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。

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。

概括了石墨烯的表面修饰及石墨烯/热固性树脂复合材料的制备方法,综述了国内外近几年石墨烯改性热固性树脂复合材料摩擦磨损性能的研究进展,介绍了摩擦磨损数值模拟研究,最后对其改性热固性树脂的摩擦机理进行总结以及对其研究趋势进行展望。

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。

稀土发光材料具有发射峰窄、荧光单色性好、Stokes位移大等优良性质,在各个领域都有广阔的应用前景。但由于其光、热稳定性较差,在应用中有所限制,因此目前的研究逐渐转向将稀土发光材料与介孔材料相结合,提高其稳定性。介绍了几种介孔自组装发光材料的合成及其应用,并对近年来国内外介孔自组装稀土发光材料的最新进展进行了综述。

离子液体具有结构可设计性、低蒸汽压及不燃性等优点,作为一种绿色电解质溶剂被电池领域关注。离子液体的加入改善了锂离子电池的热稳定性和电化学性能。离子液体作为电解质可分为单一离子液体电解质、离子液体-有机溶剂电解质、离子液体基凝胶电解质以及功能化离子液体电解质等,引入特殊基团的功能化离子液体有望成为有机溶剂的替代者。今后主要的研究方向是进一步提高功能离子液体的结构稳定性及解决其与石墨电极的匹配性问题等。

木塑复合材料(WPC)是一种高性能、高附加值、环境友好且应用广泛的新型材料,其天然植物纤维和塑料基体间的界面调控成为WPC研究的热点和重点。综述了WPC界面调控方法,主要包括天然植物纤维调控、塑料基体表面改性、添加改性剂等方法,同时还介绍了WPC界面表征技术,如傅里叶红外光谱分析、扫描电子显微镜分析、透射电子显微镜、X射线光电子能谱分析、动态热机械分析、纳米压痕技术和原子力显微镜分析等表征技术,指出了WPC界面调控及其界面表征技术需要解决的问题,以期提高WPC的研究和开发水平。

聚合物本质阻燃改性通过共聚的方式,将磷、氮、硅和卤素等阻燃元素或耐高温单体直接引入聚合物主链或侧链中,以提高聚合物材料的阻燃性,克服了一般添加型阻燃剂易于从聚合物表面迁移或挥发的缺点,且除提高阻燃性能外对聚合物的其他性能影响较小。按照聚合物材料和引入阻燃元素的不同类型,综述了近3年聚合物本质阻燃改性的研究进展,展望了其发展方向,指出无卤型反应性新单体的设计是聚合物本质阻燃改性的关键。

生物医用膜是根据两流体之间的浓度差和压强差,实现物质选择性分离的屏障薄膜,起到诊断、治疗、修复生物体,增进组织功能的作用。人体内有多种功能膜(如骨骼修复膜、血液透析膜、愈肤膜等),在维持人的生命上起透过和分离物质的作用。当人体内某种功能膜受到破损时,可利用人工合成膜来替换病损组织。论述了国内外生物医用膜的主要成膜方法,介绍了生物医用膜的应用研究方向,展望了生物医用膜的未来发展前景。

随着智能产品的快速发展,柔性传感器在可穿戴电子领域发挥着重要的作用。综述了近年来可拉伸应变传感器的研究进展与应用,包括传感器类型和传感机理,碳材料、金属纳米材料、混合微/纳米材料等可拉伸传感器的常用材料,可拉伸应变传感器的制造方法及其在个人健康监测、人体运动检测、人机接口、康复和娱乐技术等方面的潜在应用前景,最后提出了可拉伸应变传感器面临的挑战与未来发展的方向。

燃料电池(Fuel Cell)是21世纪最有前途和发展潜力的清洁能源技术之一,质子交换膜(PEM)作为燃料电池的核心部件,对燃料电池的性能起到重要作用。鉴于全氟磺酸质子交换膜在高温低湿工作环境下所存在的缺点,制备低成本、高性能的无机-有机复合质子交换膜是一种有效的解决办法。以制备无机-有机复合质子交换膜的主要无机填料为分类依据,介绍了近年来国内外无机-有机复合质子交换膜的研究现状,综述了各类无机填料与复合质子交换膜的性能之间的关系,展望了无机-有机复合质子交换膜的未来研究方向。

锂离子电池(LIBs)是目前存在的能量密度最高的二次储能电池,但是商业化的LIBs远远满足不了未来的电子能源设备需求,原因在于其负极材料石墨的理论容量只有372mAh/g。α-Fe₂O₃表现出很高的理论容量,能弥补石墨的不足。然而,其体积膨胀造成循环寿命和倍率性能差是当前面临的主要问题。碳纤维与α-Fe₂O₃复合,能够有效缓解体积膨胀,改善电化学性能。综合了碳纤维的制备方法及其在锂离子电池负极中的应用,讨论了α-Fe₂O₃在锂离子电池负极中应用面临的问题及解决方法,报道了碳纤维与α-Fe₂O₃复合材料在锂离子电池负极中应用的研究进展。

总结了碳量子点/TiO₂复合光催化剂的制备方法,介绍了碳量子点提高TiO₂光催化效率的作用机理,归纳了碳量子点/TiO₂的优化途径,对其在光催化研究中存在的问题及未来的研究方向进行了探讨,为进一步制备高性能的碳量子点/TiO₂复合光催化剂提供参考。

TiO₂凭借其优越的光催化性能,在环境治理方面得到了广泛应用。为了增加纯TiO₂的可见光利用率以及提高其量子效率,Ag修饰TiO₂得到了广泛的研究。根据光催化剂形貌分类,综述了近年来Ag修饰TiO₂微粒、薄膜、纳米管、纳米线的制备工艺以及光催化性能研究,并展望了Ag改性后的TiO₂应用前景。

通过调控单斜相钒酸铋(mBiVO₄)的微观结构,以便改善光生电荷特性,从而提高其光催化活性。mBiVO₄材料的纳米结构能够加快电子迁移速率从而提高光生电荷的分离效率;特殊的形貌能够缩短光生电荷迁移路径而有利于光生电荷快速分离至表面,进而促进表面活性位点的催化反应。阐述了近年来诸如花生状、橄榄状、花状、支状和其他形状等不同形貌的三维(3D)纳米结构mBiVO₄光催化材料在光催化领域的研究进展,并对这类光催化材料未来的发展趋势进行了展望。

以丙烯酸树脂作为微胶囊壁材溶液包覆铜粉,石墨烯作为导电增强相,制备了石墨烯-微胶囊铜复合电子浆料。利用金属电导率测试仪、X射线衍射仪、四探针测试仪和扫描电子显微镜分别研究了微胶囊铜粉的电导率及其抗氧化性能,分析了石墨烯对石墨烯-微胶囊铜复合电子浆料导电性能的影响。结果表明:微胶囊铜粉与未包覆铜粉相比,电导率明显提高,且当增重率为4%(wt,质量分数)时,电导率达到最大值41.30% IACS,且不存在CuO或Cu₂O;石墨烯的加入对铜复合电子浆料的导电性能有增强作用,但不同类型石墨烯的增强效果不同,导电性能主要与石墨烯的片径、厚度、纯度相关,其中片径约5μm,厚度为1～5nm的石墨烯纳米片作为导电增强相制备的铜复合电子浆料导电性能最优。

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)高胶粉、苯乙烯-丙烯腈(SAN)高胶粉和石墨鳞片粉为主要原料,通过熔融共混法制备出不同石墨鳞片粉含量的3D打印复合耗材。结果表明,随着石墨粉含量的增加,复合耗材的导电性明显提高,拉伸强度、弯曲强度和显微硬度也明显增强,但断裂延展率和冲击强度有所下降。当石墨粉含量达到30%时,复合材料的综合性能较好,可用以制成导电3D打印耗材。

采用简单的溶液原位还原法,成功制得链状核壳镍包覆铜负载还原氧化石墨烯(Ni@Cu/RGO)复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)和透射电镜(TEM)等对其形貌、结构、物化性质进行表征,同时还对Ni@Cu/RGO复合材料的形成机理进行了研究。结果表明,核壳镍包覆铜(Ni@Cu)为链状核壳结构,且均匀地负载于还原氧化石墨烯(RGO)上。利用矢量网络分析仪(VNA)对其吸波性能进行测试,Ni@Cu/RGO复合材料表现出优异的吸波性能,在Ni@Cu/RGO厚度为2.5mm,吸波频率为9.3GHz条件下,最小反射损耗可达-38.36dB。这种优良的吸波性能主要得益于更多的界面极化、自然共振、多重反射等因素。

熔盐是太阳能热电系统中常用的传热和储热介质,为了提高熔盐的热导率,以改性天然石墨为导热填料,与硝酸熔盐(NaNO₃-7%-NaNO₂-40%-KNO₃-53%)制备了熔盐复合材料,采用扫描电镜、差式扫描量热仪(DSC)、激光导热系数测量仪和红外热像仪等手段对复合材料进行表征。未改性的天然石墨与熔盐界面相容性差,在液态熔盐中易分层。改性处理改善了天然石墨与熔盐的界面相容性,改性石墨在液态熔盐中分散性好,经过多次固-液相变后依然可以稳定分散。DSC循环测试表明改性天然石墨/熔盐复合材料有很好的稳定性,熔化热、熔点和比热容都有所降低。改性天然石墨添加量为25%,可将熔盐导热系数由0.76W/(m·K)提高至11.26W/(m·K)。结果表明改性天然石墨可以有效提高熔盐的热导率,进而提高传热和储热效率。但是添加改性石墨会降低比热容,因此在应用时需要对导热系数和比热容进行合理的优化选择。

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。

改变催化剂性质是提高碳纳米管质量的一个重要的途径。在火焰法制备碳纳米管实验中,主要对比了溶胶-凝胶法和浸渍法2种催化剂制备方法。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱仪和透射电子显微镜3种手段对合成的碳纳米管进行系统性表征。结果表明:浸渍法制备的催化剂粘性更大,更易于粘在探针或基板上,有利于碳纳米管的大型化生产;与溶胶-凝胶法相比,用浸渍法催化剂合成的碳纳米管拉曼光谱中D峰与G峰的比值下降了12.5%,碳纳米管直径缩小了18.1%且碳管更平直,石墨化程度更高。在催化剂制备工艺相近的条件下,选择浸渍法可以改善碳纳米管的质量。

以国产聚丙烯腈基高强中模型原丝为研究对象,采用广角X射线衍射仪和万能材料试验机,考察了其在预氧化过程中微晶结构演变规律以及所制碳纤维的结构和性能。结果表明:随着预氧化温度的升高,预氧化纤维的微晶尺寸先增大再减小;在210℃条件下,纤维微晶长度由5.50nm增大至7.60nm,增加了38.2%;当温度达到260℃时,纤维微晶长度降至2.60nm,降低了52.7%。预氧化纤维芳构化指数由210℃时的22.1%提高至260℃时的67.2%,提高了2.4倍。所得碳纤维的微晶堆砌尺寸和微晶长度分别为2.5nm和3.1nm,微晶层间距为0.3487nm,孔含量为15.85%(体积分数),拉伸强度为5.75GPa,拉伸模量为294GPa。

制备了聚苯乙烯/纳米三氧化二镧系列复合材料,考察了板材成型工艺条件对材料固化后综合性能的影响,对比了纯板材与复合材料板材在力学性能、硬度等方面的差异。结果表明,当表面有机化处理后的纳米La₂O₃质量分数为0.3%时,复合材料板材的冲击、弯曲性能均出现最高值,冲击强度比纯板材提高154.70%;弯曲强度比纯板材提高40.10%;邵氏强度在研究的质量分数范围内,随着纳米La₂O₃粒子质量分数的增加而线性上升。总结了复合材料板材性能得以提升的原因。

采用双酚A型环氧树脂(EP)和尼龙12微球(Nylon12)制备了EP/Nylon12复合材料。通过动态热机械分析仪(DMA)测试纯EP和EP/Nylon12复合材料储能模量和玻璃化转变温度(T_g)。在万能材料实验机上对试样进行拉伸测试和三点弯曲测试。采用扫描电镜(SEM)观察单缺口三点弯曲(SEN-3PB)测试样条断面微观形貌。结果表明,与纯EP相比,EP/Nylon12复合材料的拉伸强度随Nylon12微球用量增大而逐渐减小,杨氏模量变化不大,但断裂韧性和临界应变释放能均有明显提高,Nylon12微球用量为10%(wt,质量分数)制得的EP/Nylon12复合材料的玻璃化转变温度(T_g)为193.0℃,具有较好的热学性能,且力学性能得到提高,拉伸强度达到57.2MPa,杨氏模量达到2.50GPa,断裂韧性达到1.25MPa/m²,临界应变释放能达到548.4J/m²;Nylon12微球在EP中的增韧机理主要为微球与基体脱粘和裂纹偏转。

通过对芳纶纤维(AF)进行预处理达到改善纤维与橡胶的界面粘接状况。首先采用磷酸(H₃PO₄)对纤维进行刻蚀,然后再用多巴胺(DOPA)在纤维表面涂覆,并在此基础上对纤维进行接枝改性,制备芳纶纤维增强天然橡胶(NR)的复合材料(AF/NR复合材料)。红外光谱、扫描电子显微镜检测表明不同的处理方法均改善了纤维和复合材料的界面粘接。力学性能测试显示经硅烷偶联剂双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)二次改性后的AF/NR复合材料的综合性能最好,100%定伸应力和撕裂强度达到最大值,分别为4.93MPa和95.94kN/m,与纯AF复合材料相比,分别提高了26.4%和13.9%。

含聚阴离子基团的锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂(Li₂FeSiO₄)因其稳定的循环性能和优异的安全性能、且材料廉价、对环境友好得到了人们的广泛重视和研究。以硅酸锂(Li₂SiO₃)纳米棒-微米空球(Li₂SiO₃ NR-MS)为前驱体,使用流变相合成法成功合成了纯相的硅酸铁锂(Li₂FeSiO₄/C)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对Li₂FeSiO₄/C材料进行了表征,并用恒电流充放电测试了其作为锂离子电池正极材料的电化学性能。研究结果表明:Li₂FeSiO₄/C能继承前驱体的微球形貌,在室温,0.1C条件下,Li₂FeSiO₄/C首圈的充电比容量为142.2mAh/g,放电比容量为141.8mAh/g,库伦效率高达99.7%;循环40圈后放电比容量为136.5mAh/g,放电比容量损失率为3.8%。

碳纳米管(CNT)由于其优异的场发射特性,被作为阴极发射材料广泛应用于真空电子器件中。研究CNT薄膜的场发射行为特性,对设计和制造性能优异的CNT薄膜冷阴极器件具有重要指导作用。通过酞菁铁(FePc)热解法在铜铬复合基底上制备出有束状CNT团聚颗粒随机分布的CNT薄膜。在场发射过程中,该CNT薄膜的最大发射电流表现出增强趋势。通过对比CNT薄膜场发射前后的SEM图片以及场发射图片,分析CNT薄膜微观形貌和有效发射区域的变化。结果表明:束状团聚颗粒CNT薄膜,以单个束状CNT颗粒为发射单位,尺寸最大的CNT颗粒优先发射。由于过大场发射电流对发射单位的损坏,束状CNT颗粒根据尺寸由大到小依次成为主要发射点,由此引起有效发射点数或发射面积的改变,间接影响发射电流大小和发射区域改变。因此,可通过控制CNT薄膜束状团聚颗粒的生长分布或老化损伤处理来调控场发射电流大小,改善CNT薄膜的发射性能。

夜光涂层织物是一种新型功能性织物,通过制备非织造夜光涂层织物,分析比较含相同30%(wt,质量分数)发光材料的针织夜光涂层织物与非织造夜光涂层织物的发光性能差异。借助扫描电子显微镜、荧光分光光度计、余辉亮度测试仪对织物的发光性能进行研究。结果表明:不同的织物组织对夜光涂层的发光性能具有一定的影响,非织造夜光涂层织物的发光强度优于针织夜光涂层织物,非织造夜光涂层织物的发光效率为78.1%,是针织夜光涂层织物发光效率7.91%的10倍左右。

采用高温氧化的方式对炭黑N330、纳米金刚石(ND)、螺旋纳米碳纤维(CCNFs)3种填料进行表面改性,分别填充天然橡胶。采用扫描电子显微镜、拉伸实验及结合胶量对比研究填料改性前后对天然橡胶的补强性能。结果表明,改性ND与天然橡胶的配合比为1∶2条件下,制得的结合胶的屈服强度达到1.68MPa,伸长率达到350.35%,抗拉强度达到1.76MPa,最大力值达到4.18N,具有较好的力学性能。

以聚醚砜(PES)为原料,采用相转化法制得PES纳滤膜,考察PES纳滤膜对硒酸钠的分离性能,并测定膜的水接触角、表面电动电位(Zeta电位)。结果表明,PES纳滤膜的水接触角为54.8°,Zeta电位为-64.8mV;在PES纳滤膜厚度为150m,致孔剂为PVP K30,溶剂挥发时间为5s条件下,对硒酸钠的截留率和通量分别达到79.6%和86.4kg/(m²·h),具有较好的去除效果。

利用液相沉淀法制备MnCO₃前驱体,该前驱体为球形,且分散均匀。利用MnCO₃前驱体作为自模板进一步制备球形LiMn₂O₄,通过优化制备条件,采用X射线衍射仪、扫描电镜和恒电流充放电测试对球形LiMn₂O₄进行测试。结果表明:煅烧温度对材料的结构、形貌以及电化学性能有影响。当煅烧温度为700℃,煅烧时间为8h时可制得结构良好的LiMn₂O₄,其分散性较好,形貌为中空球形。在0.2C倍率下进行充放电测试,首次放电容量可以达到123.6mAh/g,30次循环后容量保持率为93.12%,展现了良好的电化学性能。

聚电解质刷因与生物大分子具有良好的相容性而备受关注。以苯乙烯单体(ST)为原料,采用细乳液聚合法制备包覆有Fe₃O₄的聚苯乙烯纳米磁核粒子(MPS),以安息香丙烯酸酯(BA)为光引发剂,丙烯酸(AA)为聚电解质刷链原料,制备了链长可控的磁性纳米球形聚电解质刷(MSPB)。考察BA、AA和聚合反应时间对合成聚电解质刷链长的影响,优化MSPB的制备工艺条件,并采用动态光散射、热重和扫描电镜等手段对MSPB的结构和性能进行表征。结果表明:制备MSPB的最优工艺条件为:当ST为2.5g,BA/ST=0.1(摩尔比,下同),AA/ST=0.9,聚合反应时间2.0h时,未接枝MPS平均粒径为152nm,聚电解质刷链长约为160nm,并具有超顺磁性。将MSPB用于中性蛋白酶固定化,固定化酶含量为42.9mg/g载体,固定化酶比活为1.75×10⁴u/g载体,酶活回收率达93%,表明MSPB可为固定化酶提供一种良好的载体。

以合成的季铵盐型倍半硅氧烷(QPOSS)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)以及阳离子光引发剂复合组成固化体系,通过紫外光照固化制备QPOSS/GMA复合材料,研究QPOSS分子结构和含量对复合材料性能的影响。结果表明:复合材料在150～160℃出现结晶放热峰,材料结晶性随QPOSS含量增大而增大,随QPOSS分子结构中季铵盐基团摩尔比的增大而增大,季铵盐基团碳链长度对复合材料结晶性影响不明显。复合材料表面亲水性随QPOSS含量增大而增大,随QPOSS分子结构中季铵盐基团摩尔比的增大而增大,季铵盐基团碳链长度对复合材料亲水性影响不明显。X射线能谱分析结果表明,随着QPOSS含量增大,碳元素含量和氮元素含量增大,氧元素含量和硅元素含量减小。随着季铵盐基团摩尔比的增大,材料表面硅元素含量减小,氮元素含量增大。随着季铵盐基团中碳链长度的增大,材料表面碳元素含量和氮元素含量增大,氧元素含量和硅元素含量减小。

MBBT(亚甲基双-苯并三唑基四甲基丁基酚)是一种具有良好应用前景的广谱防晒剂。然而,由于MBBT的粒径较大,紫外吸收效果差,在防晒领域的应用受到限制。将MBBT包覆在阳离子表面活性剂与硅烷偶联剂协同改性的凹凸棒石(ATP)表面,制备了ATP@MBBT广谱防晒剂。通过X射线衍射仪、红外光谱、差示量热,比表面积和透射电镜对所制备的产物进行表征,并将其应用于乳液配方中,通过紫外线透射仪分析乳液的紫外屏蔽性能。结果表明:MBBT在改性处理的ATP表面形成了均匀包覆膜,载体材料的引入降低了MBBT的结晶度和粒径。ATP@MBBT在波长290～380nm范围内显示了较好的广谱紫外防护效果,当添加量为10%(质量分数)时,UVB防晒系数(SPF)和UVA防晒指数(PFA)分别达到了13.53和PA+++。

以甲基三乙氧基硅烷(MTES)和十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)为前驱体,NaOH为催化剂,十二烷基磺酸钠/吐温80为复合乳化剂,通过乳液聚合法制得了一类长链烷基聚甲基倍半硅氧烷(PDMSQ)纳米杂化乳液。考察了乳化剂用量、催化剂浓度和油水比对PDMSQ微观形态的影响。采用红外光谱、X射线电子能谱、纳米粒度表面电位分析仪、扫描电镜和热重等手段对PDMSQ的结构、粒径、微观形态和耐热稳定性进行测定。结果表明:PDMSQ具有预期的结构,且具有优良的耐热稳定性;当w(SDS/T80)为0.71%(质量分数),NaOH浓度为50～100mmol/L和油水比为1∶4～6时,制得的系列PDMSQ纳米球平均粒径小于80nm且分散窄、呈规整球形。

为研究HTPB推进剂应力控制下的疲劳特性,在动态热机械分析仪上开展了不同应力幅值的疲劳试验。结果表明,应力幅值增大会使疲劳寿命缩短,应力幅值越大,相同加载次数下的疲劳峰值应变越大,疲劳谷点应变越小,最终断裂应变值基本一样。以疲劳峰值应变作为损伤因子,基于损伤力学理论建立了不同应力幅值下的疲劳损伤演化模型,克服了原有的Chaboche模型不能解释循环应变松弛的缺点,可以很好地表征材料损伤演化规律。

采用溶剂热法合成均苯三甲酸-三维铜基配合物[Cu₃(btb)₂,MOF-14]材料,合成的MOF-14比表面积为1278m²/g。采用X-射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等手段分析了其化学组成及结构,并对MOF-14处理偶氮染料废水刚果红(CR)进行了研究。研究结果表明,在吸附80min条件下,过氧化氢(H₂O₂)对CR的降解能力几乎为零,单独的Cu₃(btb)₂对CR的降解率为29.22%,然而当Cu₃(btb)₂与少量H₂O₂共同作用条件下,对CR的降解率猛然提升,达到94.65%。

采用组合分散混合系统,成功制得高黏度硅基绝热层胶料,并对高黏度硅基绝热层胶料分散工艺进行研究,确定了基料混合时间、韧性纤维的最佳分散参数、脆性纤维解束及高黏度胶料混合的最佳工艺参数。在分散速度为1000r/min,搅拌速度为30r/min,搅拌时间为15min,解束速度为500r/min,传输速度为650r/min条件下,制得的高黏度硅基绝热层胶料的拉伸强度达到5.05MPa,密度偏差为3.60%,绝热层线烧蚀率为0.008mm/s。高黏度硅基绝热层胶料在所含脆性纤维不受物理损坏的同时,具有良好的性能。

研究了酚醛胺(T-31)和聚酰胺树脂(PA)固化剂、气相白炭黑、硅微粉、石棉纤维及硅烷偶联剂KH-550用量对E-51环氧树脂固化物抗压强度、弹性模量及压缩屈服应变的影响。结果表明:T-31固化剂及硅微粉用量越多,固化物的抗压强度及抗压弹性模量越高,压缩屈服应变越小,固化物的脆性越大;PA固化剂、气相白炭黑及石棉纤维用量越多,固化物的抗压强度及抗压弹性模量越小,压缩屈服应变越大,固化物的韧性越好。

采用紫外光接枝聚合的方法将丙烯酸(AA)引入到聚丙烯(PP)微孔膜表面,制备了亲水改性微孔膜PP-g-PAA。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对PP-g-PAA微孔膜进行表征,考察了接枝条件对膜接枝密度的影响,分析了接枝密度对膜水通量和抗污染性能的影响。结果表明,水通量随着PP-g-PAA微孔膜接枝密度的增加先增大后减小。当AA接枝密度为1642.5μg/cm²时,PP-g-PAA微孔膜通量损失率降到36.5%,可逆污染系数提高到29%,不可逆污染系数降到9%,通量恢复率提高到90.7%;随着接枝密度的增大,PP-g-PAA微孔膜抗污染性得到显著提升。

利用离子液体前驱体热解工艺,选取Al₂O₃作为基体制备碳基薄膜,对比了不同热解温度条件下所制碳基薄膜的表面形貌、结构特征以及摩擦学性能,探究了离子液体热解法制备碳基薄膜的最佳热解温度。利用X射线衍射分析仪、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜对碳基薄膜的结构和表面形貌进行分析,并考察薄膜的摩擦学性能。结果表明:热解温度对薄膜成分和内应力具有较大影响,薄膜成分和内应力则影响薄膜表面形貌和摩擦学性能,最佳热解温度为1000℃。

将有机蒙脱土(OMMT)和聚己内酰胺(PA6)切片在双螺杆挤出机中熔融共混并造粒,通过单螺杆挤出纺成大直径单丝,并检测其微观结构及性能。X射线衍射分析表明,添加OMMT有助于初生丝γ晶型的形成;扫描电镜观察显示OMMT在PA6基体中分散均匀;拉伸测试以及打结强度测试表明PA6/MMT单丝力学性能提高,OMMT添加量为4%(质量分数)时,单丝拉伸强度可提高17.1%～20.2%,打结强度可提高36.2%～39.5%。

通过添加小分子尿素制备了聚己内酯(PCL)/尿素复合物,以期改变PCL的结晶性能。利用显微熔点、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、偏光显微镜(POM)等手段研究了PCL/尿素复合物的熔程、结晶度、结晶形态以及结晶过程,通过傅里叶变换红外光谱仪分析了PCL/尿素复合物的结构。结果表明:PCL及其复合物的结晶形态均为球晶,复合物球晶的密集程度较纯PCL明显增加,随着尿素含量增加,球晶尺寸变小;PCL/尿素复合物的结晶度相比纯PCL略有降低;尿素的加入使PCL熔程变窄。这是由于尿素与PCL间产生了氢键,并起到了成核剂的作用。

采用乙醇辅助的水热法制备了超级电容器NiO@CeO₂纳米花材料。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分别研究了材料的结构和形貌;采用循环伏安(CV)、恒流充放电测试以及电化学阻抗研究了材料的电化学性能。XRD表明,NiO@CeO₂电极材料与NiO具有相似的结构。SEM显示,NiO@CeO₂电极材料是由纳米片堆积而成。CV结果表明,NiO@CeO₂电极材料具有一对氧化还原峰。充放电测试结果表明,NiO@CeO₂电极材料具有较高的比容量和较好的循环稳定性。电化学阻抗结果表明,NiO@CeO₂电极材料在循环5000次之后阻抗增加是其容量降低的主要原因。

以棉纤维为前驱体,经聚磷酸铵(APP)浸泡,预氧化和碳化制备棉纤维基活性碳纤维。研究APP浓度、预氧化温度和时间等条件对活性碳纤维形貌、孔径和得碳率的影响。热重结果表明:经APP浸泡后,棉纤维的热裂解温度向低温方向移动,失重率大大降低。扫描电镜结果表明:经预氧化和碳化处理后,纤维未发生粘连和严重断裂,纤维形貌并无发生改变。活性碳纤维大部分为微孔结构、孔径分布较宽。预处理温度为400℃、时间为60min、APP浓度为15%(质量分数)时,活性碳纤维得碳率最高达49.2%,比表面积为280.13m²/g。

分别以膨胀型阻燃剂(IFR)为主阻燃剂、有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂,对聚丙烯(PP)进行阻燃改性。采用UL-94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)、热失重(TG)及拉伸等测试分别表征PP/IFR/OMMT复合材料的阻燃性能、热稳定性能及力学性能,研究了IFR和OMMT对PP阻燃性能、力学性能和热稳定性能的影响。通过红外线光谱仪分析了试样物质组成及扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的外观形貌。结果表明:OMMT的加入,使PP/IFR复合材料体系的热稳定性和阻燃性能得到极大提高。当添加2%(质量分数)OMMT,PP/IFR/OMMT复合材料的LOI值从18%上升到23%,阻燃级别从NR提升到V-0,并且无熔滴滴落,同时复合材料的力学性能也较好,拉伸强度达到34.46MPa,断裂伸长率能达到107.19%。

采用溶胶-凝胶法制备La_0.7Sr_0.3Fe_xCo_1-xMe_0.1O_3-δ(x=0.8、0.7,Me=Cu、Ni、Mn)系列阴极材料,通过热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、直流四探针法对材料的结构与性能进行研究。XRD研究结果表明,不同成分的干凝胶在1000℃煅烧时,全部形成钙钛矿相,并且不同成分的阴极材料与电解质SDC在煅烧的过程中未发生反应,具有良好的化学稳定性。采用直流四电极法测试了阴极材料La_0.7Sr_0.3Fe_xCo_1-xMe_0.1O_3-δ系列的电导率,结果表明,在测试温度400～800℃条件下,阴极材料La_0.7Sr_0.3Fe_xCo_1-xMe_0.1O_3-δ系列具有较高的电导率,其中La_0.7Sr_0.3Fe_0.7Co_0.2Cu_0.1O_3-δ样品具有最高的电导率,在800℃时电导率达到了691.71S/cm。

采用W/O微乳液法合成Pd-Ag合金纳米粒子并结合微乳浸渍工艺制备了负载型Pd-Ag/Al₂O₃催化剂。利用紫外-可见分光光度计和透射电子显微镜对合成的Pd-Ag合金纳米粒子进行表征,并考察了对乙炔加氢反应的催化性能。结果表明,在聚氧乙烯(4)月桂醚(Brij30)/正辛烷/水微乳液体系中加入聚乙烯基吡咯烷酮(PVP),对生成的纳米粒子起到二次保护作用,Pd与Ag以合金纳米粒子形式稳定存在且粒径大小均一,粒径在1～2nm,可随PVP以薄膜形态负载并分散在Al₂O₃表面。当PVP相对分子质量为8000～10000,c_PVP8∶c_(Pd+Ag)=0.1时,合成的Pd-Ag合金纳米粒子数量最多,粒径最小,制备的Pd-Ag/Al₂O₃催化剂具有良好的乙炔加氢活性和选择性。

采用一步合成工艺制备了可直接湿法纺丝的三聚氰胺纤维纺丝原液,研究了原料配比、反应时间、质量分数、反应温度等工艺条件对纺丝原液成纤性、贮存稳定性及纤维性能的影响。研究表明,在甲醛与三聚氰胺摩尔比为2.5、固含量70%(质量分数)、反应温度90℃、反应时间300min的优化工艺条件下,纺丝原液可直接湿法纺丝,50℃贮存时间超过100h,纤维拉伸强度为1.92cN/dtex、断裂伸长率为4.17%。

有机/无机杂化钙钛矿材料是一种综合性能良好的有序复合光电材料。选择具有较大共轭的咔唑类铵盐作为杂化钙钛矿的有机组分,合成氯化锌基杂化钙钛矿[(C₆H₄)₂N(CH₂)₆NH₃]₂ZnCl₄(N6AHMC-ZnCl₄)。发现在该杂化钙钛矿材料中,由于有机/无机协同增强作用,使得该材料在紫外光区239nm、265nm、298nm、336nm和351nm处有较强的吸收峰,在分解温度为243℃条件下的失重率为5%,具有较好的热性能。

采用原位生长法,控制组成金属离子配合比,在四氧化三铁(Fe₃O₄)表面垂直生长镍铁(Ni-Fe)层状双金属氢氧化物(LDHs),制得Fe₃O₄/Ni-Fe-LDHs复合结构,并考察其对有机染料(甲基橙和亚甲基蓝)的吸附规律。结果表明:制得的Fe₃O₄/Ni-Fe-LDHs的饱和磁化强度为41.2emu/g,在室温,镍∶铁的摩尔配合比为2∶1,吸附平衡时间为48h,Fe₃O₄/Ni-Fe-LDHs用量为25mg/L的条件下,Fe₃O₄/Ni-Fe-LDHs对甲基橙和亚甲基蓝的吸附量分别达到188mg/g和175mg/g。

以焙烧、酸浸改性后的高岭土作为非均相芬顿(Fenton)催化剂的载体,采用共沉淀法制得高岭土-三氧化二铁(Fe₂O₃)/二氧化锰(MnO₂)非均相Fenton催化剂,并于高岭土-Fe₂O₃/MnO₂、紫外光、过氧化氢(H₂O₂)的反应体系中高效降解罗丹明B(RhB)染料废水。利用X射线荧光光谱分析(XRF)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)以及X射线光电子能谱(XPS)对催化剂的结构和化学组成进行了表征。研究结果表明:在高岭土-Fe₂O₃/MnO₂用量为0.1g/L,反应温度25℃,H₂O₂用量为10.0mmol/L,溶液初始pH=3.0,RhB初始浓度为90.0mg/L,反应30min条件下,RhB的脱色率达到99.12％,运用一级动力学方程对反应过程进行拟合,R²=0.99,速率常数为0.159min^-1。

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂(MBA),通过乳液聚合法制备了一种新型共聚微凝胶Poly(NIPAM-co-DMAPMA)。采用扫描电子显微镜和动态光散射仪对微凝胶的表面形貌和粒径进行分析,研究了微凝胶自身可逆相转化过程,通过变温捕集释放实验分析了微凝胶乳液对CO₂的捕集性能。结果表明:Poly(NIPAM-co-DMAPMA)微凝胶呈规则球形,颗粒粒径分布均匀、可逆稳定性好,对温度具有良好的响应能力,能够对CO₂进行可逆捕集与释放。

金属有机框架(MOFs)是一种由金属离子或金属簇和有机配体自组装形成的三维多孔材料。由于大部分MOFs材料的物理化学稳定性较差,极大地限制了其在气体吸附与分离中的应用。UiO-66系列材料具有出色的水热稳定性和化学稳定性,是目前报道的MOFs材料中稳定性最好的材料之一。介绍了UiO-66系列材料用于吸附与分离CO₂所取得的突破性进展以及材料的改性方法,指出了该材料在结构优化和性能研究方面存在的问题,展望了UiO-66系列材料在能源和环境中的应用前景。

用钛酸酯对电气石进行改性,得到疏水性电气石粉体;将改性后的电气石粉体与聚丙烯(PP)按一定比例混合,在挤出机上挤出造粒,在注塑机上注塑成型制备出电气石/PP复合材料。力学性能测试表明:复合材料的拉伸性能、冲击性能都有一定程度的提高;当电气石含量为3%时(wt,质量分数),复合材料拉伸强度、冲击强度分别提高了15.38%和11.79%。电气石/PP复合材料同时具有释放负离子的功能,随着改性电气石含量的增加,复合材料负离子释放量不断增加。

利用金属-有机骨架复合材料Cu-1,3,5-苯三甲酸/氧化石墨烯(Cu-BTC/GO)作为吸附剂,研究了其对水相中亚甲基蓝的吸附行为。通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、红外光谱、热重分析及比表面积分析等手段对该复合材料的结构进行表征。探讨了温度、pH和亚甲基蓝初浓度等因素对Cu-BTC/GO吸附性能的影响。结果表明:在pH=7、30℃的条件下,125mg/L Cu-BTC/GO对10mg/L亚甲基蓝有优异的吸附能力;Cu-BTC/GO对亚甲基蓝的吸附动力学数据符合准二级动力学方程,吸附模型符合Langmuir等温吸附方程;通过Langmuir模型计算可知,该复合材料对亚甲基蓝的最大吸附量可达480.77mg/g。

可降解材料聚乳酸(PLA)具有良好的生物相容性、优异的力学性能,在生物、医药等众多领域得到运用,被称为最具发展潜力的新型材料,但由于其结晶速率慢,加工过程中易产生二次结晶,极大影响了PLA的性能。适量添加异相成核剂可提高PLA的结晶速率,消除二次结晶,有效提高PLA结晶度并改善其性能,综述了近年来用于改善PLA结晶性能的三类成核剂,包括有机类、无机类和高分子类,并展望了可降解材料PLA未来的发展趋势。

以腐殖酸胶体粒子稳定的Pickering乳液液滴为模板,通过化学氧化聚合制备了磁性聚苯胺/腐殖酸复合材料(PANI/HA/Fe₃O₄)。采用扫描电镜、红外光谱和X射线衍射等手段对复合材料进行表征分析,并考察了其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。结果表明:PANI/HA/Fe₃O₄对Cr(Ⅵ)表现出优异的吸附性能,25℃下最大吸附容量为210.75mg/g,且其吸附动力学和吸附等温线分别符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型。

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。

采用底漆-中间涂层-面漆的涂层制备工艺,以纯丙乳液作为成膜物质,以碳酸钙作为底漆填料,空心玻璃微珠作为中间涂层填料,TiO₂和空心玻璃微珠复合物作为面漆填料制备了新型反光保温隔热涂层,并分别考察了TiO₂和空心玻璃微珠作为单一功能填料以及涂层厚度对反光保温隔热性能的影响。结果表明,当涂层厚度为180μm时,TiO₂/空心玻璃微珠复合涂层表面漫反射效果明显优于单一功能填料的涂层,其最高隔热温差可达12.3℃,隔热效率达95.2%。

木质素具有含量丰富、分布广泛、结构复杂等特点,可以作为新型材料广泛用于生产高附加值产品,代替不可再生能源以缓解环境问题。木质素的利用率较低,如何提高其利用率是需要解决的问题。针对上述问题,综述了木质素的解聚方法,即热解和催化氧化方法,介绍了新型钙钛矿混合离子电子导体材料的基本结构、性能以及主要影响因素,对其应用前景进行了展望。

为研究某固体推进剂的贮存安全性,用恒温加速老化箱对其进行65℃、75℃和85℃老化试验,并采用气相色谱法测定老化不同天数下试验样品中安定剂含量,通过贝瑟洛特(Berthlot)方程式,对30℃条件下的安全贮存寿命进行预估。实验结果表明:在3个老化温度条件下,安定剂含量随老化时间逐渐降低,且温度越高下降越快,符合安定剂在推进剂中长期贮存的规律。按照安定剂含量剩余50%作为寿命终点,预估该推进剂在30℃条件下的安全贮存寿命为53年,表明该型推进剂具有较好的贮存安全性。

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。

相变材料是一种通过发生相态转变来储存和放出潜热的物质,在储能和温度调节方面有较多应用。将相变材料通过微胶囊技术包裹起来,可以应用到纺织领域中制备蓄热调温纤维或将其整理到织物上制备功能性调温纺织品,国内外已有很多这方面的研究。综述了相变材料的调温特点和主要类别,介绍了相变微胶囊的主要制备方法,对相变微胶囊与纺织领域的几种结合方式进行了探究,并简述了目前存在的一些问题和对未来的展望。

通过巯基-烯点击反应将亲水性聚合物聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸甲酯(MPEGMA)接枝到角蛋白大分子上,制备了PEG改性角蛋白,研究了其接枝反应条件及PEG改性角蛋白膜的性能。研究结果显示,MPEGMA成功接枝到角蛋白分子上,其较优反应条件为70℃、1h、引发剂浓度为5.5g/L、m(角蛋白)∶m(MPEGMA)=100∶150,此时接枝率可以达到128%。经过PEG改性后的角蛋白溶液黏度显著变大,成膜性能得到提高,角蛋白膜的断裂强力随着接枝率的提高逐渐降低而断裂伸长率提高,细胞增殖实验显示,改性后的角蛋白膜材料对细胞无毒性,是良好的生物材料。

采用固-液两相喷雾反应器在液相[枯草芽孢杆菌(K菌)和光合细菌(G菌)质量配合比为1∶5,含量10%(wt,质量分数),聚丙烯酸钠含量0.1%(wt,质量分数),营养剂含量10%(wt,质量分数)]∶复合非金属矿物(A)=1.0∶0.5条件下,制得固定化复合菌材料(ICM),并研究其对污染底泥及其上覆水体的处理效果。结果表明:ICM能使上覆水体化学需氧量(COD)、氨氮量(NH₃-N)和总磷量(TP)的去除率分别达到58.2%、39.7%和50.0%,底泥颜色由黑色转变为黄褐色,臭味减轻,土壤环境得到改善,并对底泥的有机质去除率达到58.3%,水质得到改善。

在对Cr³⁺离子和亚甲基蓝模拟的工业废水分别进行单因素研究的基础上,采用振荡吸附法对低浓度Cr³⁺离子和亚甲基蓝混合废水进行了吸附研究。结果表明,利用粉煤灰制备的MCM-41和Al-MCM-41介孔分子筛对混合废水有良好的吸附效果,Al-MCM-41介孔分子筛对混合废水中Cr³⁺离子和亚甲基蓝吸附率达83.00%和99.27%,饱和吸附量分别为1.544,2.639mg/g,等温吸附平衡均符合Langmuir吸附等温模型。

采用共沉淀法制备四氧化三铁(Fe₃O₄)磁性纳米球,并采用Stber溶胶-凝胶法制备四氧化三铁@二氧化硅(Fe₃O₄@SiO₂)纳米复合粒子,Fe₃O₄@SiO₂具有超顺磁性,可在外加磁场作用下实现从水中快速分离。并对Fe₃O₄@SiO₂进行了表征,同时系统研究了不同pH和不同浓度的Fe₃O₄@SiO₂与聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)联合使用时对污水中磷酸盐的吸附行为,结果表明Fe₃O₄@SiO₂用量为5mg/L,PAC用量为3mg/L,PAM用量为0.413mg/L,pH＝9的条件下,Fe₃O₄@SiO₂对磷的去除率达到86.441%,采用Fe₃O₄@SiO₂与PAC和PAM联合除磷效果较好。

以沙柳木粉为原料,采用无水乙醇、氢氧化钠、氯乙酸对沙柳木粉改性,制备羧甲基化沙柳木粉(CMS)。研究氢氧化钠浓度、羧甲基化反应时间和反应温度等制备条件对CMS吸附铅离子(Pb²⁺)的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)等表征手段对CMS的微观结构进行分析。研究结果表明:在氢氧化钠浓度为15%,羧甲基化反应时间为2h,反应温度为60℃条件下,CMS对Pb²⁺的吸附量最大达到71.55mg/g。改性后的沙柳木粉表面变得疏松,呈现多孔的网状结构,沙柳木粉被羧甲基化了。