近几十年葡萄糖传感器的发展取得了巨大进展,如今已经进入无酶葡萄糖传感器的发展阶段。介绍了无酶葡萄糖传感器的机理,综述了过渡金属氧化物纳米材料NiO、CuO、Co₃O₄、ZnO等在无酶葡萄糖传感器方面的研究进展,并对无酶葡萄糖传感器的发展趋势进行了展望。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于具有轻便高效、启动温度低,以及环境友好等优点而广泛应用于现代工业建设的多个领域。本文综述了近年来PEMFC的关键材料催化剂、双极板以及质子交换膜等的制备及性能,提出了其在实际应用中存在的问题和相应的改进措施,并展望了其发展方向。

由于银纳米线独特可调谐的光学性,良好的导电性、导热性以及极高的透明度而受到越来越多科研人员的关注。采用多元醇法制备银纳米线的工艺简单、成本低、效率高,且制备的银纳米线具有良好的控制形态和尺寸均匀性。为了更好地了解多元醇法,综述了多元醇法制备银纳米线的几种常见影响因素,以期制备出形貌稳定的高长径比的银纳米线,介绍了银纳米线在传感器、透明电极和太阳能电池等方面的应用。

对传统的防护材料进行了简要介绍,对新型防护材料活性炭纤维的加工方法,以及制成的产品特性、用途进行了阐述。活性炭纤维作为一种应用广泛的防护材料,倍受科研人员的关注。

自从1992年Mobil公司的研究人员选用烷基季铵盐阳离子表面活性剂作为模板剂,首次合成了介孔氧化硅分子筛M41S系列以来,中孔SiO₂纳米粒子(MSNs)始终吸引研究人员,因为介孔材料具有大比表面积、高孔道规整度和孔径分布范围集中等优点,而且具有优良的结构可设计性。结合国内外研究成果,主要介绍了介孔SiO₂材料的不同合成方法,如溶胶-凝胶法、微波辅助技术、化学蚀刻技术和模板法等,并简单介绍了其应用,对其未来的发展前景进行了展望。

近年来,金属有机框架材料(MOFs)作为一种新型的有机-无机杂化多孔材料,因其具有比表面积大、孔道和化学性质可调等特点而被广泛应用于吸附、催化、气体储存等领域,但是由于MOFs的不稳定性使其在应用方面受到限制。为了克服这方面的限制,可以通过碳化法使其更加稳定。综述了以MOFs为模板,通过直接和间接碳化法来制备稳定多孔碳材料,并对其在吸附、催化等方面的应用进行了叙述。

作为一种新型纳滤膜,有机-无机杂化纳滤膜结合了传统有机纳滤膜和无机纳滤膜的优点,具有良好的物化稳定性和优异的分离性能,引起了研究者的广泛关注。介绍了近年来有机-无机杂化纳滤膜的原料、制备方法及产品分离性能,展望了这种新型纳滤膜的应用前景。

分子印迹技术是一种对目标分子进行特异性识别的新技术。分子印迹聚合物具有制备方法简单、稳定性好、识别能力强等特点,这些特点使其在膜分离、固相萃取、传感器、催化等方面有了广泛的应用。总结归纳了分子印迹技术的主要特点、分子印迹电化学传感器的制备方法和类别,并对未来发展趋势进行了展望。

纳米银粒子抗菌涂料以其优越的抗菌性能和巨大的应用价值受到了科研人员的广泛关注。介绍了纳米银粒子的抗菌机理,阐述了纳米银粒子的制备方法及其表征方式,比较了几类抗菌剂在涂料领域的应用状况,指出了纳米银粒子抗菌涂料的优越性。展望了纳米银粒子抗菌涂料在密闭及半密闭空间内广阔的应用发展前景。

综述了纳米材料改性聚磷酸铵(APP)的方法及其在聚合物材料中的协同阻燃作用。重点讨论了纳米二氧化硅(SiO₂)、纳米碳酸钙(CaCO₃)、海泡石、碳纳米管、纳米纤维素、纳米蒙脱土和可膨胀石墨改性APP协同阻燃聚合物材料方面取得的研究成果。提出了纳米材料改性APP在阻燃应用中存在的一些问题。

以绿色轮胎为切入点,以传统补强填料与新型补强填料的对比为重点进行介绍,综述了传统补强填料的研究现状和性能不足,然后概述了短纤维、木质素和碳酸钙等新型补强填料的优越性能,并指出以短纤维、木质素和碳酸钙为代表的新型补强填料的使用,加快了橡胶配方优化的进程,凸显了绿色轮胎技术的发展方向,是发展绿色橡胶行业的新需求。

综述了近年来壳聚糖及其改性衍生产品在水污染治理中的应用。对壳聚糖类产品在絮凝,金属离子吸附,染料脱色,以及各类水处理等方面的使用情况和作用机理进行了总结。最后对壳聚糖未来进一步发展应用提出展望。

以氧化石墨烯(GO)为原料、丙酮肟(DMKO)为还原剂和掺氮剂,采用化学还原法制备了不同氮掺杂含量的石墨烯(N-RGO),并对制得的N-RGO进行表征。结果显示:DMKO能有效还原GO,且通过调节GO与DMKO的质量配合比,可以得到不同还原效果的N-RGO,其氮含量为3.51%～5.06%(原子分数)。GO与DMKO的质量配合比为1:0.7条件下,掺氮率最高为5.06%,且氮元素主要以吡啶氮和吡咯氮的形式存在,二者含量之和占总掺氮形式的88.3%;电化学测试表明,N-RGO的比电容最大,在1A/g条件下,比电容达到250F/g,且经过1000次恒流充放电循环后比电容保留量为75%。N-RGO电极材料具有优异的电化学性能,在超级电容器领域有很好的应用前景。

采用水热合成法,以四水钨酸钠(Na₂SnO₃·4H₂O)和氯化锶(SrCl₂)为原料,酒石酸钾钠为表面活性剂,在pH=12、温度为200℃条件下,通过调控反应时间制备出球形锡酸锶(SrSnO₃):Eu³⁺纳米晶。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及荧光光谱仪对水热反应时间不同条件下制备的产物物相、形貌以及荧光性质进行了表征,考察了反应时间对产物形貌及发光性能的影响。结果表明:不同水热反应时间下制备的产物均为纯相钙钛矿结构SrSnO₃:Eu³⁺纳米晶;球形SrSnO₃:Eu³⁺纳米晶的最佳合成条件为pH=12、反应温度200℃、水热反应时间24h;球形SrSnO₃:Eu³⁺纳米晶在393nm波长激发下,在614nm处均有很强发射峰。

利用水热法制备了球状和不规则片状的纳米新型水合硼酸盐基质荧光粉(BaO·3B₂O₃·4H₂O:Eu³⁺),对它们进行了化学分析、EDS、XRD、FT-IR、SEM、TG-DTG-DTA等表征。此外,对比了基质和掺杂后样品的物相和形貌,研究了两种形貌BaO·3B₂O₃·4H₂O:Eu³⁺的发光性能。结果表明,Eu³⁺的掺入对其物相和形貌影响较小。研究发现形貌对产品的激发峰位置有一定的影响,对产品的发射峰位置基本没有影响,最高发射峰都位于λ=617nm;但对发射峰强度影响较大,且球状产品的发射峰强度强于片状的产品。研究结果还发现,形貌对产品的Eu³⁺淬灭浓度影响小,但对产品的红橙比有一定的影响,片状BaO·3B₂O₃·4H₂O:Eu³⁺的平均红橙比更高。对比还发现,制备产品的色纯度高于部分无水硼酸盐基质荧光粉。

以国产聚丙烯腈(PAN)基高强中模型碳纤维为研究对象,采用万能材料试验机和扫描电子显微镜(SEM)等表征手段,考察了在其测试、制样过程中,树脂体系、树脂含量、浸渍张力和浸渍环境等因素与试样力学性能之间的关联。结果表明:树脂体系、树脂含量、浸渍张力和浸渍环境等因素均对高强中模型碳纤维的拉伸性能影响显著,在树脂体系韧性提高、树脂质量分数为38.5%、浸渍张力为7N、环境湿度≤50%的条件下制样,更加有利于其拉伸性能的有效表征。

以六水硝酸锌[Zn(NO₃)₂·6H₂O]为锌源,采用溶胶-凝胶法合成多晶氧化锌(ZnO)纳米粉,并通过不同的热处理温度退火来调整ZnO纳米粉的尺寸和形貌。并对多晶ZnO纳米粉的物相、形貌及荧光性能进行分析。研究结果表明:所得样品均为具有六方相纤锌矿结构的多晶ZnO纳米粉;随着热处理温度的升高,多晶ZnO纳米粉的粒径先减小后增大,其发光强度先增大后减小,在450℃条件下,粒径最小为20nm,且均匀,光致发光光谱强度最强位置为469nm,在650℃条件下,粒径最大为82nm,且不均匀,光致发光光谱强度最弱位置为398nm。

以1,3-二溴金刚烷与N-(2-乙基己基)-2,7-咔唑为主要原料,经NiI₂催化的Suzuki偶联反应合成了分子量(数均)在2900～3600的链式(2,7-咔唑)-金刚烷共聚物。采用红外光谱、核磁共振谱、热分析、紫外吸收光谱和荧光光谱等方法对聚合物进行结构表征与性能测试。结果表明:一定量的金刚烷基团引入聚咔唑,有助于抑制链间聚集,改善了共聚物的热稳定性,初始分解温度406～415℃,玻璃化转变温度可升高13℃。这种共聚物还具有较高的荧光量子效率(0.81～0.84)和良好的色纯度,是一种非常有应用前景的新型蓝光发射材料。

以聚醚砜(PES)为原料,1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂,氧化石墨烯(GO)为填充剂,采用静电纺丝技术成功制备GO/PES复合纤维膜。结果表明,当GO添加量为0.2%(质量分数)时,复合纤维膜拉伸强度为2.55MPa,弹性模量为23.88MPa,断裂伸长率为49.78%,电导率达到2.74×10^-7S/m,比未添加GO的纤维膜提高了4个数量级。

采用高温热解将Hummers法制备的氧化石墨(GO)还原并与多孔碳(DK)复合制得石墨烯-多孔碳(RE-RGO-DK),再利用化学法制得石墨烯-多孔碳/硫(RE-RGO-DK/S)正极复合材料。结果表明,该复合材料为蜂窝状形貌和笼状结构的无定形碳,表面被石墨烯覆盖。电化学性能测试结果显示,RE-RGO-DK/S首次放电比容量为1132mAh/g,50次充放电循环后比容量仍能保持640mAh/g,表现出良好的循环性能。

以丙三醇为碳源采用一步微波法制备碳量子点(CQDs)溶液;以四氯化钛和硅酸钠为钛源和硅源用水解法制备二氧化钛(TiO₂)/二氧化硅(SiO₂),TiO₂/SiO₂经强碱刻蚀后加入CQDs溶液进行真空复合制备CQDs/TiO₂复合材料。并对CQDs/TiO₂进行形貌结构表征,同时探讨CQDs/TiO₂在普通白炽灯照射下对亚甲基蓝的降解吸附效果。在普通白炽灯照射条件下,0.1g CQDs/TiO₂对25mL 20mg/L的亚甲基蓝溶液吸附降解率达到90.36%,比TiO₂/SiO₂和TiO₂的降解率分别提高3.141倍和0.2261倍。

以造纸黑液碱木质素为研究对象,研究了其在铁粒子催化下高温热转化产物,分析了不同热处理温度对其产物的影响。结果表明,经过纯化和预碳化的碱木质素,在1000℃热处理条件下形成了碳包裹铁粒子。随着温度升高,铁粒子表面碳膜产生波浪状起伏,当温度达到1200℃,形成了薄纱状石墨烯产物,片层厚度约4nm,层数为 4～8层。热处理温度的升高有助于提高样品的石墨化程度。在真空氛围下,经过1200℃热处理,样品中以碳纳米管为主要产物。在铁粒子存在下,碱木质素可通过高温热处理制备石墨烯等纳米材料,进一步促进了碱木质素的高值化利用。

以稻壳炭为碳质前躯体、淀粉为粘结剂、聚氨酯泡沫为模板,制备泡沫碳(FC)材料;以FC和葡萄糖为原料,采用生物质水热法制备碳球-泡沫碳(CB-FC)复合材料。通过全自动比表面积及孔径分析仪、扫描电子显微镜、X射线衍射等分析测试方法,将CB-FC复合材料与FC材料进行对比,研究CB-FC复合材料对甲苯溶液的吸附性能,通过吸附动力学曲线和吸附等温曲线探讨FC与CB-FC复合材料的吸附机理。结果表明:CB-FC复合材料具有丰富的孔洞结构,以中孔和微孔为主;生物质水热反应生成的葡萄糖碳球主要集中在FC材料表面及其大孔孔洞处,增加了中孔的比表面积,缩小了大孔的比表面积,且不影响FC材料的晶型结构;吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,以准二级动力学方程描述2种材料对甲苯水溶液的吸附过程,经拟合计算得到单位质量CB-FC复合材料的平衡吸附量为288.18mg/g,比FC材料提高了51.9%左右。

采用低温液相氧化还原法制备了Ag掺杂MnO₂。利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线能谱(EDS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对制备的样品进行了表征分析。以Ag掺杂MnO₂为催化剂,在室温、常压、无光照条件下对甲醛气体进行了催化降解实验。结果表明:Ag掺杂有效提高了MnO₂的催化活性和对甲醛降解效果,当Ag掺杂量为5%(wt,质量分数,下同)时,催化活性最高。20g Ag掺杂量为5%的Ag-MnO₂对初始浓度为20mg/m³的甲醛气体催化降解4h时,有效降解率达99.65%。

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO₂和不同浓度Fe掺杂TiO₂纳米粉末,并对各样品进行了350℃、500℃、650℃的热处理。通过SEM、XRD、EDS、XPS等测试方法对其表面形貌、晶体结构及成分组成进行了表征,研究了热处理温度对Fe掺杂TiO₂相变的影响。实验结果表明:纯TiO₂与Fe-TiO₂在350℃、500℃时均为单一的锐钛矿,650℃时大部分转变为金红石;热处理温度升高有利于锐钛矿向金红石的转变;Fe掺杂后以+3价的形式存在,Fe离子掺杂能够明显减小TiO₂的晶粒尺寸,高浓度的Fe掺杂对锐钛矿-金红石相变有微弱的促进作用。

以四水合醋酸镧[La(CH₃COO)₃·4H₂O]和三聚氰胺(C₃H₆N₆)分别作为镧(La)和石墨相氮化碳(g-C₃N₄)的前驱体材料,通过简易的一锅热解的方法制备了La改性的石墨相氮化碳(La-g-C₃N₄)光催化剂。研究结果表明:所得光催化剂的可见光催化产氢活性与原始g-C₃N₄相比有明显改善,在La(CH₃COO)₃·4H₂O用量为0.5%(是C₃H₆N₆用量的摩尔百分数)条件下,制得的La-g-C₃N₄在6h内的产氢量达到575μmol/g_cat,是原始g-C₃N₄的2.15倍。

以盐酸为无机酸,采用原位聚合法制备出不同摩尔比的聚吡咯/二氧化钛(PPy/TiO₂)复合微球,以亚甲基蓝(MB)染料为目标污染物,考察了PPy/TiO₂复合微球的吸附-紫外光催化性能以及影响因素。结果表明:制备PPy/TiO₂复合微球的最佳条件为摩尔比10:1,投加量为1.5g/L;提高反应温度有利于光催化效率的提升,但对吸附量影响小;在酸性条件下废水中MB的去除效果优于中性和碱性条件下的去除效果;影响因素优化后,经30min吸附和3h紫外光催化处理,MB的去除率可达99.1%;PPy/TiO₂复合微球对MB和孔雀石绿这2种离子染料均有较高的去除率;紫外光催化降解MB的反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型;复合微球循环使用20次对MB的去除率依然可达到92.7%以上,说明PPy/TiO₂复合微球有极强的循环稳定性和应用潜力。

以阳极氧化法制备的二氧化钛(TiO₂)纳米管阵列为基底,利用化学还原法制备了不同银(Ag)含量的Ag/TiO₂复合薄膜,并对其进行表征。结果表明,化学还原法有利于Ag纳米颗粒在TiO₂纳米管上的均匀分布,Ag能产生表面等离子体共振吸收,有效增强TiO₂纳米管阵列对可见光的吸收能力,Ag的修饰大幅度提高了TiO₂纳米管阵列对气相苯的光催化降解活性,在光催化反应80min条件下,Ag含量为2%(wt,质量分数)制得的Ag/TiO₂复合薄膜光催化活性最佳,对气相苯的降解率达到97%。

海藻酸钠(SA)是一种优良的可降解生物质成膜材料,为了改善SA薄膜亲水性强、薄膜硬脆的缺点,采用两步法,在碱性条件下将环氧封端聚氨酯接枝到SA上,制备了一种改性SA薄膜。傅里叶红外光谱(FT-IR)和凝胶渗透色谱(GPC)分析结果证明了该接枝反应的发生,X射线衍射(XRD)分析结果表明聚氨酯的引入使SA分子的晶型结构发生改变。扫描电镜(SEM)分析结果表明,聚氨酯的引入破坏了SA的分子间作用力。热重(TG)分析结果表明,聚氨酯的引入提高了SA在低温区的热稳定性,降低了其在高温区的热稳定性。水接触角、水蒸汽透过率和力学性能分析表明,当改性剂聚氨酯的加入量从0%到50%变化时,薄膜的水接触角从55.0°提高到77.1°,水蒸汽透过率从2450.28g/(m²·24h)下降到1078.74g/(m²·24h),薄膜的拉伸强度从82.44MPa下降到12.51MPa,断裂伸长率从6.87%增大到41.82%。当改性剂的加入量为50%～60%时,改性SA的接枝率可达18.01%。

镍纤维经预处理后,采用化学氧化法对其进行包覆改性,制备聚苯胺包覆改性镍纤维,以改善镍纤维的电性能。主要探究了掺杂剂种类、浓度、镍纤维长径比以及搅拌速率等因素对聚苯胺包覆镍纤维效果的影响,利用核磁共振、能谱仪和扫描电镜对产物进行元素和形貌分析,采用四探针电阻率测试仪测试聚苯胺包覆镍纤维的电性能。结果表明:以0.1mol/L盐酸为掺杂剂,将长径比为8mm的镍纤维在0～5℃下以60r/min的转速聚合得到聚苯胺包覆镍纤维材料,其包覆层致密均匀,且得到最大的电导率,其值为2.62×10³S/cm。

通过流延成膜法制备壳聚糖(CS)阴离子交换膜,并利用热塑性聚氨酯(TPU)导电无纺布进行修饰改性,制备了高性能CS阴离子交换膜。通过万能材料试验机、绝缘电阻测试仪、热重分析仪(TG)和扫描电子显微镜(SEM)对CS阴离子交换膜的性能和结构进行表征。结果表明:改性后,CS膜表面光滑致密,无气泡,TPU导电无纺布与CS间界面结合良好;TPU导电无纺布的引入显著提高了CS阴离子交换膜的拉伸强度、模量和断裂韧性;与CS相比,TPU导电无纺布改性CS膜的热稳定性和导电性能提高,膜电阻降低。

结合静电纺丝技术和溶胶-凝胶法制备了聚丙烯腈(PAN)@SiO₂纳米纤维膜,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对PAN@SiO₂纳米纤维膜进行氨基改性,成功制备出APAN@SiO₂复合纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱等方法对纳米纤维膜的形貌、结构进行分析,利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对纤维膜的除Cr(Ⅵ)能力进行表征。结果表明:纳米SiO₂颗粒在PAN纳米纤维膜表面生长后,使得PAN纳米纤维膜的比表面积从8.76m²/g增大到13.32m²/g;APAN@SiO₂复合纳米纤维膜的机械性能优异;在Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为100mg/L、SiO₂溶胶-凝胶时间为6h、KH550体积分数为2%条件下,APAN@SiO₂复合纳米纤维膜除铬效果最好,最大吸附量达到112.6mg/g。吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型。循环吸附实验表明,APAN@SiO₂复合纳米纤维膜经过4次循环实验后,除铬效率依然保持在50%以上。

以QZ5526碳纤维为研究对象,通过调整凝固浴参数制得腰形和圆形2种截面形状的QZ5526碳纤维,并对腰形和圆形QZ5526碳纤维的截面形状对表面活性的影响进行分析。研究结果表明:截面形状对纤维表面活性影响较小,腰形和圆形2种截面形状的QZ5526碳纤维的表面形貌相似,表面粗糙度分别为35.9nm和36.0nm;表面氧元素含量分别为8.04%和8.14%,氮元素含量分别为3.05%和2.80%,差别较小;表面自由能分别为23.67Nm/m和23.25Nm/m,其中极性自由能分量分别为6.13Nm/m和5.75Nm/m,表明腰形和圆形截面形状纤维与基体树脂的相容性相当。

以氧化石墨烯(GO)、氧化铈(CeO₂)和改性壳聚糖(DCS)为原料,采用溶液共混法合成氧化石墨烯基复合材料(DCG)。研究了DCG对Cr(Ⅵ)的静态吸附性能,考察了DCG用量、Cr(Ⅵ)质量浓度、吸附时间和吸附温度对吸附效果的影响。实验结果表明,DCG质量浓度为2g/L、废水中Cr(Ⅵ)质量浓度为20mg/L、吸附温度为25℃、吸附时间为90min时吸附效果最好。傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和X射线衍射分析表明,DCG为较厚的片层结构,片层表面附着大量点状物,羟基、羧基和氨基为主要活性吸附位点。复合材料DCG明显改变了GO、CeO₂和DCS三者的团聚性和亲水性,充分发挥了各自的吸附性能。

以葡萄糖为碳源、硝酸铁为铁源,六次甲基四胺为氮源或沉淀剂,水热法合成铁/碳微球氧还原催化剂前驱体,再在氨气气氛中热处理制备出氧还原催化剂。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、旋转圆盘电极(RDE)对催化剂进行表征,并探讨了热处理温度对催化剂性能的影响。结果表明:不同温度热处理形成不同的铁氮化合物结构,催化剂中存在4种型态氮的化合物。热处理温度为800℃制得的催化剂氧还原起始电位为0.55V(vs Ag/AgCl),氧还原反应途径为四电子路径。

以氧化石墨烯(GO)分散水溶液为对象,采用动态光散射技术研究了pH、电解质、天然有机物以及不同尺寸等环境因素对其稳定性和凝聚特性的影响。结果表明:pH升高可提高水中GO的稳定性;投加电解质会产生压缩双电层作用,导致GO发生凝聚,反应后GO颗粒的静电斥能减小、粒径增大。相比于,一价电解质,二价电解质对GO纳米颗粒凝聚具有更强的促进作用。小尺寸的GO分散性更好,凝聚速度相对较慢,稳定性高。200nm粒径的GO颗粒在水中的凝聚过程与经典的胶体稳定性理论相符合,分为反应控制和扩散控制两个阶段;Na⁺和Ca²⁺的临界凝聚浓度分别为186.0和1.8mmol/L。当富里酸(FA)存在时,可通过空间位阻效应使GO颗粒间有效碰撞概率和凝聚反应速度降低,临界凝聚浓度提高,增强了其在水中的稳定性。GO在水中的凝聚和分散行为将受到pH、电解质和有机物等复杂因素的影响。

选取十四醇为相变材料、具有不同孔径的硅胶为载体,采用物理浸渍法制得十四醇/硅胶复合相变材料。借助差示扫描量热仪对限域的十四醇的相变行为进行表征。结果表明,限域的十四醇具有良好的热循环稳定性。随硅胶孔径的减小,限域的十四醇与硅胶孔壁的相互作用加强、其相变温度向低温方向移动。研究结果还表明通过纳米限域可对相变材料的相变温度进行调控;可实现将固-液相变材料制成定型相变材料,从而抑制相变材料的流失。

用聚丙烯(PP)与纳米伊蒙土(ISIC)熔融共混制备片材,采用γ射线辐照PP/ISIC共混片材,并利用超临界二氧化碳(scCO₂)发泡技术对其进行发泡。研究了吸收剂量、ISIC添加量和发泡温度对泡孔结构的影响。结果表明,吸收剂量为30kGy时,PP/ISIC样品泡沫具有较好的泡孔结构,且随着ISIC含量增加,发泡材料孔径减小,孔密度增大。加入3%(wt,质量分数)的ISIC后,发泡样品的平均孔径从57μm减少到25μm,泡孔密度从1.3×10⁷个／cm³提高至1.1×10⁸个／cm³。经过共混和辐照处理的PP发泡温度窗口变宽。

以皮革废弃物的胶原水解液(PLW)为原料,以丙烯酸(AA)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体,通过“一锅法”接枝共聚合成皮革废弃物基两性高吸水树脂[PLW-g-(AA-co-DMDAAC)]。采用傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜对制备的高吸水树脂进行表征,结果表明单体成功接枝在PLW上。同时还研究了PLW用量、单体用量、交联剂用量、引发剂用量以及AA中和度对PLW-g-(AA-co-DMDAAC性能的影响。在最优条件下,PLW-g-(AA-co-DMDAAC的最大吸水倍率为3300g/g,吸盐(NaCl质量分数为0.9%)倍率为182g/g。

使用低共熔物(DES)对可再生木质素(LG)进行改性,并将改性木质素(MLG)与环氧氯丙烷(ECH)反应合成木质基环氧树脂(LGEP),并对不同质量比(ECH/MLG=1,5,10,20)合成的LGEP的热稳定动力学进行模拟计算。通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和非等温差示量热(DSC)对LGEP进行测试。结果表明:成功合成环氧树脂,且在ECH/MLG=5时,所得木质基环氧树脂体系最稳定。

采用非等温差示扫描量热法(DSC)对一种核壳橡胶纳米粒子改性环氧树脂/酸酐体系固化反应动力学进行了研究。依据该树脂体系在不同升温速率下的DSC曲线,通过Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Crane法等方法得出了该树脂体系的固化动力学参数。并对该树脂体系固化物的力学性能和耐热性能进行了研究。结果表明:该树脂体系的表观活化能为79.18kJ/mol、频率因子为1.2741×10⁹s^-1、反应级数为0.9331;树脂体系的凝胶化温度为115.4℃、固化温度为139.4℃、后处理温度为156.05℃,其最佳固化工艺制度为“90℃/2h→115℃/2h→140℃/3h→160℃/5h”;其固化物具有良好的力学性能和优良的耐热性能。

在DFT-B3LYP/6-31G^**水平上,研究了五环[5.4.0.0^2,6.0^3,10.0^5,9]十一烷(PCU)及其24个衍生物的结构和性能。设计等键反应计算了生成热。基于统计热力学原理计算拟合了200～1200K温度范围内体系的热力学函数,利用Kamlet-Jacobs方程估算了爆轰性能。研究结果认为,三硝基苯基五环[5.4.0.0^2,6.0^3,10.0^5,9]十一烷(25号化合物)是这些衍生物中爆轰性能最优的化合物,为PCU衍生物的合成和进一步研究提供了基础数据和规律性指导。

向聚左旋乳酸/聚右旋乳酸(PLLA/PDLA)共混物中添加成核剂苯基磷酸锌(TMC-210)来调控其结晶行为。采用差示扫描量热仪(DSC)和广角X-ray衍射仪系统表征不同结晶条件下成核剂对PLLA/PDLA共混物结晶行为的影响。结果表明:成核剂TMC-210对PLLA/PDLA共混物中的立构晶(SC晶)有促进成核作用,最佳含量为0.8%(wt,质量分数,下同);PLLA/PDLA在高于150℃条件下等温10min,无晶体形成,0.8% TMC-210的加入显著提高了PLLA/PDLA共混物在高温下SC晶的结晶速度,在170℃等温时SC晶的半结晶时间为0.84min;在升降温的结晶过程中,PLLA/PDLA/TMC样品最终SC晶的含量高于PLLA/PDL样品,表明成核剂TMC在促进PLLA/PDLA共混物中SC晶的形成效果显著。

以聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)、海藻酸钠(SA)等天然物料制备PVA/CS/SA复合水凝胶。通过实验推断出不同质量比、不同剂量的交联剂、不同pH、不同反应温度对复合凝胶的作用,结果表明当PVA:CS:SA为8:4:1时,水凝胶的品貌最优,综合性能达到最佳。红外分析表明,PVA与CS以及SA之间形成了较强的氢键;DSC分析结果表明,PVA/CS/SA复合膜的热稳定性比壳聚糖膜更强。

以铜取代杂多酸盐α-SiW₁₁Cu为活性组分,制备了α-SiW₁₁Cu/聚苯胺(PANI)/ZnO三元复合催化剂,采用傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜表征了其结构,并以模拟污染物孔雀石绿的光催化降解评价了α-SiW₁₁Cu/PANI/ZnO的光催化性能。结果表明:在30W紫外灯照射下,当孔雀石绿溶液pH=3,孔雀石绿初始质量浓度为10mg/L,复合催化剂投加量为20mg/L,照射时间为200min时,脱色率可达83.78%。光催化降解孔雀石绿过程符合一级动力学方程,一级方程表观反应速率常数为0.00917min^-1。

为获得吸附性能强的改性壳聚糖,采用丙烯酰胺自由基引发侧链接枝方法对壳聚糖进行改性,考察了引发剂种类、引发剂和壳聚糖质量比、丙烯酰胺和壳聚糖质量比、反应温度、反应时间、搅拌速率以及析出溶剂对改性壳聚糖产物收率及吸附性能的影响,在此基础上开展了正交试验和后续的验证实验。结果表明:在氮气保护、改性剂丙烯酰胺与壳聚糖质量比为7、引发剂硝酸铈铵与壳聚糖质量比为0.1、反应温度45℃、反应时间150min、搅拌速率400r/min条件下、在丙酮中析出并真空干燥的改性壳聚糖对Co²⁺离子的吸附容量为16.42mg/g,较未改性前提高了约64.53%。

通过改变聚乳酸(PLA)基体中滑石粉(talc)的添加量,探索滑石粉的最佳含量。在最佳含量的基础上分别用钛酸酯、硅烷偶联剂KH550和十八胺对滑石粉进行改性,研究不同表面处理剂对滑石粉/聚乳酸复合材料性能的影响。通过力学性能、差热分析(DTA)、动态再结晶和扫描电镜(SEM)等一系列测试手段对复合材料性能进行表征分析。结果表明:滑石粉含量在1%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度达到最大值,为62.5MPa;滑石粉经硅烷偶联剂KH550改性后,复合材料的拉伸强度可进一步提高至72.1MPa。表面处理后,滑石粉/聚乳酸复合材料的结晶速率相比较处理前进一步得到提高。

以正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为乳化剂,盐酸为催化剂,制备SiO₂水溶胶,加入一定量的双键偶联剂γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPS)、十二烷基三乙氧基硅烷(DTES)和光引发剂1173制得UV光固化型功能溶胶。棉织物经功能溶胶浸轧处理和UV光固化后形成超疏水表面,其表面接触角可达150°。当硅烷偶联剂为8%(质量分数)DTES,光固化时间为40s,改性织物表面接触角达到150.63°,织物为超疏水状态。织物经过10次皂洗处理后仍具有一定的疏水效果,织物的拉伸断裂强力提高,而柔软性、透气性、透水性减弱。

以具有广泛工业应用性和生物相容性的聚乙烯醇(PVA)为原料,利用PVA分子结构特点对其进行改性,进一步采用高速搅拌制备聚乙烯醇微球,采用扫描电镜表征其形貌。采用1,1′-羰基二(1,2,3-三氮唑)将聚乙烯醇微球活化,以活化后的聚乙烯醇微球为载体固定化脂肪酶,并采用聚乙烯醇物理吸附脂肪酶为实验对照组。结果表明:聚乙烯醇微球粒径分布在2～3μm之间,微球表面形态较为光滑。聚乙烯醇微球固定化脂肪酶可重复使用,重复10次酶催化水解反应,相对酶活仍维持在70%以上。固定化脂肪酶的最优催化水解反应温度为30℃,与游离酶相比降低了10℃,最佳催化水解反应pH为8,与游离酶最佳催化pH相比,催化反应条件更温和。

通过溶胶-凝胶法制备出聚乙二醇/TiO₂/石墨烯复合相变材料,对其进行FT-IR、XRD、DSC、TG等测试表征,并将其作为改性剂添加到沥青中,研究不同掺量的改性剂对改性沥青常规指标、高温流变性能及耐老化性能的影响。实验结果表明:复合相变材料的结晶性能良好,各组分间只是物理作用,并未产生化学反应;复合相变材料的相变潜热较高,热稳定性好,适用于沥青工程;随着改性剂掺量的增加,改性沥青的软化点上升,针入度与延度均出现了下降;改性沥青的车辙因子增大,相位角降低,表明改性剂中的聚乙二醇起到了显著的储热作用,明显地改善了沥青的高温稳定性能;通过旋转薄膜烘箱老化实验发现,老化后的改性沥青的低温残留延度及残留针入度比均高于老化后的基质沥青,表明改性剂的掺入能有效改善沥青的耐老化性能。

用氨水做催化剂,利用正硅酸乙酯(TEOS)的溶胶-凝胶化过程和间苯二酚与甲醛的缩聚反应一步合成核壳材料;通过在N₂中碳化并在NaOH溶液中刻蚀SiO₂制得蛋黄-蛋壳型结构纳米微球;最后负载Pd得到磁性碳纳米复合材料Fe₃O₄@C-Pd。采用透射电子显微镜、X射线粉末衍射仪、紫外-可见分光光度计以及振动样品磁强计等手段对所制纳米材料的形貌、组成结构、晶体结构和磁性能进行了分析表征。将Fe₃O₄@C-Pd作为催化剂用于对亚甲基蓝(MB)的催化还原,结果表明其具有良好的催化活性,重复使用4次催化活性几乎保持不变。

采用流延法制备了明胶/壳聚糖复合膜,通过对复合膜结构及力学、热学、光学等性能进行表征,探究了壳聚糖对复合膜性能的影响。结果表明:明胶与壳聚糖共混相容性较好,复合膜均一透明。通过添加壳聚糖和甘油可以明显改善明胶/壳聚糖复合膜的抗拉强度、断裂伸长率、热稳定性及吸水性能;随壳聚糖含量的增加,透明度下降,壳聚糖添加量为30%(质量分数)时,透明度为79.4%(透光率小于80%)。研究认为通过壳聚糖与甘油对明胶进行改性可以不同程度地改善明胶膜的力学性能、吸水性能,能够满足其在不同领域的应用。

以硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石膏、内墙腻子、熟石灰、液体硅酸钠这6种粘结剂作为成膜剂,通过添加其他助剂制备钢结构防火涂料,考察粘结剂种类对防火涂料成膜性能及高温膨胀防火性能的影响。实验结果表明:液体硅酸钠比较适合做无机防火涂料的成膜剂;将模数为1.0的固体硅酸钠、模数为3.0的液体硅酸钠按照硅酸钠固液质量比为1:7混合,在添加量为40%(质量分数)时,制备的无机防火涂料成膜性及高温膨胀性能优异,具有良好的防火性能。

对烧蚀隔热涂料的填料种类进行了优选,以E-20环氧树脂为基体,制得2种新型烧蚀隔热涂料。并对2种涂料的密度、附着力、耐冲击和导热系数进行了分析。研究结果表明,氢氧化镁和滑石粉适于用作烧蚀吸热填料,阿罗中空玻璃微珠适于用作低传导隔热填料;2种涂料都具有良好的热性能、常规物理性能和突出的隔热效果,都适合用于烧蚀隔热领域;涂料Ⅰ的热性能优于涂料Ⅱ,密度和导热系数分别为1.2g/cm³和0.18W/(m·℃),均小于涂料Ⅱ,分别为后者的92.3%和85.7%,更适合用于烧蚀隔热领域。

以制备水溶性丙烯酸酯为目标,采用溶液聚合法,以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸(AA)为单体在溶剂中通过自由基共聚反应合成丙烯酸酯,再通过减压蒸馏脱除溶剂及未反应单体,最后加入浓氨水中和至pH为中性时来制得水溶性丙烯酸酯。通过改变溶剂的种类、AA用量及引发剂种类和用量,筛选出制备水溶性丙烯酸酯的最佳反应条件:以异丙醇∕正丁醇(体积比1:1)作为溶剂,引发剂选择偶氮二异丁腈(AIBN),其用量为5g,AA用量为15g。所制水溶性丙烯酸酯涂膜后的耐水性较差。在酯中加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570),用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)进行固化,对制备出的涂膜进行一系列性能测试和表征,发现涂膜耐水性得到明显改善,制得的水溶性丙烯酸酯综合性能良好,符合实际应用要求。

稀土夜光纤维是一种新型的具有蓄光功能的材料,逐渐被应用于越来越多的行业领域。它是先把吸收的某一波长的光储存起来,然后再自发地长时间持续发光。介绍了稀土夜光纤维的种类、发光机理和制备流程,重点综述了稀土夜光纤维常用的纺丝方法,为稀土夜光纤维的研制提供参考。

以棉布、麻布、聚丙烯(PP)熔喷非织造布、活性炭布及针刺静电棉为研究对象,通过透气性能测试和颗粒物过滤性能测试评价不同材料的空气过滤性能,并筛选出具有较好过滤性能的防雾霾口罩滤片;在此基础上,以紫外还原银离子(Ag⁺)的方法在活性炭布表面负载纳米银(Ag)以实现其抗菌功能。并研究了还原时间、硝酸银(AgNO₃)溶液用量对载银效果的影响以及载银的牢度。研究结果表明:在AgNO₃溶液用量为5%(wt,质量分数)条件下载银效果最佳,以PP熔喷非织造布、针刺静电棉和活性炭布组合制成的滤片具有较好的过滤作用,对PM2.5平均过滤效率达到93.95%。

将沙柳加工粉碎后与白乳胶和水混合,通过MN压力成型机制备沙柳纤维板吸声材料。采用驻波管传递函数法,研究纤维含水率、纤维细度、板材密度和厚度与沙柳纤维板吸声降噪性能的关系。结果表明,含水率降低,沙柳纤维越细,材料密度增大,材料的吸声系数与降噪系数增大,吸声降噪效果变好;随着厚度增加,吸声系数与降噪系数在低频段增大,在中频段差距减小。沙柳纤维板的平均吸声系数最佳可达到0.54。

以淀粉、丙烯酸和丙烯酰胺为主要原料,水溶液聚合法制备了绿色高吸水性树脂。考察了中和度、引发剂用量、交联剂用量、单体质量比及淀粉用量等实验条件对吸水率的影响。最佳条件下制备的树脂在蒸馏水和自来水中的吸水率分别为815.4和208.7g/g。对树脂的耐蒸发性与抑尘性进行了研究,结果表明树脂对黄土有较好的抑尘效果,可作为抑尘剂使用。采用红外光谱法对树脂结构进行了分析。

以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体,通过溶胶-凝胶反应和常压干燥法实现了二氧化硅(SiO₂)气凝胶的制备;并将SiO₂气凝胶与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合应用到棉织物上,制备了超疏水功能棉织物。分别探讨了制备SiO₂气凝胶和超疏水棉织物的主要影响因素。结果表明,在草酸与MTMS摩尔配合比为1.6×10^-4:1,凝胶化温度为40℃,老化温度为40℃条件下,制备的SiO₂气凝胶具有连续多孔微观粗糙结构,密度为106.4kg/m³,孔隙率达到95.16%。在SiO₂气凝胶用量为4%(wt,质量分数),PDMS用量为4%(wt,质量分数)条件下,整理后棉织物的接触角为156.4°,实现了超疏水性能。

以葡萄糖为碳源,采用一步超声法制备氮掺杂碳量子点,并进行海拉(Hela)细胞成像研究。所获得的氮掺杂碳量子点平均粒径3.3nm,并具有良好的水溶性、光致发光特性。氮掺杂碳量子点具有低细胞毒性,在氮掺杂碳量子点浓度为1mg/mL条件下,Hela细胞的存活率高于90%,在浓度高达5mg/mL条件下,Hela细胞的存活率仍高于60%。

以石墨烯为改性剂,醋酸锌为锌源,采用水热合成法制备石墨烯/ZnO纳米复合物。随着石墨烯在反应体系中用量的增加,石墨烯/ZnO纳米复合物的形貌和抗菌性能存在显著差异。m(石墨烯):m(ZnO)为0.02时,纳米ZnO在石墨烯片层表面负载分布均一,石墨烯/ZnO纳米复合物尺寸较小,抗菌性能较纯纳米ZnO显著提高,最低抑菌浓度从313μg/mL降至157μg/mL。石墨烯/ZnO纳米复合物涂覆玻璃纸的透光性能优良,对李斯特氏菌和大肠杆菌的抑菌率分别为98.3%和99.1%,可作为新型功能材料用于食品、药品的抗菌包装。