棕榈酸定形复合相变材料的研究进展,指出了棕榈酸定形复合相变材料的不足之处,并展望了其未来研究方向。

随着无线通讯的广泛普及和5G技术的飞速发展,电子产品给人类生产生活带来极大便利的同时,也带来了严重的电磁污染。因此,开发具有高效电磁干扰屏蔽性能的材料成为研究热点。纤维增强环氧基电磁干扰屏蔽复合材料是指将具有高电导率和高磁导率的纤维材料或功能填料分散在环氧树脂基体中制备的具有良好电磁屏蔽性能的复合材料,该材料具有强度高、密度小、可加工性好等优点,在通信、轨道交通和航空航天等领域具有广阔的应用前景。综述了具有优良电磁干扰屏蔽性能的纤维增强环氧基复合材料的研究及应用现状,并对其未来的发展前景进行了展望。

电容去离子是一种绿色的海水淡化技术,具有能耗低、操作简单、容易再生、成本低且无二次污染等优点。二维纳米材料因具有较大比表面积、独特的电子结构和优异的化学稳定性,在海水淡化领域受到广泛关注。介绍了石墨烯、过渡金属碳/氮/碳氮化物、过渡金属二硫化物、层状双金属氢氧化物等纳米材料在电容去离子中的研究进展,为新型材料的优化设计和深度应用提供参考。

随着民用和军用领域通信技术的飞速发展,电磁波产生的废弃电磁辐射污染问题变得尤为突出。为解决电磁污染对人类生存环境带来的负面影响,亟待寻找一种轻质、高吸收性能、宽吸收频带的新型吸波材料。传统单一吸波材料吸收频带窄、吸收性能弱。但将磁损耗型材料与介电损耗型材料复合,可实现良好的阻抗匹配。阐述了电磁吸收的基本原理,并对目前国内外最常见的几种新型复合吸波材料的研究进展及发展前景进行了介绍。通过对导电聚合物复合吸波材料、生物质衍生碳基复合吸波材料、磁性金属复合吸波材料等新型材料的合成方法、结构、优缺点、吸波性能的总结。为研发吸收性能强、吸收频带宽、厚度薄、质轻的高效宽频吸波材料提供参考。

基于金属-有机骨架(MOFs)的静电纺丝纳米纤维复合材料兼具无机多孔材料和聚合物纳米纤维的优势,具有比表面积大、孔隙率高、分散性好、渗透性好、合成简便、易循环利用、成本低廉等优点,是一类极具应用前景的功能材料。综述了MOFs基纳米纤维复合材料在空气净化、水处理、电化学能量存储和转换、生物医疗、传感器等领域的应用进展。最后,指出了这类复合材料所面临的主要挑战,并对今后的研究方向进行了展望。

柔性压电复合材料常被应用于医学和航空航天等多个领域,具有广阔的工程应用前景和巨大的商业价值。因此,综述了柔性压电复合材料,介绍了以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为代表的柔性基体和纳米填料。随后分析了制备工艺以及在制备中出现的团聚问题。同时,总结了物理与化学分散法以及双亲助溶剂促进分散的机理。最后归纳了机器学习(ML)、分子模拟和宏观试验3种研究方法。

缺陷化金属-有机框架(DMOFs)是一类具有缺陷结构的金属-有机框架材料。由于具有比表面积大、孔隙率高、不饱和金属配位点以及功能结构多样性,DMOFs在催化领域展示出广泛的应用前景。简要介绍了DMOFs缺陷结构的种类和性质以及合成方法,并从热催化、光催化和电催化三方面对DMOFs在催化领域中的应用展开讨论,重点阐述了结构缺陷和催化性能之间的关系。最后,对该领域存在的问题和未来的机遇进行了总结与展望。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)因廉价易得、环境友好且催化活性好等优点,逐渐在催化和环境等领域成为研究热点。然而,单一g-C₃N₄存在对可见光的吸收效率低等缺点,采用元素掺杂实现g-C₃N₄的骨架结构的调整,是克服这一缺点的有效方法。对近年来有关非金属多元素组合掺杂的研究工作进行了系统总结,主要包括含氧、磷、硼和卤素等元素的二元和多元组合,并对非金属元素掺杂工作中存在的问题及未来发展方向进行了展望。

聚硅氧烷(PS)因较低玻璃化温度(T_g<-100℃),良好的耐热性、优异的离子电导率和电化学稳定性,以及分子结构设计多样化等特点,在固态电解质领域具有巨大的应用潜力。尽管已有大量PS固态电解质的研究报道,但仍然面临着一些挑战,难以满足实际应用的要求。介绍了目前PS聚合物固态电解质的现状,主要包括优缺点与性能要求,从化学改性和物理改性两个方面阐述了改性策略,总结PS聚合物基固态电解质的改性方法,并分析了未来的发展趋势。

生物炭已被广泛应用于修复重金属污染水体与土壤,但其催化性能较差、芳香性较低、吸附点位较少等不足限制了其应用。由铁基化合物和生物炭制备的铁基生物炭复合材料,在优化生物炭性能的同时,能够很好地改善铁基材料易氧化和易团聚的缺点,表现出良好的重金属钝化效果。综述了铁基生物炭复合材料的分类及制备方法,以及该材料对环境重金属污染修复的研究进展,最后指出了铁基生物炭复合材料在实际应用中可能存在的问题。以期为铁基生物炭复合材料在重金属污染修复中的应用提供理论依据。

随着城市工业化进程的加快,环境日益恶化,微生物、细菌滋长等水污染问题严重影响人类的生活及生命安全。在水处理过程中,抗菌膜可以将水中的污染物、细菌与水进行分离。由于污水中存在大量的细菌,可能会附着在膜上并快速繁殖,导致二次污染。基于此,综述了近年来抗菌剂在水处理膜中的应用进展,从无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂等方面探讨了水处理膜的抗菌机理,并展望了水处理抗菌膜技术的发展趋势。

光催化降解有机污染物技术因利用绿色环保的太阳能而备受关注,然而,光催化半导体材料光生载流子的快速复合限制了其应用。近年来,通过压电效应协同光催化技术,有望解决这一问题,从而成为新的研究热点。主要介绍了压电效应协同光催化技术的基本原理和产生压电效应的方法,以及常见的压电光催化材料降解有机污染物的研究现状。最后,对压电效应协同光催化技术降解有机污染物的研究趋势及挑战进行了展望。

以泡沫镍为基底,将镍钴硫化物与MnO₂复合制备了蜂窝结构NiCo₂S₄@MnO₂电极材料,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪对其形貌、结构、元素组成及价态进行了表征,在三电极体系中通过电化学工作站对电极材料进行线性扫描伏安测试和交流阻抗测试。结果表明:NiCo₂S₄@MnO₂为自支撑蜂窝结构电极材料,蜂窝结构很大程度上增加了产物的比表面积,为离子的存储提供了大量的空间;NiCo₂S₄@MnO₂中含有NiCo₂S₄和MnO₂且单一组分未遭到破坏,其曲线的形态和峰的位置几乎没有发生改变。NiCo₂S₄@MnO₂具有良好的电化学性能,电阻为0.2949Ω,其电荷转移阻力和阻抗较低,离子转移能力较快,具有更高的导电率。

针对单一水合盐相变材料相变温区适配性差,利用熔融共混法制备十二水硫酸铝铵-十水硫酸钠共晶复合相变材料,实现了单一相变材料的温度调控。共晶复合相变材料的相变温度为71℃,潜热值为242.85kJ/kg。采用质量分数为1%的氧化铝作为成核剂,复合材料的过冷度由9.4℃降低至2.5℃;添加高导热膨胀石墨提高材料的传热性能,复合材料的导热系数为原材料的1.73倍;改性后的复合相变材料循环稳定性显著提高,且储热释热密度为259.27kJ/kg。解决了单一十二水硫酸铝铵相变温度与供热末端所需温度不匹配的矛盾,制备的新型十二水硫酸铝铵-十水硫酸钠共晶复合相变材料具有合适的相变温度和较高的相变潜热,可作为以散热器为末端的供热系统、热水系统等领域的候选材料。

为解决锂离子电池负极材料体积膨胀导致电化学性能严重下降的问题,将镓锡(GaSn)液态合金与碳纳米纤维网络相结合作为锂离子电池负极材料。分别通过物理吸附和静电纺丝两种方式将GaSn合金约束或包覆在纳米纤维导电网络中,对材料的形貌、结构以及性能进行表征和分析。结果表明:GaSn液态合金通过超声空化效应形成亚微米级合金微球。将GaSn合金吸附在碳纳米纤维膜基底上,合金团聚成大颗粒嵌在纳米纤维网络表面,导致其余合金无法渗透到内部,影响GaSn合金在电化学性能方面的发挥。而将GaSn合金混合静电纺丝、炭化后,大量合金被碳膜包覆,均匀分布在纳米纤维网络中,粒径大小均一,材料在循环过程中由于液态合金良好的自愈合性、流动性以及灵活性,可修复脱嵌锂时产生的破损以及充分紧附纳米纤维导电网络,提高锂离子传输效率。从第2圈充放电循环至100圈后,容量保持率高达93.6%。

通过硝基热还原法、Williamson醚合成法、Steglich酯化反应合成了3种偶氮苯液晶基元单体(LC),在氮气气氛下通过与1,6-己二异氰酸酯(HDI)反应,并以甲醇封端制备出3种主链型偶氮苯液晶聚氨酯(LCPU),采用核磁共振氢谱仪(¹H-NMR)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG)、差示扫描量热仪(DSC)、热台显微镜(POM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对LC及LCPU进行了表征。¹H-NMR、FT-IR对LC及LCPU分子结构的表征结果符合预期;TG、DSC、POM分析结果表明LCPU热稳定性良好,LC和LCPU具有良好的液晶性。与4,4′-二氧己醇偶氮苯(记作LC₁)和4,4′-二对氧己醇苯甲酸酯偶氮苯(记作LC₃)相比,具有不对称结构的4-氧己醇-4′-对氧己醇苯甲酸酯偶氮苯(记作LC₂)具有更高的玻璃化转变温度,偶氮苯液晶聚氨酯LCPU₂具有较低的玻璃化转变温度和相对较宽的液晶相区间。UV-Vis分析结果表明LC及LCPU在波长365nm紫外光照射下出现了典型的顺反异构转化,具有良好的光响应性。

以六水合氯化铝(AlCl₃·6H₂O)、正硅酸乙酯(TEOS)和八水合氧氯化锆(ZrOCl₂·8H₂O)为混合前驱体,以环氧丙烷(PO)作为凝胶网络诱导剂,乙醇和水作为溶剂,采用溶胶-凝胶工艺和二氧化碳超临界干燥技术制备出了Al₂O₃-SiO₂-ZrO₂三元复合气凝胶。研究了不同PO添加量、醇水体积比和Al/Si/Zr摩尔比对其性能和结构的影响,采用扫描电镜、比表面积分析仪和多功能粉体物理特性测试仪对气凝胶的凝胶形态、微观形貌及孔结构进行表征。结果表明:当PO添加量为88mL,醇水体积比为8∶9,Al/Si/Zr摩尔比为12∶3∶1和12∶4∶1时制备出的气凝胶结构性能良好,且凝胶时间在较合适的范围内,具有较低的密度为0.125g/cm³和0.143g/cm³,较高的比表面积为683.14m²/g和684.56m²/g。

光致变色系统已被广泛用于视觉信息存储和紫外-红外光检测,但在便携性和反应灵敏度方面还需要改进。以十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)、丙烯酰胺(AAM)等为原料,钼酸铵为变色结构单元,采用一锅法制备了具有快速响应变色行为的十二烷基二甲基甜菜碱/聚丙烯酰胺-钼酸铵(BS-12/PAAm-Mo₇)光致变色水凝胶,通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜对水凝胶的结构和形貌进行了分析,考察了紫外光波长和照射时间、温度、变色结构单元含量等对水凝胶变色性能的影响。结果表明,制备的水凝胶具有良好的光致变色性能,可以实现从无色到蓝色的快速反应,具有良好的可逆性和稳定性。

以膨胀珍珠岩(EP)为支撑材料,月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)、棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)为相变主材,采用熔融共混法制备膨胀珍珠岩/脂肪酸(EP/FA)复合相变材料。泄漏率是衡量材料封装效果的重要指标之一,通过实验研究了EP添加量、加热时间和加热温度对复合相变材料泄漏率的影响。结果表明,材料的泄漏率随着EP添加量增大而减小,在LA、MA、PA和SA中分别添加质量分数59%、69%、65%、66%的EP,脂肪酸(FA)不会泄漏;EP/LA、EP/MA、EP/PA和EP/SA复合相变材料的泄漏率会随着加热时间的延长而提高,线性拟合结果表明两者相关系数R²大于0.95,说明两者存在一定的线性相关性,加热12h后上述4种复合相变材料的泄漏率分别达到1.48%、1.34%、1.49%和1.17%;4种复合相变材料的泄漏率会随着加热温度升高而增大,加热温度对EP/LA的热稳定性影响最大,对EP/MA影响最小;在不同温度下加热1～3h,4种复合相变材料的泄漏率分别低于0.78%、0.36%、0.45%和0.42%。添加EP能够很好地封装FA,同时提升蓄热温度和时间,但是材料潜热降低,因此采用EP封装有机相变材料时应先进行适当的改性。

相变乳液作为一种新型的储热工质,可用于太阳能的高效集热,但使用过程中存在乳液导热性差、光热转换效率低等问题。以石蜡相变乳液(PCME)为研究对象,系统地考察了乳化剂种类、亲水亲油平衡值(HLB值)、乳化剂含量对PCME性能的影响;同时,通过向PCME中添加气相纳米二氧化硅(纳米SiO₂)作为改性材料,考察其对提高乳液导热性的影响,并搭建了模拟太阳能集热装置测试相变乳液的集热性能。结果表明:当乳化剂为司班60/吐温80、HLB值为12、质量分数选用4%时,所制备出的乳液性能较好;当向该乳液中添加0.3%纳米SiO₂时,改性后的SiO₂/PCME导热系数由原乳液的0.2750W/(m·K)提高至0.3892W/(m·K),其光热转换效率与纯水相比提高了24.73%,与SiO₂纳米流体相比提高了17.14%。

采用硅烷偶联剂,二氧化硅,有机硅憎水剂对不饱和聚酯树脂进行改性。采用红外光谱(FT-IR)对材料进行了表征,考察了改性剂对不饱和聚酯树脂力学性能和耐水性的影响。结果表明:添加二氧化硅综合性能最优,吸水率降低,耐磨性提升最为明显,磨损率降低了30%,拉伸弹性模量144MPa,断裂伸长率7.3%,拉伸应力55.45N,拉伸强度15.5kN。

以含氢MQ硅树脂(HMQ)和1,2-环氧-4-乙烯基环己烷(VCHO)为原料,2,6-二叔丁基-4-甲氧基苯酚(BHT)为抗氧化剂,无水甲苯为溶剂,在铂的乙烯基络合物催化作用下通过硅氢加成反应制备得到含有脂环族环氧官能团和硅羟基的有机硅树脂,通过核磁共振波谱(NMR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)以及凝胶渗透色谱(GPC)等手段对树脂结构进行了表征。对合成的脂环族环氧官能化硅树脂进行UV及潮气双重固化实验,探究了UV光照时间、脂环族环氧基含量以及Si-OH含量等因素对硅树脂材料性能的影响。结果表明:当UV光照时间为20s时,制备得到的双固化树脂材料的综合性能良好,凝胶率大于80%、吸水率小于2.4%、水接触角大于111.2°、氮气中5%失重温度大于370℃、空气中5%失重温度大于340℃、玻璃化转变温度(T_g)大于17℃、铅笔硬度大于4H(3d)。

室温下以1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-甲基氯化物[DABCO-CH₂Cl]⁺·Cl^-、MnCl₂·4H₂O和氢溴酸为原料,在甲醇和水的混合溶液中以缓慢蒸发方式,得到一种氢键三维网状结构有机-无机杂化型锰配合物[HDABCO-CH₂Cl]·MnBr₄(1),通过单晶X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、粉末X射线衍射仪、热重分析仪、介电性能测试仪对晶体材料的结构、热性能和电性能进行分析和测试。单晶结构分析表明:合成的化合物属于单斜晶系,空间群为 P2₁/n,其中[HDABCO-CH₂Cl]²⁺阳离子和[MnBr₄]^2-四面体阴离子在晶体内部通过氢键相互作用形成三维网状结构;随着温度的改变,[HDABCO-CH₂Cl]²⁺阳离子发生扭动、[MnBr₄]^2-四面体阴离子发生伸缩变形,引起晶体在240～270K范围内产生显著的可逆介电异常现象。

通过化学方法在多壁碳纳米管(CNT)表面引入氨基,并利用超支化聚乙烯亚胺(PEI)将其桥接到金属有机骨架(MOFs),合成一种具有吸附CO₂能力的新型复合材料。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、CO₂吸附-脱附等方法对制备的新型复合材料的吸附性能、热稳定性及形貌等进行表征。结果显示,通过添加超支化PEI制备的复合材料,具有优异的CO₂吸附性能,其表面丰富的多氨基位点促进了CO₂的存储。氨基化后的CNT与MOFs的协同作用,进一步改善了复合材料的CO₂储存能力,吸附量达到462.33cm³/g,同时增强了材料的热稳定性能。

为解决ZIF-67纳米颗粒在水处理中存在的易流失、难回收和分散性差等问题,在水相法合成ZIF-67的基础上,采用原位生长法合成ZIF-67@木质素水凝胶(ZIF-67@SL-PAM)复合材料。首先探究了ZIF-67水相合成的影响因素,然后在单因素实验基础上使用响应面法得到ZIF-67@SL-PAM的最佳合成条件,通过傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜等对复合材料进行了表征。结果表明:Co²⁺与配体摩尔比、钴源种类及去质子化剂影响ZIF-67纳米颗粒的尺寸和形貌;最佳条件下合成的ZIF-67@SL-PAM复合材料与过硫酸氢钾(PMS)构成的催化氧化体系对质量浓度2mg/L模拟废水中多环芳烃萘的去除率达到85.48%,ZIF-67@SL-PAM复合材料对PMS催化性能优良;ZIF-67@SL-PAM复合材料具有丰富的官能团,ZIF-67在木质素水凝胶中分散性良好。

为了对三乙胺气体进行有效、快捷地检测,通过静置法制备了聚苯胺(PANI)半导体材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(FT-IR)等测试方法对PANI半导体材料进行了微观结构及表面形态的表征,并对其气敏特性进行测定。通过对三乙胺气体的测定和分析,发现PANI半导体材料对三乙胺气体的敏感性较其他气体高。结果表明:在270℃的工作温度下,PANI半导体传感器对100×10^-6三乙胺的灵敏度为74.6,响应时间为9s,恢复时间为6s。在同种气体氛围和相同的温度条件下,连续6次重复实验,PANI半导体材料仍具有一定的稳定性。

为了提高温敏水凝胶的响应速率,以2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯(MEO₂MA)和寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA₄₇₅)为单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,聚乙二醇6000为成孔剂,通过紫外线引发聚合制备了P(MEO₂MA-co-OEGMA₄₇₅)温敏水凝胶。通过红外光谱(FT-IR)、凝胶色谱(GPC)、差示量热(DSC)等手段对水凝胶的结构、分子量和热性能进行表征,通过紫外-可见吸收光谱研究了不同投料比制备的P(MEO₂MA-co-OEGMA₄₇₅)的温敏性质,并研究了PEG₆₀₀₀添加量对水凝胶平衡溶胀率、溶胀速率和退溶胀速率的影响。结果表明:制备了P(MEO₂MA-co-OEGMA₄₇₅)水凝胶,P(MEO₂MA-co-OEGMA₄₇₅)的低临界溶解温度随OEGMA₄₇₅用量的增加而逐渐增大。水凝胶的平衡溶胀率、溶胀速率和退溶胀速率随PEG₆₀₀₀用量的增加而逐渐增大,其中当其用量为10%时,水凝胶的平衡溶胀率达到670%,50min内吸水140%,5min内失水达到70%。

将柔性或刚性分子链中含缺电子或富电子基团的二胺,与多聚甲醛通过缩聚反应制备了含动态共价键的热固性聚合物。利用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(¹H-NMR)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对聚合物的结构和性能进行研究。结果表明:结构单元为刚性分子链且含供电子基团的二胺具有更好的可聚合性。该聚合物表现出良好的热稳定性、力学性、自愈合性、耐溶剂性及可降解性。此外,该聚合物对有机染料甲基橙和罗丹明B均具有良好的吸附性,吸附率可达80%以上。

采用自由基聚合法制备具有良好柔性的聚丙烯酰胺(PAM)基凝胶电解质,作为柔性锌空气电池电解质。探究了不同含量的纤维素纳米纤维(CNF)对PAM基凝胶电解质表面形貌、离子电导率、吸液率、保水率等一系列性能的影响,并将含有不同含量CNF的PAM基凝胶电解质组装成锌空气电池,分别对其进行了电化学阻抗、功率密度、恒流放电、放电倍率、充放电循环等电化学性能测试。结果表明:所制纤维素纳米纤维PAM基混合凝胶电解质(PAMC)(以5%含量CNF的PAMC凝胶电解质为例)具有较高的吸液率(4383%)、保水率(79.00%)和离子电导率(340mS/cm),组装的柔性锌空气电池功率密度为19.03mW/cm²,在低电流密度和高电流密度(0.25～11mA/cm²)下都有较好的放电性能,且稳定性较好,并可连续充放电23.74h,循环效率为57.5%。

以甲基三甲氧基硅烷与乙烯基三乙氧基硅烷为原料,添加SiO₂气凝胶粉体,共同水解混合制备SiOC溶胶浆料,采用直写型3D打印和常压干燥制备SiOC基气凝胶,对其微观形貌、隔热及力学性能进行了探究。结果表明,该材料具有较低密度及收缩率,热导率为0.03665W/(m·K)。采用TEOS溶胶-凝胶法对其填充修饰后,热导率有效降低至0.017W/(m·K),抗压强度提高至1.87MPa。TEOS填充形成的SiO₂气凝胶填充了3D打印SiOC基气凝胶的宏观孔洞和内部的微米孔结构,有效降低了气相传热途径,从而提高了隔热性能。

采用低压冷喷涂技术在AZ91D镁合金基体上制备了Ni含量不同的Cu-Ni-Al₂O₃复合涂层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了复合涂层的微观形貌和结构;通过显微硬度、结合强度和摩擦磨损试验研究了复合涂层的力学性能。结果表明:Cu-Ni-Al₂O₃复合涂层结构致密,涂层未发生氧化和相变。控制合适的Ni含量可降低涂层的孔隙率,提高涂层的沉积效率、结合强度和耐磨性。当Ni含量为21%(质量分数)时,Cu-Ni-Al₂O₃复合涂层的孔隙率为0.94%,沉积效率为36.32%,结合强度为26.31MPa,体积磨损率为1.10×10^-11m³/m。

以半纤维素和β-环糊精(β-CD)为功能单体,乙二醇缩水甘油醚(EGDE)为交联剂,合成了新型生物复合水凝胶吸附剂(HC/β-CD)用于去除水溶液中的亚甲基蓝(MB)。通过红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对复合凝胶的化学组成和结构进行分析。探讨了HC和β-CD用量对HC/β-CD溶胀性的影响,筛选出溶胀性最佳的HC/β-CD进行MB吸附实验。并研究pH、吸附剂用量、温度等对MB吸附性能的影响。结果表明:吸附剂用量为30mg,起始浓度为20mg/L(50mL),MB在60min内的最大吸附量为29.1mg/g,吸附动力学符合准二阶动力学模型,属于化学吸附。平衡吸附遵循Langmuir模型,属于单层吸附。此外,吸附剂用量为30mg,MB起始浓度为10mg/L(50mL),连续5次吸附-解吸循环后,染料去除率仍在70.38%。因此,HC/β-CD可作为一种环境友好且有效的生物质吸附剂去除印染废水中的MB。

Fe基金属有机骨架材料MIL-101(Fe)具有一定的催化活性,广泛地应用于染料降解领域。为更好地提升其活化过硫酸钾(PDS)降解橙黄G的性能,通过掺杂双金属及柠檬酸对其进行改性研究。通过场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面分析仪(BET)、X射线光电子能谱(XPS)对材料进行表征。结果表明:改性后催化剂Cu/Ce-MIL-101(Fe)-CA2形貌发生较大变化,其比表面积减小,最可几孔径增至4.5nm,活性位点的结合能数值减小0.17～0.30eV。当橙黄G浓度为0.2mmol/L,反应温度为45℃,催化剂投加量为0.3g/L,PDS浓度为12mmol/L,溶液初始pH为5,反应30min橙黄G降解率高达96.3%,其降解过程符合准一级动力学模型且催化剂具有良好的稳定性。

以松木屑为原料,尿素为改性剂,制备了氨基改性纤维素并研究了其对废水中Cu²⁺的吸附性能。通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、比表面积及孔径分析仪等对氨基改性纤维素进行表征,考察吸附过程中温度、溶液pH、Cu²⁺初始质量浓度和时间对吸附效果的影响,探究了吸附过程动力学、热力学的影响。结果表明:氨基接枝到松木屑纤维素上;氨基改性纤维素呈多孔结构,晶型为纤维素Ⅰ型,结晶指数从35.34%增加到47.39%,比表面积减小了0.036m²/g,其表面的电位从-19.1mV增加到-6.03mV。吸附时间为120min、温度为45℃,pH=5时吸附效果最佳,吸附率为84.4%,吸附量为6.75mg/g。氨基改性纤维素对Cu²⁺的吸附过程符合准二级动力学模型,Freundlich等温吸附模型能较准确地描述吸附行为。

以微球状氯氧化铋(BiOCl)为模板,合成了CuO/BiOCl异质结催化剂,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、荧光分光光度计等对催化剂形貌和结构进行了表征;以亚甲基蓝(MB)为降解目标,探究了CuO与BiOCl物质的量比、MB染料初始质量浓度、催化剂质量、溶液pH等对CuO/BiOCl催化性能的影响,并研究了该催化剂的循环再生能力及光催化反应机理。结果表明:在可见光照射下,当CuO与BiOCl物质的量比为1∶15,催化剂质量为0.050g,MB初始质量浓度为25mg/L时,光催化效率最高,吸附过程符合一级动力学模型,且该催化剂具有良好的循环再生能力。在催化过程中空穴h⁺起主要作用,羟基自由基和超氧自由基均起次要作用。

多孔液体(PLs)是一种兼具多孔固体材料与流动液体材料两者优点的新型材料,自2007年PLs的概念首次被提出以来,已经受到了广泛关注。目前,基于不同多孔客体(如多孔有机笼、金属有机多面体、共价有机框架、多孔碳、沸石、空心硅、金属有机框架等)的PLs陆续被报道,作为多孔客体,其中金属有机框架(MOFs)由于其比表面积大、可调的孔隙结构、良好的热稳定性及化学稳定性等优点,成为制备PLs优异的先进多孔客体,但目前鲜有基于MOFs的PLs的专门综述。以UiO-66、ZIF基PLs为代表归纳了MOFs基PLs的合成进展,并总结了其在气体吸附分离领域的应用,最后,对MOFs基PLs的未来发展进行了展望。

随着工业化和现代化的快速发展,人类赖以生存的水资源也面临着多种复杂污染物带来的污染,金属有机框架材料(MOFs)及其衍生材料由于拓扑结构优势,其在废水处理领域显现出巨大的应用潜力。综述了MOFs基材料在废水污染物吸附方面和光催化降解方面的研究进展,总结了MOFs基材料在应用过程中的优点和局限性,并对该材料在废水处理方面的下一步研究进行了展望。

以蓝藻为原料,经水热活化和高温退火处理,制备了一系列氮磷共掺杂多孔碳(NPC)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸脱附(BET)对NPC的形貌与结构进行表征;通过X射线光电子能谱和元素分析(XPS)确定氮和磷的原子百分数分别为5.47%和0.24%。将NPC用作超级电容器的电极材料时,其比容量在1A/g时达到568.7F/g。用作氧还原反应(ORR)的催化剂时,在KOH溶液中起始电位为0.92V,半波电位0.80V,循环48h电流保持率高达97%,因此无论是在能源存储(超级电容器),还是在能源转化(电催化ORR)方面均具有优异的性能。该制备工艺简单,并能将对环境有害的生物质转化为具有高附加值的催化剂,实现生物质的高值化利用,具有非常好的应用前景。

尼龙66工业丝作为一种重要工业纤维其性能在生产过程中受多种因素影响。首先概述了尼龙66纤维的特点及应用范围,然后介绍了尼龙66的分子结构特征、凝聚态结构特征与性能,接着详细阐述了尼龙66工业丝的生产工艺和生产装置,包括连续缩聚直接纺丝和间歇缩聚固相缩聚纺丝这两种工艺。重点探讨了影响尼龙66工业丝生产的关键因素及作用规律,包括尼龙66聚合物的分子量、切片含水量及可提取物含量、纺丝箱温度、纺丝组件滤材和滤网、侧吹风冷却工艺、给湿、上油工艺、纺丝速度、卷绕工艺、拉伸工艺、网络度、纺丝环境条件等,并给出了最佳的工艺参数范围。最后总结了尼龙66纤维在中国的发展前景和市场潜力。

非织造土工布以其加工工艺简单、成本低、生产效率高、性能优异等特点逐渐成为土工布的主要品种。聚丙烯土工布是一种重要的土工合成材料,在道路、铁路、水利工程、环境工程、海岸工程等领域得到了广泛的应用。介绍了土工布的发展,讨论了聚丙烯土工布的制备方法、改性研究及应用领域。

通过化学沉积法在密胺泡绵骨架上生成硫化铜,制备出具有光热、电热性能的硫化铜/密胺泡绵复合材料。研究表明,在低电压(1～4V)的驱动下,硫化铜/密胺泡绵复合材料表面饱和温度可达30～145℃,并且在功率为0.2～1.4W/cm²的激光下材料表面可以实现30～160℃的温度变化。硫化铜/密胺泡绵优异的光热和电热转换性能使其可用于除冰和海水淡化,并将在全天候便携式的可穿戴加热器方面具有巨大的应用前景。

将具有较高脱硫程度的超声波脱硫轮胎胶粉再生胶(DGTR)加入到天然橡胶/溶聚丁苯橡胶/高顺式顺丁橡胶(NR/SSBR/BR)胎面胶料中,研究了DGTR用量对胎面橡胶复合材料流变性能、硫化特性和力学性能的影响。流变性能测试结果表明,随着DGTR用量的增加,在较低频率下复合材料的黏度和储能模量增加,损耗因子降低,说明DGTR能改善填料在橡胶基体中的分散,降低胎面胶滚动阻力。硫化特性和力学性能结果表明,DGTR的加入能缩短胎面胶料的硫化时间,并提高其撕裂强度和300%定伸应力;当其用量不超过20份时,对胎面胶料拉伸强度影响较小。

塑性嵌缝密封材料在面板接缝止水中发挥着重要的作用。为克服现有塑性嵌缝密封材料低温硬化失去塑性变形能力的缺点,基于有机硅树脂制备了有机硅塑性嵌缝密封材料,研究了增塑剂(硅油)用量对有机硅塑性嵌缝密封材料密度、拉伸粘结性能、浸泡损失率、针入度、下垂度和流动止水长度的影响。结果表明:当增塑剂用量为140份时,有机硅塑性嵌缝密封材料综合性能满足DL/T 949—2005要求;且在-40℃时该材料针入度为199.2(1/10mm)、断裂伸长率为1152%、与混凝土界面未发生破坏,表现出优异的耐低温性能。

以硫酸亚铁为铁源,葡萄籽提取液为还原剂,活性炭为载体和分散剂,采用原位还原绿色制备了活性炭负载纳米零价铁复合材料(AC/nZVI)。利用SEM、EDS、XRD、FT-IR对制备的材料进行表征分析。最后,研究AC/nZVI对水中硝酸盐污染物的去除效率。结果表明,实验成功制备了平均直径为100nm的纳米零价铁,并且均匀分散在活性炭的表面及内部。AC/nZVI对硝酸盐去除结果显示,硝酸盐的去除符合准一级动力学,在pH为2,浴比为1∶50,硝酸盐初始浓度为100mg/L,反应30min后,对硝酸根的去除率可达99.98%。同时,对降解后的AC/nZVI进行回收再利用,重复降解10次后,在最优参数下对硝酸盐的去除率仍达到97.85%。以上结果表明,以葡萄籽提取液绿色制备的AC/nZVI在去除硝酸盐废水处理中具有充分的可行性和良好的应用前景。

以硅烷KH560、甲基三甲氧基硅烷偶联剂、气相二氧化硅和氢氧化钾为主要原料合成水性无机耐高温树脂,为提高涂料的耐热性,选择铜铬黑、磷酸锌、碳酸镁作为主要颜填料,并选用抗开裂粉料、消泡剂、分散剂等提高涂层外观及涂料的施工性能等。结果表明,该涂料有机挥发物低于100mg/L,涂层能在200℃固化成膜,700℃煅烧2h仍具有良好的防腐性能,且附着力好、耐盐雾性能良好。

围绕废旧涤纶纺织品产量大,无法有效降解和难以回收利用等多处痛点,以及汉麻秆焚烧造成环境污染的问题。以废旧涤纶织物为基体材料,废弃汉麻秆为增强材料,水性环氧树脂胶液为胶粘剂,采用物理共混和模压成型的方法制备了一种绿色环保的复合材料。首先采用傅里叶红外光谱和力学性能测试分析了碱处理汉麻秆粉末对复合材料力学性能的影响;然后通过单因子实验和正交试验探究了汉麻秆质量分数和热压工艺参数对复合材料的力学性能的影响。结果表明:碱处理能有效去除汉麻秆粉的半纤维素与部分木质素及其他杂质,提高了复合材料的力学性能;当汉麻秆质量分数30%、热压温度为180℃、热压时间为15min、热压压力为10MPa时,废旧涤纶织物/汉麻秆复合材料的力学性能达到最优,复合材料的内结合强度、弯曲强度及弯曲模量分别为5.17MPa、37.7MPa和3479MPa。

功能性敷料对于伤口愈合具有重要作用。针对水凝胶力学性能较差,传统棉织物易与伤口发生粘连等问题,制备了一种三明治结构的水凝胶基棉织物敷料。首先将棉织物进行阴离子、抗菌改性,然后以聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺(PVA/HACC/PAM)为水凝胶溶液,与改性棉织物通过物理、化学双交联的方法复合,制得水凝胶基棉织物敷料(PHPC)。结果表明,PHPC具有优异的力学性能、溶胀率,能有效避免液体污染和粘附;细胞活力为90.08%,抑菌率大于99%,表明该敷料在具备良好生物相容性的同时能够高效抗菌。

作为半导体芯片、显示屏等制造工艺中重要的上游必备材料,光刻胶技术发展至关重要。基于文献计量研究方法探究光刻胶技术的现状及趋势发现,2003—2012年为日本重点企业光刻胶技术相关专利的申请高峰期,2013年后开始放缓,2017年以后下降明显。从专利技术分析看,日本重点企业近10年在光敏树脂组成与光阻层、薄膜材料、可溶性树脂与含碱材料、正性光刻胶以及复合物等方面持续布局。近5年则在光刻胶图案、掩膜版、固体滤光片和剥离剂等方面加强了布局。从论文分析看,基础技术研究主要围绕光刻胶新型材料、性能提升、加工技术创新以及高精度制造等方面。