石墨烯量子点是一种新型的零维碳纳米材料,不同于常规碳材料,因其具有量子局限效应和边缘效应,在催化、检测、生物医学以及传感器等化工领域显示出重要的应用价值。因此,石墨烯量子点的制备以及应用研究迅速成为石墨烯研究领域的热点之一。综述了石墨烯量子点的制备以及应用研究的发展现状,探讨了现今该领域亟待解决的问题以及今后的发展趋势和前景。

采用文献计量分析和文本挖掘法对氧化石墨烯领域专利进行全面扫描,分别从国家、机构和技术领域等角度进行分析,进而得出氧化石墨烯领域的竞争态势分析报告,以期为氧化石墨烯领域研究人员提供一定的参考和指导。分析结果表明:氧化石墨烯的应用领域非常广泛,在化学原料、电力机械和多功能材料等领域有非常多的应用。该领域目前正处于专利研发的发展阶段,具有广泛的应用前景。

电气石是一种可天然释放负离子的矿物材料,受到广泛的关注。简要介绍了电气石的成分、结构及其释放负离子的机理,综述了电气石新型功能材料在汽车内饰、建筑、纺丝和塑料等领域的研究现状及应用。

离子液体是一类在室温或接近室温条件下呈液态的盐,被称为“可设计的溶剂”。与传统溶剂相比,离子液体具有更好的热稳定性、不易挥发性、高导电性和催化性,强溶解能力,应用广泛,然而黏度高是其明显的缺陷。众所周知,有机硅拥有较好的疏水能力和表面能力,将其与离子液体相结合,合成黏度低的含硅离子液体,已成为离子液体发展的一个不容忽视的重要方向。综述了含硅离子液体的合成和应用进展。

氮化硼纳米管是类似于碳纳米管的一维纳米材料,由于其双原子结构特征,硼源难以控制,以及催化剂效率低等多种因素,致使它的合成技术至今尚未成熟。综述了氮化硼纳米管的各种制备技术,重点介绍可能实现大批量制备氮化硼纳米管的方法,主要包括化学气相沉积法与球磨法,分析了其优缺点。在此基础上,对今后批量制备氮化硼纳米管的方法提出了设想与展望。

左旋聚乳酸(PLLA)是一种生物可降解材料,具有较高的强度和刚性,但脆性大的缺点限制了PLLA的应用。简述了PLLA/热塑性弹性体(TPE)/纳米填料三元共混物的研究进展,通过添加小分子增塑剂或热塑性弹性体改性PLLA的脆性,进一步就三元共混体系特别是共混物的相容性进行了介绍,对三元共混物在结晶性能、流变性能及TPE合成方面的发展方向提出了几点建议。

介绍了木质素基碳纤维的湿法纺丝、熔融纺丝、静电纺丝等制备方法。从工艺条件、性能特征等方面分析了各种制备方法的适用性与优缺点。提出了从改善木质素处理、优化工艺过程、木质素与其他材料复合等方面对木质素基碳纤维制备方法进行更深入的研究开发。

以三维分级结构纳米ZnO光催化材料为重点,综述了由低维度纳米ZnO组装的花状、核壳、阵列和微球等三维分级结构纳米ZnO的制备方法,总结了三维分级结构纳米ZnO在光催化降解有机污染物、抗菌以及制氢方面的应用。最后指出三维分级结构纳米ZnO在组装过程中亟需解决的问题,并对其在光催化领域中的未来发展方向进行了展望。

介绍了电纺技术和膜分离技术,综述了近年来国内外不同种类静电纺丝材料在膜分离领域的部分研究成果及使用现状,简单介绍了不同电纺材料在使用过程中的性能和优势及今后的发展前景与研究方向。

阐述了实现可见光与红外兼容伪装的途径,以及包覆材料、一体化材料和复合薄膜等可见光与红外兼容伪装材料的伪装原理、研究现状和发展趋势。

纤维素是当今世界上分布最广、最丰富的生物质。由于纤维素难溶解,导致其利用率仅有7%。目前,离子液体作为溶解纤维素的溶剂为纤维素的有效溶解提供了一个崭新的平台,拓展了纤维素应用领域的前景。主要综述了离子液体溶解纤维素的应用研究进展。归纳了咪唑盐、吡啶盐和新型氨基酸胆碱三种类型离子液体对纤维素物质的溶解研究现状;最后,对该领域的研究进行了展望。

聚乳酸在纺织、包装、电子电器、汽车、航空等领域的应用日益广泛,但其本身的热稳定性差,对其进行阻燃改性已迫在眉睫。按照反应型阻燃单体的不同,综述了目前对聚乳酸本质阻燃改性的几种主要方法,展望了其未来的发展方向。

以合成的热硫化苯基硅生胶为基体,碳化硼为中子吸收材料,白炭黑为补强填料,在过氧化二异丙苯(DCP)硫化作用下,制备了热硫化苯基硅生胶/碳化硼复合材料。分别采用FT-IR、SEM、TG、硬度计、电子万能试验机等对合成的热硫化苯基硅生胶分子结构及复合材料的形貌、热失重和力学性能进行了分析。结果表明,合成的热硫化苯基硅生胶以Si—O—Si为主链,同时还含有甲基、乙烯基和苯基侧基。碳化硼在复合材料中分散比较均匀。随着碳化硼含量的增加,复合材料的邵氏硬度逐渐增加,拉伸强度和热失重率逐渐降低。辐照使复合材料的密度、热失重率和力学性能均有一定程度的提高,且辐照剂量越大,变化越明显。复合材料耐温达450℃。

研制了一种新型柔性硼基苯基硅橡胶中子屏蔽材料,重点研究了不同B₄C含量对复合材料的力学性能、热学性能及中子屏蔽性能的影响。结果表明:复合材料的断裂拉伸应变和拉伸强度随着B元素含量的增加有短暂的减小;复合材料的耐热性能随着B元素含量的增加而增强;复合材料的中子屏蔽性能随着B元素含量的增加而增加;纳米复合材料相比于微米复合材料在力学性能、热学性能和中子屏蔽性能方面都有一定的提高。该新型苯基硅橡胶柔性中子屏蔽材料具备应用到结构复杂、形状各异的核技术场地中的潜力,有很大的应用前景。

以中空玻璃微球、碳酸钙和玻璃纤维毡为原料,采用模压成型的方法制得中空玻璃微球/碳酸钙/玻璃纤维毡复合材料。用稳态法测试复合材料的热导率。通过一系列静态压缩、拉伸和弯曲实验,研究了中空玻璃微球填充量对复合材料强度的影响,并分析了影响原因。研究结果表明:在添加5.0%(wt,质量分数,下同)中空玻璃微球和40.0%碳酸钙条件下,制得的复合材料的密度达到1.434g/cm³,热导率达到0.145W/(m·℃),拉伸强度达到17.10MPa、弯曲强度达到2.33MPa、压缩强度达到87.28MPa。碳酸钙填充量越多,复合材料密度越大,热导率越大,力学性能也增强。

通过化学共沉淀法制备Fe₃O₄磁性纳米颗粒,在其表面包覆碳层,形成Fe₃O₄@C磁性微球,采用层层自组装法将聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)修饰到微球表面。将该微球与表面富含羧基的碳量子点(CQD_S)连接,得到碳包覆的Fe₃O₄@CQD_S(Fe₃O₄@C@CQD_S)磁性荧光双功能复合微球。通过X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光分光光度计和荧光显微镜等表征手段对该复合微球进行结构表征以及性能测试。结果表明:复合微球粒径约为50nm,饱和磁强度为23.39emu/g,这种性能优异的磁性荧光双功能复合微球有望在生命科学领域得到广泛应用。

在自然环境条件下,从表观、力学性能以及内部结构对碳纤维复合材料结构件(CFRP)在海南省万宁市、黑龙江省漠河县以及山东省济南市3个储藏地进行了12a的老化性能研究,利用扫描电子显微镜、CT探测仪以及电子万能试验机等分析研究了结构件的微观形貌、内部结构变化以及结构件承载性能。结果表明,该结构件经过12a的自然老化后,表面光滑,没有裸露纤维,并且没有降解老化现象,内部结构和力学性能非常稳定,不受储藏地域及时间的影响,挠度值保持在15.3～18.1mm之间,离散系数只有0.05。

通过混合熔盐法将NaCl、KCl、金刚石颗粒及微量活性物质铬粉按一定比例混合均匀后煅烧处理,经过充分清洗、过筛及干燥等工艺得到了铬包覆的金刚石颗粒;利用放电等离子烧制技术制备了具有优异热物理性能的铬包覆金刚石颗粒增强铜基复合散热材料。结果表明:采用该混合熔盐法能够实现金刚石颗粒表面铬全包覆;铬包覆的金刚石颗粒与铜基体金属材料的界面结合良好;采用放电等离子技术制备的铬包覆金刚石-铜基复合材料具有较高的相对密度、优异的热传导性能及相对较低的热膨胀系数。

采用4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)处理氧化石墨烯(GO),将处理后的氧化石墨烯(GO-DDM)与环氧树脂(EP)充分混合制备了改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料(GO-DDM/EP)。通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等分析方法对GO-DDM进行表征,采用电子万能试验机和悬臂梁冲击试验机对制得的复合材料进行力学性能测试。结果表明:DDM成功地接枝在GO的表面,极大提高了GO在有机溶剂中的分散性,且GO不再分散在水中。当复合材料中的GO-DDM含量为0.9%时,其拉伸强度提升了64.9%,冲击强度提升了17.0%。

在氯氧化铋(BiOCl)存在下,以丙烯酰胺(AM)为单体,以过硫酸钾为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过自由基聚合制备复合水凝胶并测试其压缩和溶胀性能。利用掺钕钇铝石榴石激光器对复合水凝胶表面进行激光标记,考察电流强度和BiOCl含量对激光标记效果的影响,利用X射线衍射(XRD)和热重(TGA)分析对标记表面表征分析。结果表明:相比纯水凝胶,复合水凝胶压缩强度提高且BiOCl质量分数为1.0%时,压缩强度最大,溶胀时间有所延长,完全溶胀时两种水凝胶溶胀比接近;BiOCl的添加使水凝胶具有激光响应性能,产生黑色文字和图案清晰度随激光电流强度的增加而变化,当电流强度为17A时,标记区域最清晰;TGA分析结果表明激光的辐照没有引起水凝胶表面高分子链的热解;XRD谱图结果显示复合水凝胶激光标记后产生新的黑色Bi金属;复合水凝胶表面黑色图案的产生是由于BiOCl吸收激光能量分解生成黑色Bi单质的结果。

使用酶解木质素部分替代苯酚制备热塑性酚醛树脂,然后用自制的酶解木质素基酚醛树脂完全替代普通酚醛树脂制备酶解木质素基酚醛模塑料。通过对酶解木质素基酚醛模塑料的冲击强度、弯曲强度和热形变温度等性能的测试,分析酶解木质素的替代率对酚醛模塑料性能的影响,选出合适的替代率,并对该替代率下的酚醛模塑料进行生物降解性能测试。结果表明:在酶解木质素对苯酚的质量替代率为50%时,得到的酶解木质素基酚醛模塑料各项性能良好,而且生物降解性得到大幅度提高,尤其是对其中生物质的降解率达到90%。

采用磁控溅射法在纺织基材表面沉积了Cu薄膜和Cu/CuO复合薄膜。在相同镀膜时间下对单面Cu薄膜和双面Cu薄膜屏蔽材料的屏蔽效能进行了测试与分析;并对双面Cu薄膜和Cu/CuO复合薄膜屏蔽材料的抗氧化性能进行了对比测试。结果表明:双面Cu薄膜屏蔽材料的屏蔽效能高于单面Cu薄膜屏蔽材料;将双面Cu薄膜屏蔽材料和Cu/CuO复合薄膜屏蔽材料放置在相同室温环境中120d,双面Cu薄膜屏蔽材料发生了严重的氧化;Cu/CuO复合薄膜屏蔽材料虽然出现部分氧化,但整体性能完好,表现出较好的抗氧化效果。

采用静电纺丝方法制备聚偏氟乙烯(PVDF)锂离子电池隔膜,将其热压处理,探讨纤维直径、热压处理参数对隔膜力学性能、孔隙率和吸液率的影响。结果表明:在145℃、0.04MPa的条件下热压处理2h,直径约为800nm的隔膜拉伸强度为16.6MPa,孔隙率为18.9%,吸液率为260.7%;纤维直径在200～800nm的隔膜,直径越大,孔隙率越大,吸液率也越大。

以TiO₂薄膜为载体,采用真空镀金和退火法制备了载金(Au)TiO₂(Au/TiO₂)薄膜光催化材料,并对制得的Au/TiO₂薄膜光催化材料进行了测试。研究结果表明:Au/TiO₂薄膜表面形貌呈岛状分布,薄膜表面Au层厚度20～80nm,相比TiO₂薄膜,Au/TiO₂薄膜在全光谱下具有更高的催化活性,在300W氙灯光源,亚甲基蓝(MB)水溶液初始浓度为20mg/L,降解时间为4h条件下,Au/TiO₂薄膜对MB的降解率最大达到94%,具有较好的降解性能。

将氧化石墨超声分散,在水合肼的作用下制备了在水相条件下稳定分散的还原氧化石墨烯(RGO);以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,RGO为掺杂剂,吡咯单体为原料,六水合三氯化铁(FeCl₃·6H₂O)为引发剂聚合制备聚吡咯/还原氧化石墨烯(PPy/RGO)导电复合材料。利用傅里叶红外光谱、X射线衍射和透射电子显微镜等手段对复合材料的理化性质进行表征,结果表明线状PPy成功聚合在RGO表面;热重分析和电导率测试结果显示,复合材料相对于PPy具有更高的热稳定性和电导率,电导率可达14S/cm。将PPy/RGO复合材料水性聚氨酯乳液制成复合涂层,考察了涂层的抗静电性能,发现PPy/RGO复合材料具有更低的逾渗阈值。

用H₂SO₄与HNO₃(体积比为3∶1)的混酸对原始多壁碳纳米管(p-MWCNTs)进行修饰,使p-MWCNTs表面氧化生成酸化多壁碳纳米管(a-MWCNTs);通过N,N′-二环己基碳二胺(DCC)缩合作用,使对氨苯磺酸的氨基与a-MWCNTs表面羧基缩合脱水得到磺化多壁碳纳米管(s-MWCNTs)。采用热压成型法在聚醚醚酮(PEEK)基体中分别加入不同改性的多壁碳纳米管(MWCNTs)制得MWCNTs/PEEK复合材料。在磺化过程中研究了DCC用量、反应时间和对氨基苯磺酸用量对s-MWCNTs表面接枝率的影响。采用热重分析、场发射电子显微镜、红外和拉曼光谱对不同改性MWCNTs进行形貌和结构分析。结果表明,在a-MWCNTs用量为0.3g,DCC用量为0.5g、反应时间为6h和对氨基苯磺酸用量为0.3g条件下,所得s-MWCNTs之间堆积松散,分散性较好,失重率最大。动态力学分析表明,s-MWCNTs/PEEK复合材料的储能模量显著增加。

以正硅酸乙酯(TEOS)、苯基三甲氧基硅烷(PTMOS)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)和二甲基二甲氧基硅烷为原料,通过水解共缩聚的方法制备了高韧性无底涂耐磨有机硅树脂,并涂覆于聚酯(PET)薄膜表面,于120℃下固化。研究了各原料比例对树脂性能的影响,对树脂膜涂层的柔韧性、硬度、耐磨性及附着力进行了分析,并对树脂膜进行了红外光谱、扫描电镜和热重性能表征。结果表明:当合成树脂中TEOS与PTMOS摩尔比为0.9、KH-560占2.24%(wt,质量分数,下同)、二甲基二甲氧基硅烷用量为1.3%,硅树脂涂膜拥有较好的性能,涂膜的附着力能够达到1级、硬度到达5H、耐磨等级达到优、水接触角达到89.6°,耐80℃水煮能力较好。

以四氢苯酐与氯化偏苯三酸酐为反应物,通过加氢还原和酯化反应两步法合成了一种新型含环己烯基脂环族二元酸酐,并对其进行了结构表征和溶解性研究。红外光谱(FT-IR)与核磁共振(¹H-NMR)均证实了目标产物被成功合成,且该二元酸酐在常规有机溶剂中具有良好的溶解性。

采用硅烷偶联剂将一种氧蒽结构的光转换剂结合到Sr₄Al₁₄O₂₅∶Eu²⁺,Dy³⁺荧光粉表面,铝酸锶能够储存光能并发出蓝绿光,光转换剂将铝酸锶发出的蓝绿光转换成红光,因此得到光转换剂/铝酸锶红色发光材料。利用扫描电镜、分光光度计、余辉亮度仪和辐射光谱分析仪对红色荧光粉的形貌和发光性能进行了分析与表征。结果表明:光转换剂成功地结合在Sr₄Al₁₄O₂₅的表面,当光转换剂浓度为5%,硅烷偶联剂浓度为1.25%时,红色荧光粉有301、350和539nm 3个激发峰,主发射峰位于601nm,此时所制样品的初始余辉为0.7084cd/m²,色坐标为(0.5925,0.3605),色纯度为0.9095;探究了光转换剂和偶联剂浓度对样品发光性能的影响,当光转换剂浓度为5%,硅烷偶联剂浓度为1.25%时,样品既能保证较高的色纯度也具有优异的余辉性能。

为探究有机载体含量对紫外光固化导电胶性能的影响,用银包铜粉作为导电填料,环氧丙烯酸树脂作为基体树脂制得紫外光固化导电胶。采用1-羟基环己基苯基甲酮(Irgacure184)和二苯甲酮(BP)作为复合光引发体系实现导电胶的完全固化。借助四探针电阻测试仪、金相显微镜、SNB-1A-J型旋转式高温数显黏度计和电脑式剥离强度试验机对固化后的试样微观结构进行性能分析。结果表明,当有机载体由56%(wt,质量分数,下同)的环氧丙烯酸脂、8.25%的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、24.75%的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、2%的Irgacure184、2%的BP、3%的偶联剂KH550、3%的消泡剂和0.8%的流平剂组成,且有机载体在导电胶中的含量为30%时,导电胶黏度适中,印刷性能良好,力学性能优异,电阻率的最低值为1.122×10^-3Ω·cm。

以硫酸氧钛、硝酸镧、硫酸锰、氢氧化钠为原料,乙醇、水为溶剂,制得锰(Mn)镧(La)共掺杂二氧化钛(TiO₂)(Mn-La-TiO₂)。Mn-La-TiO₂光催化剂在波长365nm紫外光照10min后,对刚果红的降解率达到99.9%,与Mn-TiO₂及TiO₂相比,Mn、La共掺杂可以极大提高TiO₂的光催化性能。在可见光条件下,Mn-La-TiO₂光催化剂也能表现出较高的催化能力。反应环境为酸性及中性环境时,Mn-La-TiO₂光催化剂的催化性能较高。

以六水合氯化钴(CoCl₂·6H₂O)为钴源、硫脲[CS(NH₂)₂]为硫源,采用电化学沉积法分别在泡沫镍(NF)和三维石墨烯(3D GE)/泡沫镍(3D GE/NF)两种基底上制备三维硫化钴/石墨烯/泡沫镍(3D CoS/GE/NF)和硫化钴(CoS)/泡沫镍(CoS/NF)电极。通过考察NF与3D GE/NF两种基底对电极电化学性能的影响,可知3D GE/NF基底由于具有高品质、高导电性的石墨烯,促进了电极与电解液的电荷传输,能够有效提高电极材料的比容量和循环倍率性能。在1A/g电流密度下,3D CoS/GE/NF比容量达到2320F/g,高于CoS/NF电极的比容量(1269F/g),即使在20A/g时,3D CoS/GE/NF电极比容量仍有1638F/g,且在10A/g大电流密度下经过500次循环后,3D CoS/GE/NF的比容量保持率为73.44%,远远高于CoS/NF的比容量保持率(44.69%)。

采用超声搅拌法,制备十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)改性的凹凸棒土,探讨了改性后的DTAC-凹凸棒土对水中苯酚的吸附行为。对比了超声搅拌和机械搅拌这两种工艺在DTAC改性凹凸棒土过程中的作用;优化超声搅拌时间和DTAC/凹凸棒土的用量配比,通过正交试验得到其最佳值分别为9min和40mmol/100g。采用优化改性的DTAC-凹凸棒土对水中苯酚进行吸附研究,结果表明,超声改性的DTAC-凹凸棒土比未改性凹凸棒土的吸附量最多可提高近12倍;碱性条件有利于苯酚的吸附;DTAC-凹凸棒土对苯酚的吸附是一个快速过程,5min即可达到最大吸附容量的80%,动力学过程符合准二级动力学模型,线性相关系数R²=0.9999;吸附等温线符合Langmiur等温吸附模型(R²>0.98),说明该吸附以单层吸附为主;热力学结果表明,该行为是一个自发的、放热的、熵减少的吸附过程。

通过水热法制备出纳米Fe₂O₃颗粒吸附于三维网状结构的碳纳米纤维(BC-CNFs)中,得到Fe₂O₃/BC-CNFs。Fe₂O₃/BC-CNFs的电化学性能相对于聚集的Fe₂O₃纳米颗粒有很大的提高,表明在整个电极循环过程BC-CNFs对与Fe₂O₃的机械稳定性和导电性以及防止纳米颗粒聚集起到关键性的作用,并且Fe₂O₃/BC-CNFs网状结构中存在大量的相互连接的多孔结构,有助于锂离子的快速分散和传递。以200mA/g的电流循环100次具有500mAh/g稳定的比容量,其较高的可逆容量和良好的倍率性能主要归因于三维网状多孔结构以及Fe₂O₃纳米颗粒在其内部纤维表面良好的分散性。

采用溶胶-凝胶法合成La₂NiO_4+δ粉末,并对粉末的非化学计量氧系数、电导率、氧表面交换性能、电化学性能以及稳定性进行分析。结果表明,制备的La₂NiO_4+δ粉末均形成了单相Ruddlesden-Popper结构并且非化学计量氧系数高达0.16。600～750℃区间内La₂NiO_4+δ的电导率达到了90S/cm左右,略低于氧电极材料对电导率的要求—100S/cm以上。同时,相较于传统的氧电极材料-La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ(LSCF),La₂NiO_4+δ表现出更好的催化活性,这主要归因于更好的氧表面交换性能。此外,La₂NiO_4+δ既可以在SOFC模式下工作,也可以在SOEC模式下工作。当工作在SOFC模式下时,48h内电极性能保持稳定;但工作在SOEC模式下时,电极性能在初始阶段发生剧烈衰减,随后才保持稳定。

以脱脂棉纤维为模板,二水醋酸锌和硝酸银为原料,利用模板法制备了Ag/ZnO复合材料,通过SEM、FT-IR、XRD技术对样品形貌和结构进行了分析。在紫外灯照射下,以罗丹明B染料溶液为目标降解物,探究了浸泡时间和Ag掺杂量对Ag/ZnO复合材料催化性能的影响。实验结果表明,复合材料保持了模板物的纤维形貌,呈中空结构;浸泡时间和Ag掺杂量对Ag/ZnO复合材料的催化性能影响显著。模板物浸泡2h后于700℃煅烧2h制备的Ag掺杂为1.0%(mol,摩尔百分含量)的Ag/ZnO复合材料对100mL 10mg/L罗丹明B的降解率高达99%,且具有良好的重复使性能。

以钛酸四丁酯为前驱体,氢氟酸(HF)为氟源,采用水热反应法制备了具有可见光活性的氟(F)掺杂二氧化钛(TiO₂)(TiO₂-F),研究了F掺杂对TiO₂光催化性能的影响。采用XRD、Raman spectra、N₂-BET、TEM、XPS等手段对催化剂进行了表征。研究结果表明:适量HF的掺入可以明显提高TiO₂高能晶面的暴露比、结晶程度、粒径大小以及对甲基橙(MO)的降解效率,在MO浓度为15mg/L、pH为6.5,降解时间为2.5h,HF添加量为60%(体积浓度)制得的TiO₂-F用量为0.8g/L条件下,TiO₂-F对MO溶液的降解率最大达到62.4%,具有较好的光催化效果。

以盐酸(HCl)和对甲苯磺酸(TSA)改性聚吡咯(PPy)/凹凸棒(ATP)(PPy/ATP)复合材料,用其作为吸附剂去除溶液中的染料污染物胭脂红。通过傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对复合材料进行了表征,并研究了混合酸的摩尔配合比对吸附效果的影响,同时对吸附动力学和吸附热力学进行了探讨。结果表明:当HCl和TSA摩尔配合比为2∶1时,吸附效果最佳,酸改性PPy/ATP复合材料对胭脂红吸附容量达到63.9mg/g。吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附热力学数据表明复合材料对胭脂红的吸附是一个吸热的自发过程。

以丙烯酸酯/酰胺类单体为原料,采用喷墨打印技术分别将单体、交联剂和引发剂打印到载玻片上,经紫外光引发进行原位聚合制得含有1386个聚合物微点的阵列芯片。用艳蓝染料溶液处理芯片,然后对聚合物微点的显微照片进行光强度研究,从而筛选出对艳蓝染料吸附能力最强的候选共聚物。通过红外、扫描电子显微镜、光强度等对筛选出的聚合物进行结构和吸附性能的表征。研究表明,对艳蓝染料吸附具有最佳吸附能力的聚合物是N,N-二乙基丙烯酰胺(DEAA)/甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DM)合成的聚合物(配合比为3∶2),并考察了聚合条件、pH等对染料吸附的影响。在pH=8时,制得的聚合物对艳蓝染料的吸附脱除率为80%,吸附量为41.99mg/g,聚合物吸附使用6次,对艳蓝染料的吸附量约为第一次吸附量的78%。聚合物对艳蓝染料的吸附符合Lagergren的准二级动力学模型。

研究了以无烟煤为原料,通过预炭化、再采用KOH活化法制备煤基活性炭的工艺。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)研究了活性炭的显微结构,并测试了活性炭对甲基橙(MO)的吸附性能。结果表明:无烟煤炭化产物与KOH质量比(炭碱比)、活化温度、活化时间对煤基活性炭显微结构及吸附性能有显著影响。在炭碱比为1∶1、活化温度为900℃、活化时间1h的条件下,能制备出吸附性能良好的活性炭材料,吸附15min时对MO的吸附率可达到89.6%。

以含S聚合物(聚4-苯乙烯磺酸钠)为前驱体,氯化锌(ZnCl₂)为活化剂,通过控制活化时间、活化温度等条件制备出一系列S-掺杂活性炭,并对其进行表征和吸附性能测定。结果表明:活性炭具有微孔结构,其孔径主要尺寸在2nm以下,活性炭的比表面积在625～880m²/g;适宜的活化条件为:活化剂ZnCl₂浓度为1.00mol/L,活化时间为60min,活化温度为800℃,制得的S-掺杂活性炭的比表面积达到880m²/g,孔体积达到0.644cm³/g,高压下,对二氧化碳(CO₂)和甲烷(CH₄)表现出较高的吸附性能。

为解决工业废水中大量重金属离子对生态环境造成严重破坏的问题,利用羧甲基半纤维素(SH)与苯甲醛改性的壳聚糖(CS)在交联剂环氧氯丙烷作用下得到具有吸附性能的复合材料(SH/CS),并对SH/CS进行了表征及探究其对铜离子(Cu²⁺)的吸附性能。结果表明:成功制得SH/CS。扫描电子显微镜分析发现,SH/CS的交联度过低,微观孔隙较大,结构较松散,交联度过高则会使微孔产生一定粘结甚至消失;研究了SH/CS对Cu²⁺的吸附性能,吸附容量在一定范围内随着吸附时间的延长和交联度的增大而增大,但交联度过大易增大吸附剂的粘结程度,减少暴露的活性位点,使吸附过程受到抑制,吸附时间为3h,交联度为8.02mL条件下,SH/CS对Cu²⁺的吸附容量最大达到30.87μg,具有较好的吸附性能。

采用非等温差示扫描量热法研究了双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT树脂)及其改性氮化硼(BNOC)填充复合体系的固化过程,分析了不同升温速率下BNOC对树脂体系固化行为的影响,计算了固化体系的动力学参数。结果表明:BNOC的加入能显著降低BT树脂固化反应温度,加入15%(wt,质量分数)BNOC能使BT树脂固化峰值温度降低50℃以上;BT/BNOC复合体系的固化反应表观活化能平均值为58.53×10³J/mol,比纯BT树脂体系表观活化能降低了24.5%;通过T-β外推法获得BT/BNOC复合体系的凝胶温度为390.84K、固化温度为429.57K、后处理温度为454.22K。

利用三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)的阻燃协效作用,复配成膨胀型阻燃剂(IFR)对聚丙烯(PP)/稻壳(RH)复合材料进行阻燃。研究了MPP与PEPA复配比例对PP/RH复合材料阻燃性能的影响。采用垂直燃烧(UL-94)和极限氧指数(LOI)研究了阻燃PP/RH复合材料的阻燃性能,采用热重分析研究阻燃PP/RH复合材料的热分解过程,采用扫描电镜(SEM)观察阻燃PP/RH复合材料燃烧后炭层的形貌。结果表明:当MPP/PEPA总用量为20%(wt%,质量分数),PEPA和MPP的质量分数比为1∶4时,阻燃PP/RH复合材料的LOI值为29.7%,垂直燃烧UL-94通过V-0级,PP/RH复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别增加了42.3%和53.6%。热重结果表明:MPP/PEPA复配能够延缓PP/RH体系中PP的分解,并提高了材料的成炭性,使PP/RH复合材料800℃下的残炭率由16.3%提高到了30.3%,残炭率升高了14.0%。通过SEM观察得到:两者复配使PP/RH复合材料燃烧后形成了致密均匀的多孔炭层,从而提高了PP/RH复合材料的阻燃性能。

以可溶性淀粉、丙烯酸为原料,硫代硫酸钠、过硫酸钾为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,氢氧化钠溶液为中和剂,采用自由基聚合法制备淀粉类高吸水性树脂。采用单因素控制变量法探讨反应温度、丙烯酸中和度、淀粉乳浓度、单体用量、糊化时间和糊化温度对产物吸水倍率的影响。结果表明:淀粉类高吸水性树脂材料水晶花泥制备的最佳工艺条件为:反应温度55℃,pH=6.5,淀粉乳浓度12%,单体淀粉质量比2∶1,糊化时间30min,糊化温度80℃。在室温下吸水放置17h,材料的最大吸水率41.2220g/g。

分别对[45/0/0/45]、[45/0/45/0/45]和[45/0/45/0/45/0/45]等3种铺层形式的复合材料层合板的表面划伤损伤进行中温和常温贴补修理,对贴补修理后的层合板拉伸强度进行拉伸测试和有限元模拟,评价中温和常温修理的修理效果。结果表明:中温和常温修理都能满足修理要求,中温的修理效果要好于常温的修理效果。有限元模拟结果表明:有限元计算和实验结果偏差在10%以内,建立的有限元模型可以准确预测层合板修理后的拉伸强度。

研究了不同类型促进剂2-硫醇基苯并噻唑(M)、六次甲基四胺(H)、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CZ)和四甲基秋兰姆二硫化物(TMTD)及其含量对废胶粉/乙烯-1-辛烯共聚物(POE)弹性体交联密度、拉伸强度、断面形貌及动态流变的影响。结果表明:促进剂含量增加,弹性体交联密度不断上升,拉伸强度先增大后减小,CZ含量为1.2%(wt,质量分数,下同)时拉伸强度达到最大,为10.6MPa。随角频率(ω)增大,所有弹性体复数黏度(η^*)、储能模量(G′)和损耗模量(G″)都增大,损耗因子(tanδ)先增大后减小;含1.2% CZ的弹性体tanδ最小,内耗小,使用寿命长。

以乙酸锌、草酸为主要原料,采用溶胶-凝胶法,通过在反应体系中添加不同类型的添加剂聚乙二醇-2000(PEG-2000)及三乙醇胺合成了一维ZnO纳米棒,考察了添加剂种类和数量对纳米ZnO形貌的影响。利用X-射线衍射仪和透射电子显微镜对纳米ZnO的形貌及晶体结构进行了表征,利用荧光分光光度计以及紫外分光光度计对纳米ZnO粒子的光致发光性能及光催化性能进行了表征。结果表明:在溶胶-凝胶法制备纳米ZnO的反应体系中,添加剂的种类和用量对纳米ZnO的形貌和晶粒尺寸有一定的影响。ZnO纳米棒的荧光强度受制备过程中添加剂的种类和用量影响;在纳米ZnO制备过程中增大三乙醇胺的添加比例,所得一维结构纳米ZnO的光催化性能显著提高。

使用一种接枝磺酸钠基团的水溶性磺酸盐聚酯多元醇BY3301,将不同比例的磺酸钠引入到聚氨酯分子的软段上,制备了一系列磺酸盐/羧酸盐复合型阴离子水性聚氨酯分散体。使用红外光谱、透射电子显微镜和稳定性分析仪等手段表征了磺酸盐/羧酸盐复合型阴离子水性聚氨酯的结构、乳胶粒子的形态,研究了磺酸基团及其用量对水性聚氨酯乳液分散体稳定性的影响规律。结果表明:磺酸钠基团的引入使得分散体中的乳胶粒子形成具有更加规整的球形结构;当保持离子基团总量(HGC,即BY3301的磺酸钠基团和2,2-二羟甲基丁酸中和过的羧酸基团的离子当量)不变时,随BY3301用量的增加,其制备的复合型水性聚氨酯具有更高的Zeta电位、更好的高温稳定性及冻融稳定性。

通过高温热蒸发硅粉工艺,以鳞片石墨、膨胀鳞片石墨、纳米炭黑和微米炭黑为碳源制备SiC晶须,研究了碳源结构对SiC晶须生长的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等手段对不同碳源和制得样品的微观形貌和结构进行表征。结果表明:SiC晶须更容易在膨胀鳞片石墨和纳米炭黑表面生长,碳源具有乱层堆垛石墨结构和合适的晶粒尺寸是SiC晶须生长的决定性因素。

合成了卤胺抗菌剂3-(3′-丙烯酸丙酯)-5,5-二甲基海因(APDMH),以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,和乙酸乙烯酯(VAc)共聚合成了3-(3′-丙烯酸丙酯)-5,5-二甲基海因-乙酸乙烯酯聚合物[P(APDMH-co-VAc)]并通过浸渍工艺整理到丙纶无纺布上,研究了合成单体比例及浸渍溶液浓度对丙纶织物含氯量的影响。采用红外光谱、扫描电镜和热重测试对整理后丙纶无纺布的表面形貌及性能进行表征。抗菌测试表明,改性后的丙纶在与细菌接触到30min内,即可杀死100%的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌,抗菌性能优异。

通过采用溶液聚合法合成了含有全氟烷基的甲基丙烯酸酯类聚合物并用于织物的疏水整理,成功制备了具有超疏水性能的棉织物。利用红外光谱、核磁共振、扫描电子显微镜等手段对高聚物的结构及形貌进行表征,讨论了摩擦次数及皂洗次数对接触角的影响,随后考察了织物在整理前后的疏水特性以及白度、透气性、折皱回复角、断裂强力等性能的变化。结果表明:整理后棉织物与水的接触角可达到160°以上,断裂强力经向、纬向分别达到644N、334N,经5次水洗或50次摩擦后织物仍能保持超疏水性能,而且整理后织物基本保持了原有的特性,只是透气性能和白度略微下降,断裂强力和折皱回复角有所上升。

采用反向悬浮分散法制备再生醋酸纤维素微球,以醋酸纤维素/1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体(AmimCl)溶液为原料,以再生醋酸纤维素微球粒径分布范围的大小为考察目标,研究了醋酸纤维素含量、搅拌速度、反应温度和连续相(液体石蜡)用量对微球粒径分布范围的影响。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜对再生醋酸纤维素微球进行表征,结果表明:再生醋酸纤维素微球的最佳制备条件为:醋酸纤维素含量4%(wt,质量分数),搅拌速度650r/min,反应温度80℃,制得的再生醋酸纤维素微球的峰度系数为0.042,平均粒径为7.280μm。

MoS₂是典型过渡金属硫化物之一,其带隙能较窄,在催化、润滑以及电性能方面具有极大的应用前景。MoS₂纳米材料具有大的比表面积和良好的吸附性能,其作为一类良好的有机染料吸附剂,正受到广泛关注。针对国内外最新研究情况,综述了MoS₂纳米复合材料的制备方法及其在催化、润滑和电化学领域的最新应用研究进展,并探讨了未来的发展方向。

为开发出低成本柔软且防刺性能良好的包装材料,选用芳纶、尼龙6(PA6)和聚丙烯(PP)短纤维通过层间增强方式构建由表层为PP/PA6/芳纶、中间层为PA6和底层为PP/PA6非织布组成的非织造三明治防刺叠层材料。探讨了改变表层芳纶纤维含量对三明治非织造叠层包装复合材料的拉伸性能、防刀刺和防锥刺性能的影响。结果表明:非织造包装复合材料的拉伸性能、防刀刺及防锥刺性能随表层芳纶含量的增加而呈线性增加;当芳纶含量为15%(质量分数)时,非织布基布具有最大拉伸载荷、防刀刺和防锥刺载荷,分别为209.24、83.52和126.85N。刀刺与锥刺的防刺机理不同,刀刺为纤维排挤和断裂,锥刺为纤维排挤。

利用固相热还原法一步合成了生物质碳负载的铁-钴(Fe-Co/C)磁性吸附材料,并考察了材料对亚甲基蓝(MB)的磁性吸附分离性能。研究结果表明:制得的Fe-Co/C为松散的片状结构,具有较大的比表面积,Fe-Co/C对MB吸附1h和6h的吸附率分别达到97%和99.0%,具有较好的吸附性能。

以自制聚苯胺乳液为防腐添加剂制备了钢结构环氧复合水性带锈防腐涂料。实验结果表明:当涂料中聚苯胺乳液含量为1.2%,水性环氧乳液与丙烯酸乳液的含量为60%,铁锈转化剂含量为2%时,铁锈转化完全,漆膜均匀、平整、致密、光泽度高,耐盐雾性超过300h。所制备的带锈防腐涂料可应用于各种钢结构材料的加工与防腐,特别是大型钢结构,如船舶、桥梁、建筑、港口、重型机械、石油开采及钻井设备等的长效防腐。

对防火涂料阻燃/抑烟技术的研究进展进行探讨。介绍了防火涂料的应用领域及其分类方法,分别论述了非膨胀型防火涂料及膨胀型防火涂料的组成、作用及其阻燃/抑烟机理,并对最新的阻燃/抑烟技术和方法进行了总结。防火涂料的阻燃抑烟剂根据体系结构的不同也有所改变,较为常用的主要为钼系化合物、二茂铁、氧化锌和硼酸锌等。

以棉短绒纤维素为原料,以NaOH/尿素/H₂O为绿色溶剂体系,采用溶胶-凝胶法制备纤维素水凝胶,以硅酸钠(Na₂SiO₃)为硅源,代替传统正硅酸乙酯(TEOS)作为溶剂,通过浸泡法制备了4种纤维素/SiO₂复合气凝胶,再利用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对纤维素/SiO₂复合气凝胶进行疏水改性,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对产物进行表征。结果表明:疏水改性后复合气凝胶三维网状结构的孔隙变小,随着Na₂SiO₃用量的增加,疏水纤维素/SiO₂复合气凝胶的接触角逐渐增大,达到147°,吸油量可达到自身质量的8倍,具有较好的疏水亲油性能。

聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸钠(PEDOT/PSS)作为目前运用最为成功的导电高分子材料,能溶解在有机溶剂与水溶液中,具有高透过和热稳定性。但是其本身的电导率较低,这是由于PEDOT与PSS之间形成项链状的核壳模型。详述了导电高分子PEDOT/PSS的合成及通过掺杂提高其电导率的方法,并探究了掺杂对其核壳结构的影响。

以盐酸浸泡锅炉房的废弃煤渣即改性煤渣为前驱体,采用溶剂热法制备了磁性四氧化三铁(Fe₃O₄)/改性煤渣复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和物理吸附仪(BET)等对复合材料进行了表征分析。用磁性Fe₃O₄/改性煤渣复合材料作为吸附剂吸附Cr⁶⁺,并考察了吸附剂用量、吸附时间、Cr⁶⁺溶液的初始pH和初始浓度对材料吸附性能的影响。结果表明,在吸附剂用量为1.5g,吸附时间为30min,Cr⁶⁺溶液的初始pH=3.00的条件下,吸附效果最好。动力学分析可知,磁性Fe₃O₄/改性煤渣复合材料对Cr⁶⁺溶液的吸附符合准二级动力学方程,连续进行5次吸附/再生循环后,材料的吸附率均在90%以上,表明其具有较好的循环可再生性,同时Fe₃O₄本身具有的磁性可用于废水处理过程的快速分离。

以酒糟为原料,磷酸为活化剂制备活性炭,利用硝酸铁在活性炭表面原位生成羟基铁制备羟基铁基酒糟碳(FGAC),以刚果红为污染物,进行活性炭的吸附性能研究。研究结果表明:在25℃,吸附时间为180min,初始溶液pH=3,FGAC用量为0.15g,50mL刚果红溶液的条件下,制得的FGAC对刚果红的吸附率达到97.05%。因此FGAC是一种具有潜力的高效吸附剂,能有效去除水中的刚果红。

采用超声波对竹子进行预处理,通过单因素试验获得合适的处理时间和浴比。实验结果表明:处理时间30min、浴比1∶10为超声波仪器处理竹粉的最优参数值,在此条件下,超声波处理后得到的总糖产量最高。对超声波处理后的竹子进行红外光谱测试(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和竹子保水值测定可得:超声波不会改变竹子的内部分子结构,但是其辐射会在竹子内部造成“爆破”效应,超声波处理后竹子的纤维素、木质素和半纤维素均有一部分被除去,竹子吸水率提高了22%,木质纤维素构造发生变化,并且竹子致密的结构被打开,有利于提高竹子的脱胶效率。

以环氧化柠檬酸三(2-腰果酚氧基乙基)酯(ET3)和甲醇反应制备了三臂型腰果酚基多元醇,用核磁共振波谱仪(¹H-NMR)确定了该多元醇的结构。用腰果酚基多元醇和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)等反应合成了腰果酚基聚氨酯,并通过动态热机械分析(DMTA)和热重分析(TGA)考察了固化膜的玻璃化转变温度(T_g)和热稳定性,通过拉伸测试考察固化膜的机械力学性能。结果发现,该树脂玻璃化转变温度最高可达43℃,拉伸强度最高可达940MPa,有较高的生物基含量和良好的综合性能,具有一定的应用价值。

废旧硅橡胶的回收利用对资源重复利用以及环境保护有重要意义。主要研究了废旧硅橡胶在对甲苯磺酸做催化剂时的降解行为。在甲醇有机体系中加入对甲苯磺酸催化降解废旧硅橡胶为硅氧烷的低聚物。主要讨论了反应溶剂、回流时间和对甲苯磺酸用量对降解产物回收率的影响。通过对反应条件进行单因素及因子设计,获得最优制备工艺。对降解产物进行气相色谱-质谱和红外光谱的表征。结果表明:产物主要为小分子环状硅氧烷,其中主要组分为环四硅氧烷(D₄)和环五硅氧烷(D₅)。