TiO₂纳米管具有结构规整、比表面积大、催化活性高等优点,近年来受到越来越广泛的关注。然而受TiO₂纳米材料本身禁带宽度的限制,其仅在紫外光范围内有较高的催化效果,对太阳光谱的整体利用率很低。如何提高TiO₂纳米材料的光生电子利用率以及拓展其对可见光的吸收范围是目前研究领域内的热点,而采用元素掺杂可有效改善TiO₂纳米材料的能级结构。综述了金属元素、非金属、金属氧化物及半导体掺杂改性TiO₂纳米管的研究进展,为设计制备新一代TiO₂基高效催化剂以及加快TiO₂纳米材料的工业化应用进程提供依据。

碳材料具有低成本、结构多样性以及相对稳定的电化学性能等优点,是构建三维自支撑电极材料的首选基底材料。二氧化锰(MnO₂)因具有高理论比容量、低成本、自然资源丰富和环境友好等特点,作为超级电容器电极材料备受科研人员关注。介绍了MnO₂-活性炭(AC)、碳纳米管(CNT)、碳纤维(CF)和石墨烯(GR)复合电极的研究进展,并对MnO₂-碳复合电极材料发展趋势进行了展望。

高分子渗透汽化脱水膜一般采用具有刚性链且能与水形成离子-偶极作用或氢键的强亲水性高分子材料,存在渗透性和选择性互为制约的关系,即“Trade-off”效应。将无机纳米材料引入到聚合物中制备有机-无机渗透汽化复合膜是解决这一效应的有效途径之一。综述了碳纳米材料、纳米氧化物颗粒、纳米分子筛等在复合渗透汽化脱水膜领域的应用研究进展。这些纳米材料的填充,有助于提高复合膜的机械稳定性、亲水性、渗透选择性及渗透通量等。此外,对于高分子基体,要制得反“Trade-off”效应的渗透汽化有机-无机复合脱水膜,提出了填充剂需尽量满足对水分子具有选择性透过等4个条件。

碳纳米管比表面积非常大,且具有很高的比表面能,这些特性能够满足吸附材料的基本要求。介绍了碳纳米管复合材料的基本结构和性能,综述了碳纳米管复合材料在吸附剂领域的应用进展,展望了碳纳米管复合材料在吸附剂领域的应用前景。

主要介绍了近年国内外锂离子电池聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合聚合物电解质的化学改性研究进展。对组成聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合聚合物电解质的隔膜、增塑剂、锂盐的研究现状及机理做了总结,并展望了聚合物电解质的发展前景。

发泡聚丙烯作为聚烯烃泡沫塑料的一种,凭借其耐化学腐蚀、机械性能良好、耐热及易降解回收等优点,近年来越来越多地应用于包装、汽车制造、保温材料等领域。然而,常规聚丙烯发泡性较差,直接对其进行发泡处理不易得到泡沫塑料产品,针对这一缺点国内外进行了诸多研究。综述了近年来在热学性能、力学性能及缓冲性能方面对聚丙烯进行改性、提升其发泡性能的研究以及发泡聚丙烯产品在生产生活当中的应用。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维纳米材料,具有超高理论比表面积和极强的表面化学活性,被认为是一类具有很好发展潜力的吸附分离材料。综述了石墨烯、氧化石墨烯及其复合材料的制备方法,以及在去除水中重金属离子和有机污染物方面的应用,并对今后石墨烯基吸附材料的研究方向进行了展望。

纳米材料本身具有表面效应、微尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等,因而表现出许多特性。综述了功能化的磁性四氧化三铁(Fe₃O₄)/二氧化硅(SiO₂)复合纳米材料在生物学领域的研究发展情况,展望了其在生物医学上的应用前景。

钛酸盐材料由于具有循环寿命长、廉价、安全性好等特点,成为锂离子电池负极材料研究开发的重点。与Li₄Ti₅O₁₂材料相比,MLi₂Ti₆O₁₄(M=2Na,Sr,Ba)负极材料具有更低的电位平台。因此,作为全电池的负极材料具有更高的工作电压和能量密度,有望成为动力锂离子电池的热门负极材料,具有更好的应用前景。介绍了MLi₂Ti₆O₁₄负极材料的结构,综述了近年来MLi₂Ti₆O₁₄负极材料的合成及掺杂改性方面的研究进展,重点对MLi₂Ti₆O₁₄负极材料的制备方法和掺杂进行了总结和探讨,并对MLi₂Ti₆O₁₄负极材料的发展前景进行了展望。

近年来,Mn掺杂ZnS量子点(Mn∶ZnS QDs)由于其优异的光学性能,引起了科学家们的广泛关注。为了解Mn∶ZnS QDs的制备及其应用研究现状,进一步推广Mn∶ZnS QDs在传感分析领域的应用,从Mn∶ZnS QDs的光学特性、制备方法及其在传感分析领域中的应用等方面进行了概述,并对其今后的发展进行了展望。

金属-有机框架材料(MOFs)作为一种新型的有机-无机杂化多孔材料,因其具有多种优势被广泛应用于各个方面。光催化降解处理技术因其具有处理效率高、环境友好等优点,在处理难降解的有机废水和废气方面具有巨大优势。综述了MOFs光催化降解废水废气的研究进展。

离子液体的研究一直是国内外研究的热点之一。近年来,具有优异性能的非质子型离子液体的问世,为能源、信息、生命科学和国防等领域提供了一个崭新的、多用途的平台。大量功能化离子液体已被合成出来,同时,一些新型合成技术不断涌现。综述了以离子液体为基质的有机及催化合成、分离分析、电化学应用研究的最新进展。

经济社会的发展使水污染问题日益严峻,水处理技术的优化势在必行。TiO₂光催化分离膜集光催化与膜分离技术为一体,在发挥膜分离作用的同时可以实现对污染物的有效降解,能够提高分离膜的抗污染性能和水处理效率,在水处理领域显示了巨大的优势。重点分类阐述了膜的制备方法,并展望了光催化分离膜未来的发展方向。

橄榄石型LiMPO₄正极材料相对于层状结构正极材料具有更好的热稳定性。将Mn与Fe按一定比例混合得到的LiMn_1-xFe_xPO₄正极材料,兼具了LiFePO₄和LiMnPO₄二者的优点,从而得到研究者们大量的关注。综述了近五年来LiMn_1-xFe_xPO₄正极材料制备方法的研究进展,并对每种方法的优缺点进行分析,最后分析了该领域今后的发展方向。

选择三聚氰胺(ME)和三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)分别与聚磷酸铵(APP)复配制备阻燃环氧树脂试样,并以石墨烯为增强剂对最优阻燃体系进行增强。结果表明:当APP∶ME=3∶1(质量比)时为最佳阻燃体系,极限氧指数达到30.2%,垂直燃烧等级达到UL 94 V-0级,拉伸强度为55.4MPa,冲击强度为8.3kJ/m²。热重结果显示添加阻燃剂虽然降低了环氧树脂的初始分解温度,但随着温度进一步升高,体系具有更好的热稳定性。阻燃环氧树脂材料中加入适量的石墨烯可使其阻燃性能略有提高,而力学性能得到大幅度提升。

分别采用乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷为原料,盐酸作为催化剂,通过水解缩合反应合成了乙烯基笼型倍半硅氧烷,探讨了温度、盐酸和去离子水的配比、溶剂用量和聚合时间对实验产率的影响。并通过红外和核磁共振氢谱/碳谱等手段对产物进行了表征。结果表明:合成的化合物为乙烯基笼型倍半硅氧烷。同时,热失重分析表明,失重5%对应的温度在244.1℃,说明产物的热稳定性很高。

选用金属Cu粉末作为导体相,采用溶液共混和旋涂的方法制备了钛酸铜钙/聚偏氟乙烯/Cu(CCTO/PVDF/Cu)三相复合材料。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、介电常数、介电损耗与频率及温度谱图的测试分析对复合材料进行表征。结果表明:FT-IR和XRD分析显示出Cu粉末进入基体中,形成了第三相;介电频谱和介电温谱分析表明,当Cu含量为20%(质量分数)时,复合材料的介电常数最大,并在20～150℃的温度范围内保持了良好的温度稳定性。

采用熔融插层法制备了膨润土基复合相变材料,得到十四酸(MA)和十六醇(HD)二元低共熔混合相变材料(PCM)与改性膨润土最佳的质量复合比。在60℃高温下,利用扩散-渗出圈法检测,未发现PCM渗漏现象。利用X射线衍射、扫描电镜和红外光谱表征了膨润土、有机改性膨润土和膨润土基复合相变材料。结果表明:经过十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性,膨润土层间距由1.511nm扩大到1.680nm;PCM进入有机改性膨土层间,复合效果良好,未发生化学反应;经200次热循环实验,热稳定性能良好。

以酚醛树脂包覆纳米硅颗粒后通过碳化处理,制备了具有核壳结构的Si/C复合负极材料,并研究了碳化温度和电极中活性物质含量对储锂性能的影响。透射电子显微镜分析结果表明,该复合材料由厚度为5～15nm的无定型碳壳包覆的硅颗粒组成。电化学测试表明,750℃碳化所得复合材料在活性材料∶粘结剂∶乙炔黑=1∶1∶1(质量比)时,初始放电容量为1836mAh/g(首次库仑效率84.8%),循环50次后仍可保持873mAh/g的可逆容量。此外,具有核壳结构的Si/C复合负极比纯硅负极表现出更好的循环稳定性,这可能是因为碳壳的存在缓解了硅的体积膨胀、改善硅的导电性,在一定程度上保证了Li⁺嵌入和脱出过程的稳定进行。

三维石墨烯具有高孔隙率、高热导率和良好的热稳定性等优点。提出利用三维石墨烯形成的连续“导热链”填充环氧树脂从而改善环氧树脂传热性能的方法,通过化学氧化还原法制备了三维石墨烯,进而采用浇注法制备三维石墨烯/环氧树脂复合材料。实验测试了导热性能、比热容和玻璃化转变温度等热物性参数。结果表明:三维石墨烯可大幅度提髙环氧树脂的导热性能。在三维石墨烯的质量分数为3%时,环氧树脂的热导率提高近7倍。研究结果为三维石墨烯在导热复合材料领域的应用提供了实验依据。

以聚丙烯腈(PAN)预氧丝为原料,采用CO₂直接活化法,制备了PAN基活性炭纤维,并通过液压成型方式将PAN基活性炭纤维制成滤材。通过氮吸附、SEM和XPS对制得的PAN基活性炭纤维进行表征。利用自搭建的吸附性能测试系统,将PAN基滤材和以相同成型方法制成的粘胶基滤材进行苯、甲苯的吸附测试。结果表明,自制的PAN基活性炭纤维比表面积为860m²/g,总孔容积为0.361m³/g,最可几孔径为0.62nm,官能团为羟基、醚基、羧基、酯基和类吡啶基团。PAN基滤材单位表面积对苯和甲苯的饱和吸附量均大于粘胶基滤材,其吸附活性位比粘胶基滤材多,更适合用来吸附苯系污染物。

以钛酸四正丁酯(TBOT)、氧化石墨烯、正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,采用水热法合成了一系列二氧化钛(TiO₂)/二氧化硅(SiO₂)/石墨烯复合光催化剂,并对TiO₂/SiO₂/石墨烯复合光催化剂进行了表征。研究结果表明,随着SiO₂用量的增大,TiO₂/SiO₂/石墨烯复合光催化剂的比表面积及气孔直径增大,在石墨烯用量为1%(wt,质量分数),SiO₂用量为30%(摩尔百分数),10mg TiO₂/SiO₂/石墨烯复合光催化剂在80min内对亚甲基蓝(MB)溶液(10mg/L,40mL)的光催化降解率达到99.2%。

为了有效滤除输液剂中的不溶性微粒,采用静电纺丝技术制备聚醚砜/聚乙烯醇(PES/PVA)纳米纤维基膜,然后选用戊二醛-水-乙醇、戊二醛-水-丙酮和戊二醛-水-丙三醇三种体系对基膜进行交联处理,制备了PES/PVA微孔滤膜。利用扫描电镜观察微孔膜的表观形貌,利用接触角测试仪测试微孔膜的亲水性能,利用靛蓝颗粒模拟药液中的不溶性微粒,测试PES/PVA微孔膜的过滤效果,探究了溶剂体系和配比对微孔膜表观形貌、亲水性和过滤性能的影响。结果表明:交联体系为戊二醛-水-乙醇时,水和乙醇的体积比为70∶30时,PES/PVA微孔膜的过滤效果最佳,通量为31.0m³/(m²·h),截留率为63.02%,可用于临床上药液的精密过滤。

制备了一种磁性氧化石墨烯(GO-Fe₃O₄),并对其吸附铜离子(Cu²⁺)的性能进行了研究。研究了不同pH和初始浓度对GO-Fe₃O₄去除Cu²⁺的影响。研究结果表明:改性四氧化三铁(Fe₃O₄@SiO₂)成功被接枝在GO的边缘,GO与Fe₃O₄@SiO₂质量配合比为4∶1,制得的GO-Fe₃O₄,在303℃,pH为4.5,Cu²⁺初始质量浓度为124.5mg/L条件下,GO-Fe₃O₄对Cu²⁺的平衡吸附容量达到76.5mg/g。GO-Fe₃O₄在使用第7次时,对Cu²⁺吸附容量仍可达到55mg/g,具有良好的吸附性能。

采用静电纺丝技术成功制备出聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)/氧化石墨烯(GO)复合纳米纤维膜(PMIA/GO复合纳米纤维膜)。主要研究了GO的加入对PMIA/GO复合纳米纤维膜的结构、空气过滤性能和热稳定性的影响。实验结果表明,GO成功掺杂于PMIA/GO复合纳米纤维膜中,在GO的添加量为1.0%(wt,质量分数)时,PMIA/GO复合纳米纤维膜的空气过滤效率为97.79%,过滤压降为85.45Pa,玻璃化转变温度为299.8℃,具有较好的空气过滤性能和热稳定性。

采用多喷头静电纺丝技术,将聚氨酯(PU)和聚丙烯腈(PAN)纺丝喷头交叉排列,制备了PU/PAN复合空气过滤膜。通过改变PU/PAN喷头比例来调控复合膜结构,探究了PU/PAN喷头比例对复合膜形貌、过滤性能和力学性能的影响。结果表明:当PU/PAN喷头比例为2∶2时,PU和PAN纳米纤维呈交错排列,复合膜过滤效率高达96.29%,过滤阻力仅为93Pa;断裂强度为纯PAN膜的两倍。

采用过氧化聚钨酸法制备WO₃溶胶,在ITO导电玻璃基体上采用旋涂法制备WO₃薄膜。主要探讨了退火温度对WO₃薄膜结构与电变色性能、响应时间和循环稳定性的影响。热重和X射线衍射分析结果表明:热处理温度应低于320℃时,WO₃薄膜为非晶态。在240～320℃范围内,随着热处理温度升高,光密度变化量降低即电致变色性能变差,着-褪色时间延长,而薄膜的循环稳定性越来越好。经320℃退火处理的WO₃薄膜形成晶态,稳定性好,此时该电致变色薄膜的着-褪色响应时间分别为2.76和1.30s。

以富勒烯C₆₀、4-(N,N-二甲基氨基)苯甲醛为原料,通过1,3-偶极环加成反应合成了N-甲基-2-[4-二甲基氨基]苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷(NMDAPF)。首次采用表面活性剂协助自组装的方法制备出该C₆₀衍生物的微米花状结构,通过扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、拉曼光谱(Raman)、热重分析(TGA)和荧光光谱(PL)进行表征,考察了溶液浓度、醇与溶剂体积比、表面活性剂种类、表面活性剂浓度以及温度对其形貌和晶体结构的影响。结果表明:在CCl₄溶剂中,该C₆₀衍生物溶液浓度为1.0mg/mL,异丙醇与CCl₄体积比为4∶1,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,其浓度为5.0mmol/L,温度为20℃时,NMDAPF晶态形貌为规整的微米花状结构。

以6K碳纤维作为主要增强材料,加入相容剂马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)制备聚酰胺66增强增韧复合材料,对复合材料的摩擦学性能和力学性能进行了表征。通过对比相容剂加入前后材料的摩擦系数、磨损体积以及摩擦界面温度来研究POE-g-MAH的加入对复合材料摩擦学性能的影响;另一方面,POE-g-MAH的加入改善了复合材料的力学性能(对比15%碳纤维情况下):未添加时材料的拉伸强度为47.88MPa,缺口冲击强度为7.47kJ/m²。添加后材料拉伸强度为94.80MPa,其缺口冲击强度可达到9.56kJ/m²。其拉伸强度提高了98%,缺口冲击强度提高了28%。

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维力学性能测试样品制备过程中,纤维与树脂基体的浸润效果受诸多条件影响。通过在纤维浸润时设置水浴,控制树脂液温度在30～35℃之间,能够有效提高纤维的拉伸强度并降低离散程度。同时,选取树脂液的固含量、纤维在树脂液中的浸润时间以及树脂的固化时间3种因素进行了正交试验。结果表明:对于不同丝束级别的碳纤维样品,3种因素的影响程度主次关系不一致,在制备样品时应有所倾向。

以磷酸铝(AlPO₄)为粘结剂,活性碳纤维(ACF)为载体,二氧化钛(TiO₂)为原料,采用添加粘结剂超声波辅助浸渍提拉法制备了固载型复合催化材料体二氧化钛/活性碳纤维膜(TiO₂/ACF膜),并对其进行了表征。研究结果表明,加入AlPO₄对TiO₂/ACF膜降解甲醛有较好的促进效果,制得的TiO₂/ACF膜通过高温再生后仍具有较好的降解活性,当甲醛的初始浓度为8.04mg/m³,环境相对湿度为65%,气体流速为1.5m/s时,经过循环使用5次的TiO₂/ACF膜对甲醛气体的降解率达到82.1%。

以小麦秸秆、丙烯酸(AA)、改性高岭土为主要原料,过硫酸钾为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液聚合法制得秸秆纤维素系高吸水性树脂,并对秸秆纤维素系高吸水性树脂进行了测试。研究结果表明:当AA与小麦秸秆质量配合比为1∶8,改性高岭土用量、交联剂用量、引发剂用量分别为AA用量的8%、0.1%、0.1%,AA中和度为70%,反应温度为80℃条件下,制得的秸秆纤维素系高吸水性树脂的吸水倍率达到558.4g/g,重复吸水6次后,其吸水效果为初始吸水倍率的53%左右,具有较好的吸水性能。

为了应对3D打印丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物(ABS)产品在使用过程中会受到各种机械性能破坏的情况,尝试对ABS试样进行超低温恒温冷藏处理。室温下,将试样分4批放置在深冷箱内冷却至-190℃,并分别保持恒温3、6、9和12h,然后回至室温,对各组试样进行性能测试。测试结果与未处理试件的测试数据进行对比,结果表明:深冷处理能有效提升试样的抗拉强度;超过6h的处理会降低试样的延展性;深冷处理时间超过9h后,可以提高ABS试样的耐磨性;深冷处理能改变ABS试样的结晶度,使试样中高分子链排列得更加致密、有序。

针对阳极板和阴极管制备的直接乙醇燃料电池(DEFC)存在的不足,采用管状阳极、管状阴极和Nafion117膜组装了异型DEFC。采用循环伏安特性曲线及交流阻抗等手段对组装的DEFC进行了电化学性能测试。考察了温度、乙醇浓度等对电性能的影响,并进行了电池稳定性测试。实验结果表明:电池操作温度及乙醇溶液浓度对电池性能影响较大,较高的温度比较有利于电池性能的提高,乙醇浓度在1mol/L的情况下效果最好;氧气流量对电池性能影响不大,但适当提高氧气流量对电池性能有利;通过电池的交流阻抗及稳定性测试,在1h内电池放电稳定性良好,15℃和60℃情况下,电流密度分别为42mA/cm²和27mA/cm²。在60℃,电解质为0.5mol/L硫酸和1mol/L乙醇溶液,氧气流量为100mL/min的情况下,电池的功率密度可达9.5mW/cm²。

在小试确定的最佳工艺条件下,采用中试工艺制备微-纳米碳酸钙(CaCO₃)复合粉体,利用pH计、温度计和电导率仪测量了反应体系的酸度、温度和电导率,并分析了其变化规律。研究结果表明,反应体系的起始pH约12,在较长一段时间里保持相对平稳、缓慢下降和迅速下降阶段,反应结束时pH约为7;500目、1250目、5000目、7000目反应体系pH出现拐点的反应时间分别约70、90、100和80min;反应体温度出现拐点的反应时间分别约100、90、100和100min;反应结束后温度上升分别约8、8、6和2℃;电导率出现拐点的反应时间分别约90、90、100和80min。可以根据酸度、温度和电导率值出现拐点,尤其是电导率的拐点,来判断反应结束,研究结果对工业化生产具有指导作用。

对共沉淀法合成(Ni_0.5Mn_1.5)(OH)₄前驱体的主要工艺参数展开了详细讨论,结果表明:当pH=10和螯合剂浓度为1mol/L时,其前驱体颗粒表现为球形且具有最高的密度;对终产物LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的物化性能和电化学性能进行了测试分析,扫描电镜和X射线衍射表征结果表明:其由直径为2～3μm、不规则形状的一次颗粒堆积成二次颗粒,产物不含有Li_1-xNi_xO或NiO_x等不纯物;该样品具有较好的倍率和优秀的循环性能,可能归结于终产物具有较高的纯度,不含有杂相。

采用不同组分锂盐和均匀性较好的溶胶-凝胶-自蔓延燃烧合成法,制备5V级高电位的镍锰酸锂正极材料,以期满足新能源汽车高能量、高功率动力电池的需求。利用X射线衍射仪对该材料的晶体结构进行测定以及物相分析,采用扫描电子显微镜分析样品的显微形貌和微观形态结构,通过能谱仪测定材料的成分,高精度电测仪测试半电池充放电及循环性能,循环伏安法测试材料的电化学性能。结果表明:LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料是尖晶石结构,衍射峰尖锐,结晶程度较好。微观分析表明,产物的微观形态为八面体结构,粒径分布均匀。在室温下首次充放电(0.2C),1.4mol LiOH·H₂O的容量达到127mA·h/g左右,20次循环容量保持率为98%。循环伏安法测试表明样品放电平台在4.6和3.9V。

采用一步法在大气环境下制备连续的CH₃NH₃PbI₂Br钙钛矿薄膜。通过在标准前驱液[甲基溴化铵(CH₃NH₃Br)、碘化铅(PbI₂)的二甲基甲酰胺(DMF)溶液]中添加甲基氯化铵(CH₃NH₃Cl)制备出了连续覆盖率高的CH₃NH₃PbI₂Br钙钛矿薄膜,并探究了退火温度对薄膜晶化过程、微结构及光吸收特性的影响。结果表明:CH₃NH₃Cl的添加大大影响了CH₃NH₃PbI₂Br钙钛矿薄膜的结晶过程,改善了薄膜连续性和光吸收特性。X射线衍射谱图表明,添加剂CH₃NH₃Cl对形成的钙钛矿薄膜成分没有影响。当退火温度为100℃时,薄膜的生长特性较好,薄膜较为致密连续,光吸收特性最好,且退火温度不影响其禁带宽度的变化,有利于其在晶硅叠层太阳能电池中的应用。

采用原位聚合法制得聚环状对苯二甲酸丁二醇酯/多壁碳纳米管(pCBT/MWCNT)纳米复合材料,研究了复合体系的流变行为。研究结果表明:酸化后的MWCNT变短,分散性能明显变好,在MWCNT酸化时间为3h,用量为0.5%条件下,制得的pCBT/MWCNT纳米复合材料的拉伸强度、拉伸模量和弯曲模量达到最大,分别为57.1MPa、1345.3MPa和2754.7MPa,弯曲强度达到93.3MPa,具有较好的力学性能。

利用化学水浴法在硅纳米孔柱陈列(Si-NPA)上沉积了硫化镉(CdS)纳米晶,制得硫化镉/硅纳米孔柱阵列(CdS/Si-NPA)纳米异质结,并对非掺杂和锌(Zn)掺杂CdS/Si-NPA进行表征。研究结果表明:CdS/Si-NPA的结构保持了Si-NPA的规则阵列结构,通过加入一定量的氯化锌,实现了Zn对CdS的掺杂,Zn掺杂后的CdS晶粒大小由约18.1nm减小为约17.6nm,Zn的掺入导致了CdS/Si-NPA的光学带隙由约2.45eV增大到约2.49eV,Zn的掺杂能有效调控CdS带隙。

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯二元醇(PCD)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为原料通过丙酮法合成PDMS/氨基硅氧烷复合改性水性聚氨酯。采用傅里叶红外光谱仪、纳米粒度仪、电子万能试验机、紫外可见分光光度计对预聚体、复合乳液以及复合膜的结构和性能进行了分析。研究结果表明,相较于未改性水性聚氨酯膜,当PDMS含量为8%(wt,质量分数,下同),KH550含量为5%时,复合改性水性聚氨酯膜的杨氏模量、拉伸强度和耐水性能得到显著提高。

量子能(EQ)粒子是一种新型无机粒子填充材料,能够抗菌除臭、保温、促进血液循环减少癌症发生等。利用双螺杆挤出机将EQ粒子与聚丙烯(PP)共混造粒,制得EQ粒子掺杂PP功能母粒。并对改性母粒形貌、结构及结晶度进行表征。研究结果表明:掺杂EQ粒子后,制得的EQ粒子掺杂PP功能母粒的特征衍射峰强度增加,晶型主要为α晶型,晶粒尺寸有所减小,EQ粒子对PP有异相成核作用,在EQ添加量为3%(wt,质量分数),加工温度为210℃条件下,制得的EQ粒子掺杂PP功能母粒的熔融温度为168.9℃,熔融热焓值为99.8J/g,黏度达到80Pa·s。

将腈纶(PAN)坯布与羟胺溶液反应,得偕胺肟腈纶坯布(AOCF),再将AOCF分别放入三氯化铽(TbCl₃)、三氯化镝(DyCl₃)溶液中,温度为45℃,pH=3,反应2.5h,分别制得偕胺肟腈纶坯布-铽离子配合物[AOCF-Tb(Ⅲ)]、偕胺肟腈纶坯布-镝离子配合物[AOCF-Dy(Ⅲ)]。对制得的坯布进行表征和荧光性能测试。研究结果表明:在紫外线激发波长为320nm时,AOCF-Tb(Ⅲ)的荧光发射波峰为468.5nm;在紫外线激发波长为300nm时,AOCF-Dy(Ⅲ)的荧光发射波峰为475.0nm。

以环氧树脂为胶粘剂,以聚酰胺为固化剂,采用化学浸渍法在AZ91镁合金表面制备了环氧有机涂层,在制备过程中添加不同含量的蓖麻油,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和红外光谱(FT-IR)等手段表征了复合有机涂层的组成及微观结构,并用电化学极化曲线及电化学阻抗谱考察了蓖麻油的添加对环氧有机涂层防腐性能的影响。结果表明:环氧有机涂层具有一定的抗腐蚀性能,在制备有机涂层前,对镁合金基底进行磷酸盐转化,可以提高有机涂层与基底的结合力;适量蓖麻油的添加可大大提高复合涂层的防腐能力,当蓖麻油加入量为3%时,得到的复合涂层防腐性能最佳,其腐蚀电位可以达到-0.823V,比未添加时提升了374mV。

用纳米氧化铝(Al₂O₃)对环氧多胶粉云母带进行了改性,制得双面玻璃布补强的纳米复合环氧多胶粉云母带,探讨了样品的性能,并与5440-1桐马酸酐环氧多胶粉云母带进行比较。研究结果表明,在云母带的粘合剂中引入13.5%(wt,质量分数)的纳米Al₂O₃,制得的纳米复合环氧多胶粉云母带在155℃条件下,弯曲强度达到108.00/MPa,电寿命有了较大幅度的提高,达到89.0h,导热系数为0.34W/m·℃,分别比5440-1桐马酸酐环氧多胶粉云母带提高了170%、129%和26%,具有较好的性能。

采用分子动力学模拟研究了GAP/Al(111)和GAP/Al(200)复合体系界面相互作用及作用机理。GAP与Al(111)晶面的结合能为753.00kcal/mol,高于GAP/Al(200)体系(710.67kcal/mol),GAP与Al的界面粘结作用主要归因于GAP的叠氮侧基与Al原子间强范德华力以及GAP中的H原子与金属Al原子的强氢键相互作用。

采用水热法合成了锡酸锌(Zn₂SnO₄)多面体,通过X射线衍射和扫描电子显微镜对其物相和形貌进行了表征,并测试了基于Zn₂SnO₄多面体所制得的气敏元件的气敏性能。研究结果表明,气敏元件对乙醇具有良好的选择性,在300℃的最佳工作温度下,气敏元件对浓度为1000mg/L的乙醇气体的灵敏度达到19.2。

室温条件下通过共还原方法制得不同镍(Ni)与三氧化二钕(Nd₂O₃)摩尔配合比的镍-氧化钕(Ni-Nd₂O₃)纳米颗粒,并对制得的Ni-Nd₂O₃纳米颗粒进行表征,考察了对水合肼的降解性能。研究结果表明:在Nd₂O₃所占摩尔配合比为0.06,温度为70℃,催化反应12min条件下,制得的Ni_0.94-(Nd₂O₃)_0.06纳米颗粒对H₂的选择性达到99%;重复使用第7次时,催化反应16min,对氢气(H₂)的选择性为97%,仍具有良好的催化性能。

以柠檬酸钠为辅助剂,通过改变其加入量采用水热法制备不同形貌的ZnO。分别运用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和比表面积等手段对样品进行分析,并对生长机理进行了研究。另外,采用氙灯模拟太阳光,来探讨不同形貌ZnO对有机染料亚甲基蓝溶液的降解效果。结果表明:水热法合成的最终产物均为结晶性良好的六方纤锌矿,随着柠檬酸钠量的增加,ZnO的形貌由棒状花型到中空微球再转变为核壳结构微球。当柠檬酸钠用量为0.02g时,得到2～4μm的中空微球ZnO具有较高的催化活性,主要归功于其具有较大的比表面积(22.53m²/g)和特殊的内部空穴结构。

以对苯二酚-二[2,3(3,4)-二氰基苯基]醚、邻苯二腈(4-苯氧基邻苯二腈、4-硝基邻苯二腈)、硝酸钴及氢氧化锡为原料原位合成了系列酚氧基桥连的双核CoPc/SnO₂复合材料,通过红外光谱、紫外-可见分光光度计、X射线衍射及热重等手段对目标产物进行了表征,确定了复合材料的基本结构。同时,考察了各种复合材料对罗丹明B的催化降解能力。结果表明:各种复合材料对罗丹明B均具有较好的催化降解效果,酞菁外围取代基的类型及桥连基团在酞菁环上位置对催化降解都会产生影响。

以氯化镧为稀土盐离子改性剂,采用浸渍法对粉煤灰改性,探讨粉煤灰的最佳改性条件和稀土离子改性机理。在浸渍液浓度为0.5%(质量浓度)、pH为9、粉煤灰浸渍时间12h条件下,制得的镧改性粉煤灰脱氮除磷效果最好,并对制得的镧改性粉煤灰进行了表征。研究结果表明:镧改性粉煤灰投加量为1.0g/100mL,污水溶液pH为5,吸附时间为30min条件下,镧改性粉煤灰对水氨氮、硝氮、总氮和总磷的去除率分别达到93.20%、84.81%、86.41%和99.10%。

为了制备易于回收利用的吸附剂,采用戊二醛交联的壳聚糖季铵盐作为吸附剂、聚偏氟乙烯为基材、聚乙二醇(PEG-400)为致孔剂、Fe₃O₄为填料、N,N-二甲基乙酰胺为溶剂配制溶液,采用相转化法制备了一种磁性微球,研究了微球的添加量、吸附时间等对甲基橙吸附效果的影响。结果表明:在20mg/L甲基橙溶液中按60g/L添加微球,400min左右达到吸附平衡;再生3次对甲基橙去除率能够保持在95%以上。

采用山竹壳为原料制得山竹壳基生物质活性炭。确定了较佳的制备条件:在尿素酸溶液∶碳=1∶1(质量比)的浸渍比下,浸渍时间15h,活化温度750℃,活化时间60min,制得的山竹壳基生物质活性炭比表面积为545.68m²/g。在亚甲基蓝溶液pH=4.5、初始浓度为25mg/L,山竹壳基生物质活性炭用量为0.06g条件下,山竹壳基生物质活性炭对亚甲基蓝的吸附量达到68.75mg/g。

石墨烯(GN)材料作为一种新型的碳质吸附材料,具有耐高温、比表面积高以及良好的化学稳定性等特点,在污水处理方面具有很好的应用前景。综述了GN、形成GN的中间材料氧化石墨烯(GO)以及它们的复合材料在污水处理方面的研究进展。着重介绍了GN和GO的制备方法,分析讨论了GN和GO表面官能团与污水中重金属离子、染料和有机分子等污染物的相互作用机理及影响因素,并指出了GN和GO在环境修复方面的研究现状、存在的问题及发展方向,为未来GN和GO在污染物处理方面的应用提供了一些思路。

采用一步法在高压反应釜中合成了粒径均一、荧光性能优异的碳量子点(CQDs)。再以化学共沉淀法制备纳米Fe₃O₄粒子,通过聚多巴胺(PDA)修饰制备得Fe₃O₄/PDA。本实验首次以PDA为桥梁,将Fe₃O₄纳米颗粒与CQDs连接,合成了以CQDs为荧光材料的多功能复合微球Fe₃O₄/PDA@CQDs。经过傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射、振动样品磁强计、透射电子显微镜及荧光分光光度计等对该纳米复合物表征。结果表明:CQDs粒径约10nm,连接后的复合纳米粒子粒径在40nm左右,分散性良好且兼具优异的磁响应性和荧光发光性能。该复合微球无毒且生物相容性高,可以取代半导体量子点磁性纳米复合材料并广泛应用于药物分离、可视化和靶向治疗等生命科学领域。

简要介绍了γ射线和X射线的屏蔽防护机理及其聚合物基防护材料的设计思路,从屏蔽功能组分和聚合物基体材料的选择、功能组分的分散工艺、防护材料的优化设计等方面综述了聚合物基射线防护材料的研究现状,展望了聚合物基射线防护材料未来几个可能的发展方向。

综述了目前硅烷封端树脂的特点、分类及合成方法,重点介绍了硅烷封端密封胶国内当前的研究进展、应用前景以及对其阻燃功能化改性的必要性。

综述了三聚氰胺对脲醛树脂性能的改进,包括游离甲醛、胶接强度、耐水性和稳定性方面的研究,以及反应工艺、三聚氰胺添加方式和预聚体改性脲醛树脂等因素对三聚氰胺脲醛树脂性能的影响;此外,还对三聚氰胺脲醛树脂胶粘剂的未来进行了展望。

以甲基乙烯基硅橡胶为基体,加入表面改性后的气相法白炭黑及其他助剂制得发泡硅橡胶。采用红外光谱(FT-IR)和活性指数对白炭黑改性效果进行评价;探索了加入改性白炭黑后发泡硅橡胶的力学性能;通过热分析对其耐热性能进行测试。结果表明,白炭黑用偶联剂KH560改性后活性指数由82.3%提高到93.1%,添加改性白炭黑40%(wt,质量分数)时发泡硅橡胶综合性能最优,其抗撕强度为4.8823N/mm、拉伸强度为0.697MPa、断裂伸长率为498.63%、表观密度为0.553g/cm³、邵氏硬度为18.26HA,落球回弹率为31.70%,热稳定性也较好。

以园林废弃物为原料,热解油脲醛树脂作为胶粘剂,制备了一种新型的裸土覆盖用有机覆盖垫产品。以热压温度、热压压力、热压时间及施胶量为考察因素,以抗压强度、保水性和甲醛释放量为评价指标,优选出有机覆盖垫的最佳制备工艺。结果表明,有机覆盖垫的最佳制备工艺为热压温度140℃,热压压力0.7MPa,热压时间7min和施胶量10%(相对于有机覆盖垫原料质量百分数)。在此工艺条件下制备的有机覆盖垫强度大于体重100kg实验者行走时对地面的最大压强(约0.52MPa),甲醛释放量达到国标E₁级标准(≤1.5mg/L),保水性良好(≥40%)。

聚乳酸(PLA)和木粉复合而成的PLA木塑复合材料,能有效解决PLA性脆、韧性差的问题,得到韧性较好的可降解复合材料。通过添加相容剂或偶联剂提高复合材料界面相容性,同时研究木粉组分、含量、粒径,得到PLA木塑复合材料增韧改性的成果,并分析研究了改性后复合材料的结晶性能,最后展望了PLA木塑复合材料的发展前景。

高密度芳纶纸蜂窝在飞机客舱及货舱地板上应用广泛,对其制作工艺和力学性能的研究具有重要意义。将树脂微观形貌与蜂窝宏观性能结合,研究了3种高密度蜂窝力学性能存在差异的原因,对比分析了芳纶纸蜂窝、聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫和铝蜂窝作为复合材料夹层结构用芯材的优缺点。结果表明:高密度芳纶纸蜂窝的力学性能和节点胶柱面积均随着密度的增大而增大,其力学性能优于PMI泡沫,耐腐蚀性能和抗屈曲性能优于铝蜂窝,但高密度芳纶纸蜂窝工艺控制困难,在制备过程中易出现树脂分布不均匀的现象。

采用硅溶胶与纯丙乳液复配,加入硅烷偶联剂改性纳米氧化锌,配以颜填料和助剂制得具有抗菌、抗老化性能的硅溶胶/纯丙乳液复合涂料。实验结果表明:制得的硅溶胶/纯丙乳液复合涂料对紫外线具有较好屏蔽作用,对300nm的紫外光的透光度低于10%,能延缓紫外光对涂层的破坏,延长涂层对建筑物外墙的保护寿命;对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到67.5%和70.5%,具有较好的抗菌性能。

以农业废弃物甘蔗渣为原料,用氯化钙进行改性,研究了改性甘蔗渣(MB)对染料直接桃红12B(DP12B)吸附过程的动力学、热力学、水体pH、温度、作用时间及离子强度等的影响。结果表明,当MB投加量为2g/L,DP12B的初始浓度为180mg/L,pH为中性,温度为30℃,离子强度小于0.10mol/L时,DP12B的去除率达到86%以上。MB对DP12B等温吸附符合BET吸附等温线方程,属于典型的多分子层吸附类型,适合在较高浓度阴离子染料的条件下吸附。吸附过程符合二级吸附动力学方程(R²>0.99),吸附本质上以化学吸附为主。吸附热力学参数ΔG<0,吸附是易于自发的过程。MB是一种吸附性能优异的吸附剂,用于处理染料废水有较好的应用前景。

电磁波吸收材料在军工和民用领域都有非常广泛的应用,Fe基磁性金属微粉吸收剂可满足吸波材料向厚度薄、质量轻、频带宽、强吸收方向发展的需要,是目前电磁波吸收材料研究的重点。对Fe基磁性金属微粉吸收剂的研究重点内容进行了总结,综述了Fe基磁性金属微粉研究进展,包括Sendust合金、羰基铁、铁镍合金,并对金属微粉吸收剂未来的发展进行了展望。

将C₉石油树脂、硫磺和丁苯橡胶(SBR)添加到基质沥青中,制备了一种新型的SBR复合改性沥青,通过常规指标实验,动态剪切流变试验(DSR)分别考察了C₉石油树脂、硫磺(S)、SBR对基质沥青物理性能和高温流变性能的影响。结果表明:SBR/S复合改性沥青中添加适量的C₉石油树脂后软化点升高,针入度下降,高温流变性能得到改善。通过弯曲梁流变试验(BBR)考察了C₉石油树脂对SBR/S复合改性沥青低温抗开裂性能和老化性能的影响,发现适量的C₉石油树脂可以改善SBR/S复合改性沥青的老化性能,对于低温抗开裂性能影响不大。

在吸附分离过程中,微波技术主要应用于吸附材料的合成和吸/脱附过程的强化。采用微波合成吸附材料可提高能量利用率、大幅度缩短反应时间、产物均匀且吸附性能更优异。在吸附过程中,微波场通过促使极性分子转动加速体系传质过程,加快吸附;在脱附再生过程中,被吸附物质在微波场中被加热而发生挥发或者分解。微波强化的作用机理以及微波场中体系温度的准确测量和控制有待进一步研究。