聚偏氟乙烯(PVDF)膜由于具有良好的热稳定性和优秀的化学性能被广泛应用于化学研究和工业生产。综述了PVDF膜的应用,包括水处理、膜蒸馏、气体分离、污染物去除、生物乙醇回收、锂离子电池隔膜以及复合材料膜的制备等,概述了PVDF膜在水处理过滤膜和膜接触器的应用进展。指出了PVDF膜未来的发展趋势。

金属有机骨架材料(MOFs)是一种由金属离子与有机配体自组装而成的新型多孔骨架材料。将高孔隙率、结构可调的MOFs材料与其他功能材料结合构建复合材料,可以发挥超于原材料的优良特性。金属有机骨架(MOF)复合材料作为新型功能材料发展迅速,并应用于气体吸附、分离与存储、催化、气体传感、药物传输等方面,甚至因两种材料间的相互作用而产生的协同效应将应用领域延伸至燃料电池、电催化等。简单介绍了MOF复合材料的种类,与MOFs构建复合材料的材料包括碳基材料、有机高分子材料、多金属氧酸盐、金属纳米颗粒、金属氧化物、SiO₂材料、量子点、生物酶等。分析了各种MOF复合材料在气体吸附与存储、多相催化、化学传感等领域的应用。最后,对MOF复合材料的应用前景进行了展望,功能化、低成本、易于工业化生产的MOF复合材料是今后研究开发的方向。

利用改性的TiO₂光催化水解是一个有效的制氢途径。概述了TiO₂光催化水解制氢的机理,并系统介绍了对TiO₂进行改性的方法:贵金属表面沉积、离子掺杂、半导体复合、光敏化及其他改性手段。在此基础上对目前研究遇到的问题进行了总结,并对未来TiO₂在光催化水解制氢方面的发展进行了展望。

日益严重的温室效应引起人们对CO₂捕集分离技术的关注。石墨烯基多孔碳材料以其优异的导热性、热稳定性、多孔性和高机械强度等优点,在CO₂捕集分离等方面展现出广阔的应用前景。对石墨烯基多孔碳材料在CO₂捕集分离方面的研究进展进行了综述,分析了二维石墨烯、三维石墨烯以及石墨烯复合多孔材料在CO₂捕集分离的研究进展。总结了提高石墨烯基多孔材料性能的方法,简述了石墨烯基多孔材料在CO₂捕集分离中的不足以及未来的研究方向。

概述了聚合物基纳米复合材料的制备方法及最新的研究成果,着重介绍了新型纳米材料碳管和石墨烯在制备聚合物基复合材料中的性能特点和应用。针对目前聚合物基纳米复合材料的制备及应用状况,对纳米复合材料未来的发展趋势进行了展望。

综述了纳米TiO₂光触媒乳液的最新研究进展。简单介绍了它的发现过程、催化和制备机理,根据最新的一些文献资料对新型光触媒掺杂的元素、技术及实际应用的方向等方面进行了综述,同时对其未来发展方向进行了分析和展望。

二氧化钛(TiO₂)是一种具备化学稳定性高、环境友好和毒性低等优势的绿色环保型半导体材料,在催化、传感、产氢、光学和光电学等领域应用广泛。但是该材料只对紫外光有响应,另外光生电子和空穴容易复合,导致光催化活性和量子效率降低。综述了贵金属沉积、复合半导体、离子掺杂及染料光敏化4种TiO₂改性方法的最新研究进程。这4种方法都旨在提高TiO₂对太阳光的利用率,或者增加其晶体表面的活性位点,达到抑制光生电子和空穴复合的作用。此外,展望了未来TiO₂光催化材料改性研发的发展方向。

简要介绍了杯芳烃的产生、发展、结构特征及应用。详细综述了新型杯芳烃的合成及应用、新型杯芳烃的合成自组装及应用和新型杯芳烃的合成及在分析分离科学中的应用。并对杯芳烃化学的发展进行了展望。

氟是人体内重要的微量元素之一,但在水中如果其浓度过高,将会对人体和环境造成很大危害。如何去除水中的氟备受科研工作者的关注。在众多方法中,吸附法可以简单、有效地去除饮用水中的氟离子,因此得到广泛应用。新型除氟材料成为当前研究的热点。综述了近年来国内外关于除氟材料的最新研究进展,包括天然矿物、金属氧化物、生物材料、类水滑石、树脂类和废弃物等材料,并探讨了各种除氟材料的除氟机理。通过对国内外研究成果的总结与分析,展望了除氟材料进一步研究的发展方向。

无机改性聚氨酯注浆材料由于阻燃好、成本低廉、热稳定性好和力学性能优良等优势,在科研和产业领域引起了广泛关注。针对近年来国内外在聚氨酯基有机/无机复合注浆材料领域的最新进展进行了综述,着重介绍了水玻璃、水泥砂浆和SiO₂等无机改性聚氨酯注浆材料的制备方法及性能特点,并对聚氨酯基有机/无机复合注浆材料未来的发展进行了展望。

针对当前石墨烯制备工艺产率低、步骤多的问题,提出从石墨直接制备石墨烯的合成路径,重点对溶剂法和石墨层间化合物法(GIC)进行分析论述,并指出两种方法存在的缺陷和提高反应产率的途径,为进一步设计改良石墨烯合成路径提供参考。

钠离子导体(NASICON)型单斜磷酸钒锂[Li₃V₂(PO₄)₃]作为锂离子电池正极材料近年来引起了广泛关注。然而,Li₃V₂(PO₄)₃较差的固有电子电导率(2.4×10^-7S/cm)限制了其实际应用,因而对其进行改性研究。改性手段主要有导电层包覆、掺杂、纳米结构设计等。综述了Li₃V₂(PO₄)₃磷酸钒锂的各种改性工艺的最新研究进展,并探讨了存在的问题及对未来的展望。

由于光伏电池制备技术越来越受到广泛关注,用于光伏电池的制备材料成为了研发的重点和热点。基于近两年的技术研发成果,重点选取了最新有机-无机杂化光伏电池材料,包括对苯撑乙烯(PPV)类材料、吡咯并吡咯二酮(DPP)类材料、聚噻吩(PT)类材料、苯并二噻吩(BDT)类材料以及其他有机-无机混合材料,研究其最新的制备方法和工艺,对比分析了各个光伏材料的转化性能,其中CH₃NH₃PbI₃-CsPbI₃类光伏电池转化效率远远高于其他材料。

采用微纳叠层共挤方法研究了不同含量的多壁碳纳米管(MWCNTs)对聚丙烯/多壁碳纳米管(PP/MWCNTs)介电复合材料微观形貌、结晶行为以及介电性能的影响。结果表明:由于微纳叠层共挤过程中共混物熔体流经倍增器,受到多次分流、剪切作用,使MWCNTs能够在基体PP中分散得更加均匀;MWCNTs在PP基体中起到明显的异相成核作用,MWCNTs含量为2%(质量分数)时,复合材料结晶度较纯PP提高了20%;同时,MWCNTs的加入使PP/MWCNTs复合材料的介电常数大幅提升,介电损耗变化不大。

使用混酸对碳纳米管表面进行酸化改性,研究了酸化改性碳纳米管(MWCNTs-COOH)在丙酮中的分散稳定性。采用长时超声的方法将MWCNTs-COOH分散在双马树脂(BMI)体系中,制备了烯丙基双酚A改性双马树脂/酸化改性碳纳米管复合材料(BMI-DBA/MWCNTs-COOH)。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)观察MWCNTs-COOH在复合材料中的分散性,研究了复合材料的机械性能、热机械性能和耐热性能。结果表明:与BMI相比,当加入0.2%(质量分数)MWCNTs-COOH时,复合材料的拉伸强度从61.9MPa提高到87.6MPa,提高了42%;弯曲强度从77.6MPa提高到102.9MPa,提高了33%;抗冲击强度从4.84kJ/cm²提高到7.04kJ/cm²,提高了约1.5倍。MWCNTs-COOH的引入可有效改善碳纳米管与树脂基体间的界面作用力,显著提高复合材料的模量和玻璃化转变温度(T_g);与BMI相比,加入MWCNTs-COOH的复合材料在N₂氛围下800℃的残炭率提高了约8%。

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为模板聚合物、醋酸锆[(Zr(Ac)₄]为锆源、六水合硝酸钇[Y(NO₃)₃·6H₂O]为稳定剂,通过均质处理的方法在前驱体溶液中加入二氧化钛纳米颗粒(TiO₂-NPs)并利用静电纺丝技术及煅烧工艺制备了掺杂TiO₂-NPs的柔性钇稳定氧化锆(YSZ-TiO₂)纳米纤维膜,并研究了其对亚甲基蓝(MB)的降解效果。研究结果表明:在MB溶液浓度为10mg/L,降解时间为70min,TiO₂-NPs用量为8%条件下,制得的柔性YSZ-TiO₂纳米纤维膜对MB的降解率最高达到95%,有望应用在污水处理等领域。

用机械共混法制备了氮化硼/多壁碳纳米管/溴化丁基橡胶复合材料,测试了复合材料的力学和导热性能,观察了填料在复合材料中的分散和分布情况,并对结果进行了理论分析。结果表明:填充氮化硼和多壁碳纳米管都可以有效提高溴化丁基橡胶的力学性能和导热性能。对于复合材料力学性能的提高,多壁碳纳米管起到了主要作用。对于复合材料导热性能的提高,氮化硼更容易形成导热网链,而且氮化硼和多壁碳纳米管存在协同作用。扫描电子显微镜结果表明,氮化硼和多壁碳纳米管在溴化丁基橡胶中形成了有效的填料网络。

以纸纤维作为基体,稀土掺杂碳纳米管作为导电剂,采用高速剪切分散工艺混合均匀,通过真空抽滤制备碳纳米管复合导电纸,并研究了其电磁屏蔽性能。采用扫描电子显微镜、四探针电阻仪和矢量网络分析仪对其进行表征。结果表明,分别采用CeO₂、Pr₆O₁₁和Sm₂O₃掺杂碳纳米管作为导电添加剂。CeO₂作为稀土添加剂时,电磁屏蔽性能最佳,导电纸的电磁屏蔽性能提高了约2dB。CeO₂稀土氧化物在碳纳米管中掺杂量从15%(wt,质量分数,下同)增加到35%时,碳纳米管导电纸的电磁屏蔽性能先增强后减弱,在CeO₂掺杂量为20%时达到最大值,在1000MHz时屏蔽效能达到-29.4dB。

柔性超级电容器是可穿戴电子设备等的重要组成部分。为探索制备柔性超级电容器的电极材料,引入热塑性乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)纳米纤维,利用苯胺原位氧化聚合反应制备石墨烯/聚苯胺/EVOH纳米纤维复合膜,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、热失重分析仪(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站分析了复合膜的结构和性能。研究结果表明,复合膜具有良好的柔韧性和力学强度。室温下,用四探针法测得复合膜的电导率为1.49S/cm,扫描速率为5mV/s时的比电容为51.5F/g,650次充放电循环后比电容的保持率可达80%。

采用电化学-水热技术,以Sr(OH)₂为锶源,TiO₂纳米管阵列为钛源,制备了SrTiO₃/TiO₂阵列复合薄膜,考察了水热时间对薄膜的组成、结构和光电性能的影响。结果表明,水热2h可以得到结晶度高、具有良好光吸收性能和光电转换性能的SrTiO₃/TiO₂复合薄膜,其光电流密度高达55μA/cm²,是纯TiO₂纳米管阵列膜的2.5倍。

以机械活化固相法制备的醋酸丁酸纤维素(CAB)为基底,充分溶解后与苯胺均匀混合,以过硫酸铵为氧化剂,盐酸为掺杂剂,采用原位聚合法制得聚苯胺(PANI)/CAB(PANI/CAB)导电复合膜。探讨苯胺加入量、过硫酸铵与苯胺摩尔配合比、盐酸浓度以及反应时间对导电复合膜导电性能的影响,研究结果表明:CAB用量0.5g,苯胺单体加入量1.25g,过硫酸铵与苯胺摩尔配合比为1∶1,盐酸浓度1.5mol/L,反应时间11h条件下,制得的PANI/CAB导电复合膜的导电性最好,电导率达到0.255S/cm。

以氨水为交联剂,冰乙酸为改性剂,生物相容性良好的可降解生物材料魔芋葡甘聚糖(KGM)、壳聚糖(CS)和纳米羟基磷灰石(纳米-HAP)为基本原料,在碱性溶液环境下将三者机械混合得到凝胶,经熟化、除碱和冷冻干燥等工艺手段,制备得到魔芋葡甘聚糖/纳米羟基磷灰石/壳聚糖(KHC)复合多孔支架。通过抗压强度和气孔率测试,以及X射线衍射、傅里叶红外光谱和扫描电镜等检测手段探讨KGM含量对复合支架材料结构与物化性能的影响,其后对实验较优组进行CS酸改性处理,并与未改性组进行对比分析。结果表明:当KGM含量为原比例(1KGM)时,支架材料有机相包裹无机相的能力最好,当KGM含量大于原比例(5/4KGM、3/2KGM)时,有机相包裹能力逐渐减弱;原比例组CS经酸改性后支架的包裹性能将进一步提升,酸改性组支架抗压强度最高,达到了1.1MPa。

以热解油、尿素、甲醛为主要原料,制得常温固化热解油脲醛树脂(CSBUF)有机覆盖垫。研究结果表明:在甲醛∶尿素摩尔配合比为1∶1.6,热解油加入量为30%,初始pH=8.5的条件下,制得的CSBUF有机覆盖垫的甲醛释放量为1.37mg/L,达到国标E₁级环保标准(≤1.5mg/L);抗压强度为0.72MPa,满足体重100kg实验者行走时承受的强度(最大压力为1300N,受力面积约25cm²,最大压强约0.52MPa),具有较好的应用前景。

采用异山梨糖醇基环氧树脂(IS-EPO),4,4′-二硫代二苯胺(MDS)和1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓([BMIM]Cl),成功制得不同[BMIM]Cl含量的4,4′-二硫代二苯胺环氧树脂(MDS-EPO)。研究结果表明:[BMIM]Cl的添加起到了增塑作用,[BMIM]Cl均匀分布在MDS-EPO树脂体系中,而不出现相分离,在[BMIM]Cl添加量为20%(wt,质量分数)条件下,制得的MDS-EPO的断裂伸长率最大达到251.86%,比重塑前的断裂伸长率2.58%增长了96.62倍。

采用环氧丙烷改性瓜尔胶制备得到羟丙基瓜尔胶,再将其与聚氨酯复合制备微球,并对复合微球的性能进行了研究。结果表明:羟丙基瓜尔胶含量在0.1%～0.3%时,复合微球球形较好;溶胀度随着羟丙基瓜尔胶含量的增加而增加;扫描电镜结果显示,复合微球表面有孔隙,内部呈半中空状态;复合微球的降解速率在碱性环境下较快,酸性环境下较慢;羟丙基瓜尔胶含量越高,药物释放速率越快。

采用简单、绿色环保的方法制得TiO₂/石墨烯(TiO₂/G)复合材料,并采用SEM、TEM和XRD对TiO₂/石墨烯复合材料进行了表征。研究结果表明,TiO₂纳米颗粒均匀地分散在石墨烯片层中,改善了TiO₂纳米颗粒的导电性和结构稳定性;TiO₂/石墨烯复合材料的首次放电比容量为302mAh/g,循环50周后的放电比容量仍能保持89.93%,具有优异的电化学性能。

利用阴离子交换反应合成阴离子为PF^-₆的双咪唑基离子二醇([BmimPF^-₆]-OH)新型扩链剂,并由此制备出一种双咪唑离子介质固载的聚氨酯([BmimPF^-₆]-PU)。通过核磁、红外光谱对其结构进行了表征,并研究了该聚氨酯的抗菌性能。结果表明:双咪唑离子介质的引入,赋予聚氨酯高效的抗菌性。在[BmimPF^-₆]-OH含量达22.86%(wt,质量分数)时,该类聚氨酯对大肠杆菌的抑菌率超过99.9%,对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到99.4%。

金属氧化物理论上具有较高的比电容,是赝电容超级电容器的主要电极材料,不同的沉积方法将直接影响到其电化学性能。首先采用阳极氧化法制备高度有序的TiO₂纳米管阵列作为基底,分别采用化学沉积法和电化学沉积法(差分脉冲伏安法)沉积NiO,测试并比较所沉积NiO的电化学性能。电子扫描显微镜表征发现化学沉积的NiO颗粒较大未能均匀沉积,电化学沉积法沉积形成的NiO颗粒较小且均匀附着在纳米管中。恒流充放电结果显示电化学沉积法制备的复合电极获得了60mF/cm²的比电容,可以用作电化学超级电容器的电极材料。

以2-乙烯基吡啶(2VP)为单体,Cu(Ⅱ)为配位中心,改性硅胶为载体,偶氮二异丁腈为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,在超临界二氧化碳(scCO₂)中通过沉淀聚合合成了交联的PVP-Cu(Ⅱ)/SiO₂复合物。通过傅里叶全反射红外光谱、热重分析仪、广角X射线衍射仪等对PVP-Cu(Ⅱ)/SiO₂复合物的结构和热稳定性进行了分析。考察了交联剂浓度和反应压力等对聚合反应的影响。利用PVP-Cu(Ⅱ)/SiO₂复合物对水溶液中的牛血清白蛋白(BSA)进行了吸附性能研究。结果表明,PVP-Cu(Ⅱ)与表面改性的SiO₂之间存在相互作用,合成的PVP-Cu(Ⅱ)/SiO₂复合物为非晶态,且其热稳定性有所提高。当压力为20MPa、BIS为30%(wt,质量分数)时,复合物的产率可达86%,最大吸附量可达600mg/g。

考察了几种铜催化剂的甲醇裂解催化性能,并模拟汽车行驶温度的波动,测试其空气再生性能。结果表明,Cu/活性炭(AC)、工业铜锌铝和Cu/SiO₂催化剂在420℃高温下活性较低,比活性(甲醇转化率/铜含量)分别为2.08、1.4和0.48;Cu/Al₂O₃和Cu/ZSM-5催化剂对产物的H₂+CO选择性较低,其摩尔分数不超过50%;铜水泥催化剂在高温下能维持高比活性,在420℃下比活性为2.9。另外,铜水泥催化剂对H₂+CO的选择性在90%,且该催化剂的稳定性和再生性能好,能基本满足随车制氢催化剂的要求。TPR表征发现铜分布状态差别较大,而水泥催化剂存在高温还原峰,推测高温还原峰有利于提高水泥催化剂的热稳定性。

以丙烯酸六氟丁酯(HFBA)和含双键的硅树脂(SR)共聚合成疏水乳液,涂敷在棉织物表面上,然后再涂敷十六烷基二甲基苄基氯化铵(HDBAC)改性的蒙脱土(MMT),制备出超疏水涂层。对产物进行了XRD和扫描电镜分析,并考察了单体质量比、疏水乳液及MMT涂覆次数对棉织物疏水性能的影响。结果表明,制备的乳液-蒙脱土复合涂层在棉织物表面形成了类似蝶翅表面的微米-纳米二级结构。当单体SR与HFBA的质量比为5∶18,乳液和MMT分散液浸涂分别为3次和2次时,可使棉织物表面获得良好的超疏水性,接触角可达159.11°。

以钛酸丁酯为钛源、氢氟酸为氟源,用水热法制备出TiOF₂,将其用NaOH进一步处理得到TiOF₂-OH。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等手段研究了样品的晶型、形貌以及光吸收性能。以5mg/L罗丹明B为模拟污染物,测试了样品的可见光光催化活性。结果表明,制得的TiOF₂为分等级花状,TiOF₂-OH呈管束状。羟基化处理虽然没有提高TiOF₂的结晶度但有效增强了其对可见光的响应,TiOF₂-OH在可见光下于4h内可基本实现对罗丹明B的降解。

采用熔融共混的方法制得聚乙二醇(PEG)/石墨烯复合相变材料,并利用真空吸附、添加助剂的方法改善PEG与石墨烯的结合度。研究结果表明:石墨烯的加入可以增加PEG的结晶度,提高复合相变材料的储能密度,偶联剂的加入和真空吸附能进一步提高PEG的结晶度,在PEG用量为95%(wt,质量分数),石墨烯用量5%(wt,质量分数),采用真空吸附法制得的PEG/石墨烯复合相变材料(样品D)的熔融焓为138.62J/g、结晶焓为121.60J/g,在所有样品中最高。

以聚乙烯醇(PVA)和合成硅酸镁锂为原料,采用溶液插层-流延成膜法制备了不同合成硅酸镁锂含量的PVA/合成硅酸镁锂纳米复合膜,并对PVA/合成硅酸镁锂纳米复合膜进行了表征。研究结果表明:6%(wt,质量分数)合成硅酸镁锂含量制得的PVA/合成硅酸镁锂纳米复合膜,结晶熔融温度达到253.1℃,平衡溶胀比为2.6,拉伸强度最大达到78MPa、断裂伸长率达到100%,耐水性、热性能和力学性能都得到明显改善。

利用水热还原法在石墨烯(RGO)表面负载磁性金属Ni粒子,通过XRD、FT-IR、拉曼、SEM对其物相、形貌等进行表征分析。结果表明,通过水热原位还原法,直径约100nm的Ni粒子被均匀负载到RGO表面,成功制备了镍负载石墨烯(Ni/RGO)复合材料。利用矢量网络分析仪对其吸波性能进行检测,结果表明,样品1(0.25mmolNi负载RGO)表现出了优异的吸波性能,在吸波涂层厚度为4.5mm,吸波频率为7.2GHz时,最佳反射损耗为-55.9dB,其有效吸波宽度为5.8～9.2GHz。Ni/RGO复合材料是一种很有前途的具有低密度、强吸收、宽频带、厚度薄的微波吸收材料。

棉秆皮纤维(CSBF)经过梳棉机梳理后,作为增强纤维,可通过增强聚丁二酸丁二醇酯(PBS)制备复合材料。研究了热压工艺条件对复合材料力学性能的影响以及复合材料的降解性能。结果表明:复合材料热压工艺的最佳条件:压力2MPa、温度140℃、时间20min、纤维含量40%。PBS基质中增强CSBF可以在一定程度上提高复合材料的力学性能和热学性能。复合材料水降解实验表明,复合材料表面有严重的破损,出现絮状的空洞,内部的CSBF发黑,质量减轻。

利用辐射接枝技术制得聚乳酸(消旋,PDLLA)接枝N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)(PDLLA-g-NVP)材料,并通过静电纺丝制备改性纤维膜,并对PDLLA-g-NVP进行了测试。研究结果表明:10%接枝率的PDLLA-g-NVP在降解90d时,纤维表面呈蜂窝状,纤维出现断裂,具有较好的亲水性,膜纤维平均直径为1.270μm,失重率为41.2%,在临床医疗领域具有较好的应用前景。

采用有机胺催化水解正硅酸乙酯生成SiO₂纳米粒子,经硅烷偶联剂改性后,获得了两亲性的SiO₂纳米粒子。以其作为Pickering乳化剂,成功制备了稳定的Pickering细乳液并合成了无机聚合物复合中空微球。通过红外光谱、透射电镜、扫描电镜和热重分析等测试手段对复合中空微球进行了表征。结果表明:引发剂为偶氮二异庚腈、交联剂用量为0.2%时合成了直径在1.5～2μm之间的复合中空微球。采用低温引发剂有利于合成均一粒径的中空微球;交联剂的用量能够改变微球的粒径大小;不同的单体类型会影响微球的粒径分布。

以碳酸锂(Li₂CO₃)、三氧化二镍(Ni₂O₃)、三氧化二钴(Co₂O₃)及纳米级氧化铝(Al₂O₃)为原料,采用固相法合成LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)三元正极材料,通过X射线衍射和扫描电镜对正极材料的物相结构、颗粒大小及形貌进行分析与表征。结果表明:在800℃下煅烧18h的正极材料具有最好的结晶度,粒径在200～400nm之间,粒度分布均匀,没有其他杂质存在。NCA三元正极材料的电化学性能测试表明:充放电过程中Li⁺脱出/嵌入较为容易,循环性能和稳定性良好,首次充电容量为145.8mAh/g,放电容量为142.2mAh/g,电化学性能较好。

采用一锅法将染料亚甲基蓝(MB)成功的组装入类沸石咪唑酯骨架结构材料Co(mIm)₂(ZIF-67)的孔道中,合成了纳米复合材料MB@ZIF-67,并对其进行了表征。同时研究了ZIF-67和MB@ZIF-67对染料甲基橙(MO)的吸附,结果表明:两者对MO的最大吸附量分别为12.8和15.5mg/g;最大去除率分别为63.7%和77.5%。吸附过程是ZIF-67骨架中的钴离子与MO分子中—SO^-₃之间的静电引力引起的。同时二者的吸附量相差2.7mg/g,说明吸附过程中MB@ZIF-67与MO之间存在较大的范德华力。

用3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)与两种二胺单体按照不同比例在极性溶剂中通过共聚制备出3种聚酰胺酸,并通过热酰亚胺化得到对应的聚酰亚胺。分别通过红外光谱、X射线衍射、差示量热和热重等手段对产物的结构官能团、结晶状态和热学性能等进行测试和表征。结果表明:实验制备出了聚酰胺酸且后期热酰亚胺化进行充分;合成的3种聚酰亚胺均为无定形态,它们均有较高的玻璃化转变温度和优异的的热稳定性,热分解温度都在500℃以上。通过对胶粘剂粘结性能影响因素的探讨,发现用1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作为反应溶剂,反应体系固含量为25%的条件下充分反应12h,所得胶粘剂的粘结性能更佳。

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱液、氨水为催化剂和去离子水、无水乙醇为溶剂,以甲醛、间苯二酚缩合形成酚醛树脂作为包覆层,采用溶胶-凝胶法制得砖红色二氧化硅(SiO₂)/酚醛树脂(RF)(SiO₂/RF)核壳纳米颗粒。研究结果表明:制得的SiO₂/RF核壳纳米颗粒微观形貌为规整的圆球状,形成了核壳结构;纳米颗粒平均粒径280nm,纳米颗粒的壳层平均厚度为11nm;SiO₂/RF核壳纳米颗粒的C、O、Si元素的摩尔浓度比为1∶1.72∶0.75。

采用溶剂热法合成了纳米尺寸棒状磷酸钴锰锂(LiCo_1-xMn_xPO₄,x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)锂离子电池固溶体正极材料。研究了锰(Mn)含量对磷酸钴锂(LiCoPO₄)晶体结构、颗粒尺寸和电化学行为的影响。研究结果表明:随固溶体中Mn含量的增加,材料颗粒尺寸逐渐减小,充放电容量逐渐升高,在Mn含量为0.5%(wt,质量分数)条件下制得的磷酸钴锰锂/碳(LiCo_0.5Mn_0.5PO₄/C)表现出最好的电化学性能,在0.1C、1.0C倍率下的放电容量分别达到137、118mAh/g,具有较好的倍率充放电性能。

以1,8-对孟二胺为胺单体,与环氧封端的聚醚发生亲核加成/开环反应得到含双键的超支化聚醚胺,经双键与巯基的“点击化学”反应引入三甲氧基硅烷基团,通过甲氧基在纯水中水解交联得到超支化聚醚胺杂化水凝胶,采用红外光谱和扫描电镜对杂化水凝胶进行表征,并测得杂化水凝胶的平衡吸水率。以杂化水凝胶(Gel-3)为吸附剂对3种染料分子(甲基橙、中性红、丽春红S)进行吸附研究,考查了吸附时间和染料初始浓度对吸附量的影响。详细探讨了Gel-3对3种染料的吸附动力学模型和吸附等温线。结果表明:杂化水凝胶的饱和吸水率随着亲水性链段聚乙二醇二缩水甘油醚(PEO-DE)的增加而增加;饱和吸附量随着初始浓度的增加而增加;Gle-3对3种染料的吸附符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温线,是单分子层吸附过程。

采用溶胶-凝胶法制得双钙钛矿钐钡铁钴氧化物[SmBaFe_2-xCo_xO_5+δ(x=0,0.5,1.0,1.5)]系列阴极材料,并对制得的SmBaFe_2-xCo_xO_5+δ进行了测试。研究结果表明:制得的SmBaFeCoO_5+δ形成了单一的钙钛矿结构,颗粒较小,分散较均匀,颗粒之间连接性好并拥有适当的孔隙率,与电解质结合较致密,在Co掺杂量x=1.0,850℃条件下,制得的SmBaFeCoO_5+δ的极化界面电阻(Rp)最小为0.763,电导率最大达到58.68S/cm,在固体氧化物燃料电池(SOFC)领域具有较好的应用前景。

水热晶化工艺可以显著减轻产物颗粒团聚的不利影响。以硫酸亚铁为铁源的磷酸铁锂水热合成法,所耗氢氧化锂达到化学计量的3倍,严重浪费锂资源。研究发现以碳酸亚铁为铁源,在合适的酸度条件下,可以通过水热晶化工艺制备出颗粒团聚轻微的磷酸铁锂正极材料,与硫酸亚铁水热法相比能有效节省2/3的锂源,在0.1C条件下,包覆3%(wt,质量分数)碳制得的磷酸铁锂正极材料具有较高的放电比容量,达到161mAh/g。

将H₃PW₁₂O₄₀(PW₁₂)用电沉积法沉积在TiO₂纳米管薄膜上,得到PW₁₂-TiO₂纳米管复合薄膜,再将PW₁₂-TiO₂纳米管复合薄膜组装成光伏电池,测定其光电转换效率。结果表明:用PW₁₂修饰的TiO₂纳米管薄膜的光电转换效率达到3.62%,是未修饰TiO₂纳米管薄膜(0.36%)的10倍左右,说明在TiO₂纳米管薄膜光电转换时PW₁₂能有效地抑制光生电子-空穴的复合,起到了储存和转移电子的作用,从而极大地提高了TiO₂纳米管薄膜的光电转换效率。

采用溶剂热法,以硝酸铁为铁源,十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,合成了α-Fe₂O₃纳米颗粒。采用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)对样品进行了分析。把α-Fe₂O₃纳米颗粒用于光催化降解有机染料罗丹明B,并和商业Fe₂O₃粉体比较,结果发现,α-Fe₂O₃光催化活性明显高于商品Fe₂O₃粉体。

采用SU-8光刻胶为前驱体,控制转速在硅基上均匀旋涂SU-8胶薄膜,采用不同碳化温度制得微型微机电系统(MEMS)超级电容器多孔碳电极材料。研究结果表明:在碳化温度为900℃的条件下,制得的MEMS超级电容器多孔碳电极材料的孔隙结构发达、导电性较好,0.5mA/cm²电流密度下比电容可达49.3mF/cm²,在超级电容器电极材料领域具有较好的市场前景。

以全氟聚醚酰氟为原料,水解制成全氟聚醚羧酸,再将全氟聚醚羧酸进一步氨化成全氟聚醚酰胺。利用非离子表面活性剂等将其乳化,制得水性有机氟乳液型脱模剂。通过改变水性乳液中各组分含量提高脱模剂的脱模性能及稳定性能,并进行了红外光谱分析、表面接触角的分析以及剥离试验等表征。结果表明:水性有机氟乳液型脱模剂的含量在3.5%,水性有机氟脱模剂的性能最好,涂覆的膜层能在25℃下28min内快速固化,脱模次数可达到20次以上,并多次脱模后其剥离力低于4.8N/cm。可用于树脂等制品的脱模。制备乳液时,乳化剂采用TO-7和TO-12比值为1∶7复配制备的有机氟乳液亲水亲油平衡(HLB)值达11.5,乳化时温度控制在68℃时制备的乳液最为稳定,放置2月后不会变性。

以聚乙烯醇(PVA)水溶液为成膜溶液,硅片为成膜基板,采用浸渍-提拉法在硅片上制备了PVA纳米膜。通过对PVA溶液表面张力和黏度的测量,并结合高精度椭圆偏振光谱仪、透反射偏光显微镜和原子力显微镜对所制备PVA纳米膜的厚度和表面形貌进行了测定和分析。结果表明,在高的提拉速率下,纳米膜的膜厚由提拉速率控制,符合Landau-Levich理论提出的标度关系;在低的提拉速率下,膜厚由溶剂挥发速率控制,与提拉速率无关。

通过二乙烯三胺改性麦秸秆(MWS),显著提高了其对阴离子染料亮绿(LG)的吸附能力。研究结果表明:酸性条件和升温有利于吸附,盐类存在不利于吸附,静电引力在吸附过程中起着主要的作用,在LG初始浓度为600mg/L,溶液pH=2,溶液温度30℃,吸附时间为350min条件下,MWS对LG的吸附量最高达到496mg/g。

采用开环聚合的方法合成了两种不同分子量的聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物二醇,用丙烯酸酯封端后得到大分子交联剂聚乳酸-b-聚乙二醇-b-聚乳酸二丙烯酸酯(PELAMA)。它们与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、丙烯酸(AA)及光引发剂混合后由紫外光引发聚合生成了可生物降解的水凝胶聚乙二醇聚乳酸二丙烯酸酯-丙烯酸-N-异丙基丙烯酰胺(PELAMA-AN)。并对PELAMA-AN进行了表征。研究结果表明:PELAMA-AN在pH=7.4、pH=1.2的条件下,溶胀率分别为1000%～2000%、400%～500%,盐酸阿霉素释放10h的累积释放率分别为20%～40%、50%～60%,并且可以随着pH的变化反复切换。PELAMA-AN具有应用于口服药物载体的潜力。

通过共混方式制备了再生纤维素/蒙脱土复合膜,探究了不同含量的蒙脱土纳米片对再生纤维素膜强度与氧气阻隔性的影响。研究结果表明:蒙脱土纳米片占再生纤维素量的15%(wt,质量分数)条件下,制得的再生纤维素/蒙脱土复合膜的拉伸强度最大达到218MPa,断裂伸长率达到13.2%,透氧系数比纯再生纤维素膜降低了51.85%;将再生纤维素/蒙脱土复合溶液涂履纸上,能显著增强纸的力学性能和气体阻隔性能。

为了赋予聚丙烯微孔膜(MPPM)油水分离能力,采用仿生矿化技术在膜表面构建了纳米硅酸钙涂层。通过红外光谱、扫描电镜和能谱对矿化膜进行表征,发现矿化后膜表面形态并未发生明显变化,仅在膜表面覆盖了一层分布均匀的纳米硅酸钙颗粒。静态水接触角、水下油接触角及纯水通量研究结果显示,矿化膜具有优异的亲水性及水下疏油性,透水能力强,在0.10MPa跨膜压力下,水通量高达6043L/(m²·h)。油水分离结果表明,矿化膜能有效分离油水混合物和油水乳液,在0.10MPa跨膜压力下,油水乳液水通量高达3201L/(m²·h),油截留率可保持在99.98%以上,且膜表面的油污容易用水冲洗除去。

以甲烷为碳源,采用化学气相沉积法制备了石墨化程度高的纳米洋葱碳(CNOs),通过酸洗-煅烧-酸洗对CNOs进行纯化并作为导电剂应用于超级电容器,结果表明,制得的超级电容器比容量为143.7F/g,与导电炭黑Super-P相比提高30.6%,经过1000次循环后比容量为原来的94.8%,循环稳定性高。

对红色稀土荧光材料的制备及应用进行了研究。发现荧光材料的相对荧光亮度和产率受掺杂浓度、搅拌速率、pH和反应温度的影响。当掺杂浓度为n(Eu³⁺)∶n(Tb³⁺)=10∶1(质量比),搅拌速率为240r/min,pH=7,反应温度为35℃时,红色稀土荧光材料的产率较高,相对荧光亮度最好。此外,还提供了一种红色纳米荧光打印墨水的制备方法及主要物化性能参数,并展示了其打印后的效果。

以十六烷基三甲基溴化铵和异构醇聚氧乙烯醚复配构成复合乳化体系,2,2′-偶氮二异丁脒二盐酸盐作为引发剂,采用预乳化-半连续种子乳液聚合方法将含全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及N-羟甲基丙烯酰胺进行共聚合成了一种含氟丙烯酸酯四元共聚乳液,采用红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱及激光粒度仪对其进行了表征,考察了乳液的稳定性,并对其表面性能进行了研究。结果表明:制备的四元共聚乳液粒度较小,具有良好的稳定性,FT-IR结果显示所有单体均已接入聚合物结构中,棉织物经整理剂整理后具有良好的防水、拒油性能。

树脂透光混凝土是区别于光纤透光混凝土的另一种重要的透光混凝土产品形式。简单介绍了树脂透光混凝土的制备、市售产品,并与光纤透光混凝土进行对比分析,着重介绍了树脂透光混凝土的制备方法及其发展情况,并对树脂透光混凝土的发展方向进行了展望。

采用水蒸汽为活性介质,对粉状樟子松快速热解炭(FPC)与生物油酚醛树脂(BPF)粘结剂混合模压成型物——成型热解炭进行活化处理,得到了成型活性炭(ACM)。采取正交试验方法,考察了活化温度、活化时间和活化剂流量对ACM碘值、亚甲基蓝吸附值和抗压强度三项性能指标的影响,优化了ACM活化工艺;采用比表面积及孔隙度分析仪、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、元素分析仪及场发射电镜扫描仪对ACM孔隙结构与理化性能进行了表征。结果表明:活化过程中各因素对ACM抗压强度、碘值及亚甲基蓝吸附值作用差异程度依次为活化温度、活化时间和活化介质流量;最佳活化工艺为活化温度800℃,活化时间60min,活化介质流量600mL/min;ACM碘及亚甲基蓝吸附值分别为690.64mg/g和111mg/g,BET比表面积为731.303m²/g,总孔容为0.5892cm³/g,平均孔径为3.223nm,抗压强度达到3.74MPa;ACM呈介孔吸附特点,石墨化程度较低,表面活性较强,含有酚、醇、醚、酯和烯烃等多种官能团,同时具有吸附能力和催化作用,可用于生活污水处理。

采用熔融挤出的方法制备得到胶原蛋白/低密度聚乙烯复合材料,并研究了抗氧剂1010(K1010)和交联剂过氧化二异丙苯(DCP)的加入对复合材料性能的影响。结果表明:当加入10%(wt,质量分数,下同)胶原蛋白和0.5% K1010时,复合材料力学性能有一定降低,但热稳定性能和加工流动性能得到明显改善,起到增塑作用;胶原蛋白添加量为10%,DCP含量为2%时,聚乙烯发生了部分交联,拉伸强度达到最大值18.187MPa,断裂伸长率达到最大值246.05%,热稳定性能也有明显增强。

为了有效地利用农作物秸秆,降低焚烧对环境的污染,通过超声将水稻秸秆溶解在NaOH/尿素溶液体系中,得到均相的纤维素溶解液,其后接枝共聚制成了高吸水树脂;考察了丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、反应温度、单体与秸秆比例等因素对产品性质的影响;采用红外光谱仪和热重分析仪表征了产物的结构基团和热稳定性。结果表明:在NaOH/尿素(6%/4%,质量分数)溶液中,采用超声将秸秆制成均相体系,在温度为65℃,单体与秸秆质量比达到5,AM与AA质量比为2时,可以通过接枝共聚获得吸水倍率为780倍左右和吸盐水倍率为125倍左右的高吸水树脂。

通过三聚磷酸钠的蛋白磷酸化,以氯氧化锆,羽绒纤维为原料,制备一种高保暖改性羽绒。采用扫描电镜、能谱仪、保暖仪和热重分析仪对其保暖性能、反应机理、表面形貌、热性能进行表征和分析。结果表明:经氯氧化锆成功修饰的改性羽绒其保暖性能有显著提升,改性羽绒较羽绒纤维克罗值提高了35.38%,热阻提高了35.43%,保暖率达到80.95%,其热性能也有较大提高,残余质量高达30.06%。足以证明氯氧化锆的加入可有效改善传统羽绒的保暖性能,使其向更加保暖、经济和多功能化等方向发展。

膨胀珍珠岩是一种天然酸性玻璃质火山熔岩非金属矿产,资源丰富,价格低廉。根据应用膨胀珍珠岩的不同目的而采用不同的改性方法和改性剂,可改善其性能,并应用于各领域。综述了膨胀珍珠岩主要的改性方法以及在不同应用领域的研究进展,并对其改性方法进行了展望。

土壤保湿剂是一种具有超强吸水和保水性的功能高分子聚合物,具有吸水量大、保水性强、可反复使用等特性。主要概述了土壤保湿剂的国内外研究现状、种类和应用情况,并分析了其存在的问题,最后展望了土壤保湿剂未来的研究方向。

阳离子淀粉絮凝剂是一种合成天然有机絮凝剂,具有原料易得、价格低廉、安全环保和可生物降解等优点。根据反应机理,将合成方法分为醚化反应和接枝共聚反应,从醚化剂、引发剂和接枝单体等因素的选择讨论了阳离子淀粉絮凝剂的研究进展及应用情况。

量子点因其荧光特性和独特结构性质,近年来被广泛应用于环境中重金属离子的定性和定量分析、食品安全性检测、生物及医学等领域,综述了量子点在上述领域的研究进展,并展望了量子点在未来分析测试方面的独特应用。

研究活性炭对废水中重金属离子的吸附性,以椰壳活性炭与Zn²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺和Cu²⁺重金属离子为研究对象,分析在不同pH、活性炭用量、振荡时间以及温度条件下,椰壳活性炭对重金属离子吸附能力的差异。模拟废水实验结果表明:(1)随着pH的增大,活性炭的吸附量也在增加,当pH>7时,随着pH的增大,活性炭的吸附作用有所减弱,pH=7时,活性炭对溶液中重金属离子的吸附能力最强;(2)活性炭投加量为6g时,其对这4种重金属离子的吸附能力均已达到饱和,并且对Zn²⁺的吸附变化最显著;(3)振荡时间达到200min时,活性炭的吸附效果就达到饱和,其中,活性炭对4种重金属离子吸附能力由强到弱依次为:Zn²⁺>Cd²⁺>Pb²⁺>Cu²⁺;(4)温度达到30℃时,活性炭对4种金属离子的吸附能力最佳。