石墨烯作为高导热、高导电、高比表面积的二维材料,在物理、化学等诸多领域具有重要的应用价值。目前高品质石墨烯低成本宏量制备,仍是阻碍下游产业化应用的瓶颈之一。液相剥离石墨制备石墨烯具有工艺简单、成本低、易于放大等特点,是当前规模化制备领域研究的热点。基于近年来液相剥离制备石墨烯的研究进展,综述了不同石墨烯前驱体和剥离方法对石墨烯品质、产率的影响,阐述了石墨烯宏量制备技术的发展动态。

热激活延迟荧光(TADF)材料充分利用了材料的三重态能量,被称为第三代有机电致发光材料,从而受到了广泛的关注。综述了有机小分子TADF材料及器件的研究进展。

三元正极材料镍钴锰酸锂(LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂)具有比容量高、成本低和安全性好等特点,被认为是较具有应用前景的三元正极材料。对比了几种三元材料的优缺点,综述了三元正极材料LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂主要的制备方法,介绍了制备方法存在的问题及改性方法,展望了三元正极材料LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂未来的应用和发展方向。

介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的晶体结构,包括UHMWPE纤维在加工成型过程中微观结构、分子的结晶行为和结晶模型。重点阐述UHMWPE在稀溶液中的结晶行为,对初生纤维形成过程中的折叠链模型和串晶结构进行讨论,综述了UHMWPE纤维在后纺拉伸过程中链结构变化方面的研究进展。对纤维结晶的研究方向和研究意义进行了展望。

超支化聚酯(HBP)具有黏度低、官能度高和不易结晶等特点,应用前景广阔。综述了HBP的合成研究进展,以及在聚合物共混、涂料、医药和纳米材料等领域的应用研究情况。

天然纤蛇纹石的独特纳米纤维结构使其在工业上应用广泛,但它的毒性限制了它的使用,所以人工合成纤蛇纹石逐渐成为研究热点。简单介绍了纤蛇纹石的结构,总结了性能优良、功能性纤蛇纹石及掺入其他元素的水热合成方法,详细介绍了纤蛇纹石的种类、形成机理及水热合成物化参数对合成过程和产物的影响,并阐述了纤蛇纹石纳米管的表征手段及其在电子、废水处理和润滑油添加剂领域的应用及未来发展趋势。

碳纳米管具有机械强度高、化学稳定性好以及优异的导电性和电磁屏蔽性等特点。概述了碳纳米管制备工艺及碳纳米管功能涂料最新进展和研究现状,详细介绍了碳纳米管导电防腐涂料、碳纳米管导静电涂料、碳纳米管电磁屏蔽复合涂料以及碳纳米管吸波涂料的应用及特性,在此基础上指出了碳纳米管功能涂料目前存在的问题,并对其未来发展前景进行了展望。

室温硫化硅橡胶(RTV)防污闪涂料具有良好的憎水性和憎水迁移性,因而被广泛应用在输电线路中来减少污闪事故的发生。然而,由于环境变化、空气污染严重、电压等级提高等问题,对防污闪涂料的性能提出了更高的要求。从RTV防污闪涂料的基体材料、填料、助剂等几方面入手,结合国内外防污闪涂料的研究进展,指出对RTV涂料改性的一些方法,为进一步开发新型防污闪涂料提供思路和方向。

天然麦饭石在我国分布广、产量多、价格低廉,且具有吸附性、生物活性、溶出性和离子交换性等良好特性。因此,对麦饭石的应用研究已在许多行业广泛开展,但在环保领域还处于起步阶段。综述了麦饭石在水处理、固体废物处理、空气净化和土壤改良等环保领域的研究进展,并分析其局限性及必须攻克的难关。

纳米流体作为一种新型换热介质,其表面张力的变化与流体沸腾换热等热物理性质有着密切的联系。纳米流体通常由“两步法”制得,其表面张力受温度、纳米颗粒粒径、纳米颗粒体积分数或质量分数等多方面影响。在前人的研究中,表面张力随流体温度的升高而减小,随纳米颗粒粒径的增加而增大,但表面张力随纳米颗粒体积分数或质量分数的变化情况则不一致。通过总结由不同颗粒与不同基础流体组成的纳米流体表面张力的变化趋势,分析纳米流体表面张力的变化与颗粒亲水性的关系。分析结果表明:亲水型颗粒与疏水型颗粒对纳米流体表面张力的影响恰好相反;亲水型纳米颗粒体积分数或质量分数不同时,其纳米流体表面张力的变化也不相同。

低温等离子体技术是一个集物理、生物、化学和环境科学于一体的交叉综合性技术,它在处理废气方面具有能耗低、效率高和无二次污染等明显优点。简要介绍了氮氧化物(NO_x)、H₂S和挥发性有机化合物(VOCs)这3种污染气体的来源和危害,及介质阻挡放电法、低温等离子体协同技术和电晕放电法处理废气的原理及其对NO_x、H₂S和VOCs去除效率的影响条件,并展望了低温等离子体技术在废气处理领域的应用。

电子皮肤具有和人体皮肤相似的功能,可以对机械、温度、化学、生物和光学等刺激做出应激反应。聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜不仅具有压电性、热电性和铁电性,而且还具有生物兼容性、柔韧性、高稳定性和抗腐蚀性,是制作电子皮肤的最佳材料。本研究以仿生学为基础,以厚度20μm(与人体皮肤的厚度近似)的PVDF薄膜作为电子皮肤的智能敏感元件,设计了具有压电性能和热电性能的新型电子皮肤。利用ANSYS软件建立仿真模型,验证了电子皮肤的热电性和压电性,确定了电子皮肤的最佳内径为4mm,正常的工作温度在0～80℃。

采用静电纺丝技术,借助高挥发溶剂的制孔性,制备了多孔超细二醋酸纤维。通过调控纺丝过程中多孔超细二醋酸纤维和无孔纳米二醋酸纤维的比例,制备了不同交叉结构的多孔超细/无孔纳米二醋纤复合膜。通过扫描电镜观察纤维膜的形貌,利用电导率仪测试纺丝液电导率,运用黏度计测试纺丝液的黏度,利用多孔材料孔径分析仪测试复合膜的孔径分布,通过滤料综合性能测试台测试不同空气流量下复合膜的过滤性能。结果表明:随着无孔纳米纤维在复合膜中比例的增加,复合膜的孔径分布范围变窄,孔径减小,堆积密度增加;过滤效率和过滤阻力都呈增大的趋势;当纺丝过程中,多孔超细纤维与无孔纳米纤维纺丝针管数目比例为1∶2时,所制备的复合膜具有最好的品质因数,在空气流量为80L/min时,其过滤阻力仅为280Pa,过滤效率可达99.472%。

以三聚氰胺、硝酸铁和硝酸镍为原料,采用一锅法原位制备了一系列Ni和Fe共掺杂的g-C₃N₄(Ni/Fe-C₃N₄)材料。采用X射线粉末衍射和扫描电子显微镜表征了材料的形貌与结构,采用X射线光电子能谱分析了掺杂离子的化学状态,采用紫外-可见漫反射光谱和光致发光光谱进一步分析了Ni/Fe-C₃N₄的半导体性质。结果表明:所制备的复合材料与纯g-C₃N₄相比具有大的比表面积,Ni/Fe掺杂降低了g-C₃N₄的带隙宽度,抑制了光生电子-空穴对的复合,有效提高了其对甲基橙的光催化降解效率。

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种良好的成膜材料,化学稳定性好,可用于直接醇类燃料电池,但是由于PVDF膜本身的疏水性,使PVDF膜水通量降低,从而限制了它在直接乙醇燃料电池的应用。通过在PVDF膜中加入亲水性较强且阻醇性较好的聚乙烯醇(PVA)对PVDF膜进行改性,制备出高性能的PVDF/PVA复合膜,以纯PVDF膜为参考,对复合膜的微观形貌、含水量、亲水性和乙醇渗透率等性能进行了考察。结果表明:随着浸泡时间的延长,PVA溶液能够很好地掺杂到PVDF结构中,含水量和亲水性得到了显著的提高,降低了乙醇渗透率,PVDF基阴离子交换膜的性能得到了提高。

采用酞菁铁(FePc)热解法在铜铬复合基底上制备碳纳米管(CNTs)薄膜,通过SEM、TEM、拉曼光谱等表征手段对不同基底上CNTs薄膜的生长情况进行了分析。研究结果表明,富铜(Cu)区存在束状团聚CNTs颗粒,其大小和分布密度在铬(Cr)含量为1%～3%(wt,质量分数)时,达到最大。富Cr区表面CNTs无束状团聚颗粒,且较富Cu区CNTs薄膜生长致密、平整。随着Cr含量增加,CNTs石墨化程度略有增高,其原因可能是石墨层包裹的铁(Fe)催化剂颗粒增多所致。基底Cr含量为3%的CNTs,其场发射电流密度达到460μA/cm²,相比铜基底CNTs有较大幅度的提升。研究表明Cr含量对CNTs薄膜的生长调控具有显著作用。

通过水热法合成NaA型分子筛颗粒,采用静电纺丝技术成功制备了NaA型分子筛掺杂聚丙烯腈(PAN)/聚醚砜(PES)复合纳米纤维膜。以扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱分析等手段对制备的NaA型分子筛以及PAN/PES/NaA复合纳米纤维膜进行表征及测试,同时探索了NaA型分子筛的掺杂量、纤维膜的面密度以及测试粒径、时间、气溶胶流速对空气过滤性能的影响。空气过滤测试结果表明:在NaA型分子筛掺杂量为1.5%(质量分数),纤维膜面密度为0.72g/m²条件下,对粒径为0.33μm的邻苯二甲酸二辛酯气溶胶颗粒的过滤效率高达96.525%,空气过滤压降仅为65.337Pa,品质因数为0.096Pa^-1。

从某临近空间浮空器的裙体复合材料桁架结构的需求出发,研发设计了一种大型环形碳纤维复合材料桁架结构,该桁架主体结构采用高性能碳纤维复合材料圆弧管,接头采用全复合材料设计,连接采用榫卯+粘结+螺栓连接的组合连接方式。同时,对复合材料圆弧管和接头的制造工艺进行了研究,研发制作了直径4.5m、15m、30m的裙体复合材料桁架结构,并配合完成2万m平流层试飞,获得圆满成功。该桁架产品的结构设计和复合材料制作工艺应用于某载人飞艇的复合材料骨架的设计和研制中,获得良好效果。

通过控制温度、时间和溶液pH等实验参数,以铋盐为原料,经溶剂热反应得到了不同粒径的氯氧化铋(BiOCl)纳米片晶体,利用X-射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备材料进行了表征。同时以罗丹明B为模拟污染物探究了BiOCl的可见光光催化性能。结果表明:BiOCl纳米片能够通过溶剂热的方法实现可控制备,具有较理想的可见光光催化性能,能在240min内将罗丹明B完全降解。

通过酸氧化和酰胺化反应在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面引入伯氨基团,再采用表面氧化-还原聚合法在MWCNTs表面接枝甲基丙烯酸甲酯(MMA)。利用红外、拉曼、热失重和透射电镜对产物进行表征,考察了反应时间、引发剂用量和单体用量对接枝率的影响。结果表明:通过伯氨基团和过硫酸铵(APS)所构成的氧化-还原体系可以有效引发MWCNTs表面MMA接枝聚合。在反应时间16h,聚合温度为50℃,APS用量为6mmol/L,MMA为水的5%(质量分数)时,接枝率可达28.6%。改善了MWCNTs在聚偏氟乙烯铸膜液中的分散性。

以自制的掺Fe³⁺锐钛矿型TiO₂(A-TiO₂)为光催化剂,以酸性刚果红为降解对象,研究酸性刚果红的初始浓度C₀、催化剂用量m和掺铁量χ等因素对自制A-TiO₂可见光催化降解反应动力学方程的影响和光催化剂对酸性刚果红的吸附性能。结果表明:在40W白炽灯照射下,当C₀=20mg/L、m=0.6g/L(pH=6)、χ=1.2%(摩尔分数)、室温(18℃)下反应t=56min时,酸性刚果红的降解率最大D=92.7%。酸性刚果红的光催化降解过程符合一级反应动力学方程,于上述最佳条件下其表观反应速率常数k达到最大,为0.0404min^-1。自制的光催化剂对C₀分别为20、30和40mg/L的酸性刚果红吸附率E随C₀增大而减小,110min达到吸附平衡,对20mg/L酸性刚果红的吸附率E达94.6%。D和E成正比。

采用高温固相法制得稀土掺杂的镥酸钡(Ba₃Lu₄O₉)荧光粉。采用铕离子(Eu³⁺)为结构探针离子,研究了基质中稀土离子所处格位的对称性。在323～573℃温度范围内和980nm的激发下,观察到强的上转换发光绿光和红光发射,分别对应于Er³⁺的²H_11/2→⁴I_15/2,⁴S_3/2→⁴I_15/2和 ⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁。研究了不同温度下铒/镱(Er³⁺/Yb³⁺)共掺Ba₃Lu₄O₉的上转换发光。并对 ²H_11/2和 ⁴S_3/2能级的荧光强度比进行了分析,建立了上转换特性与温度的函数关系,在573℃时最大灵敏度达到0.0067℃^-1。结果表明,研究的荧光材料可应用于温度传感器。

提出一种逐步炭化法,以稀硫酸、蔗糖和单质硫为原料,制备碳/硫复合正极材料。扫描电镜、透射电镜结果显示:复合材料为粒度分布均匀的核壳结构球体,直径约为3μm;单质硫均匀填充在球体内部。此种结构有利于提高其电化学性能。在0.1C倍率下碳/硫复合正极材料首次放电比容量为1065mAh/g,60次循环之后,放电比容量趋于稳定,150次循环后的比容量仍可达到510mAh/g,库仑效率始终保持在90%以上。表明逐步炭化法可以制备适宜的锂硫电池正极材料。

以富勒烯C₆₀、苯甲醛为原料,通过1,3-偶极环加成反应合成了N-甲基-2-苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷。首次采用表面活性剂协助自组装的方法制备出该C₆₀衍生物的微米针结构,经扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)和荧光光谱(PL)表征。结果表明:N-甲基-2-苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷结晶态形貌为针状结构,其形貌和晶体结构受溶剂种类、溶液浓度、醇与溶剂体积比及表面活性剂的影响。

采用水热法制备了TiO₂纳米棒阵列及TiO₂分枝纳米棒阵列,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜观察了样品的微观结构形貌。以TiO₂纳米棒及分枝纳米棒阵列作为光阳极,组装成聚-3己基噻吩∶富勒烯衍生物/TiO₂(P3HT∶PCBM/TiO₂)杂化太阳能电池,测试了电池的光电性能。结果表明:用分枝结构纳米棒阵列制备的杂化电池效率显著高于普通TiO₂纳米棒阵列电池。由漫反射谱和电化学阻抗谱测量结果分析可知,由于分枝结构增大了TiO₂纳米棒阵列的比表面积,加快了载流子传输,减少了界面载流子复合,同时也增强了入射光散射,从而提升了杂化电池的性能。

磁场辅助静电纺丝(MFAES)方法能够制备有序纳米纤维,但磁场对纤维的聚集态结构和性能的影响研究鲜见报道。研究了不同位置的磁场对聚丙烯腈(PAN)纤维直径、结晶度和力学性能的影响。结果表明:针头处磁场对纤维直径影响不大,接收装置处磁场的拉伸作用使纤维直径减小;随着针头处磁场强度增大,PAN纤维结晶度增大,接收装置处磁场对纤维结晶度没有明显影响;有序纤维膜的拉伸强度显著增大,断裂伸长率下降。

采用悬浮聚合法制备了以氧化石墨烯改性甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物为壁材,固体石蜡为芯材的相变储热微胶囊。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)等手段对微胶囊的表面形貌、化学结构及热性能等进行了表征和测试。结果表明:当芯壁比为4∶10,氧化石墨烯含量为0.6%(质量分数)时,氧化石墨烯在壁材中分布均匀,微胶囊的平均产率为87.41%,平均包覆率为71.06%。微胶囊呈规则球形,平均粒径为200μm,相变焓为73.5J/g。经改性后,微胶囊热性能增加,机械强度提高。

以92%(质量分数)高固相含量的HMX(奥克托今)基挤注炸药为研究对象,研究了挤注压力、真空度和水浴温度等对挤注炸药装药质量的影响,采用3因素3水平正交试验进行了影响显著性评价。结果表明,影响的显著性次序依次为:挤注压力>真空度>水浴温度。得到的最优工艺参数为:挤注压力15MPa、真空度-0.090MPa、水浴温度40℃,采用最优工艺参数制备的ECX-1炸药实际装药密度达到1.711g/cm³(理论密度的97%以上)。

研究氟硅酸钠制备白炭黑与氟化钠新工艺,在快速加入的碳酸钠溶液与总碳酸钠质量配合比为1∶0.3,氟硅酸钠和碳酸钠的摩尔配合比为1∶3,表面活性剂浓度为0.3%,反应温度为85℃,流态化分离装置母液流速为24L/h条件下,制得产物白炭黑的吸收值(DBP)为2.98mL/g,平均粒径为208nm,为无定型絮状结构;氟化钠晶体的平均粒径170μm,为立方晶结构。两者的密度、粒径差使其能在流态化分离装置中高效分离,分离后白炭黑纯度94.38%,氟化钠纯度98.45%。

以碳纤维和铜纤维为原料制备了三维四层深交联机织物,将酚醛树脂和其他填料组成树脂体系,并与深交联机织物复合成型,制成碳纤维/铜纤维混编增强酚醛树脂基复合材料。通过测定预制件孔径和复合材料的密度、孔隙率,研究了不同铜纤维含量对树脂基复合材料制备的影响,并对样品进行了测试。研究结果表明:在一定范围内,随着铜纤维含量的增加,预制体与基体复合较好,摩擦表面较为平整。随着铜纤维含量增加,复合材料的摩擦系数及磨损量随之增加。磨损形式主要以磨粒磨损为主。在纬纱中铜纤维单丝根数为5根条件下,制得的复合材料的孔隙率为2.4%,平均孔径为80.8676μm,摩擦系数为0.2355。

粉煤灰微珠(FACs)中空且尺寸较大,很容易分散在溶液中。筛选出粒径小于84μm的FACs,通过活化提高其活性。采用溶胶-凝胶法、均匀沉淀法、溶剂热法、原位水解法和超声法制得粉煤灰微珠担载氮掺杂TiO₂(N-TiO₂/FACs)光催化剂。采用SEM、XRD、FT-IR和UV-Vis、DRS对催化剂表征。研究N-TiO₂/FACs对甲基橙的降解活性,结果表明:原位水解法制得的N-TiO₂/FACs活性最高,光照180min降解率达61%。在重复利用6次之后,降解率仍能达到53.2%,表现出良好的稳定性,且易分离、回收。

在二醛基纳米纤维素悬液中加入银氨溶液原位合成载银纳米纤维素(Ag/DNCC),以壳聚糖(CS)为成膜基底,甘油为增塑剂,加入Ag/DNCC共混流延制备载银纳米纤维素-壳聚糖(Ag/DNCC-CS)复合膜。FT-IR和XRD测试结果表明Ag/DNCC的加入没有改变CS的分子结构和结晶状态,热性能测试结果表明Ag/DNCC对提高CS的热稳定性能不显著。添加Ag/DNCC后,SEM测试结果表明Ag/DNCC-CS复合膜微观形貌致密,拉伸强度比纯CS膜提高。Ag/DNCC含量为10%(wt,质量分数)制得的Ag/DNCC-CS复合膜的拉伸强度达到72.36MPa,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有较好的抑菌效果。

采用混合稀释剂和等规聚丙烯,通过热致相分离(TIPS)法制备聚丙烯(PP)分离膜。研究了稀释剂种类和组成,成核剂种类、含量对膜孔结构和力学性能的影响。研究结果表明:混合稀释剂体系中,大豆油(SO)/邻苯二甲酸二丁酯(DBP)体系制备的分离膜微孔尺寸较小,稀释剂中DBP质量分数高于30%时,分离膜结构均匀;当成核剂己二酸质量分数从0提高到0.6%时,球晶尺寸明显缩小,同时分离膜的弹性模量从124.5MPa下降到31.1MPa,膜的断裂伸长率从13.97%增加到63.63%,而PP膜的最大拉伸强度在4.2～5.8MPa。

通过溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯和钛酸丁酯为前驱体,并改变正硅酸乙酯和钛酸丁酯的用量制备出均匀性良好的SiO₂-TiO₂纳米复合薄膜。对这种SiO₂-TiO₂纳米薄膜进行X射线衍射、红外光谱、热重、差热及X射线光电子能谱等性能分析。结果表明:SiO₂-TiO₂复合薄膜组成元素为C、O、N、Ti和Si等,红外光谱和热分析确定了薄膜样品中含有的有机基团,主要为—CH₂—、—CH₂、—CH₃和—CH等,其中已经不含明显的Si—O键,主要是Ti—O—S键。

以2-羟基-3-甲氧基苯甲醛为原料,在制得2,3-二羟基-5-硝基苯甲醛的基础上,将其同2,3,3-三甲基-N-羟乙基-3H吲哚溴化物反应,合成了双羟基螺吡喃化合物。研究了制得化合物的光致变色性能。结果发现,0.02g/L的双羟基螺吡喃乙醇溶液,最大吸收波长在559nm,随紫外光照时间延长,溶液的吸光度逐渐增加,光照时间超过480s后,变化不明显;撤去紫外灯后,在日光灯照射下,双羟基螺吡喃乙醇溶液颜色逐渐恢复,超过600s后溶液颜色几乎变回原色;不同pH条件下,双羟基螺吡喃乙醇溶液经365nm紫外光照射后,呈现出不同的颜色。

通过在溶剂热法过程中使用不同的溶剂合成了一系列具有不同形貌的m-BiVO₄光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱分析(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)对合成样品进行表征分析,并考察不同形貌光催化剂的活性大小。结果表明:不同溶剂不仅可以影响合成的m-BiVO₄的形貌,而且对m-BiVO₄沿(010)晶面的生长也具有重要的作用。其中,以乙二醇为溶剂时得到的m-BiVO₄在可见光下降解亚甲基蓝(MB)时具有最好的光催化活性。其反应速率的提高归功于有效的光致载流子的分离和对MB吸附量的增加。

以L-赖氨酸(L-Lys)、Zn-Al水滑石(LDH)、蒙脱石(MMT)为原料制备了一种层状复合物(L-Lys-LDH-MMT),讨论了超声复合、搅拌复合以及原位合成3种工艺对材料结构的影响。X射线衍射分析表明,利用上述3种工艺制备的L-Lys-LDH-MMT均出现了MMT及LDH的特征衍射峰,原位合成法制备的复合物中MMT的特征衍射峰较弱。扫描电镜和透射电镜分析表明,通过超声复合和搅拌复合制备的复合物均具有层状结构。热重分析表明,与超声复合法相比,搅拌复合法制备的L-Lys-LDH-MMT热稳定性较好,且总失重率低于前体L-Lys-LDH及L-Lys-MMT。

太阳光中的紫外线对沥青能产生光老化作用,为改进沥青的抗紫外老化性能,采用添加抗紫外剂的方法,通过考察软化点、黏度和流变性能对其抗紫外老化性能的影响,研究沥青抗紫外老化的工艺。结果表明:紫外光吸收剂可以改善沥青的抗紫外老化性能,并提高沥青的抗裂能力。

采用不同配合比的八苯基环四硅氧烷(P4)与乙烯基硅油反应合成苯基乙烯基硅油。研究苯基的引入对乙烯基硅油的紫外吸光度、黏度、折光率、热稳定性的影响。实验结果表明,当八苯基环四硅氧烷用量仅为15%(wt,质量分数)时,合成的苯基乙烯基硅油黏度与折光率增大,热稳定性增强;且八苯基环四硅氧烷添加量越高,对性能影响越显著。当八苯基环四硅氧烷用量达到50%(wt,质量分数)时,合成的苯基乙烯基硅油黏度增大到8000MPa·S、折光率增大到1.5035,热稳定性显著增强。

为降低高蜡原油的黏度,研制了一种新型纳米材料。选择模板法,采用溶胶-凝胶工艺制备了介孔SiO₂纳米粒(MSN),再通过溶液聚合法制备了油溶性降黏剂聚甲基丙烯酸十八烷基烷基酯-丙烯酰胺/介孔纳米SiO₂(PSMA-AM/MSN),采用氮吸附孔径、红外光谱、透射电子显微镜和接触角等手段对其结构和性质进行表征,并将其应用于大庆林源三库高蜡稠油和大庆铁岭高蜡稠油,进行降黏性能测试。结果表明:MSN尺寸均匀,比表面积大,孔道结构清晰;PSMA-MA/MSN疏水性能优异,在有机介质中能稳定分散,能使稠油黏度降低,降黏效果优异。

采用分子动力学模拟的方法,用末端距分布、扭转角分布和全局取向有序参数对正二十六烷烃体系相变过程的微观结构变化进行了研究。研究表明:体系的有序性均随着温度的升高而逐渐降低,正二十六烷烃分子在熔化过程中倾向于采取伸展和交叉两种构象,且逐渐以交叉构象为主,这一倾向与熔化过程中体系有序度降低的热力学理论一致。根据体系自扩散系数的突变,可以计算出正二十六烷烃的熔化与凝固温度分别为329.4K和335.1K,与实验值基本吻合。

用碱处理、蒸汽闪爆、蒸汽闪爆结合碱处理这3种预处理方法制备的棉秆皮纤维作为增强体,通过热压成型制备了棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料。首先优化了制备该复合材料的棉秆皮纤维长度、热压温度、压力以及时间等工艺参数,并以此优化工艺为基础,研究了3种预处理方法制备的棉秆皮纤维对复合材料拉伸、弯曲、冲击性能以及微观形貌的影响。结果表明:在棉秆皮纤维长度为8cm、热压温度170℃、热压压力3MPa、热压时间4min条件下制备的复合材料性能较优;在3种预处理方法中,采用蒸汽闪爆与碱预处理棉秆皮纤维制备的复合材料性能最优,复合材料拉伸强度为36.290MPa、拉伸模量为4557.40MPa、弯曲强度为63.31MPa、弯曲模量为4780.00MPa、冲击强度为485.0J/m。

在水分散的细乳液体系中,以S-正十二烷基-S′-(α,α′-二甲基-α″-乙酸基)三硫代碳酸酯为链转移剂、偶氮二氰基戊酸为引发剂,采用连续加料的方式,依次引发异戊二烯、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯等单体聚合,制备了结构明确的聚异戊二烯-b-聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物。采用凝胶渗透色谱、核磁氢谱和差示量热等方法对嵌段聚合物进行了表征。

以三聚氰胺(MEL)和二氯磷酸苯酯(PDCP)为主要原料,通过一步法(A₂+B₃)制备出一种含磷、氮、三嗪环及苯环结构的超支化聚磷酰胺(HBPPA)成炭剂,运用X射线光电子能谱(XPS)、核磁(¹H-NMR)对其化学结构进行了详细分析,并将其运用于阻燃聚磷酸铵(APP)/聚丙烯(PP)(APP/PP)复合材料。将25%(wt,质量分数)(APP∶HBPPA=3∶1)的膨胀型阻燃剂添加于PP时,制得的阻燃PP复合材料达到了UL-94的V0级别,极限氧指数达到30.6%。

采用低温等离子技术,通过不同的氧等离子处理时间,制备得到不同的炭黑VXC-72。利用场发射扫描电镜对VXC-72研磨前后的表面形貌进行表征,结果表明研磨后的VXC-72团聚更加严重。采用物理化学吸附仪对VXC-72的比表面积和孔体积进行测量,结果发现研磨后的VXC-72比表面积降低了57.76%。然而等离子处理后,不仅VXC-72的比表面积得到一定的改善,其表面的氧含量也得到有效提升。最后利用四探针法对样品的导电性进行分析,发现氧等离子处理时间越长,电阻率越小。

采用纤维素微纤气凝胶增强聚合物材料的方法,首先制备出乙烯基三甲氧基硅烷改性的纤维素微纤气凝胶(SA),然后将SA作为增强聚合物复合材料,主要介绍了两种复合方法,一是直接共混法制备聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合材料;二是原位聚合法制备出聚苯乙烯复合材料,通过软单体丙烯酸正丁酯(BA)来调节复合材料。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、热失重分析和万能材料试验机等手段对复合材料的结构与性能进行表征。结果表明:两种方法制备的复合材料,与纯聚合物相比,热稳定性都有所提高。

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为包覆剂,通过共沉淀法成功合成了不同配合比的硫锌镉(Cd_1-xZn_xS)材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)等手段对其形貌、结构和光学性质进行了表征,并研究了制得的材料对亚甲基蓝和罗丹明B的光催化降解性能和重复使用率。结果表明,Cd_0.75Zn_0.25S材料具有较好的光催化性能,在光照75min条件下,Cd_0.75Zn_0.25S对亚甲基蓝和罗丹明B的降解率分别达到60%和70%。Cd_0.75Zn_0.25S重复使用5次,对亚甲基蓝的降解率是原降解率的80%以上。

以氧化硼(B₂O₃)为主要原料,氨气为反应气体,采用球磨退火法制备了氮化硼纳米管(BNNTs)。采用XRD、SEM、TEM等手段对产物进行了表征分析。结果表明,合成的BNNTs尺寸较为均匀,瓷舟内的BNNTs直径20～50nm,长度2～20μm;陶瓷基片上的BNNTs直径10～20nm,长度2～20μm。研究了BNNTs生成的反应方式及其生长过程,B₂O₃与氨气在高温下反应是通过气-气反应和气-固反应两种反应方式进行的,BNNTs是由氮化硼纳米片(BNNSs)卷曲连接而形成的。

以三羟甲基丙烷为核分子,2,2-二羟甲基丙酸为单体,采用一步法,合成了第二代超支化聚酯(HBPE)并对合成工艺进行了研究。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振光谱(¹H-NMR)、差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TG)及凝胶渗透色谱(GPC)等手段对产品结构进行表征。结果表明:该超支化聚酯聚合的最适温度为145℃,最佳催化剂用量为0.5%,支化度DB_frechet=0.57,玻璃化转变温度为51.2℃,热分解温度在356℃以上。

采用水热法合成了碘氧化铋(BiOI)光催化剂,并对其进行了表征。X射线衍射、漫反射光谱表征结果显示,BiOI的禁带宽度为1.83eV。以偶氮染料亚甲基蓝为目标污染物,进行可见光光降解性能测试。研究表明,可见光照射300min后,0.1g的BiOI对100mL质量浓度为10mg/L亚甲基蓝溶液的降解率可达90%。BiOI样品的回收循环实验显示,经过4次循环,样品对亚甲基蓝的降解率为87%,说明BiOI光催化剂的稳定性较好。

以硼酸和三聚氰胺为原料,制备出活性氮化硼(ABN),对其进行表征,并考察了ABN对水中铜离子的吸附性能。结果表明:ABN微观结构呈棒状,直径为1～4μm不等,表面存在多种化学基团。ABN对铜离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附过程以化学吸附为主,可用拟二级动力学模型描述。当铜离子浓度为10mg/L、投加量为0.7g/L、pH=7.0、吸附时间为40min时,铜离子的去除率可达到99.56%。

利用液相还原法制备膨润土负载纳米零价铁(B-nZVI)并将其应用于含Cr(Ⅵ)废水的处理,研究了 B-nZVI投加量、反应时间和溶液初始pH等3个因素对Cr(Ⅵ)处理效果的影响,探讨了B-nZVI对不同初始浓度的含Cr(Ⅵ)废水的降解动力学规律,通过扫描电镜和X射线衍射仪对反应前后的B-nZVI进行形貌分析。结果表明:膨润土能有效提高纳米零价铁(nZVI)的分散性并阻止其氧化。三因素对Cr(Ⅵ)去除率影响均达到显著水平(p<0.05),其中投加量的影响达到极显著水平(p<0.01);其显著性大小依次为:投加量>溶液初始pH>反应时间。在投加量为2.0g/L、反应40min、溶液初始pH=6的最佳工艺条件下,初始浓度为20mg/L的含Cr(Ⅵ)废水中Cr(Ⅵ)去除率可达99.15%。B-nZVI去除Cr(Ⅵ)的反应在不同Cr(Ⅵ)初始浓度下均能较好地符合准一级动力学模型,且可用L-H动力学模型描述;B-nZVI对Cr(Ⅵ)去除是吸附和还原共同作用的结果,且nZVI对Cr(Ⅵ)的还原作用是其去除的主要作用机制。

通过静电纺丝法成功制备出尖晶石型LiMn₂O₄纳米纤维前驱丝,进一步在600～800℃之间对纳米纤维前驱丝进行煅烧,在700℃得到表面光滑且结晶度良好的LiMn₂O₄纳米纤维材料。通过X射线衍射可知LiMn₂O₄的结构为尖晶石型;通过扫描电镜发现LiMn₂O₄的直径约为350nm;再将LiMn₂O₄正极材料组装成扣式电池,通过测试其充放电性能,可知LiMn₂O₄正极材料在0.1C倍率下的首次充放电比容量分别为114.1和112mAh/g,在1C、2C、5C和10C倍率下的放电比容量分别为109.1、101.9、91.3和80.6mAh/g,而且在1C倍率下循环100次之后,容量保持率为92.7%;循环伏安曲线表明其两对氧化还原峰为3.92/4.10V和4.05/4.22V,是典型的尖晶石型LiMn₂O₄材料,且循环性能良好;由交流阻抗图谱可知LiMn₂O₄样品的电荷转移阻抗约为622.21Ω。

采用硅氢加成交联的方法制备了具有网络结构的聚硅氧烷固体电解质,采用热重分析、交流阻抗、线性扫描伏安法对电解质进行表征,考察了锂盐含量以及温度对电解质离子电导率的影响。结果表明:电解质在常温下电导率最大可以达到1.74×10^-4S/cm,热稳定性在220℃达到最佳,电化学窗口可达到5V(vs.Li/Li⁺);电解质与锂电极的稳定性较好。将聚合物电解质组装成LiFePO₄/SPE/Li锂离子电池,电池在0.07C倍率下,充放电比容量达到160mAh/g,充放电平台在3.45V左右;在0.15C倍率下,电池循环26圈后,电池充放电比容量保持在134mAh/g,库伦效率保持在98%以上。

采用浸渍-焙烧法对活性炭(AC)进行载锆改性,选取浸渍浓度、浸渍时间和焙烧温度为影响因子,以比电容为评价指标,通过单因素和正交试验确定ZrO₂-AC电极材料的最佳制备工艺,利用BET、SEM、EDS及FT-IR对载锆前后活性炭材料进行性能表征。结果表明:ZrO₂改性活性炭的最佳工艺参数为浸渍浓度1.5mol/L,浸渍时间16h,焙烧温度500℃;活性炭负载ZrO₂后比电容增加了72.6%,比表面积降低了12.75%;ZrO₂-AC电极材料的表面及孔道出现絮状和颗粒状的ZrO₂,Zr元素的质量分数为16.8%,表面形成Zr—O键的含氧官能团。活性炭负载ZrO₂后加速了电极双电层的形成,提高了电极材料的电化学性能,可作为电吸附除盐的电极材料。

综述了近年来国内外可降解聚氨酯材料研究进展,从聚氨酯分子结构出发详细介绍可降解聚氨酯的种类(天然高分子型可降解聚氨酯、植物油型可降解聚氨酯以及结构型生物可降解聚氨酯)、如何提高聚氨酯的降解性以及可降解聚氨酯的降解机理。重点叙述了可降解聚氨酯在医学、肥料等领域的应用前景,并对可生物降解聚氨酯的发展方向进行了展望。

为改善油松木粉与不饱和聚酯树脂(UPR)的界面相容性,采用氢氧化钠处理、偶联剂处理、接枝改性和包覆处理方法对油松木粉进行改性,对改性木粉/UPR复合材料进行冲击和拉伸性能测试;通过观察试样冲击断口形貌,判断两相界面相容性情况。结果表明:木粉经接枝改性后增韧效果最佳,复合材料的冲击强度提高了148.3%;包覆处理后增强效果最佳,复合材料的拉伸强度提高了17.4%。同时碱处理、偶联剂处理和包覆处理能不同程度地提高复合材料的拉伸和冲击性能。接枝改性能大幅提高复合材料的冲击性能,但对拉伸性能提高不明显甚至下降。通过观察试样冲击断口,改性后油松木粉与UPR的界面相容性得到明显改善。

以蔗渣木聚糖为主要原料,没食子酸为酯化剂,在丙酮溶剂中合成蔗渣木聚糖没食子酸酯。然后在交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸铵作用下,引发抗坏血酸(LME)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)与蔗渣木聚糖没食子酸酯发生接枝共聚反应,合成了蔗渣木聚糖没食子酸酯-g-LME/AA/AM复合功能性衍生物。考察了接枝共聚反应时间、反应温度、引发剂浓度、蔗渣木聚糖没食子酸酯与混合单体质量比对接枝率(G)、接枝效率(GE)的影响。确定了适宜的接枝共聚反应条件:反应时间5h,反应温度45℃,引发剂浓度0.008mol/L,m(蔗渣木聚糖没食子酸酯)∶m(混合单体)=1∶2。在该反应条件下,G可达31.02%,GE可达76%。采用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪对蔗渣木聚糖和产物的结构进行了表征。

在粉煤灰改性的基础上,通过与丙烯酸、丙烯酰胺共聚,水溶液聚合法制备了复合高吸水性树脂。通过对中和度、引发剂用量、交联剂用量、单体质量比和改性粉煤灰用量等实验条件的优化,确定了最佳反应条件。结果表明:在最佳反应条件下,该吸水树脂具有好的吸水性和耐盐性,其在蒸馏水和0.9% NaCl中的吸水率分别为543.7和178.6g/g。并使用红外光谱法对其结构进行了表征与分析。

在汽车空调中大规模使用的致冷剂四氟乙烷(R134a)有较大的温室效应指数(GWP),GWP为1300,是一种过渡型替代致冷剂。将二甲醚(RE170)和R134a按90∶10的质量配合比混合组成一种新型混合致冷剂(代号NCUR02),从环境性能、热力学性质、循环性能、润滑特性、安全性和经济性等方面综合分析NCUR02替代汽车空调中R134a的可行性。研究结果表明:NCUR02的消耗臭氧潜能值(ODP)为0,GWP为130,环境性能优秀;温度滑移很小,标准大气压下小于0.1℃,饱和压力线与R134a相近;与常用的POE油互溶性良好;单位质量致冷量是R134a的233%,单位容积致冷量与R134a相当,制冷系统能效比(COP)比R134a高8%,工作压力略低于R134a,是一种性能优秀的近共沸混合致冷剂,替代车用空调中的R134a在技术上具有可行性,经济性上有显著优势。

采用电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET-ATRP)法合成了聚甲基丙烯酸N,N-二甲胺基乙酯-b-聚甲基丙烯酸十二氟庚酯嵌段共聚物(PDMAEMA-b-PDFHMA),并将该含氟嵌段共聚物应用于疏水涂层的制备。结果表明:采用ARGET-ATRP法成功制备了结构明确、分子量分布较窄的PDMAEMA-b-PDFHMA。将SiO₂颗粒与含氟嵌段共聚物复合后可制备得到疏水SiO₂颗粒,用市售的聚丙烯酸酯树脂与疏水SiO₂颗粒混合后,可制得疏水涂层。当丙烯酸树脂与疏水SiO₂的质量比为5.5∶4.5时,疏水性和漆膜性能较佳,涂层静态水接触角在测量水滴体积为12μL时可达120°,并且漆膜附着力可达1级,铅笔硬度2H,冲击强度70cm。

利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)与纳米CaCO₃,采用有机无机共混法制备有机无机复合涂层。向PDMS中引入适量的纳米CaCO₃粒子能显著提高复合涂层的表面接触角,纳米CaCO₃粒子的引入将PDMS涂层的表面接触角从113°提高到158°。该复合涂层具有非常好的自清洁性能。此外,该方法操作简单、步骤简便、无需特殊设备、适合大面积制备且生产成本低。因此,该超疏水自清洁涂层具有实用价值。

从纤维素溶液质量、制备稳定性、纤维性能、生产经济性等角度出发,结合激光粒度仪、偏光显微镜、旋转流变仪、离子色谱、纤维强伸度仪等结果分析,对纤维素的不同溶胀工艺进行了研究。结果表明:新型Lyocell纤维生产用的纤维素溶胀工艺不仅溶胀效果好,利于溶液的均匀高质量制备,而且制备流程简单化、节能化、安全化、低成本,更适用于高效低耗工业化生产。

采用原位聚合法在针织物表面涂覆聚吡咯,制备具有良好导电性能的柔性导电针织物。采用红外摄像仪采集不同电压下聚吡咯涂层针织物的表面温度图像。结果显示,聚吡咯涂层针织物平衡温度随着施加电压的升高而升高,聚吡咯涂层针织物的表面温度与织物的功率密度成正比。对聚吡咯涂层针织物温度随时间的变化曲线进行拟合,拟合相关系数均大于0.9783。在10次循环加热测试中最高温度和稳态平均温度的变化率分别为7.04%和3.4%。柔性加热针织物在积极发热保暖服装领域具有非常广阔的应用前景。

在硫酸钠水溶液中通过电化学插层剥离阳极石墨棒获得了石墨插层化合物(GIC),以此为原料,在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中进一步超声剥离,制备了高浓度石墨烯分散液。结果表明:电化学插层剥离得到的GIC层间距较石墨的层间距大,使其易于剥离成石墨烯。石墨烯分散液浓度达到11.47mg/mL,收率为37%。所制超级电容器的比电容为162F/g。

沙棘枝条富含木质纤维素,填埋、焚烧会污染环境而且浪费资源。为充分利用闲置沙棘枝资源,采用己二酸二酰肼(ADH)为改性剂,对沙棘枝条粉(SBP)进行改性,制得ADH改性的沙棘枝条粉(ADH@SBP)。通过扫描电镜和傅里叶变换红外光谱仪对ADH@SBP产品的形貌和结构进行表征。将ADH@SBP应用于吸附去除水中茜素红S,考察了pH、温度和时间等因素对ADH@SBP吸附茜素红S的影响。结果表明:ADH@SBP吸附茜素红S的最佳条件在pH=2,温度为50℃。吸附过程符合准二级动力学吸附模型。

对自制氧化蜡通过乳化法制备得到氧化蜡乳液。考察了乳化剂种类、乳化用水量、乳化温度、乳化剂用量、乳化时间和转速等因素对氧化蜡乳液密度及油含量的影响。结果表明:复配乳化剂比单一乳化剂效果好且乳化的最佳反应条件为:复配乳化剂m(单甘脂)∶m(吐温-80)=2∶3,乳化剂用量0.5%(wt,质量分数,下同),乳化温度85℃,乳化时间35min,乳化用水量84%,转速1200r/min。将氧化蜡进行乳化得到乳白色、具有淡酯香味、分散性为二级、稳定性好、油含量低和口感好的氧化蜡乳液,且密度符合医学照影用石蜡乳液的要求。

以椰壳为吸附剂,研究了温度、pH、粒径和共存阳离子等因素对其吸附亚甲基蓝的影响及吸附特性。结果表明:椰壳对亚甲基蓝吸附快速,10min内吸附量达到平衡吸附量的90%;伪二级动力学方程较好地描述了其吸附行为;吸附过程受颗粒内扩散与液膜扩散的共同影响。温度对吸附的影响较小;pH=4～12范围内椰壳对亚甲基蓝的吸附较好;亚甲基蓝初始浓度的增加、椰壳粒径的减小以及共存阳离子的存在,均有利于提高其对亚甲基蓝的吸附量。

采用紫外光辐照法,以过氧化氢(H₂O₂)氧化降解法制备的低分子量壳聚糖(LMCS)为还原剂和稳定剂,制备了LMCS修饰的银纳米颗粒(LMCS-Ag)。运用X射线粉末衍射仪、透射电子显微镜等对所制备的样品进行了表征。结果表明:制得的纳米颗粒为球形;采用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌对其进行抗菌性能评价,LMCS-Ag具有优异的抗菌性能,对大肠杆菌的最低抑菌浓度(MIC)、最低杀菌浓度(MBC)分别为4μg/mL、8μg/mL,对金黄色葡萄球菌的MIC、MBC分别为8μg/mL、16μg/mL,具有优异的抑菌、杀菌性能。β-半乳糖苷酶活性测定试验和大肠杆菌形貌表征(SEM)表明LMCS-Ag能有效破坏细菌细胞膜,实现抗菌功能。

采用农业废弃物棉杆改性处理含铬废水,研究其对废水中Cr⁶⁺的吸附性能,考察了废液pH、棉杆用量、吸附时间、温度以及废液浓度等对Cr⁶⁺去除率的影响。结果表明,将棉杆置于0.015mol/L高锰酸钾溶液中改性4h,当废液pH=1、棉杆用量为0.3g、吸附温度为45℃、吸附时间为60min时,废水中Cr⁶⁺离子的去除率可达99.9%,较未改性的棉杆提高了26.3%。扫描电镜观察发现,改性前后棉杆吸附位点数量明显增加。采用Lagergren准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型可准确描述吸附模型,拟合实验数据所得平衡吸附量为3.08mg/g,与实验结果相符。这种改性处理含铬废水的方法操作简单、价格低廉,适合于低浓度废水处理,有利于固体废弃物的资源化利用。