综述了薄膜晶体管驱动液晶显示器(TFT-LCD)用聚酰亚胺(PI)取向层的研究应用进展以及未来发展趋势。从TFT-LCD对PI液晶取向层的性能需求、PI液晶取向层的分子结构设计与研究开发现状以及PI液晶取向层在TFT-LCD中的实际应用等方面进行了阐述,重点介绍了摩擦型PI液晶取向层以及光控型PI液晶取向层的研究与应用进展。

聚苯胺因具有特殊的光学和电学性质受到广泛关注,也因难加工的特性在生产上受到制约。橡胶是具有特殊力学性能的聚合物材料,聚苯胺/橡胶复合材料在改善聚苯胺可加工性的同时,还拓宽了橡胶类材料的应用范围。介绍了导电聚合物聚苯胺/橡胶复合材料的制备方法以及聚苯胺/橡胶复合材料在电磁屏蔽材料、防腐材料等领域的研究进展并对其发展前景进行了展望。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种应用广泛的工程塑料,为进一步提升材料性能以拓宽其工程应用领域,采用无机纳米二氧化硅(SiO₂)粒子填充改性已成为最为有效的途径之一。针对PET/SiO₂纳米复合材料,主要从纳米SiO₂表面改性、复合材料制备以及复合材料性能三方面综述其研究进展。在此基础上,对PET/SiO₂纳米复合材料的研究方向进行了展望。

基于德温特专利数据(DII),应用专利计量方法研究金属有机框架(MOFs)材料的研究现状及发展趋势。在DII数据库中检索1963年至2016年12月31日的MOFs专利记录1356条,采用汤森路透开发的分析软件(TDA)对采集的专利数据进行分析和研究,并借助可视化的分析工具,从专利总体态势、专利权人、专利技术领域和MOFs专利在中国的申请情况等方面进行分析。为我国相关领域的研究者提供具有一定价值的技术文献信息,也为我国加快MOFs材料技术创新、增强专利成果转化等提供参考。

氧化石墨烯(GO)是一种石墨烯衍生物,具有独特的二维纳米片层结构,表面含有大量羟基、环氧基、羧基和羰基等含氧官基团,加之具有超大的比表面积、良好的亲水性和生物相容性等特性,使其作为纳米组分更易与聚合物、无机物及小分子等物质作用制备复合材料。综述了近年来GO复合材料在吸附材料、分离材料、电极材料、传感器材料、界面改性、光电热材料、高性能材料及催化等领域的研究,并从可持续发展的角度对要拓宽和实现GO复合材料的大规模工业化应用存在的问题进行了总结及展望。

综述了三氟氯乙烯共聚物的主要种类及性能特点,介绍了已商业化的三氟氯乙烯共聚物的应用领域及近年来的研究进展,并对三氟氯乙烯共聚物的发展前景进行了展望。

硅橡胶具有模量低、弹性好、响应快,且其模量在较大温度范围内保持恒定的优点,受到了介电弹性体研究者的广泛关注。然而,硅橡胶介电常数低,用于驱动器时驱动电压高、电致应变小,应用范围受到限制。采用高介电常数的无机粒子填充硅橡胶是提高其介电常数的有效手段之一。综述了常用的高介电无机粒子填充硅橡胶基介电弹性体的研究进展、电致应变性能的影响因素,以及复合介电弹性体的模量增大、介电损耗升高问题及其解决办法。

碳纳米管作为一种结构独特的一维纳米材料,不仅拥有优异的力学、电学、光学和磁学特性,还表现出良好的生物相容性和生物功能性。通过对碳纳米管进行修饰和改性,可制备出具备各种优良性能的碳纳米管复合材料,从而广泛应用于生物检测领域。综述了碳纳米管复合材料在药物检测、病毒检测、肿瘤检测以及基因检测方面的应用,并对目前亟待研究的重要问题及研究方向进行了展望。

金属有机骨架(MOFs)材料由于具有表面积大、结构多样性、永久孔隙率高和热稳定性高等优点,广泛应用于存储、分离和催化等领域。生物燃料是对环境无害且呈碳中性的一类新型可再生能源。主要介绍了研究MOFs吸附与分离性能的理论方法,综述了有关MOFs在生物燃料吸附与分离性能领域的实验和理论方面的最新进展,分析了提高吸附和纯化性能的方法和途径。最后讨论了MOFs在生物燃料领域未来的研究方向和发展前景。

磷酸铁锂(LiFePO₄)因其优异的性能,是极有发展潜力的锂离子动力电池用正极材料,但材料本身较低的电导率制约了其大规模应用。采用高导电碳材料对LiFePO₄进行表面包覆可有效解决这一问题。综述了LiFePO₄表面碳材料包覆改性研究进展,对碳材料包覆提升LiFePO₄正极材料电化学性能的作用机制进行了阐述,并对LiFePO₄正极材料的研究方向进行了展望。

系统总结了石墨烯基三维宏观体材料的几种构筑方法,综述了石墨烯基复合材料在染料、重金属离子、油类和有机溶剂等水体常见污染物中的研究进展。石墨烯基复合材料的稳定性能、高效、再生、成本及其在水处理领域的实际应用仍然是今后研究的重点。

为了提高聚酰亚胺(PI)的导电性能,采用原位聚合法制备PI膜,然后通过离子交换法制备了银(Ag)负载PI复合膜,分别采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)对Ag负载PI复合膜表面负载Ag的分散状态和结构进行了表征,通过热分析和拉力测试对Ag负载PI复合膜的热稳定性和力学性能进行了分析,并采用测电阻法对Ag负载PI复合膜的导电性能进行了测试。结果表明,Ag均匀分布在膜的表面,颗粒大小约20μm,膜表面有非常特征Ag衍射峰;对比纯PI膜,在硝酸银用量为0.05mol/L提高至0.50mol/L条件下,Ag负载PI复合膜的分解温度由522.10℃降至505.79℃,拉伸强度由120.2MPa下降至78.26MPa,复合膜的热稳定性和力学性能下降;纯PI膜无导电性,Ag负载PI复合膜的电阻约1Ω,复合膜的导电性能更好。

采用熔融缩聚的方法合成生物质聚酰胺(BDI),以氧化石墨烯(GO)和凹凸棒土(ATGO)为增强剂,通过静电纺丝制备了聚酰胺/氧化石墨烯(BDI/GO复合膜)、聚酰胺/凹凸棒土复合膜(BDI/AT复合膜)。采用黏度测试、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)、红外测试(FT-IR)、X射线(XRD)等测试方法对纤维膜的结构性能进行了分析比较研究。研究结果表明,在GO用量为0.5%制得的BDI/GO复合膜,具有形貌良好的纤维,最大失重温度达到447.9℃,热稳定性比纯BDI得到提高,但不明显,弹性模量达到6.48MPa,是纯BDI纤维膜0.14MPa的60倍左右,拉伸强度达到1.77MPa,是纯BDI纤维膜0.56MPa的4倍左右;在AT用量为5%制得的BDI/AT复合膜,具有形貌良好的纤维,最大失重温度达到447.7℃,热稳定性有所提高,但不明显,弹性模量达到0.52MPa是纯BDI纤维膜0.14MPa的8倍左右,拉伸强度达到1.88MPa是纯BDI纤维膜0.56MPa的4倍左右。

采用溶胀悬浮聚合法制备低密度聚乙烯/聚苯乙烯(LDPE/PS)互聚物,研究了苯乙烯(St)溶胀LDPE的条件以及聚合温度、引发剂过氧化苯甲酰(BPO)含量、聚合时间对LDPE/PS互聚物的影响。结果表明:St溶胀LDPE的最佳条件为温度40℃、溶胀时间150min;在聚合温度90℃、聚合时间9h、引发剂BPO质量分数为1%条件下,St转化率高达90%。全反射傅里叶变换红外光谱分析证明LDPE/PS互聚物中含有低密度聚乙烯接枝聚苯乙烯(LDPE-g-PS)共聚物,其质量分数为1.21%;扫描电子显微镜分析表明PS以不规则的颗粒状分布在LDPE基体中。LDPE/PS互聚物用超临界CO₂发泡,在发泡压力2.5MPa、发泡温度120℃条件下,互聚物具有良好的发泡能力。

在丁苯橡胶基体(SBR)中添加了不同份数的尼龙66(PA66)短纤维制成PA66/SBR复合材料,并对其力学性能、导热性能进行研究,使用扫描电子显微镜(SEM)观察拉伸试样的断裂形貌。结果表明:添加了10份PA66短纤维的PA66/SBR复合材料100%定伸应力和撕裂强度提升幅度最大,分别提高了264.7%和48.47%;添加4份PA66短纤维的PA66/SBR复合材料导热系数提高幅度最大,提高了11.69%。

制备了4组不同浓度的醋酸钠水溶液。将纯三水醋酸钠分别在70℃、75℃、80℃、85℃不同加热温度中熔化后进行冷却,来研究加热温度对过冷度的影响。4组样品在85℃水槽中熔化后分别在10℃和0℃低温槽中冷却,手动播种三水醋酸钠晶粒触发结晶放热,来研究醋酸钠水溶液的稳定过冷和放热性能;并通过DSC测试醋酸钠水溶液的相变温度和潜热值。结果发现,过冷度随着加热温度的升高而增大,加热温度超过80℃时,三水醋酸钠可以实现稳定过冷。醋酸钠水溶液的相变温度与潜热值随着浓度的降低而降低,且过冷液体随浓度的降低过冷状态越稳定。其中60%浓度的醋酸钠水溶液相变温度为58.4℃,潜热值最大,达到265.4kJ/kg,无相分离,适合作为跨季节储热的相变材料。

以硅酸乙酯(TEOS)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)和二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)为硅烷单体,以柠檬酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法制备乙烯基甲基硅树脂,并添加固化剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)使制备的硅树脂可以在较低温度(50℃)下固化。采用红外光谱(FT-IR)对比硅树脂固化前后的结构变化;通过接触角、吸水率、电化学阻抗谱(EIS)测试了不同n(R)/n(Si)、n(Si—OC_nH_2n+1)/n(H₂O)、pH以及固化剂用量对硅树脂涂层耐水性和防腐蚀性能的影响。结果表明:当n(R)/n(Si)=1.4/1、n(Si—OC_nH_2n+1)/n(H₂O)=0.2/0.2、pH=2.6、固化剂用量为4%(质量分数)时,涂层具有较好的性能。

通过浓硫酸水解脱脂棉制备纤维素纳米晶体(CNC),并用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTS)对其进行表面修饰。以4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚四氢呋喃(PTMG)、CNC、1,4-丁二醇(BD)为原料制备聚氨酯弹性体/纤维素纳米晶体(PUE/CNC)复合材料,研究了CNC用量对PUE/CNC复合材料性能的影响。结果表明:当CNC用量达到1%(wt,质量分数,下同)时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了178%和97.5%,热性能也有所提高;但CNC用量超过1.5%后,复合材料的力学性能下降,热性能仍保持提升。

采用传统的高温固相反应法在较低温度下制备红色荧光体Eu³⁺掺杂的Ca₂SiO₃Cl₂,研究了 Ca_2-xSiO₃Cl₂∶xEu³⁺(x=3%～18%)的晶体结构和发光性质。激发和发射光谱表明,样品可以被近紫外350～420nm波段激发,最强激发峰位置位于394nm,发射光谱呈现出Eu³⁺的特征红色发光,谱带峰值位置在592nm和620nm,分别对应于 ⁵D₀→⁷F₁和 ⁵D₀→⁷F₂特征跃迁。结果表明:最强发射对应的掺杂浓度是15%(摩尔分数),样品Ca_1.85SiO₃Cl₂∶0.15Eu³⁺荧光粉是一种具有应用潜力的近紫外激发三基色白光LED用红色荧光粉。

将实验室自制的笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷作为乙烯基硅橡胶的交联剂,再添加补强填料白炭黑和耐热填料纳米Fe₂O₃,制备出一种耐高温硅橡胶复合材料。通过傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪对笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷进行结构表征。结果表明,当乙烯基硅油中Si—Vi与笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷交联剂中Si—H的摩尔比为1∶1,白炭黑质量分数为20%,硅树脂质量分数为10%,纳米Fe₂O₃质量分数为8%时,硅橡胶复合材料的耐热温度达到470.68℃,剪切强度可达到0.92MPa,拉伸强度为0.99MPa。

磁流变弹性体(MRE)是一种具有优异磁控特性的粘弹性材料,在智能减振、传感器、电磁吸波等领域具有重要的应用价值。为了提高天然橡胶基MRE的力学强度和磁致特性,通过掺杂碳纳米管对其进行补强。并对制备的MRE样品进行了静、动态力学特性测试,研究了不同含量碳纳米管对天然橡胶基MRE的力学强度、磁控特性和阻尼特性的影响。测试结果显示,少量的碳纳米管能够提升MRE的磁致特性,同时提高其拉伸强度。该研究制备的高性能MRE不仅能很好地应用于智能减振器件中,还可以为高性能MRE的研制方法提供借鉴。

分别采用纳米气相氧化铝(F-Al₂O₃,平均粒径13nm)和纳米球形氧化铝(Q-Al₂O₃,平均粒径100nm)与环氧-聚酯粉末涂料熔融挤出复合,经静电涂装的方式制备环氧-聚酯纳米复合耐磨涂层。在多功能摩擦实验机上对不同填充量的两种纳米氧化铝颗粒复合涂层进行耐磨性测试,采用电子扫描显微镜观察纳米氧化铝颗粒在涂层中的分散情况,采用激光共聚焦扫描显微镜观察磨损面的形貌,并对涂层的表面粗糙度、光泽度进行测量。结果表明:F-Al₂O₃两种氧化铝颗粒都可改善涂层的耐磨性能,在相同填充量的情况下,F-Al₂O₃复合涂层的比磨损速率都低于Q-Al₂O₃体系。F-Al₂O₃颗粒质量含量为10%时,磨损速率变为纯树酯涂层磨损量的1/3;Q-Al₂O₃颗粒质量含量为30%时,磨损速率变为纯环氧-聚酯涂层的1/52。两者的颗粒都增加了涂层的表面粗糙度,F-Al₂O₃对涂层表面光泽度无影响,Q-Al₂O₃含量越高,表面粗糙度提高,光泽度下降。

运用醇热法制备介孔二氧化钛(m-TiO₂),并借助光还原法制备m-TiO₂载银(m-TiO₂/Ag)复合材料,通过透射电镜和X射线衍射等手段对复合材料的形貌和组成进行表征,并以亚甲基蓝(MB)的脱色降解来表征不同Ag含量样品的光催化性能,通过生长曲线、最小抑菌浓度和抑菌环对其抗菌性能进行表征。结果表明:用醇热法制备的m-TiO₂是以锐钛矿为主含有少量板钛矿的混晶,金属Ag颗粒沉积在m-TiO₂表面;纳米银负载可显著提高m-TiO₂的可见光光催化性能;亚甲基蓝的光催化降解反应遵循一级反应动力学模型;m-TiO₂/Ag复合材料的抗菌性能随着载银量的增加而逐渐提高。

采用水热法制备了一维棒状TiO₂纳米材料,再通过原位生长法合成了棒状纳米Ag₃PO₄/TiO₂复合材料,制备了不同摩尔量的纳米棒状Ag₃PO₄/TiO₂异质结复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、漫反射紫外-可见近红外光谱仪(UV-Vis-DRS)和电化学阻抗谱(EIS)对纳米棒状Ag₃PO₄/TiO₂异质结复合材料的晶体结构、形貌、光吸收特性和电子复合情况等进行了表征,并在可见光照射下研究了甲基橙和苯酚的光降解率。结果表明:制备的纳米棒状TiO₂具有更大的比表面积,为纳米Ag₃PO₄的负载提供更多的活性位点,提高了光利用效率;Ag₃PO₄/TiO₂复合材料有异质结的形成,其内建电场可有效提高电子-空穴对的分离效率,进而提高材料的光催化性能和稳定性。

以乙二醇作溶剂,采用溶剂热法,调节不同pH,合成了不同形貌的磷酸铁锂(LiFePO₄)纳米材料。对其进行银(Ag)/氧化石墨烯(GO)的复合,制得正四棱柱状LiFePO₄/Ag/RGO三元复合材料,并对其进行了测试。结果表明,在不同pH条件下合成的LiFePO₄/Ag/RGO三元复合材料均为橄榄石晶型LiFePO₄,在pH=10,0.2C倍率放电条件下,LiFePO₄/Ag/RGO三元复合材料的放电比容量达到154.06mAh/g,1C条件下50次循环容量保持率在96%以上。

以纳米黑磷和氧化石墨烯为原料,通过高温热处理的方法合成了碳包覆的磷/石墨烯复合材料,通过XRD、Raman、FT-IR、XPS及SEM对该复合材料进行表征。电化学性能测试表明,在100mA/g的电流密度下,制备的复合材料首次充电比容量为530mAh/g,循环50次后比容量仍然保持在492mAh/g,容量保持率为92.8%,表现出优异的电化学性能。

以无水乙醇和去离子水的混合溶液作溶剂,采用混合溶剂热法,通过原位生长将锰酸锌(ZnMn₂O₄)负载在氧化铜(CuO)微米多孔球上,形成氧化铜/锰酸锌(CuO/ZnMn₂O₄)复合负极材料。CuO相当于结构稳定剂,可以缓冲ZnMn₂O₄充放电时较大的体积变化,抑制ZnMn₂O₄的团聚,增加电极材料的导电性,从而获得稳定、高性能的锂离子电池负极材料。制得的CuO/ZnMn₂O₄复合负极材料首次放电比容量为1352mAh/g,经过50次循环后仍保持890mAh/g,远高于纯ZnMn₂O₄以及商用碳负极。CuO/ZnMn₂O₄材料对大电流充放电条件下电化学性能的改善有显著提高。

利用差热-热重同步分析仪研究层间增韧环氧树脂碳纤维单向带的热稳定性,研究在不同升温速率条件下该复合材料的失重温度和失重规律。研究结果表明,随着升温速率的提高,层间增韧环氧树脂碳纤维单向带每个阶段的初始分解温度、反应最终温度及最大失重速率温度均向高温方向移动,热解温度范围逐渐扩大,质量损失明显增加。分别应用微分法和积分法对样品进行热解动力学相关参数计算,计算结果表明,层间增韧环氧树脂碳纤维单向带整体活化能较高,分子间碰撞激烈,热分解反应不易进行,其热稳定性较高。

采用新型给体材料PTB7-Th与受体材料PC₇₁BM的混合层作为串联结构聚合物太阳能电池的后电池。通过光学传输矩阵理论,研究前后电池活性层厚度以及超薄金属Ag薄膜对串联器件短路电流密度的影响。结果表明:当前电池厚度为190nm、后电池厚度为90nm时,器件的短路电流密度达到最大值。通过在中间连接层引入超薄金属Ag薄膜,利用光学谐振微腔效应,实现前后电池的电流匹配,可以进一步提高串联结构聚合物太阳能电池的性能。

以钾长石为原料,用液相合成法制备碳羟基磷灰石/钾长石复合材料(CK)。以200mg/L Ni²⁺的吸附率为指标,通过单因素实验和响应面分析法得出其最优制备条件:CO^2-₃与PO^3-₄的摩尔比0.23,钾长石与羟基磷灰石的质量比0.4,搅拌时间2h,搅拌温度43.1℃,陈化时间24h。此时,CK对Ni²⁺的吸附率可达到92.9%。并利用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)以及BET比表面积等测试手段对CK进行表征,结果表明,碳羟基磷灰石均匀地负载在钾长石上,使其表面变得蓬松粗糙,与原料相比总孔体积、比表面积分别增大了近55、60倍。因此,CK有望成为一种新颖的去除重金属污染的环境矿物吸附材料。

制备了5,5′-联四唑-1,1′-二氧铯配合物([Cs₂(BTO)]_n),以X射线衍射仪测定了单晶结构。结果表明,该晶体属于正交晶系,空间群为Pbca(61),晶体学参数a=1.1452(7)nm,b=1.15566(7)nm,c=1.31827(7)nm,V=17.4476(18)nm³,z=8,D=3.3036g/cm³。考察了[Cs₂(BTO)]_n的热稳定性,采用差热-热重分析仪(DTA-TG)、加速绝热量热仪(ARC)测定了其热分解过程,获得了[Cs₂(BTO)]_n非等温条件下的动力学参数及热分解机理和绝热条件下分解的温度、压力、温升速率等随时间的变化曲线以及温升速率,分解压力随温度的变化曲线。修正后绝热分解过程的初始温升速率为30.01℃/min,绝热温升为1242.55℃。体系最高放热温度和最大压力分别为306.1℃和6.45kPa,根据测试数据计算出分解反应动力学参数和反应机理函数:表观活化能(E_a)为429.7kJ/mol,指前因子(A)为5.66×10³³s^-1,反应机理函数为f(α)=3(1-α)^2/3。

采用不同含量的四苯硼钠(C₂₄H₂₀BNa)添加剂制备背钝化太阳能电池(PERC)用铝浆,将铝浆丝网印刷于背钝化太阳能电池硅片上,经过烧结后测试电性能。通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对局部背表面区域(LBSF)进行微观形貌观察。结果表明,在四苯硼钠用量为0.5%(wt,质量分数)条件下,背钝化太阳能电池片的开路电压为656mV,填充因子为79%,电阻值为81Ω,光电平均转化率最高达到20.3%。

通过溶胶-凝胶法合成了高电压LiNi_0.5-xMn_1.5Fe_xO₄(0≤x≤0.2)尖晶石锂离子电池正极材料。采用X射线衍射仪(XRD)和恒电流充放电测试来研究样品的结构和电化学性质。结果表明,在LiNi_0.5Mn_1.5O₄样品中掺Fe可以提高样品的结构稳定性,从而改善其循环性能。电化学测试结果表明,LiNi_0.35Mn_1.5Fe_0.15O₄具有最佳循环稳定性,并且在0.2C倍率下,初始放电比容量达136.8mAh/g,循环50次后容量保持率为98.7%。

使用非离子表面活性剂P123作为模板剂,低相对分子质量酚醛树脂为碳源,正硅酸四乙酯为硅源,绿色无毒的表面活性剂Span80为扩孔剂,通过调整酚醛树脂及扩孔剂的用量,利用水热法制备出一系列功能性洋葱状介孔碳/硅复合材料。利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜和氮气吸附-脱附等分析方法对洋葱状介孔碳/硅复合材料的颗粒形貌、粒径、比表面积、孔径分布进行表征,并研究了复合材料的吸附性能。结果表明,当扩孔剂Span80用量为0.4g,低相对分子质量酚醛树脂用量为1g、2g、3g时,合成的复合材料呈球形颗粒状,具有明显的层状结构,洋葱状形貌最佳,孔径在3～5nm之间,分布均一。洋葱状介孔碳/硅复合材料的氮气吸附-脱附等温线属于Ⅳ型等温线,滞后环为H2型滞后环,孔结构呈墨水瓶状。在最佳吸附条件下,洋葱状介孔碳/硅复合材料对罗丹明B和甲基橙染料的去除率均高达99%以上。

以碳酸锂和锐钛型TiO₂为原料,采用传统高温固相法合成了Li₂TiO₃前驱体。经酸浸脱锂后得到对Li⁺具有特殊选择性吸附的吸附剂H₂TiO₃,采用X射线衍射、扫描电镜、吸附动力学及共存金属离子的分配系数等手段对样品的晶相结构和Li⁺选择性吸附性能进行了研究。结果表明:煅烧温度对目标材料的结构与性能有一定影响,由700℃煅烧8h制备出的Li₂TiO₃,在0.5mol/L盐酸作用下Li的脱出率为98.82%,Ti的溶损率为0.95%。吸附剂的最大吸附容量达到33.4mg/g,并具有较好的Li⁺选择性。

通过水热还原法制备了银负载的石墨碳氮化物(Ag/g-C₃N₄)光催化剂。采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和能量色散光谱仪对催化剂样品进行表征。结果表明,制备的Ag/g-C₃N₄光催化剂呈六方棱柱状,且单分散的Ag纳米粒子沉积在g-C₃N₄表面。光催化降解罗丹明B实验表明,AgNO₃与g-C₃N₄质量比为0.15∶1时,Ag/g-C₃N₄光催化剂表现出最佳的降解性能,降解常数约为纯g-C₃N₄降解常数的6倍。

采用溶胶-凝胶法,以盐酸蚀刻煤矸石(mCG)为吸附剂,制备了煤矸石复合TiO₂光催化剂(mCG/TiO₂)。采用扫描电镜、透射电镜、红外光谱、X射线衍射和紫外-可见漫反射对复合材料进行表征。以罗丹明B为模拟污染物,考察了制备条件对其光催化活性的影响,结果表明:当mCG质量含量为15%,在500℃下煅烧2h得到的mCG/TiO₂复合材料对罗丹明B光催化降解率最高,在紫外光照射下,75min内对初始浓度为10mg/L的罗丹明B降解率达到97.3%;可见光下180min内降解率达到90.24%。活性物质捕获实验证明·OH为光催化体系的主要活性物质。

采用溶胶-凝胶法制备了纳米Mn-TiO₂粉体,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其结构和形貌进行表征,研究了Mn-TiO₂粉体对孔雀石绿染料废水的光催化降解性能。探讨了孔雀石绿初始浓度、Mn-TiO₂催化剂投加量、体系pH等条件对催化效果的影响。结果表明:溶胶-凝胶法合成的Mn-TiO₂粉体为锐钛矿型结构,物相纯净,当孔雀石绿初始浓度为10mg/L,Mn-TiO₂催化剂添加量为1.0g/L,pH=7.0时,紫外光照射120min后Mn-TiO₂粉体对孔雀石绿的降解率可达87%。

以钛酸四丁酯和六水合硝酸钐为原材料,采用溶胶-凝胶法制备了纯二氧化钛(TiO₂)及镧系稀土钐(Sm)掺杂改性TiO₂光催化剂。基于密度泛函理论第一性原理,采用分子模拟对纯TiO₂及Sm掺杂改性TiO₂光催化剂的电子结构进行计算分析,并对样品进行表征。以卤素灯为可见光源,目标污染物为一氧化氮(NO)气体,评价了各样品在可见光条件下对NO气体的光催化活性。结果表明,Sm掺杂改性能调整TiO₂晶体的内部电子结构,Sm³⁺取代Ti⁴⁺形成氧空位及晶格缺陷,引入中间杂质能级,抑制光生电子与空穴的有效复合,降低带隙宽度,提升光催化剂的光响应范围及光催化活性。在稀土Sm掺杂量为0.2%(质量分数),煅烧温度为550℃,光照时间为40min的条件下,Sm掺杂改性TiO₂光催化剂对NO的降解率达到81.74%。

以修复土壤重金属污染的植物龙葵为原料制备生物炭,利用龙葵生物炭吸附去除含有重金属Cd²⁺的污水,对龙葵生物炭颗粒参数以及其吸附Cd²⁺的条件进行分析。结果表明:用氢氧化钠去脂、稀硝酸活化、550℃煅烧1h制备的龙葵生物炭颗粒较小,分布较均匀。龙葵生物炭吸附Cd²⁺的最佳条件为:pH=6、生物炭用量0.1g、溶液体积为40mL、吸附平衡时间180min。龙葵生物炭对Cd²⁺的吸附过程符合Freundlich和Langmuir等温吸附模型。

在热致相分离法膜制备过程中,采用亲水改性剂对聚丙烯(PP)分离膜进行共混亲水改性,研究了混合稀释剂组成、改性剂含量和制膜温度对膜结构和性能的影响。结果表明:混合稀释剂中豆油质量分数为80%时PP膜具有均匀贯通的膜孔,铸膜液中改性剂质量分数为5%时分离膜具有良好的亲水性和膜孔渗透性。优化芯液温度和纺丝温度,改性PP中空纤维膜的初始水通量可以达到1276L/(m²·h)。

以丁腈橡胶为基体材料,粒径74μm的聚丙烯酸钠为吸水组分,通过物理共混法制备了聚丙烯酸钠/丁腈橡胶硫化胶,对其流变性能、吸水性能以及吸水膨胀过程进行了表征,利用拉曼光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪分别对其吸水过程和吸水后析出物进行了研究。结果表明:吸水树脂聚丙烯酸钠用量超过40份时,其在橡胶基体中更容易团聚,难以分散,Payne效应增强,储能模量和损耗因子增加。随着聚丙烯酸钠用量的增加,聚丙烯酸钠/丁腈橡胶硫化胶的吸水速率增大,且最大吸水膨胀率明显增大;当聚丙烯酸钠用量为50份时,聚丙烯酸钠/丁腈橡胶硫化胶最终吸水膨胀率达到171.65%。但是拉曼光谱研究发现,试样表层的聚丙烯酸钠在20s左右完全析出,当聚丙烯酸钠用量为50份时,质量损失率达到21.25%。傅里叶变换红外光谱及热重分析表明,聚丙烯酸钠/丁腈橡胶硫化胶析出物大部分为聚丙烯酸钠,同时还含有少量的橡胶加工助剂。

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚多元醇(N210)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)及1-(2,3-二羟基)丙氨基蒽醌(RDAQ)等为原料,采用逐步聚合法合成了一种红色蒽醌型聚氨酯(PU-RDAQ)乳液。研究了每步的扩链反应程度与反应时间的关系,考察了工艺条件对乳液胶体性质的影响,通过傅里叶变换红外光谱仪和紫外-可见光谱对PU-RDAQ乳液进行了表征、分析。结果表明:三步扩链反应的时间分别为2h、3h、2h,在异氰酸基NCO与羟基OH摩尔比为1.2～1.7、DMPA质量分数为4%～6%、理论固含量小于35%(质量分数)、相反转温度为25℃条件下,可以制备稳定的PU-RDAQ乳液。PU-RDAQ与RDAQ具有相同的最大吸收波长(506.8nm)。

采用熔融共混法将2种增塑剂柠檬酸三丁酯(TBC)、环己烷1,2-二甲酸二异壬酯(DINCH)和助剂蒙脱土(DK-2)按不同配合比与聚乳酸(PLA)混合,制备了一种既有较高断裂伸长率又有较高玻璃化转变温度(T_g)的改性PLA材料。研究结果表明,选用2种增塑剂(TBC、DINCH)共混使用,它们能相互促进,在DINCH用量为10%(wt,质量分数)、TBC用量为6%(wt,质量分数),DK-2用量为2%(wt,质量分数)条件下,改性PLA材料的断裂伸长率达到150%,T_g达到48.7℃,拓宽了PLA的应用领域。

在没有任何保护气的环境下,用瓜尔胶(GG)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为反应原料,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,使用水溶液热聚合法合成GG/AM/AMPS高吸水性树脂。采用正交实验法研究了反应条件对树脂吸水率的影响,在最优条件下对树脂的性能进行探究,并对其结构进行表征分析。实验结果表明,当单体摩尔比为n(AM)∶n(AMPS)=1∶1,pH=8,ω(NMBA)=0.08%,ω(KPS)=0.5%,ω(GG)=3.6%时,合成GG/AM/AMPS高吸水性树脂的吸水率达2752g/g。

以淀粉、丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为原料,采用过硫酸铵[(NH₄)₂S₂O₈]作为引发剂,利用N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)进行交联,采用水溶液聚合法制备了AA-AM共聚淀粉吸水树脂。考察了丙烯酸溶液pH、丙烯酸单体用量、引发剂及交联剂用量、反应体系温度与时间对合成树脂性能的影响。通过性能测试和分析得出优化合成条件为:丙烯酸溶液pH=5.5,丙烯酸单体与葡萄糖剩基(AGU)摩尔比为7∶1,过硫酸铵用量为0.35mmol,交联剂用量为0.08571mmol,反应时间为65℃,反应温度为3h。在优化工艺下合成的树脂吸收蒸馏水、0.9% NaCl溶液量分别达到798.6g/g和95.7g/g。采用红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)对合成的树脂进行了表征与分析评价。

聚苯硫醚(PPS)过滤材料具有耐热、耐酸碱、对恶劣环境适应性强等特点,广泛应用于高温除尘及热化学品过滤,但其纤维韧性差、高含氧量环境下易氧化的缺点缩短了滤材的使用寿命。研发高性能PSS过滤材料可以降低过滤过程的费用,扩大其适用范围。从提高过滤材料捕集效率、提高材料强度、延长过滤材料使用寿命的角度,介绍了高性能PPS过滤材料的制备方法及研究进展,并对其发展前景进行了展望。

以高聚合度聚氯乙烯(HPVC)和环氧型丙烯酸酯橡胶(ACM)为原料,采用双螺杆挤出机和注塑加工成型工艺制备了耐高温、耐油、综合力学性能优异的高聚合度聚氯乙烯/丙烯酸酯橡胶热塑性弹性体(HPVC/ACM-TPE),并用氯乙烯-g-丙烯酸酯共聚物(VC-g-AC)对HPVC/ACM-TPE的界面相容性进行改性。研究了VC-g-AC用量对复合材料力学性能和热性能的影响,通过扫描电子显微镜观察材料的冲击断面形貌。结果表明:HPVC/ACM-TPE复合材料较传统聚氯乙烯材料在耐油、耐高温性能方面有很大提高,在耐高温、耐油等要求较高的油矿、电缆等领域有较大的应用潜力。

论述了偶联剂、表面活性剂和复合改性剂对硫酸钙晶须表面改性方法及改性机理的研究现状。硫酸钙晶须改性主要是利用改性剂与晶须表面存在的羟基、硫酸钙等发生反应,改变晶须在基体中的分散性、相容性和粘合强度等,从而使晶须达到较好的改性和应用效果。

以硅藻土为基材,在高温条件下物理吸附相变材料A,再经冷却、粉碎及真空干燥后制得硅藻土基定形相变复合材料,并对制得的硅藻土基定形相变复合材料的结构形貌、化学组成、热性能、粒径变化进行了测试。研究结果表明,相变材料A被成功吸附至硅藻土孔隙中,且没有发生其他化学变化,硅藻土基定形相变复合材料的熔融温度为143.53℃,熔融焓55.26kJ/kg,储热效率为55.08%,硅藻土对相变材料A的实际吸附率为91.67%;原硅藻土的平均粒径为1316nm,硅藻土基定形相变复合材料的平均粒径为971nm,具有良好的定形效果,在加热至相变材料熔融温度以上仍未发生渗漏。

以三聚氰胺为氮源,通过固相法成功合成了掺氮碳包覆的磷酸铁锂10%-NC-LFP。通过扫描电子显微镜和激光颗粒粒度分析来检测材料的微观形貌和宏观颗粒。颗粒表面氮掺杂的碳层可以提高LiFePO₄的电子电导率,与未掺杂的碳(C-LFP)相比,容量更高,倍率性能更好。实验表明,10%-NC-LFP的放电比容量在0.2C时为166mAh/g,在10C时为134mAh/g;C-LFP在0.2C时为164mAh/g,10C时为120mAh/g。本研究方法在提高LiFePO₄导电性方面非常有效,可应用于其他正极材料的合成。

铝作为负极材料其理论容量较高,但铝在充放电过程中会出现严重的体积膨胀,导致循环性能差。为克服铝体积膨胀严重的缺点,采用简单的球磨法成功制备出铝/石墨复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对复合材料的结构和形貌进行分析。电化学性能测试表明,铝/石墨复合材料首次放电比容量高达1004mAh/g,循环15次后容量保持在300mAh/g。铝/石墨复合材料拥有较高的放电比容量和较好的循环性能,在锂离子电池负极材料中具有潜在的应用价值。

将退役复合绝缘子芯棒粉碎,采用硅烷偶联剂对芯棒粉末进行表面改性,再将其同环氧树脂、玻璃纤维共混,通过高温模压的方式制备了改性芯棒粉末掺杂的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料,并考察了改性粉末添加量对复合材料性能的影响。结果表明:该复合材料具有良好的力学性能及阻燃性能,可继续制成芯棒部件应用于复合绝缘子中。

改性乳化沥青是一种新型道路建筑材料,兼具改性材料和乳化沥青的优点,在微表处、粘结层和雾封层材料等方面具有广阔的应用前景。论述了以改性剂类型为划分依据的两类改性乳化沥青的研究进展,对其进行归纳总结并分析了各自的优缺点,介绍了现阶段改性乳化沥青的应用现状。指出未来在寻找性能优良全面的改性乳化沥青过程中,应围绕新型改性剂研发来进行开展。

通过半连续乳液聚合法,以甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯为单体,在聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)和十二烷基硫酸钠(SDS)复合乳化剂的作用下,以过硫酸氢氨(APS)为引发剂合成了水性含氟丙烯酸乳液,综合乳液性状、粒径及分布、红外光谱结果确定水性含氟丙烯酸乳液的最佳制备工艺。将水性含氟丙烯酸乳液配以功能性助剂,制备高耐候、环保的水性氟碳涂料,考察了其对混凝土耐酸碱性、吸水率、抗氯离子渗透性和耐候性的影响。结果表明:当复合乳化剂质量分数为2.1%(wt,质量分数,下同)、引发剂用量为0.4%、含氟单体用量为8.4%时,制备的水性含氟乳液离心稳定性好,固含量为48.2%,转化率为97.6%,平均粒径为136.2nm,涂装水性氟碳涂料的混凝土试块的综合防腐效果较好。

以甲基丙烯酸十二氟庚酯(GO4)为改性单体,采用核壳乳液聚合工艺合成有机氟改性的苯丙乳液。研究了改性剂用量、乳化剂用量及其配合比、引发剂用量对单体转化率等综合性能的影响。研究结果表明,采用有机氟改性的苯丙乳液涂层性能明显提高。在改性剂(甲基丙烯酸十二氟庚酯,GO4)用量为6%(wt,质量分数),混合乳化剂(由OP-10∶SDS的质量配合比为1∶3组成)用量为8%(wt,质量分数),引发剂(过硫酸铵)用量为0.8%(wt,质量分数)条件下,制得的氟改性苯丙乳液的粒子大小均一,呈规则球形,为黑核白边的核壳结构,氟改性苯丙乳液的单体的转化率达到97.08%。

向橡胶粉改性沥青中添加不同掺量的C₉石油树脂,制备成橡胶粉-C₉石油树脂复合改性沥青,分别考察了C₉石油树脂对橡胶粉改性沥青物理性能、储存稳定性和流变性能的影响。实验结果表明,橡胶粉改性沥青添加C₉石油树脂后会使得针入度降低,软化点、延度和黏度升高,高温储存稳定性得到较为明显的改善,并且改性沥青的高温流变性能会随着C₉石油树脂掺量的增加不断得到改善。利用弯曲梁流变实验(BBR)评价了橡胶粉-C₉石油树脂复合改性沥青的低温抗开裂性能和抗老化性能,实验结果表明,C₉石油树脂可以有效地改善橡胶粉改性沥青的低温抗开裂性能和抗老化性能。

生物质廉价易得且可再生,经水热法合成碳球及载铂Fe₃O₄碳球在对甲基橙的催化降解性能方面的应用和对环境保护都具有重要意义。以生物质葡萄糖为原料、水为溶剂,通过水热反应合成了碳球及制备出载铂Fe₃O₄碳球。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、场发射透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)等测试手段,对碳球和磁性材料样品的形貌、结构、组成进行了表征。并以甲基橙与硼氢化钠的还原反应为模型,利用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)来考察载铂磁性碳的催化降解性能。

采用一种化学蒙砂方法改变玻璃表面的形貌,制得智能玻璃黑板,以达到防眩光、可书写以及高清晰光电显示的效果。探究了蒙砂液中各物质的优化配合比、蒙砂液温度、蒙砂时间、蒙砂液pH对智能玻璃黑板的粗糙度、光泽度以及透过率的影响,在硫酸铵、氟化钾、氟化钠、水、草酸的质量分数用量分别为1.9%、4.2%、8.0%、9.8%、8.7%,蒙砂液温度为25℃,蒙砂时间为125s,蒙砂液pH=2.5的玻璃蒙砂最佳工艺条件下,制得的智能玻璃黑板的粗糙度为0.43μm,光泽度为43.9%,为智慧教室、智能教学的发展提供了新思路。

膨润土是一种优良的吸附剂,但是其本身对油的吸附效果较差。本研究以聚丙烯酰胺和四甲基溴化铵作为改性剂,对钠基膨润土进行改性。结果表明,当改性膨润土用量为7.5g/L时,对含油废水的吸附效果可达85.7%。