石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道结合,呈六角型蜂巢晶格的二维平面材料,是构成碳质材料的基本单元。石墨烯是目前强度最大、导电导热性能最强的材料,在传感器、电池和超级电容器等领域有广泛的应用。但是在电池和超级电容器应用中,石墨烯与电解液的接触面积仍比较小,一维碳纳米管阵列垂直生长在石墨烯平台上,形成三维碳纳米管阵列/石墨烯,可进一步扩大石墨烯与电解液的接触面积同时产生协同效应,显著提高电池和超级电容器的性能。综述了三维碳纳米管阵列/石墨烯的制备方法及在电池和超级电容器中的应用。

自石墨烯被发现以来,石墨烯在各个领域的应用研究已经取得了相当的成果。主要介绍了石墨烯及其在能源收集、涂层阻隔材料等领域的应用研究,以及在这些领域的潜在应用价值。

阐述了常见的无定形全氟二氧杂环戊烷聚合物的研究进展,其中主要涉及环状单体的制备、聚合物的结构和性能以及聚合物在塑料光导纤维、气体分离膜、全氟磺酸质子交换膜等领域的应用。最后展望了该类聚合物今后的研究发展方向。

二氧化钛(TiO₂)纳米线(管)是一种具有较大比表面积的一维纳米材料,具有优秀的可逆容量、高化学稳定性和良好的赝电容特性,能降低光生电子-空穴对的复合率,并作为电子定向移动的通道。石墨烯是一种碳原子以sp²杂化形成的只有一个原子厚度的二维材料,具有超高的物理和力学性能。将石墨烯与TiO₂纳米线(管)复合,可以同时发挥这两种材料的性能优势,在锂离子电池、超级电容器和光催化等领域应用广泛。综述了TiO₂纳米线(管)-石墨烯的制备方法及其应用现状,并对其应用前景进行了展望。

大尺寸和晶体结构完整的单层和多层石墨烯的高效制备方法对其工业化生产和大范围应用具有重要意义。化学气相沉积法(CVD)是合成高质量石墨烯薄膜的最有前途的方法。综述了通过常规CVD法或改良CVD法,如等离子体增强CVD法(PE-CVD),制备单层或多层石墨烯所用的固体(S)、液体(L)和气体(G)碳源的先进研究活动和最新进展。

环氧树脂是一种性能优良的基体材料,在机械、电子电器和交通运输等领域扮演着重要的角色。然而由于其具有高度交联的网状结构使其韧性差、脆性大,限制了其进一步推广应用。对环氧树脂改性常用的包括橡胶弹性体、热塑性树脂(TP)、互穿聚合物网络(IPNs)、超支化聚合物(HBP)、热致性液晶聚合物(TLCP)、核/壳结构聚合物(CSLP)和刚性微纳米粒子等增韧改性方法。对上述方法进行了梳理和评述,分析了各种增韧改性方法的发展、机理、优点和不足,展望了环氧树脂增韧的未来发展方向。

微胶囊自修复材料是由生物体受伤愈合机制启发所构建的智能自修复体系。微胶囊自修复材料可智能地实现自身能量和物质的补充,在一定程度上增强材料的机械性能,延长材料的使用寿命。研究了自修复微胶囊的制备工艺,以及微胶囊自修复材料的自修复机理和自修复体系,简要概述了自复效果的评价方法。展望了微胶囊自修材料的发展前景。

微胶囊由于优良的性能而受到研究者的广泛关注,常用的制备方法有界面聚合法和原位聚合法等。其中原位聚合法是一种重要的微胶囊制备方法,具有成本低、适合工业化生产等优点。主要介绍了原位聚合法制备微胶囊的原理,以及制备过程中壁材原料、乳化剂、乳化速度等相关因素对制备效果的影响,重点阐述了近年来原位聚合法在制备相变材料微胶囊、阻燃剂微胶囊和自修复材料微胶囊等方面的研究现状。最后指出了原位聚合法在制备微胶囊研究中存在的问题,也对该领域未来的研究方向提出了建议。

概述了富勒烯主要的制备方法,并简要对比分析了这些方法的优缺点。从富勒烯在固体推进剂中应用的需求考虑,总结了富勒烯衍生物制备研究的最新进展。最后,讨论了富勒烯及其衍生物在固体推进剂中的应用研究现状,以期为富勒烯的制备和应用提供一定的参考。

综述了近年来聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)改性的研究进展,包括填充改性、共混改性以及纳米复合改性。通过改性,可改善PBT的冲击性、耐热性、阻燃性以及翘曲性能,使其应用领域得到进一步拓展。还指出了目前改性PBT存在的问题,并对其未来的发展趋势做出展望。

超分子凝胶是化合物通过非共价键作用组装成的物理凝胶,具有突出的相变可逆和对外界刺激的灵敏响应。在化合物中引入新的作用位点或新的功能基团,开发新非共价键作用方式和组装方式,以便提高超分子凝胶的性能是当前该领域的研究热点。杯[4]芳烃具有空腔可调、构象可变、结构易修饰、合成方便等优点,将杯[4]芳烃片段引入超分子凝胶提高了凝胶的性能,拓展了凝胶的应用范围。在金属离子、阴离子、主客体、胆固醇片段、酸等不同驱动力作用下,杯[4]芳烃衍生物组装成凝胶。介绍了杯[4]芳烃衍生物的制备方法、凝胶形成机理及其刺激响应性,总结了杯[4]芳烃超分子凝胶在分离、提纯、药物捕捉释放及作为凝胶电解质等方面的应用,对杯[4]芳烃基超分子凝胶的发展进行了展望。

煤炭在全球能源中占有相当大的比例,并将长期是世界主要的一次性能源之一。煤炭开采过程中产生的瓦斯气体和燃烧过程中产生的CO₂气体,不仅对人身安全构成威胁也对环境造成极大的破坏,违背了可持续发展战略的理念,因此煤炭的高效清洁利用成为目前亟需解决的问题。金属有机框架是近年来发展起来的一类具有一定孔径尺寸和表面积的有机-无机杂化材料,由于结构的特殊性,决定了其在气体吸附存储与分离方面有着巨大的应用潜力。从金属有机框架的结构特点出发,综述了近年来其在甲烷、CO₂吸附分离方面的研究进展。

钙钛矿型复合氧化物拥有很高的光催化活性,研究此类氧化物薄膜的制备技术及光催化特性,对促进其在印染废水治理方面的应用,具有重大的实用价值。首先介绍了该类氧化物的光催化机理,简要概括了制备钙钛矿型复合氧化物纳米薄膜常用的几种生长技术,对该类薄膜在光催化降解染料方面进行了综述,最后预测了钙钛矿型复合氧化物薄膜在该领域的研究重点并展望了发展前景。

聚合离子液体嵌段共聚物(PILs-block-copolymer)是一种集离子液体和高聚物特性为一体的新型材料,在电池、吸附分离、药物释放等领域有诸多应用。近年来,新型聚合离子液体嵌段共聚物的合成受到研究者广泛的关注,迄今为止,已有多种类型的含有聚合离子液体链段的嵌段共聚物被报道。活性可控聚合技术是合成具有明确结构的离子液体嵌段共聚物的主要方法。对近年来该领域的研究进行了综述。

过渡金属氧化物作为一种有前景的负极材料已被广泛研究,它具有成本低、耐蚀性和环境友好等优点,并且资源丰富。综述了过渡金属氧化物的微纳结构,金属氧化物/碳基复合材料及二元金属氧化物的制备并对其性能进行了研究,总结了过渡金属氧化物作为负极材料的优缺点,展望了未来的发展趋势。

综述了近年来钴基复合材料在锂离子电池负极材料、超级电容器材料、催化材料、气体敏感性测试等领域的应用研究,重点讨论了制备方法与材料形貌、应用之间的关系。Co₃O₄与碳球、石墨、碳纳米管复合时,由于碳材料的多样性、制备方法的差异性,造成复合材料的形貌千差万别,从而应用于不同的领域。总结了目前研究中出现的问题,展望了未来的发展方向。

采用⁶⁰Co-γ射线对聚酰亚胺膜进行辐照,通过傅里叶变换红外光谱、热失重分析、压差法气体渗透性能测试等方法对聚酰亚胺气体分离膜结构、热性能和气体分离性能进行表征,考察γ射线辐照对于聚酰亚胺气体分离膜性能的影响。结果表明:γ射线辐照导致聚酰亚胺膜分子结构发生了一些改变,辐射过程中发生开环反应,辐射效应以分子链断裂为主。CO₂气体通过聚酰亚胺膜的渗透系数P(CO₂)远远高于O₂、N₂以及CH₄气体的渗透系数 P(O₂)、P(N₂)和P(CH₄);吸收剂量达到50kGy时,单一气体(O₂、N₂、CO₂、CH₄)通过聚酰亚胺膜的渗透系数均达到最大值;随着吸收剂量的增加,聚酰亚胺分离膜对CO₂/CH₄体系的分离效果越来越好。

以纯红光材料稀土铕配合物Eu(TTA)₂TPY-OCH₃作为发光体,将其掺杂到聚乙烯醇(PVA)基质中通过流延法制备一系列不同浓度的PVA红光薄膜。利用红外光谱、紫外-可见光光谱、荧光光谱、差示量热以及热重等手段对荧光薄膜的结构和性能进行了分析表征。结果表明:铕配合物含量在1%～7%(质量分数)时,PVA荧光薄膜的荧光强度并未出现浓度淬灭现象,随着掺杂铕配合物浓度增加,发光强度逐渐增强。另外,PVA荧光薄膜的玻璃化温度随铕配合物含量升高而降低,所有荧光薄膜失重5%时的热分解温度均在230～240℃之间,热稳定性较好,能够满足其在众多领域的应用。

以短切玻璃纤维增强改性不饱和聚酯树脂为芯板,玻璃纤维布为面层,制备玻纤增强不饱和聚酯树脂夹层板。通过改变芯层短切玻璃纤维的含量研究夹层板复合材料的性能。研究表明:当短切玻璃纤维含量低于50%(wt,质量分数,下同)时,复合板的力学性能随纤维含量的增加而逐渐增强;短切玻璃纤维含量为50%时,复合板力学性能达到最优,其中拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别达到152.48MPa、299MPa、164kJ/m²,而且材料具有较好的耐热性和热稳定性,初始分解温度达到79℃。

制备了以聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜为底膜的加成型硅橡胶聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜,用于渗透汽化分离乙醇/水体系。通过改变膜液的固含量和配比研究了复合膜的成膜性,采用扫描电镜(SEM)表征了复合膜的形貌结构,测定了交联PDMS均质膜的平均交联链长度、凝胶含量、溶胀度和溶解选择性,考察了配比和操作温度对复合膜渗透汽化性能的影响。结果表明:当含氢硅油中氢与乙烯基硅油中乙烯基的摩尔比为2∶1时,操作温度为50℃,料液浓度为10%(质量分数)时,复合膜的分离因子最高为8.9,渗透通量为124g/(m²·h)。

采用乳化法制备以吲哚美辛为疏水药物模型、聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物(mPCL-PEG-PCL)为载体,聚乙烯醇(PVA)为乳化剂的载药纳米粒子。将制得的吲哚美辛纳米颗粒与PVA共混制备10%(wt,质量分数)纺丝溶液,通过静电纺丝法制备具有缓释性能的吲哚美辛纳米粒/PVA纳米纤维膜。可观察到所制得的纳米纤维膜表面覆有纳米颗粒;且在37℃缓冲溶液中120h仍具有药物释放性能,药物累积释放量达到78%。吲哚美辛纳米粒/PVA纳米纤维膜在药物缓释领域具有较好的应用前景。

选用聚二甲基硅氧烷(PDMS 4200)、六氟双酚A及4,4-二氟二苯砜作为单体,通过缩聚反应制备了PDMS 4200含量为5%(摩尔分数,以下同)和10%的共聚物[聚砜(PSF)-PDMS]膜,利用核磁共振氢谱仪和傅里叶变换红外光谱仪对共聚物结构进行了表征。考察了PDMS 4200含量(0～10%)、温度(298～328K)对CO₂和甲烷气体渗透性能的影响。

通过采用固体 ¹³C核磁谱图(¹³C-NMR)、元素分析(EA)、热失重-红外联用(TG-IR)和拉曼光谱分析仪(Raman)等研究了热处理聚丙烯腈(PAN)纤维的结构演变及其热裂解行为。结果表明,随着预氧化温度的升高,环化结构与含氧结构相对含量的比值先升高后降低。过多的含氧结构在后续热裂解过程中携带碳原子脱除,降低了预氧纤维的热稳定性和最终碳纤维的有序度。在充分环化的基础上,环化结构与含氧结构比值为10.39时,PAN预氧纤维热稳定性最佳。

有机共混导电纤维具有相容性好、界面稳定等优点。使用生物可降解材料3β-羟基丁酸酯(3HB)和4β-羟基丁酸酯(4HB)的共聚物(P3HB4HB)、有机导电高分子聚-3己基噻吩(P3HT),利用湿法纺丝方法,以三氯甲烷为溶剂,无水甲醇为凝固浴,成功制备出了P3HB4HB/P3HT有机复合纤维并测试表征。结果表明:复合纤维形态良好,经过碘蒸汽掺杂后,纤维由紫色变墨绿色,显示出良好的导电性,在可穿戴器件和智能服装领域有广阔的应用前景。

通过伽马辐射技术实现氧化石墨烯的辐射还原和Ni纳米粒子的负载,制备出石墨烯-镍(RGO-Ni)纳米复合材料。通过透射电镜对不同氧化石墨烯和镍盐比例下制备的RGO-Ni纳米复合材料的形貌进行分析。电磁结果显示,负载Ni纳米粒子后,复合材料的电损耗和磁损耗提高。反射率计算结果表明,RGO-Ni-1在厚度2mm、频率7GHz时达到最大的反射损耗-21.98dB。

制备了新型水凝胶改性有机硅海洋防污涂料,通过亲水高分子使涂层表面形成水化层以降低污损生物附着。利用红外光谱检测含氢硅油转化率以确定面漆粘结剂的转化率。通过设计四因素三水平正交试验,探究不同涂装体系的防污性能。通过粘附力测试、接触角测试、盐雾实验、浸泡实验、极化测试和防污性能实验等手段探究涂装体系的表面质量、耐腐蚀性能及防污性能。结果表明:制备的涂装体系在实验室沉浸实验中具有良好的防污效果。水凝胶改性有机硅防污涂层能在表面形成薄的水膜,有效地阻止了污损生物的粘附;通过调整侧链聚乙二醇烯丙基醚的分子量、反应温度、催化剂用量和硅油含氢量,可以合成相应的粘结剂调整涂层表面能;静态下涂层的防污效果比动态下更好。

采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再以GO为前驱体,尿素为掺杂剂,通过绿色、经济、简便的水热法制备了氮掺杂石墨烯;采用水热法,以尿素为掺杂剂,并加入可溶性淀粉,制备了三维氮掺杂石墨烯。加入可溶性淀粉后形成的三维结构进一步提高了氮掺杂石墨烯的电化学性能。可溶性淀粉/三维氮掺杂石墨烯复合材料修饰的电极,表面电化学反应迅速,电子转移过程主要受扩散过程控制。在GO/可溶性淀粉(质量比)为2∶1时,制备的可溶性淀粉/三维氮掺杂石墨烯具备良好的电化学稳定性,且电子迁移速率优异。

采用典型偶氮染料酸性大红GR为模板污染物,以制得的谷壳源胺基修饰的石墨烯纳米纤维(aGRNF)为吸附脱除材料,深入研究了水样中模板污染物酸性大红GR的脱除效果。分别研究了脱除时间、水样pH、aGRNF添加量及染料起始浓度等不同因素对酸性大红GR染料的脱除效果的影响。研究结果表明,制得的aGRNF与酸性大红GR间极易通过氢键、π-π键等形成弱相互作用,使得吸附脱除效果更为显著,常温下,小剂量aGRNF纳米材料即可有效脱除0.2～4.0mg/mL较宽浓度范围的水样中酸性大红GR污染物,在酸性大红GR初始浓度为1.0mg/mL,aGRNF用量为1.5mg,脱除时间为120min条件下,aGRNF对酸性大红GR的脱除效果最好,脱除率最高达到97.1%,充分展现了该纳米材料在水质净化领域的应用潜力。

采用水热法、化学沉积法、有机溶剂还原法,逐步合成了择优生长、石墨烯基复合材料包覆改性的锂离子电池四元复合正极材料LiFePO₄/CuO/Ag/RGO。分别采用XRD、TEM和循环充放电等手段对材料进行性能表征。结果表明,包覆后的LiFePO₄呈橄榄石型结构,包覆材料未对LiFePO₄结构和晶型产生影响。所制备的材料呈现择优生长的棒状结构,石墨烯基复合材料将LiFePO₄包覆,构成稳定的导电网络。电化学性能测试表明,改性后的复合材料在0.2C倍率下首次充放电比容量最高达到166mA·h/g。即使在50C高倍率下首次放电比容量依然达到87.9mA·h/g,表现出优良的的倍率和循环稳定性。

以化学共沉淀法制备出Fe₃O₄磁性纳米粒子,通过壳聚糖(CS)修饰制备得Fe₃O₄/CS磁性微球,再将Fe₃O₄/CS磁性微球与表面富含羧基的碳量子点(CQDs)连接,合成了以碳量子点为荧光材料的磁性荧光双功能纳米微球Fe₃O₄/CS@CQDs。经过红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度计、振动样品磁强计(VSM)、荧光显微镜及透射电子显微镜(TEM)对该纳米材料表征。结果表明:双功能纳米微球Fe₃O₄/CS@CQDs饱和磁化强度达到13.66emu/g,分散性良好,粒径约为45nm,具有良好的荧光性能及磁响应性,有望取代以半导体量子点作为荧光材料的磁性复合材料,在生物医学等方面得到广泛应用。

为了得到绿色环保,吸盐水率较高的农业用保水剂(SAR),以 ⁶⁰Co-γ射线辐照引发均相水稻秸秆接枝共聚,采用红外光谱对水稻秸秆、预处理水稻秸秆和高吸水树脂进行结构表征,探讨了辐照剂量、丙烯酰胺与丙烯酸比例、秸秆与单体配比对树脂吸水倍率和吸盐水倍率的影响,并进行了保水性能测试。结果表明:低温NaOH+尿素溶液处理后的秸秆,辐照剂量为6kGy,秸秆与单体比为1∶9,丙烯酰胺与丙烯酸比为1.5时可以达到760倍的吸去离子水倍率和130倍0.9%吸盐水倍率,克服了传统方法接枝率低、能耗高、污染重和保水性差等难题。

采用高强度超声波以及改变反应时间来调控聚苯胺的结构和形貌;利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对所制聚苯胺的结构和形貌进行表征和分析。结果表明:高强度超声波及反应时间对聚苯胺结构和形貌产生明显的影响,特别是长时间、高强度超声波作用下,制备的聚苯胺呈现新的结构特征。

采用化学氧化法,以盐酸为掺杂剂合成一类新型的聚苯胺衍生物——聚邻乙氧基苯胺(POEA)。通过考察反应温度、反应时间、氧化剂用量、掺杂盐酸浓度对POEA溶解性和电性能的影响规律,优化其合成条件:在反应温度15℃,反应时间6h,盐酸摩尔浓度1.00mol/L,过硫酸铵(APS)与邻乙氧基苯胺(OEA)的质量配合比为1∶1条件下,制得的POEA的溶解度为67.52%、电导率达到0.00871S/cm,具有较好的热稳定性和电容性能,在电容电极材料领域应用前景较好。

利用水热法制备了纳米ZnO颗粒,同时采用聚噻吩对其原位改性,利用X射线粉末衍射仪、扫描电镜和红外光谱对所制ZnO复合材料的结构和形貌进行表征分析。将合成的改性ZnO纳米颗粒用于传感材料,研究了其在检测挥发性有机物中的气敏性能。结果表明:聚噻吩掺杂纳米ZnO有利于复合材料气敏性能的提高,添加量不同对丙二醇的选择性和响应有明显影响,当掺杂量为10%(质量分数)时,对5×10^-6的丙二醇的响应达到14。说明聚噻吩改性的纳米ZnO是可以有效检测丙二醇的气敏性材料。

静电纺丝技术在近几十年来得到了快速发展,静电纺丝制备的纳米纤维具有比表面积大和孔隙率高的优点,因而广泛应用于海水淡化、电池隔膜和重金属离子吸附等领域。结合层层组装法,以交联的静电纺聚乙烯醇(PVA)为基底,壳聚糖(CTS)和海藻酸钠(SA)为聚电解质,成功制备了复合纳米纤维膜,并对复合膜表面的聚电解质层(PEL)进行了交联,考察复合膜的抗水解性能。结果表明:交联最佳条件为戊二醛/丙酮=2.0%(质量分数)、时间3h、pH=2。

利用高挥发溶剂,采用静电纺丝技术,通过在二醋酸(CA)纺丝液中添加不同质量分数(0%、1%、2%、3%和4%)的有机改性蒙脱土(O-MMT),制备CA/O-MMT复合多孔纤维膜,通过对亚甲基蓝染料的吸附,比较纤维膜的吸附性能。通过电导率仪和黏度计分别对纺丝液的电导率和黏度进行测试;利用扫描电镜分析O-MMT加入量对制备的复合纳米纤维形貌的影响;利用傅里叶变换红外光谱证实CA/O-MMT复合多孔纤维膜的复合结构;采用透射电镜观察O-MMT在纤维中的分布;通过紫外-可见分光光度计测量复合纤维膜对染料的吸附性能。结果表明:随着O-MMT含量的增加,纤维直径变细,纤维珠节增加,但纤维膜对亚甲基蓝染料的吸附性能提高;且反应温度的升高有利于复合纤维膜对亚甲基蓝染料的降解;酸性条件不利于复合纤维膜对亚甲基蓝染料的降解。

为了提高铝镁合金粉的防氧化性和分散性,在不同反应温度条件下,采用硅烷偶联剂对40μm雾化球形镁铝合金粉进行表面改性,利用热分析、扫描电镜、电子能谱、粒度分析等手段对表面处理后的样品进行了分析,研究了硅烷偶联剂反应温度对铝镁合金粉表面改性的影响。结果表明:硅烷偶联剂能够在铝镁合金粉表面形成一层硅烷膜,从而避免铝镁合金粉体的氧化,降低其熔点、缩短氧化温度区间,可以提高铝镁合金粉的分散性;反应时间为1.5h、反应温度在40℃时表面改性效果最优。

硫脲改性后的壳聚糖(TCS)为印迹单体,氧化石墨烯(GO)为载体,铜离子(Cu²⁺)为模板,在环氧氯丙烷为交联作用下,制备出一种具有Cu²⁺印迹的GO/TCS微球(IM-GO/TCS)。研究结果表明:当吸附剂IM-GO/TCS用量为0.5g/L,pH=6,温度35℃,Cu²⁺初始浓度为100mg/L,吸附时间为120min条件下,IM-GO/TCS对Cu²⁺的吸附量达到146.105mg/g,对Cu²⁺的选择系数达到9.745,相对分离比达到12.558。

以对苯二胺(PPD)改性的氧化石墨烯(GO)为碳载体,三氯化铁(FeCl₃)为金属源,聚苯胺(PANI)为氮源,经高温热处理和酸蚀制备了结构均匀的铁-聚苯胺/功能化石墨烯(Fe-PANI/PGO)催化剂,并考察其对氧气(O₂)的催化还原性能。结果表明:Fe-PANI/PGO催化还原的起始电位和半波电位可分别达到-0.057V和-0.122V,极限电流密度更是达到了-5.145mA/cm²。同时,阐明了Fe-PANI/PGO催化剂的催化活性提升主要归因于碳结构无序性的增大。

以无机盐五水硝酸锆[Zr(NO₃)₄·5H₂O]为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备二氧化锆(ZrO₂)材料,借助X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、热重(TG-DTG)、能谱(EDS)、扫描电镜(SEM)和N₂吸附-脱附等测试方法,研究中低温焙烧对ZrO₂材料微观结构和热稳定性的影响。结果表明,随着焙烧温度的不断升高,ZrO₂的晶型发生两次转化,先由无定型转化为四方相,进而变为单斜相,400℃焙烧的ZrO₂材料热稳定性良好,结构致密,四方相ZrO₂结晶度高达88.86%,晶粒尺寸为10.10nm,平均孔径为3.13nm,比表面积为24.74m²/g。

以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和正辛胺(OA)为单体,聚丙烯非织造布(PP)为基体,采用一步开环法制备了一种新型的两亲性吸附剂(PP-g-GMA-OA)。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角测量仪对改性前后PP非织造布的表面化学组成、表面形貌及润湿性能进行分析。采用批量实验法研究其对壬基酚(NP)的吸附行为,主要考察了pH、离子强度及温度对NP吸附效果的影响,并探讨了PP-g-GMA-OA的解吸和再生性能。结果表明,当溶液pH值为9,氯化钠浓度为0.04mol/L,温度为15℃时,PP-g-GMA-OA对NP的吸附效果达到最好,最大吸附量183.2mg/g,且在5次吸附-解吸循环后,吸附效率仍能达到原吸附量的93%。

提高铜浆的导电性,选用松油醇-乙基纤维素系列有机载体,粒径为10μm的铜粉为主导电相,添加少量石墨烯为导电增强相,熔点为430℃的玻璃粉为粘结剂,按一定质量分数配合比混合制备石墨烯-铜复合浆料。并利用四探针测试仪、扫描电子显微镜(SEM)等分析测试研究有机载体对石墨烯-铜复合浆料性能的影响。结果表明:乙基纤维素、松油醇、消泡剂、硅烷偶联剂、乙酸乙酯的质量分数配合比为4.75∶82.18∶2.57∶5.37∶5.13条件下制得的有机载体性能较好;有机载体用量为20%(wt,质量分数)条件下,制得的石墨烯-铜复合浆料在丝网印刷过程中能够获得平整的印刷结构,具有较小的电阻率,为17.14mΩ·cm;添加少量石墨烯后复合铜浆电阻率比纯铜浆料降低了50.22%。

用水热法合成了镱离子(Yb³⁺)/铒离子(Er³⁺)分别共掺杂钨酸钆银(AGWO)、钼酸钆银(AGMO),分别制得钨酸钆银∶镱/铒(AGWO∶Yb³⁺/Er³⁺)上转换发光材料、钼酸钆银∶镱/铒(AGMO∶Yb³⁺/Er³⁺)上转换发光材料,采用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光光谱仪对合成样品的结构特征、表面形貌以及发光性能进行了表征。研究结果表明:在不同浓度Yb³⁺和Er³⁺共掺条件下,所得粉体样品的物相分别与AGWO、AGMO基质物相一致;随着合成条件的变化,样品具有不同的形貌:AGWO∶Yb³⁺/Er³⁺呈棒状、AGMO∶Yb³⁺/Er³⁺呈粒状;在980nm激光激发条件下,可以观测到波长位于525nm、550nm处的绿色发射光谱和波长位于660nm处的红色发射光谱,分别对应于Er³⁺的 ²H_11/2→⁴I_15/2(525nm)、⁴S_3/2→⁴I_15/2(550nm)和 ⁴F_9/2→⁴I_15/2(660nm)特征跃迁。通过对比可发现,在Yb³⁺/Er³⁺掺杂浓度相同的条件下,AGMO∶Yb³⁺/Er³⁺具有较强的发射强度。

聚丙烯腈(PAN)碳纤维由有机纤维经过高温处理得到,其结构和性能与热处理时间密切相关。采用固体核磁共振碳谱仪、热失重分析仪、X射线衍射仪和力学性能分析等研究了热处理时间对预氧纤维结构、碳纤维结构和性能的影响。结果表明:预氧化时间的延长使环化、脱氢和氧化反应形成的—CN、CC、CCH、CO含量增加,使预氧纤维的稳定性增强,形成的碳纤维微晶尺寸较小、层间距较大,碳纤维拉伸强度和拉伸模量较大,但体密度较低;随着碳化时间的延长,纤维的热稳定性呈现先下降后增强的趋势,碳纤维的微晶尺寸增大,层间距减小,碳纤维的体密度、拉伸强度和拉伸模量增加。

以四硫代钼酸铵为原料、在甲酰胺-乙醇体系中,使用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为表面活性剂,通过溶剂热法成功制备出了球状MoS₂,并对其进行SEM、TEM、XRD表征。结果表明,所制备样品为具有球状形貌、纯相的MoS₂。同时将样品作为负极材料组装成扣式电池,并对其进行电化学性能测试。所制备的材料在0.28A/g的电流密度下首次充放电容量分别达到997.9mA·h/g、1179.1mA·h/g,库伦效率达到84.6%。经过100周恒流充放电循环后,材料的放电容量仍能达到740.8mA·h/g,样品表现出了良好的循环稳定性。

通过直接酯化法,以2,5-噻吩二羧酸(TDCA)和乙二醇(EG)为原料,钛酸丁酯为催化剂,合成了新型的聚2,5-噻吩二羧酸乙二醇酯。采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(¹H-NMR)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、电子单纤强力仪对制得的聚2,5-噻吩二羧酸乙二醇酯和纤维进行了测试。研究结果表明:2,5-噻吩二羧酸乙二醇酯的玻璃化转变温度为63.2℃,熔点为185.5℃,起始热分解温度(失重率2%条件下)为353.9℃,主要失重温度为412℃,具有良好的热稳定性;2,5-噻吩二羧酸乙二醇酯纤维的断裂强度最高可达2.92cN/dtex。

以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、聚醚多元醇(EP3600)、环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)为主要原料,以1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,采用半预聚体法合成了一系列聚氨酯弹性体。研究了多元醇配比、预聚体异氰酸根(NCO)含量、扩链剂用量、异氰酸根指数对聚氨酯弹性体性能的影响。结果表明:数均分子量为1000的PTMG(PTMG1000)与EP3600摩尔比为4∶6,预聚体中NCO质量分数为9.5%,BDO质量分数为2%,异氰酸根指数为1.10时,可操作性最好,制备的聚氨酯弹性体力学性能最佳。

碘吸附器是核电站等核设施空气净化系统的关键设备,主要由金属壳体和内部装填的浸渍活性炭组成。浸渍活性炭受多种因素影响而引起的中毒老化效应,是导致碘吸附器及浸渍活性炭净化效率下降的主要原因。对中毒和老化条件下浸渍活性炭吸附放射性甲基碘效率进行了研究,利用N₂吸附进行了老化活性炭的孔结构分析,并进一步分析了造成浸渍活性炭中毒和老化的影响原因。研究发现,使用3年以上的浸渍活性炭的吸附效率开始下降,老化时间越长,效率越低;老化对浸渍活性炭孔结构造成不利影响,但对浸渍剂的影响是浸渍活性炭效率下降的主要原因。

合成了复合电解质Sn_0.85Ga_0.15P₂O₇/聚苯醚(Sn_0.85Ga_0.15P₂O₇/PPO)。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对产物进行分析,XRD结果表明Sn_0.85Ga_0.15P₂O₇和PPO复合没有发生反应生成新物质,SEM结果表明样品致密性良好。采用电化学工作站对Sn_0.85Ga_0.15P₂O₇/PPO的中温电性能(100～350℃)进行了研究。电化学结果表明,湿润氧气气氛中Sn_0.85Ga_0.15P₂O₇/PPO在300℃即可达到最大值1.2×10^-2S/cm。其在300℃开路条件下的电解质阻抗、极化阻抗分别为8.69和0.51Ω·cm²。H₂/O₂燃料电池性能测试表明,在0.54V时有最大输出功率密度60.5mW/cm²。

采用溶剂热法制备了Mg掺杂的磷酸铁锰锂(LiMn_0.8-xFe_0.15+xMg_0.05PO₄)正极材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、恒流充放电等手段对合成样品的结构、形貌及电化学性能进行了测试与表征。结果表明,所制样品为具有良好橄榄石型结构的纳米颗粒。Mg的掺入提升了材料中Mn和Fe的容量发挥率,0.1C倍率下材料的容量提升率达23.2%,1C倍率时循环100周后材料比容量为110.1mAh/g,容量保持率高于94%。

以壳聚糖为生物模板制备介孔纳米氧化铈材料,对合成的纳米氧化铈进行了X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),N₂-吸附脱附表征。以甲基橙溶液为模拟的染料废水,探究了氧化铈的用量、溶液的pH、吸附时间等因素,对介孔氧化铈吸附甲基橙溶液的影响。结果表明:合成的纳米氧化铈具有海绵状多孔的微观结构,比表面积为202m²/g,空隙量为0.199cm³/g,平均孔径为12.48nm,在pH=7,纳米氧化铈用量为0.3g,甲基橙浓度为 3mg/L,吸附时间为30min的条件下,对甲基橙的吸附率可达到61.56%。

结合水热法和沉淀法成功制备了核壳结构的SnS₂/BiOBr复合光催化剂。通过X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电镜、能谱和荧光光谱等手段对样品的物相组成、形貌和光吸收性质等进行表征,并在可见光下催化降解甲基橙作为探针来评价所合成样品的光催化活性。结果表明:SnS₂能有效提高BiOBr光催化性能,SnS₂/BiOBr在可见光下光照100min降解率达到77%,活性优于BiOBr或SnS₂。此外,SnS₂/BiOBr复合光催化剂稳定性高,重复使用性能良好。

采用水热/共沉淀法合成新型磁性纳米可见光光催化材料BiOI/Fe₃O₄,通过X射线衍射仪和扫描电镜对材料进行表征分析。采用氙灯模拟太阳光照射,构建可见光照射下BiOI/Fe₃O₄催化剂耦合过一硫酸氢盐(PMS)催化氧化水环境中残留的水溶性偶氮染料酸性橙Ⅱ的体系。考察了催化剂投加量、PMS浓度等因素对酸性橙Ⅱ降解效果的影响,并通过自由基淬灭实验初步探讨了催化作用机理。结果表明:磁性纳米颗粒Fe₃O₄均匀地负载在花球状的BiOI上;在催化剂投加量为0.5g/L、PMS浓度为0.25mmol/L的优化条件下,浓度为20mg/L的酸性橙Ⅱ在1h内降解率可达到99.2%,并符合拟一级动力学模型;材料循环使用3次后,酸性橙Ⅱ降解率仍可达到98%以上;实验证明体系中主要的活性物种为羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(·SO^-₄)。

金属有机框架(MOFs)材料具有较大比表面积和可调孔径等特点,已成为近年来的研究热点,它在催化、储氢、药物缓释和吸附分离等领域拥有广阔的应用前景。但MOFs材料回收困难的缺点限制了其推广应用,因此人们将传统MOFs材料与功能性纳米粒子结合,形成新型纳米复合材料,这极大地拓宽了MOFs的应用范围。介绍了MOFs与磁性纳米颗粒结合构成磁性金属有机框架(MMOFs)材料的制备方法,及其在环境污染物检测分离领域中的应用进展。

黏土因一系列优异性能而被广泛应用于黏土基吸附剂及催化剂的制备,并用于废水中难降解有机物的降解研究。系统总结了黏土基非均相催化剂的制备方法,阐述了黏土基非均相催化剂在难降解废水处理领域的研究现状。其中黏土基非均相催化剂的分离、催化剂形貌的控制、活性组分的浸出问题、难降解有机物降解过程动力学及机理等方面的问题仍然是今后研究的重点。

地下水的硝酸盐污染日趋严重,尤其在广大农村地区以及城市近郊区问题更加严重。长期饮用硝酸盐含量超标的地下水,会影响人体健康引发疾病。因此,必须采取有效的方法对地下水中的硝酸盐进行处理使其达到饮用水水质标准要求。在众多的去除硝酸盐的方法中,电化学法因反应设备简单、操作简便易控、无剩余污泥产生及投资成本低等优势而被人们所关注,而电极材料在去除硝酸盐的过程中起着最关键的作用。对近年来电化学法去除地下水中硝酸盐反应过程中使用的电极材料进行了研究,发现使用多金属复合纳米电极材料去除硝酸盐的效果较好且是未来研究发展的趋势。

在氢氧化钠碱性条件下采用二硫化碳(CS₂)与聚乙烯亚胺(PEI)链上的胺基反应,制得功能化PEI螯合树脂(PEIDT)。通过FT-IR对PEIDT进行评价;并研究不同pH、钴(Co²⁺)离子初始浓度条件下,PEIDT对硫酸钴(CoSO₄)水样中Co²⁺离子螯合吸附性能的影响。研究结果表明:在PEI分子链上成功引入黄原酸基使其功能化后,能吸附去除CoSO₄水样中的Co²⁺离子;在pH=6.0,Co²⁺离子初始浓度为25mg/L,功能化PEIDT加入量为300mg/L条件下,PEIDT对Co²⁺离子的去除率达到90%。

术后粘连一直是外科临床专业面临的一个重要问题,是引发术后并发症的主要原因。综述了现有的减少或预防术后粘连的方法,如改善外科手术技术、药物疗法及物理隔离阻隔法,介绍了近年来用于物理隔离的可吸收高分子材料,其中明胶类和聚乙二醇类防粘连材料具有广阔的应用前景。基于柠檬酸的生物可降解弹性体CABEs具有优良的生物相容性、血液相容性以及可控的机械性能和降解性。故提出一种合成防粘连材料的新方法,即用柠檬酸修饰天然多糖,合成满足应用要求的生物可降解防粘连材料。

双酚A是世界上生产和消费最多的化学品之一,属于一种内分泌干扰物,废水环境中的双酚A威胁着生态环境和人类健康。吸附法脱除水溶液中双酚A具有简单、便捷、高效、选择性强等优势。综述了近三年来处理水中双酚A的吸附材料的研究进展,介绍了矿物类材料、碳材料、高分子类材料、生活及工农业废弃物衍生材料、磁性材料和分子印迹聚合物吸附材料的制备方法、结构特点和吸附性能,并对双酚A吸附材料的研究方向进行了展望。

透光混凝土随着模块化建筑的发展而兴起,是新生的具有艺术效果的功能建筑材料。简单介绍了透光混凝土的起源、应用特点及建筑案例,着重介绍了透光混凝土的制备工艺以及功能化进展,并对透光混凝土的发展方向进行了展望。

将纳米高岭土(NK)改性后应用于矿用卡车轮胎的胶料中,在天然橡胶与丁苯橡胶共混为基底的条件下,探讨NK与炭黑、白炭黑的协同作用及其对传统矿用卡车轮胎胎面胶性能的影响。结果表明,添加NK之后,矿用卡车轮胎胎面胶的硬度基本保持不变,定伸应力、拉伸强度和扯断伸长率都略有提升,但撕裂强度下降,在NK用量为15份,老化后的条件下,矿用卡车轮胎胎面胶的硬度为68H,300%定伸应力为15.18MPa,拉伸强度为19.56MPa,扯断伸长率为398%,但撕裂强度为48.00kN/m(未老化条件下),比没有添加NK的轮胎胎面胶下降31.03%。添加NK后,打破了高填充量的炭黑、白炭黑对橡胶分子链的圈闭作用,胎面胶的动态生热减少。

碳化钼具有类铂的催化性能,因而纳米碳/碳化钼作为催化剂在许多催化反应、能源和环境领域具有潜在的应用价值。对近年来制备新型纳米碳与碳化钼的方法、在催化等领域的应用研究进行了综述和总结,并展望了在传感领域的应用前景。

采用纤维素为原料,氢氧化锂(LiOH)/尿素/水(H₂O)体系为溶剂,硅酸钠(Na₂SiO₃)为硅源,在纤维素凝胶骨架中原位合成纳米二氧化硅(SiO₂),制得SiO₂/纤维素复合气凝胶,并考察了SiO₂对其结构和性能的影响。结果表明,SiO₂/纤维素复合气凝胶不仅保持了纯纤维素气凝胶的骨架结构,同时SiO₂显著增加了气凝胶的比表面积,改善了力学性能,在SiO₂用量为47.27%(wt,质量分数)条件下,SiO₂/纤维素复合气凝胶的比表面积高达528m²/g,压缩模量为6.18MPa。

采用水热法制备掺杂镓(Ga)的氧化锌(ZnO)导电粉体,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDX)等,对材料的组织结构、形貌、粒度等进行了分析和表征。结果表明,制得的ZnO纳米导电粉体具有六方纤锌矿结构,结晶完好,颗粒呈棒状、球状或片状,平均粒径20.04nm,具有导电性,在160℃水热反应3h,Ga用量为1.8%(wt,质量分数)条件下,ZnO纳米导电粉体的电阻率最低,为2.18×10⁶Ω·cm。

采用溶液聚合法制备了磺化腐植酸保水剂,探讨了影响磺化腐植酸保水剂制备的因素,采用扫描电镜、红外光谱和X射线衍射仪等手段对制备的保水剂进行表征,并用吸水倍数对保水剂在不同介质中的吸水时间、不同温度条件下的吸水性能和沙土的保水性能进行分析。结果表明:在磺化腐植酸投加量为0.3g、中和度为60%、n(KPS)/n(AA)为0.002、n(MBA)/n(AA)为0.0003时,其吸水倍数高达1034g/g;腐植酸在接枝前后,表面形貌发生变化,且其表面积明显增大;腐植酸接枝后具有丙烯酸的特征基团,磺酸基团可能被负载;腐植酸在磺化前后以及接枝前后性质发生了改变。所制保水剂在吸水2h后趋于饱和,在蒸馏水中的吸水效果最好,较低温度时吸水效果也较好。随使用时间的延长,在沙土中吸水倍数逐渐下降。

综述了近年来国内外报道的纳米铁氧体的合成方法,包括高温固相法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、燃烧合成法、水热法等,着重分析比较了各种合成方法的优缺点,并对其工业应用前景进行了展望。

简要介绍了环糊精化学的产生与发展、环糊精化合物的结构特征、性能及应用。详细介绍了新型环糊精超分子聚合物的制备及在波谱分析中的应用;新型环糊精衍生物的制备及在分析分离科学中的应用;环糊精衍生物的超分子组装及应用。并对环糊精化学的发展进行了展望。

为了提高硅酸盐基陶瓷涂层对金属基体的腐蚀防护性能,在304不锈钢表面制备了4种不同Al含量的硅酸盐基陶瓷涂层(简记为S1—S4)。运用扫描电子显微镜对涂层在3.5% NaCl溶液中浸泡后的微观形貌进行分析,并分别研究了涂层试样腐蚀前后单位面积上的质量变化情况以及涂层的电化学腐蚀行为。结果表明,S3涂层经400h腐蚀液浸泡后基本保持表面平整,相同腐蚀条件下,S3涂层的单位面积质量损失最小,经800℃熔烧,S3涂层能形成较为稳定的钝化区间,表现出最佳的耐腐蚀性能。

研究了壳聚糖(CS)、丝胶(SS)及壳聚糖/丝胶(CS/SS)对再生纸(废旧餐巾纸)机械性能的影响。研究表明,当CS/SS质量比为4∶6,在再生纸浆(RP)中含量为6%时,CS与RP及SS之间的相互作用力最大,RP/CS/SS再生纸的抗张指数、撕裂指数及耐折度达到最大值。SS的加入可以提高纸张柔韧性。SEM测试表明,通过CS与纸张纤维及SS的相互作用,CS/SS在再生纸纤维上均匀分布,没有发生自聚集现象,并且RP/CS/SS纸张的紧密度有所提高。