氧化石墨烯(GO)-纳米银(AgNPs)复合材料(GO-AgNPs)由于GO与AgNPs各自具有的优异性能,并能够产生协同作用,使其物理化学性能得到增强。近年来,GO-AgNPs复合材料在抗菌、光学、化工催化、改性聚合物材料、电化学等方面的应用受到人们广泛关注。对GO-AgNPs复合材料的制备方法及应用进展进行了综述。

石墨烯与聚合物、金属、金属氧化物、有机晶体等形成的新型复合材料性能优异、成本低廉,具有广阔的应用前景。综述了石墨烯复合材料的制备方法及在催化领域中的应用,介绍了石墨烯复合材料及以石墨烯复合材料为载体的催化剂在光催化、电催化及传统化学催化反应中表现出的优异性能,并对其制备前景进行了展望。

在对石墨烯材料特性、制备、发展态势概述的基础上,以orbit专利数据库为数据源,通过对石墨烯专利申请量、技术领域、专利权人、专利地图和专利被引量等指标的定性分析,研究石墨烯产业的发展趋势、技术特点、主要竞争者和整体专利布局。采用定性与定量相结合,以事实性数据结合石墨烯产业的整体态势,分析目前的石墨烯技术难点和瓶颈问题,并提出建议。

机械球磨法是纳米储氢材料制备和加工的重要方法之一。通过机械球磨法制备的材料具有纳米化、合金化和非晶化等优良特性,储氢材料的动力学和热力学性能得到改善。机械球磨法操作工艺简单、成本低、效率高,使其成为制备纳米储氢材料的理想方法之一。简要介绍了机械球磨法的基本原理,重点阐述了机械球磨法在制备纳米储氢材料方面的应用,并对影响机械球磨效果的主要因素进行了分析。对于机械球磨法在制备纳米储氢材料领域的实际应用具有一定的指导意义。

NiMoO₄纳米材料及其复合材料具有优异的电化学性质,尤其优异的循环稳定性和电容保持率使其在能量存储应用方面有巨大的潜力。为此,综述了纳米阵列、纳米线、纳米片、纳米棒、纳米球等形貌NiMoO₄纳米材料及其复合材料的制备方法,概述了不同反应条件对NiMoO₄纳米材料形貌的影响,总结了其应用在锂离子电池、超级电容器领域时表现出的优异性能,并对NiMoO₄纳米材料的可控合成进行了前景展望。

共混是提高材料性能的一种有效、方便的方法,结合近年来关于吸水材料的发展,综述了国内外关于纤维素/壳聚糖共混吸水材料的分类和制备工艺。介绍了其共混的种类有纤维素/壳聚糖共混体系、改性纤维素/壳聚糖共混体系、纤维素/改性壳聚糖共混体系、改性纤维素/改性壳聚糖共混体系。还从物理法和化学法两个方面综述了纤维素/壳聚糖共混吸水材料的制备。

中空介孔二氧化硅微球具有较大的中空空腔、可控外层介孔结构、大比表面积、良好的生物相容性等特性,因而被广泛应用于药物储存与释放、纳米反应器、催化、吸附等领域。对中空介孔二氧化硅微球的制备方法进行介绍,综述和评价了模板法、选择性刻蚀法、喷雾干燥法等三类制备方法的研究进展及其优缺点,并对其应用前景进行了展望。

固态电解质主要包括聚合物固态电解质、无机固体电解质、薄膜固态电解质。简单介绍了无机固体电解质的分类,着重阐述了无机固体电解质锂镧锆氧(Li₇La₃Zr₂O₁₂)的合成方法、掺杂和表面修饰研究进展,并展望了研究前景。

人类的超强度活动导致水体中氮磷超标,是造成水体富营养化、发黑发臭、生态功能失衡的主要原因。目前去除氮磷的方法主要有生物法(短程硝化反硝化和好氧反硝化)、化学法(投加药剂法)和物理法(吹脱法和材料吸附法)。其中物理吸附法相比于其他方法,具有价格低廉、材料来源广泛、无二次污染、适用于大面积城市污水的特点。综述了近年来国内外吸氮除磷材料的研究和应用现状,着重阐述了矿物型和非矿物型吸氮除磷材料的应用效果,并对其应用前景进行展望。

二维片层材料因其独特的片层结构、高比表面积和良好的机械性能等特性,在气体分离膜中得到了广泛关注。首先简单归纳了气体在无孔片层和多孔片层材料中的传递机理,之后重点讨论了用于气体分离的二维片层材料无机膜和高分子-无机杂化膜的研究现状。

对木质纤维素进行联合改性处理,制备了木质纤维素/蒙脱土补强剂,并部分替代白炭黑,制备了丁苯橡胶复合材料。研究了白炭黑、木质纤维素/蒙脱土补强剂配合比对丁苯橡胶复合材料性能的影响。结果表明:在白炭黑与木质纤维素/蒙脱土补强剂用量配合比为30∶10条件下,丁苯橡胶复合材料的力学性能最优,拉伸强度20.65MPa,断裂伸长率727.40%,邵氏A硬度74.00,撕裂强度35.60kN/m。木质纤维素/蒙脱土补强剂的加入,可以改善丁苯橡胶复合材料的力学性能和热氧老化性能。

以三维石墨烯和苯胺为原料,使用化学氧化聚合法制备二元复合材料三维石墨烯/聚苯胺纳米线(3D-rGO/PANI),石墨烯既是气敏材料的组成部分,又是聚苯胺的生长模板。复合材料的结构表征使用扫描电镜、红外光谱仪和比表面测试仪。结果表明:PANI是线状结构,复合材料有大量空隙,比表面积大。室温下,和纯PANI相比,3D-rGO/PANI对H₂表现出较好的气敏性能,H₂浓度为500×10^-6时,灵敏度达到10.6。复合材料的大比表面积和协同效应有助于气敏性能提高。

目前,采油废水随着石油开采难度的增加,治理难度也相应提高。采用静电纺丝技术,以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)为原料,N,N-二甲基酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,制得了不同比例的PVDF/PAN纳米纤维膜。并对所做出来的PVDF/PAN纳米纤维膜的形貌和性质进行表征,优选出了最佳比例,在最佳质量比PVDF∶PAN=3∶2的基础上,优选出质量分数12%的PVDF/PAN纳米纤维膜进行实验。结果表明:此膜对采油废水的处理效果显著。

以无皂乳液聚合法制备的苯乙烯(St)和丙烯酸(AA)阴离子型无规共聚物[P(St-co-AA)]微球为模板,不经过分离和离心、表面改性等任何后处理过程,采用溶胶-凝胶方法直接进行二氧化硅(SiO₂)包覆,成功制得中空SiO₂微球。探究了氨水用量、正硅酸乙酯(TEOS)用量以及不同AA用量对中空SiO₂微球的影响,并对制得的SiO₂微球进行了表征。研究结果表明,制得的中空SiO₂微球分散性优异,体系中无SiO₂实心小粒子,粒径均一,表面形貌呈树莓状,微球壁厚可控制在5～30nm范围内。

采用浓硫酸/浓硝酸(体积比3∶1)混酸改性、超声混融和化学水热法配制负载Fe₃O₄的多壁碳纳米管(MWCNTs),将酸化改性的MWCNTs/Fe₃O₄与纳米级SiO₂以适当比例混合超声研磨所得添加剂MWCNTs/Fe₃O₄/SiO₂与聚氯乙烯(PVC)、聚乙二醇(PEG)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)共混制膜,获得MWCNTs/Fe₃O₄/SiO₂/PVC共混膜。通过对膜的纯水通量、溶胀度、孔隙率、平均孔径和牛血清蛋白(BSA)截留率进行比较,结果发现:MWCNTs/Fe₃O₄/SiO₂/PVC的接触角为68.1°,纯水通量为111L·m²/h,BSA截留率为73.9%,皆较PVC膜有所提高,且膜的抗张强度(2.09MPa)和延伸率(17.01%)较MWCNTs/Fe₃O₄/PVC膜有所提高。

以氢氧化物共沉淀法制备前驱体,碳酸锂(Li₂CO₃)为锂盐,高温烧结合成富锂正极材料锂镍钴锰复合材料[xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)]。结构分析显示,所制材料都是由小晶粒团聚烧结形成的不规则二次颗粒组成,呈现典型的α-NaFeO₂结构。电性能研究表明,随着x值的增大,所制材料的层状结构趋于完善,且在高电压深度充电下的结构稳定性增加,电荷传递阻抗显著减小,电性能逐渐改善。Li_1.167Ni_0.433Mn_0.3Co_0.1O₂(x=0.5)表现出了较小的电极极化和较快的电极-界面反应,电性能最佳,其0.1C初始放电容量达251.5mAh/g,在0.2C倍率条件下循环30次后容量保持率达86.9%。

以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,4,4′-(六氟异丙烯)二酸酐(6FDA)为二酐单体,4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为二胺单体,采用无水溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺(PI)/二氧化硅(SiO₂)杂化薄膜(PI-SiO₂)。将3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APS)通过化学键合连接到PI分子链上,使SiO₂颗粒在PI基体中均匀分散。研究了PI-SiO₂杂化薄膜的光学性能和热学性能。随着SiO₂含量的增加,PI-SiO₂杂化薄膜的黄色指数明显降低。在SiO₂添加量为40%(wt,质量分数)条件下,制得的PI-SiO₂的玻璃化转变温度最高为314.7℃,热膨胀系数(CTE)为27.65×10^-6/℃,具有较好的热性能。

以二甲基亚砜为溶剂,偶氮二异丁腈为引发剂,丙烯腈(AN)和氨化的衣康酸(IA)为聚合物单体进行二元自由基均相溶液聚合,合成了聚丙烯腈(PAN)纺丝溶液,经湿法纺丝制得PAN原丝,经预氧化和碳化得到氨化的PAN基碳纤维。采用扫描电镜、广角X射线衍射、动态机械法和电子万能机等表征方法对PAN原丝和PAN碳纤维的性能进行了表征。结果表明:IA经氨化后制得β-衣康酸,以β-衣康酸为聚合单体制备的二元PAN基原丝的拉伸性能更优异。

以六水硝酸镍[Ni(NO₃)₂·6H₂O]、六水硝酸钴[Co(NO₃)₂·6H₂O]和尿素[CO(NH₂)₂]为原料,采用水热法制备了分散性良好且尺寸均一的钴镍复合物微球(CoNi-CM)。独特的三维分级多孔结构有效提高了CoNi-CM在电化学中参与氧化还原反应及电解质离子传输的能力。三电极测试结果表明,CoNi-CM电极材料表现出高比电容、高倍率性能及优异的循环稳定性,有望成为组装高性能超级电容器的备选电极材料。

以玉米淀粉为原料,经过乙酸镍处理后在不同温度下碳化,再用KOH对碳化材料进行活化,得到玉米淀粉基碳微球,该材料可做成超级电容器。采用扫描电子显微镜(SEM)对实验样品形貌进行表征,并且进行了循环伏安、恒流充放电等电化学性能测试。SEM结果显示,原料玉米淀粉呈片状,而实验制得的玉米淀粉基碳微球具有良好的球形外貌,表面光滑平整。电化学性能结果显示,经900℃碳化并活化后的玉米淀粉基碳微球表现的电容特性最佳。在6mol/LKOH电解液中,200mV/s的扫描速度下,其循环伏安曲线仍能保持高度类矩形形状;在电流密度为1A/g恒流充放电下,其比容量高达116F/g,且经过500次充放电循环后,依然保持初始值的98%的比电容。结果表明,乙酸镍能促进淀粉球很好地形成球状的碳微球,且活化后的玉米淀粉基碳微球表面粗糙,产生了多孔结构,比表面积增大,电化学性能大大提高。

采用一种新颖、高效的方法,将元素硫应用于碳纳米管(CNTs)的表面改性,在CNTs表面通过硫自由基加成随后还原的方法接枝巯基基团,这种改性方法步骤简单、安全,且不会破坏CNTs的内部结构,可以应用于更多领域。利用该方法分别对多壁碳纳米管和单壁碳纳米管进行表面改性,制备了巯基改性碳纳米管,确定了巯基改性多壁碳纳米管的最佳反应条件并采用傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪、热重分析仪和X射线光电子能谱对所制样品进行表征。

在钛板上电沉积TiO₂纳米管,并通过层层组装方式制备了Ti/TNTs-Sb-SnO₂-rGO电极。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及电化学等方法对电极形貌、微观结构和性能进行了表征。实验结果表明,该电极具有高的析氧电位(2.1V)和良好的导电性能。在亚甲基蓝(MB)模拟染料废水的电氧化降解实验中,该电极能够有效去除有机污染物,降解1h,去除率为97%,降解过程符合一级动力学方程,反应速率常数为0.057min^-1,降解机理为间接电化学氧化过程。电极的实验室加速寿命为9h,折合工业寿命为1.6a,表明该电极具有较长的使用寿命。

采用简单的溶剂热法合成了纯相锰酸锌(ZnMn₂O₄),通过原位生长和共生长两种方式将ZnMn₂O₄负载在多面体Fe₂O₃上,形成ZnMn₂O₄/Fe₂O₃复合负极材料。Fe₂O₃相当于一个机械性能良好的载体,可以缓冲ZnMn₂O₄充放电时较大的体积变化,抑制ZnMn₂O₄的团聚,缩短了锂离子扩散距离,从而获得了稳定、高性能的锂离子电池负极材料。首次放电比容量高达1852mAh/g,经过50次循环后仍保持1197mAh/g的高水平,远高于纯ZnMn₂O₄以及商用碳负极。

从廉价易得的对苯醌和蒽出发,通过D-A加成反应,重排,亲核取代及催化还原等步骤高效合成了一种功能化的聚酰亚胺二胺结构单体。该单体具有三氟甲基及刚性的三蝶烯结构,有望在保持聚酰亚胺良好热力学性能的同时,改善材料的其他性能。该合成路线成功将刚性三蝶烯结构和三氟甲基官能团同时引入到聚酰亚胺单体结构中,从而发挥其协同效应,制得1,4-双(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)三蝶烯(BAFPT)。各步反应中间体及BAFPT的结构通过红外光谱和核磁共振得到确认。合成的BAFPT在常规溶剂如四氢呋喃和氯仿中展现了一定的溶解性。在常温条件下,100mg的BAFPT分别在2mL的二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基乙酰胺(DMAc)溶液中震荡即能溶解。

环三磷腈衍生物在阻燃添加剂、生物医药材料、电解液和液压油等领域有着广泛的应用前景,因此,近年来环三磷腈衍生物的功能化改性研究受到越来越多的关注。利用巯基化合物与丁香酚氧基环三磷腈在紫外光下的巯基-烯点击反应,制备了末端分别含有烷基、羟基和羧基等不同功能基团的系列环三磷腈衍生物,研究了反应时间、投料比和巯基反应物所带的端基官能团对反应的影响规律。发现此方法具有反应条件温和,反应时间短(≤30min),反应产率高(≥95%),可批量制备的优点;同时还可以将具有不同结构的功能基团定量的引入到目标产物中。对产物的热性能表征结果表明,C—S键的引入降低了环三磷腈衍生物的热稳定性,但产物的起始分解温度依然保持在300℃以上;末端基团的种类对产物的热稳定性和受热分解后的残炭量有一定影响。

以丙烯酸(PAA)、丙烯磺酸钠(PSA)为单体,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂制备了第一网络树脂,并与二氧化硅(SiO₂)水解成的第二网络相互穿插获得了互穿网络复合高吸水树脂(PAA/PSA/SiO₂)。研究结果表明,两组分相容性良好,无宏观相分离及裂纹产生。随着硅烷水解液用量增加,PAA/PSA/SiO₂复合树脂的吸液倍率呈先增加后减少的趋势,在硅烷水解液用量为12%(wt,质量分数)条件下,制得的PAA/PSA/SiO₂复合树脂的吸液性能最好,吸水倍率达到177.1g/g,保水率为91.9%,释水率为3.8%,可以满足工业应用的需要。

以熟桐油为消光剂制备了硅酮密封胶,考察了熟桐油含量对硅酮密封胶基本性能及光泽度的影响。采用扫描电子显微镜对熟桐油添加前后硅酮密封胶的表面形貌进行表征,并分析硅酮密封胶表面形貌差异的原因。结果表明,随着熟桐油含量的增加,硅酮密封胶基本性能变化不大,但其消光效果得到明显改善。

通过后合成法制备了ZSM-5/SBA-15复合分子筛,利用X射线衍射、透射电子显微镜、BET比表面积测试法和傅里叶变换红外光谱等表征方法对合成的分子筛催化剂进行了表征,在立式固定床反应器进行稻壳热解实验,分析了ZSM-5/SBA-15复合分子筛催化热解制备芳烃化合物的性能。结果表明:ZSM-5/SBA-15具有微-介孔复合结构;与未添加催化剂相比,催化剂的加入使得热解油中芳烃化合物(主要是苯、甲苯、二甲苯、萘和甲基萘等)的产率得到有效提高。此外,与ZSM-5相比,ZSM-5/SBA-15的加入提高了液体产物的产率,降低了气体产物的产率;而且单环芳烃(苯、甲苯和二甲苯)的产率和选择性都得到提高,单环芳烃选择性达到84.6%,与之相应的是多环芳烃的产率明显下降。

以聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜为支撑层,将沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8)填充到聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,制得ZIF-8/PDMS复合膜,用于渗透汽化分离乙醇/水体系。对ZIF-8/PDMS复合膜进行了表征。考察了不同ZIF-8粒子对ZIF-8/PDMS复合膜渗透汽化分离性能的影响。研究结果表明,在金属离子与有机配体的配合比为1∶2的ZIF-8粒子,操作温度为50℃条件下,ZIF-8/PDMS复合膜的渗透通量为182.4g/(m²·h),分离因子最高为8.8。

以偶氮二异丁腈为引发剂、S-十二烷基-S′-(α,α′-二甲基-α″-乙酸)-三硫代碳酸酯为链转移剂,通过可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)方法,制备了聚甲基丙烯酸甲酯PMMA-CTA大分子链转移剂,在大分子链转移剂的作用下,依次引发甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DMAEMA)聚合,合成了相对分子质量分布指数为1.32的三嵌段共聚物——聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚甲基丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯(PMMA₂₀₅-b-PBMA₁₃₆-b-PDMAEMA₁₂₈,下标为聚合度),采用核磁共振氢谱仪、傅里叶变换红外光谱仪对共聚物的结构进行了表征。将共聚物与溴代正丁烷发生季铵化反应,再分别与氟硼酸钠(NaBF₄)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)进行阴离子交换,得到含有不同反离子(Br^-、BF^-₄、TFSI^-)的三嵌段聚合离子液体共聚物PMMA-b-PBMA-b-PILS。电化学交流阻抗方法测定PMMA-b-PBMA-b-PILS的离子电导率为1×10^-2S/cm。

以纳米二氧化钛(TiO₂)粒子改性的三聚氰胺-尿素-甲醛树脂为壁材,以正十四醇为芯材,采用原位聚合法制备了纳米TiO₂改性的相变微胶囊。研究了乳化剂浓度以及纳米TiO₂的添加量对微胶囊性能的影响,采用红外光谱、扫描电子显微镜、激光粒度分布仪、差示扫描量热仪、热重分析仪分别对微胶囊的化学结构、表面形貌、粒径分布及热性能进行了表征。结果表明,所制微胶囊的体积粒径58.2～83.6μm,受乳化剂浓度影响较大,当壁材中加入适量的纳米TiO₂的添加量小于5%(wt,质量分数)条件下,微胶囊呈球形且表面光滑,随着TiO₂添加量的增加,改性微胶囊的相变潜热、芯含量及热稳定性均呈先增加后降低态势,在TiO₂添加量为3%(wt,质量分数)条件下,纳米TiO₂改性相变微胶囊的熔融潜热达最大值151.5J/g,微胶囊芯含量为69.9%,微胶囊的热稳定性也明显提高。

以不饱和树脂和环氧树脂为基体,与三维中空织物分别复合成中空夹芯织物复合材料,利用万能材料试验机分别对2种复合材料的拉伸、压缩和弯曲性能进行测试,研究了树脂种类对复合材料力学性能的影响规律。结果表明:不饱和树脂与固化剂质量比为100∶2,固化温度为70℃时,复合材料具有最佳的拉伸、弯曲和压缩性能。环氧树脂基复合材料的弯曲和压缩性能远优于不饱和树脂基复合材料,而拉伸性能则相差不大。

用质量分数65%的浓硝酸分别浸渍炭化前和炭化后的蚕茧,然后在不同温度条件下进行热处理,得到改性活性炭纤维材料。利用低温氮气吸附-脱附仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对改性前后活性炭纤维材料的孔结构和电化学性能进行分析表征。用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等测试方法研究了活性炭纤维电极材料的炭化温度和炭化顺序对中孔炭孔结构及电化学性能的影响。结果表明:随着炭化温度的升高,活性炭纤维电极材料比表面积和孔容逐渐增加;炭化温度为600℃时,采用先炭化后吸附方法制备的活性炭纤维电极材料比电容可以达到124.56F/g,比先吸附后炭化制备的样品比电容(82.69F/g)提高了约51%。

以二羟甲基丁酸(DMBA)、聚乙二醇(PEG)为亲水单体,聚氧化丙烯二醇(PPG)为多元醇组分、甲苯二异氰酸酯(TDI)为异氰酸酯组分,采用预聚体法合成了一系列阴/非离子型水性聚氨酯(WPU)。通过万能材料试验机、傅里叶变换红外光谱仪、粒径测试、表面张力测试等分析表征手段研究了硬段含量对阴/非离子型WPU乳液及胶膜性能的影响。结果表明:随着硬段含量的提高,WPU乳液粒径逐渐增加,黏度逐渐下降,表面张力逐渐增大;WPU胶膜的拉伸强度逐渐提高,断裂伸长率逐渐减小。

采用溶液缩聚法合成了3种不同的脂肪族聚酯——聚琥珀酸乙二醇酯、聚琥珀酸丁二醇酯和聚琥珀酸己二醇酯。利用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、接触角测量仪、X射线衍射仪和力学拉伸仪对合成的聚酯进行分析表征,并研究了三者的酶解性能。实验结果表明:3种脂肪族聚酯综合性能较优,拉伸强度均超过30MPa,断裂伸长率均大于300%;3种聚酯的热分解温度高于294℃,热稳定性良好;酶解实验表明,降解12h时3种聚酯的降解率均超过95%,可降解性良好。其中,聚琥珀酸己二醇酯表现出最优力学性能、热稳定性和可降解性,其拉伸强度为33.4MPa,断裂伸长率为798.3%,热分解温度达到314℃,且在降解4h时失重率高达88.1%,11h可实现完全降解。

以聚苯氧基磷酸联苯二酚酯(PBPP)与聚磷酸铵(APP)组成膨胀阻燃体系(IFR),同时为提高抑烟性能将一定量蒙脱土(MMT)引入阻燃体系中。将此体系应用到环氧树脂(EP)的阻燃改性中,以间苯二胺(m-PDA)为固化剂制得阻燃改性EP材料。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重(TG/DTG)、锥形量热(CONE)和扫描电镜(SEM)分别探究了材料的阻燃性能、热降解行为、燃烧行为以及微观形貌。结果表明:5%IFR+1%MMT(wt,质量分数,下同)的阻燃剂可使EP达到UL94V-0级;10%IFR+1%MMT可将极限氧指数提高到29.2%;同时,改性EP的燃烧性能得到很大提高,平均热释放速率(AvHRR)下降了52.0%,热释放速率峰值(PkHRR)下降了33.2%,总烟产生量(TSP)下降了70.0%;炭层形态研究显示,改性后的EP燃烧后能形成致密、封闭的炭层,能有效阻碍热量释放与烟雾扩散。

采用9,9′-双氧杂蒽二醇(Bixan)引发丙烯腈与苯乙烯共聚,在苯甲醚溶液中聚合时,分子量增长,分子量分布指数为1.4～1.7。用元素分析法测得共聚物的组成,并用差示扫描量热仪(DSC)法测其玻璃化温度,结果表明其为丙烯腈和苯乙烯的无规共聚物。

以六水合硝酸钴为金属源,苯并咪唑为有机配体,对苯二胺改性氧化石墨烯(PGO)为碳载体,采用一步溶剂热法合成金属有机骨架(MOF)-PGO前躯体,经过高温处理制备了多孔Co-N-PGO催化剂。采用比表面积孔隙度分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和X射线光电子能谱等物理表征手段对催化剂形貌、结构以及元素形态进行表征,同时利用线性扫描伏安法和计时电流法对催化剂在碱性电解液中的氧还原(ORR)性能进行测试。结果表明,Co-N-PGO催化剂具有较高的比表面积和电化学活性面积,良好的结晶程度以及丰富的孔洞结构。此外,Co-N-PGO催化剂表现出优异的ORR催化活性,半波电位与商业Pt/C催化剂相比仅相差10mV,同时拥有更好的稳定性及抗甲醇毒化性能。根据K-L方程,Co-N-PGO催化剂在ORR过程中主要为四电子途径,与Pt/C催化剂反应机理相似。

以氯化铵为气泡模板,三聚氰胺为石墨相氮化碳前驱体,采用光沉积法构筑介孔石墨相氮化碳载银(Ag)(m-g-C₃N₄/Ag)催化剂。并对m-g-C₃N₄/Ag的晶体结构、化学组成和形貌进行表征。考察了Ag含量对m-g-C₃N₄/Ag光降解性能和抗菌性能的影响。研究结果表明,制得的m-g-C₃N₄/Ag具有介孔结构,随着催化剂中Ag含量的增多,光降解能力明显提升,Ag浓度为160mg/g的m-g-C₃N₄/Ag对甲基橙(MO)的降解效果最好,在降解35min条件下,最高降解率为82%。m-g-C₃N₄/Ag对铜绿假单胞菌的抗菌效果优于对大肠杆菌的抗菌效果。

采用浸渍法将铜(Cu)负载在ZSM-5分子筛上,制备了一系列不同Cu含量的Cu/ZSM-5分子筛催化剂。对ZSM-5及Cu/ZSM-5分子筛催化剂的氨选择性催化还原一氧化氮(NO)性能进行评价,并对Cu/ZSM-5分子筛催化剂进行表征分析。结果表明,Cu含量变化对Cu/ZSM-5分子筛催化剂的氨选择性催化还原反应(NH₃-SCR)活性影响较大,Cu含量为0.75%(wt,质量分数)制得的Cu/ZSM-5具有最佳的中低温活性,在190℃条件下对NO的转化率为91%。

利用AMPS-1D软件研究以富勒烯衍生物(PCBM)作为电子缓冲层的有机太阳能电池微观机理。研究结果表明,添加PCBM材料作为器件的电子缓冲层,能减小空穴-电子的复合率和提高空穴-电子的寿命,进而提高有机太阳能电池开路电压、短路电流密度、填充因数以及光电转化效率。PCBM材料的厚度对开路电压影响较小,但器件的短路电流密度随着PCBM厚度的不断增加有明显的提高。

以四烯丙基氯化铵(TAAC)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,引入耐盐性单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS),通过水溶液共聚制备了一种适用于高温环境的丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物[P(AA-AMPS)]耐盐性吸水树脂。考察了交联剂和引发剂用量、单体配比对吸水树脂在150℃下1%(wt,质量分数,下同)NaCl盐水中吸液性能的影响。结果表明:耐盐性吸水树脂的最佳聚合条件为:TAAC、KPS和AMPS占丙烯酸的质量分数分别为0.17%、0.12%和20%。在上述条件下制备的吸水树脂150℃下在1%NaCl盐水中吸水倍率可达78g/g,且表现出优异的耐高温性能和耐酸碱性能,拓宽了吸水树脂在高温含盐领域的应用范围。

采用厚膜工艺制备平面气敏元件并通过溶胶-凝胶法制得纳米三氧化钨(WO₃)粉体,然后加入了不同用量的三氧化二镧(La₂O₃)为敏感材料,制得La₂O₃/WO₃,并对样品进行了测试。研究发现,适量的La₂O₃的添加抑制晶粒的增长,提高粉体材料的气敏性能,其中La₂O₃用量为10%(wt,质量分数)制得的La₂O₃/WO₃传感器,在3.5V工作电压条件下,对浓度为10×10^-6乙醇、丙酮、苯和二甲苯的响应电压分别为1.7V、2.0V、1.5V和2.0V,传感器响应-恢复时间比较迅速,响应和恢复时间分别为5s和15s。

将2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基(TEMPO)氧化纳米纤维素(NFC)与庆大霉素(GM)进行物理共混,采用冷冻干燥法制备出孔结构可调控的载药NFC气凝胶。探讨了NFC均质次数和羧基含量对GM/NFC气凝胶的孔结构、溶胀性、药物释缓性能以及抗菌效果的影响。结果表明:所制备的GM/NFC气凝胶的孔径范围为150～450μm,孔隙率均在96%以上。体外释放实验结果表明:药物累积释放率随气凝胶平均孔径的增加而升高,在420min内可控制在74.15%～90.19%之间。药物体外释药行为符合Peppas方程,药物释放以扩散控释型为主。同时GM/NFC气凝胶显示出较好的抗菌特性,对标准金黄色葡萄球菌的抑菌圈宽度范围为13.31～16.98mm。

采用溶胶-凝胶法制备尖晶石型高电压正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄(LNMO),并利用高速球磨和高温煅烧的方法制备复合材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄-Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃。分别采用X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)对其物相、形貌进行表征,采用循环伏安(CV)、交流阻抗和充放电测试对电化学性能测试分析。结果表明:LNMO-LATP复合材料具有比LNMO更稳定的循环性能和更好的倍率性能,室温下在0.05C放电时,LNMO包覆20%(wt,质量分数,下同)LATP、LNMO包覆40%LATP和LNMO的首次放电容量分别为120mAh/g、78mAh/g和100mAh/g。LNMO包覆20%LATP显示出更好的倍率性能。

利用异氰酸酯和聚醚氨通过快速混合生成聚脲,具有工艺环保、性能稳定的优点。考察了聚醚氨种类和聚醚氨配比对聚脲固化速度和性能的影响,并对黏度和力学性能进行测试。通过红外光谱、扫描电镜、热重和电化学工作站(EIS、Tafel)等方法对聚脲形貌结构进行表征和对耐腐蚀性能进行测试。结果表明:当以聚醚氨(重均分子量M_w=2000)、聚醚多元胺(M_w=5000)、环氧树脂固化剂(M_w=400)、二乙基甲苯二胺(M_w=100)和N,N-二烷基甲基二胺(M_w=6200)为原料、质量比为2.6∶1.4∶2∶1.8∶2.2时得到的聚脲固化速度最快、热稳定性良好、成膜连续外观光亮、硬度大于邵氏硬度50D、拉伸强度大于20MPa、断裂伸长率大于245%、撕裂强度大于20/(kN·m)、涂覆聚脲的板具有优良的耐腐蚀性。

SiO₂气凝胶颗粒多采用表面修饰甲基官能团的方法进行疏水改性。该方法存在受热后疏水官能团断裂,疏水性下降的问题。目前官能团数量及疏水性随温度及加热时间的变化规律以及官能团数量与接触角之间的关系尚不明确。采用三甲基氯硅烷对SiO₂进行疏水改性。利用傅里叶红外光谱和接触角测试方法分析了疏水SiO₂气凝胶表面甲基官能团数量及疏水性随温度、加热时间的变化规律,在此基础上明确了接触角与官能团数量之间的关系。结果表明:提高受热温度及加热时间均会使疏水SiO₂气凝胶颗粒表面甲基官能团数量变小,进而降低静态接触角。当温度达到600℃时,甲基官能团完全消失,材料失去疏水能力。材料接触角与表面甲基官能团损失量近似呈正比关系。

用改良的Hummers法制得了氧化石墨烯,对其微观形貌、成分和结构进行了表征,并使用亚甲基蓝溶液测试其光催化效率。通过SEM、TEM、Raman分析表明,得到的是少层氧化石墨烯,碳氧原子数比在3∶1左右。荧光共聚焦光谱显示,所得到的氧化石墨烯在420～700nm的光波谱范围内都有特征吸收峰。氧化石墨烯能够迅速吸附亚甲基蓝分子,然后对其进行光催化降解,在亚甲基蓝浓度为40mg/L、氧化石墨烯浓度为10mg/L时,降解率能达到40%。之后,初步探究了氧化石墨烯的光催化机理。

通过在钾长石中掺加钙复合助剂对其进行焙烧改性制备Ni²⁺吸附材料(MKf),由正交试验得到最佳制备条件并对其进行表征,考察MKf添加量、初始pH、振荡时间、初始浓度对MKf吸附Ni²⁺的影响。结果表明:MKf最佳制备条件为CaSO₄0.08g,CaCO₃0.3g,焙烧温度900℃,焙烧时间3h;MKf呈棒状结构,并有新物相CaSiO₃生成;在初始Ni²⁺浓度为200mg/L,MFf添加量为0.2g,初始pH为4,室温吸附24h条件下,MKf对Ni²⁺的吸附率达到99.3%;吸附过程符合准一级动力学模型,吸附速率主要受颗粒内扩散和吸附反应控制;Langmuir等温模型能更好地描述MKf的吸附行为,最大吸附量为14.973mg/g,较改性前提高了4倍左右。

对3D打印水溶性聚乙烯醇(PVA)材料的研究做了全面的综述。介绍了PVA材料的制备方法;重点综述了3D打印水溶性PVA在组织工程支架材料、药物装载材料、水溶性支撑材料以及可溶模具材料方面的研究与应用;并讨论了3D打印水溶性PVA材料存在的问题与未来的发展前景。

首次以中药材贝母为碳源,采用微波法一步合成新型荧光碳量子点。通过原料用量、微波功率和反应时间优化,获得了制备荧光碳量子点的最佳实验条件。同时通过透射电镜和X射线光电子能谱仪对荧光碳量子点进行了形貌及结构表征,通过荧光光谱和紫外-可见吸收光谱对荧光碳量子点进行了光学性能研究。结果表明:原料用量2g,微波功率800W,反应时间8min为合成荧光碳量子点最佳反应条件,制备得到的荧光碳量子点平均粒径5nm,最大激发波长310nm,最大荧光发射波长位于400nm处,最大紫外吸收波长280nm。

通过水热法制备了二氧化钛纳米管(TNT),并使用油酸对其表面进行改性。以改性TNT为稳定剂,W/O型Pickering乳液为模板,通过冻融法制备了聚乙烯醇/二氧化钛纳米管(PVA/TNT)复合微球。采用高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱仪、热重分析仪等对改性TNT和PVA/TNT复合微球的结构及形貌进行了表征,选择亚甲蓝溶液作为模拟废水,对PVA/TNT复合微球光催化降解性能进行了研究。结果表明:改性TNT能很好地稳定W/O型Pickering乳液,以该乳液为模板可以制备出壳层包覆TNT、内核为聚乙烯醇凝胶的复合微球。PVA/TNT复合微球微球对亚甲蓝具有良好的吸附及光催化降解性能。

脲醛树脂(UF)胶粘剂的胶合强度高、价格低廉,在木材加工业应用广泛,但是UF化学结构不稳定,在使用过程中会不断释放出甲醛,危害环境。以造纸行业的废弃物——木质素磺酸钠为原料,通过纯化-活化-预聚的工艺,合成了一种新型木质素磺酸钠预聚体。该预聚体结构中的多个胺基可与脲醛树脂中的羟甲基和游离甲醛反应,改善了UF不稳定结构,减少了甲醛来源,同时可以提升树脂的胶合强度。使用上述预聚体改性的UF胶粘剂制备的胶合板粘结强度高,甲醛释放量达到E₀级标准,小于0.5mg/L。

以具有良好生物相容性和pH敏感性的壳聚糖(CS)为基材,结合可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合接枝温敏性聚合物N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM),合成一种双敏感的CS接枝聚合物(CS-g-PNIPAM)。用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、核磁(H¹NMR)对聚合物的结构和形态进行表征,用变温紫外考察其温敏性,并用来包裹抗癌药物紫杉醇(PTX)。通过物理吸附的方式,将抗癌药物PTX包裹进CS-g-NIPAM纳米颗粒(NPs)中制备载药纳米颗粒(CS-g-PNIPAM-PTX)。实验结果表明,CS-g-PNIPAM成功制备,低临界溶解温度(LCST)为30℃,平均粒径为100nm;载药纳米颗粒CS-g-PNIPAM-PTXNPs具有相对较高的药物负载效率(8.1%),在pH=7.4和25℃时,PTX的释放缓慢;但在pH=5.0和37℃时,释放速度大大加快。

为提高无机超薄膨胀型钢结构防火涂料的防火性能,参照熔体发泡法制备泡沫陶瓷的原理,将Bi系低熔点玻璃粉作为高温熔体添加到防火涂料中,达到高温条件下为涂料膨胀提供熔体,提高涂料的膨胀倍数,优化涂料的膨胀结构,提高涂料防火性能的目的。对添加低熔点玻璃粉防火涂料的阻燃效果、涂层结构、涂层质量热损失以及耐火时间进行分析测试。结果表明,掺加6%～8%的低熔点玻璃粉Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO(325-390-435℃)可有效地改善防火涂层的膨胀结构和隔热性能,涂层的膨胀倍数达到10倍左右,耐火时间达到120min。热重分析表明,添加玻璃粉的防火涂料具有较高的稳定性,高温条件下残余率达77.34%。

采用共沉淀法制备了一系列Zr(MoO₄)₂·MoO₃∶Eu³⁺,并对荧光粉进行了X射线衍射仪和荧光光谱仪分析。结果表明:荧光粉为一混晶,由Zr(MoO₄)₂和MoO₃组成。荧光粉在465nm的激发下,在617nm处产生强的红光发射,发射光谱在617nm处的强度是激发光谱在465nm处强度的2.26倍。这是因为在465nm的激发下,Eu³⁺的能量从磁偶极中心转移到电偶极中心,使617nm处发光增强。对蓝光激发白光LED而言,Zr(MoO₄)₂·MoO₃∶Eu³⁺是具有一定应用前景的红色荧光粉。

采用先进的渗锌工艺制备输电线路铁塔用新型螺栓,该工艺锌层附着强度高,抗高、低温性能好,具有极强的耐酸碱腐蚀性、抗磨损与抗冲击等特性,金属标准件在中性盐雾中能够耐受600h而不出现红锈,延长了其使用寿命,因而在输电线路钢铁材料防腐工程领域的应用前景广泛。它以无可比拟的绝对优势出现在世人面前,再一次解除了铁塔行业防腐的危机,为电力系统、通讯系统及高速公路等领域在野外设施中紧固件和钢构架的防腐又增加了一道安全锁。

利用八甲基环四硅氧烷在酸性条件下开环反应合成端羟基聚硅氧烷,改变封端剂的种类获得不同端官能团的聚硅氧烷。将其与苯乙烯、丙烯酸酯单体进行自由基乳液共聚反应,制备了含硅苯丙乳液。通过傅里叶变换红外光谱仪、动态光散射仪、接触角测量仪、热重分析仪、扫描电子显微镜等对乳液组成、形貌和性能进行表征,考察不同类型及用量的聚硅氧烷对苯丙乳液性能的影响。利用枯草芽孢杆菌对乳液进行抑菌测试。结果表明,用聚硅氧烷改性的苯丙乳液粒径分布均一、疏水性提高、表面自由能降低、热稳定性提高,并且具有一定的抑菌性能。

腐殖酸(HA)是自然环境中广泛存在的大分子难降解有机物。以多孔陶瓷滤球(PCFM)为载体,通过溶胶-凝胶法掺杂稀土元素Sr制备出复合光催化剂Sr-TiO₂/PCFM,用以降解腐殖酸废水。结果表明:当HA初始浓度为20mg/L,pH=5.98,温度为37℃时,Sr-TiO₂/PCFM对HA的降解率可达到86.82％。Sr-TiO₂/PCFM重复利用3次后,对HA的降解率仍可维持在40％以上。

在溶剂热条件下,以硅中心四齿配体四(4-羧基苯基)硅烷和1-(四唑-5-基)-4-(三唑-1-基)-苯2种有机配体,成功制得新型的金属有机骨架结构材料(MOFs),为含有钴的金属有机骨架结构[Co₃O(H₂O)₃L(ttb)]·3H₂O(MOF-Co)],并对其进行了测试。研究结果表明,制得的MOF-Co结构为纯相,具有良好的热稳定性、化学稳定性和大的孔道,在亚甲基蓝溶液浓度为12mg/L,MOF-Co用量为10mg,吸附6h条件下,MOF-Co对亚甲基蓝的吸附率最高达到62.3%。

通过硅烷偶联剂KH560与苯并三氮唑反应制备了含缓蚀基团的硅烷缓蚀封护剂,采用浸渍法在碳钢表面制备缓蚀封护膜。采用红外光谱表征了合成产物及在碳钢片上的成膜情况。采用极化曲线、电化学阻抗谱、盐雾腐蚀等研究了缓蚀封护膜的耐腐蚀性,并与KH560水解封护、磷化缓蚀膜等做比较。结果表明,缓蚀封护膜具有最优的抗腐蚀性能,其腐蚀电流密度最小,膜层腐蚀电阻Rp最大,因此,该缓蚀封护剂可用于铁质文物的缓蚀保护。

工业40这一概念最早出现在德国,其核心目的是为了提高德国工业的竞争力,在新一轮工业革命中占领先机,其含义是利用信息化技术促进产业变革的时代,也就是智能化时代.