微波加热是一种简单、高效、低成本的加热方式,近年来在新材料合成方面得到广泛应用。作为新型多孔材料,金属-有机骨架(MOF)材料在吸附、催化等领域的应用备受关注。由于传统加热法合成MOF材料存在反应时间长等缺点,微波法作为一种新的加热方式被越来越多地用于合成MOF材料。与传统加热法相比,微波法合成MOF具有反应速度快、合成的晶体尺寸小等特点。综述了微波法合成MOF材料的研究进展,介绍了该方法合成的MOF材料在气相吸附、液相吸附方面的应用。

由于有机-无机杂化材料各个组成部分之间具有良好的协同特性,这为获得新颖的“智能型”、优异性能的新材料提供了多种可能性。随着人们研究的不断拓宽,有机-无机杂化材料在扩展现有的光致变色材料,制备光敏器件及探索新的光致变色材料领域显示出巨大的应用潜力。简要回顾了金属氰化物、多金属氧酸盐、金属硫化合物及金属有机配合物类杂化变色材料的研究进展。

半芳香尼龙作为高性能工程塑料的一类,因具有耐高温、易加工、耐化学腐蚀性、高强度、吸水率低等特点而备受关注,此类工程塑料大多为国外大公司垄断生产。半芳香尼龙的共聚改性是耐高温尼龙的研究热点,其中聚对苯二甲酰己二胺(PA6T)作为半芳香尼龙的代表,受到了学者的关注。PA6T是半芳香族共聚酰胺中成本较为低廉,原料容易获得,应用较为广泛的一种耐热性材料。纯PA6T的缺点是熔点高于分解温度。因此,许多学者对PA6T共聚物的制备方法及性能进行了研究,PA6T共聚物的改性是耐高温尼龙的热点之一。

LB膜技术是基于分子水平制备精确有序、厚度可控的超薄膜的先进技术,广泛应用于组装纳米功能材料和分子器件。介绍了LB膜技术的研究发展历程,综述了LB膜的制备方法、制备过程和表征手段,对LB膜技术未来发展趋势进行了展望。

由于特殊的电学、热学、力学等性质,石墨烯自发现以来备受关注。石墨烯具有优异的物理和化学性质,在储能、传感器、催化剂载体和电极材料等领域具有广阔的应用前景。研究人员在石墨烯制备技术方面做出了大量的努力,制备尺寸均一、缺陷较少的石墨烯材料成为材料领域的研究前沿和热点之一。介绍了石墨烯的基本特征,综述了石墨烯的制备技术,探讨了该研究领域亟需解决的问题和未来的发展方向。

着眼于高端制造领域用高性能液体载体的需求,从耐辐照硅油的性能、原理、制备方法以及评价手段等方面综述了耐辐照硅油的进展,展望了苯基硅油广泛的应用前景以及耐辐照硅油的发展方向。

研发新型低频吸波材料成为突防多波段雷达的重要方面。重点讨论了低频雷达波吸波材料吸波性能的影响因素。针对低频吸波材料电磁参数要求,综述了当前重点研究和应用的低频吸波材料,包括铁氧体材料、磁性金属微粉材料等,以及各种微观形貌对低频吸波性能的影响,对进一步扩展低频吸波频带的发展进行了展望。

生物可降解塑料是一类可由自然界微生物作用使其降解的高分子聚合物。由于其具有良好的生物降解性及生物相容性使其成为当前高分子材料领域研究的热点。但在具体实际应用中仍然存在一些不足,因此国内外研究人员也对其开展了相应的改性研究。首先对高分子生物可降解塑料的种类、合成、优劣势以及应用进行了比较,继而综述了近年来生物可降解塑料改性的研究进展,并对化学改性和物理改性进行了比较,最后对生物可降解塑料改性中存在的问题进行了分析并对其在未来的发展应用作出了总结与展望。

热塑性高分子材料的增韧对拓宽脆性树脂的应用起着至关重要的作用。有关热塑性高分子材料增韧改性的研究已有大量报道,学者对增韧效果的影响因素进行了研究,并针对某一种增韧剂在特定树脂中的增韧机理进行探讨,但未见系统性阐述热塑性高分子材料增韧机理的相关报道。热塑性高分子材料增韧机理的研究对实际改性过程中增韧剂种类的选择、添加量的控制、增韧效果的提高等具有理论指导意义。介绍了受控液体银纹化、弹性体增韧、刚性粒子增韧和协同增韧等多种增韧机理,对比了各机理之间的异同,指明了增韧机理的研究方向。

首先综述了多种不同形貌、结构及尺寸的过渡金属氧化物微/纳米颗粒的液相合成法(水热法、溶剂热法、沉淀法、溶胶-凝胶法和微乳液法),其次介绍了微/纳米过渡金属氧化物在催化、吸附及抗菌等领域的应用,最后对过渡金属氧化物微/纳米材料进一步发展需要重点关注的研究方向进行了展望。

亚甲基蓝是印染行业常用的一种阳离子染料,每年产生的大量染料废水不仅破坏了水体环境甚至会引起人类“三致”(致畸、致癌、致突变)。TiO₂光催化技术具有低能耗、操作简单、彻底解决有机污染物等优点,但直接使用存在TiO₂与水分离难、重复利用率低等问题。而负载型改性TiO₂不仅可解决上述问题,且可借助载体比表面积大、孔隙率高的特点提高光催化速率和效率。介绍了近年来矿物材料、碳(炭)材料等负载型改性TiO₂复合光催化剂的制备及其对亚甲基蓝光催化降解的效果,指出负载型TiO₂光催化剂未来的发展方向。

纳米氧化锌(ZnO)催化剂具有操作简单、应用范围广、无二次污染和环境友好等优点,成为光催化降解水体污染领域的研究热点。研究表明,适当的表面修饰在提高纳米ZnO的稳定性和分散性、增加比表面积、拓宽光响应范围、加速光生电子-空穴对的分离、实现催化剂有效回收及增加纳米材料的循环利用等方面有显著作用,可为纳米ZnO的光催化性能优化提供参考。

采用乳液工艺,对天然橡胶(NR)依次进行环氧化和开环接枝改性,引入多重氢键和悬挂链,结合NR优异的高弹性,制备了具有自修复性能的接枝天然橡胶(GENR)。采用红外光谱仪、核磁共振氢谱仪、光学显微镜、万能拉伸机和动态粘弹谱仪分析了接枝产物的改性程度及改性程度和修复条件对修复效率的影响。结果表明:反应温度50℃,pH=5的反应条件下改性程度可达20.8%(摩尔分数),且几乎没有副反应发生。1.0mm厚的GENR 20.8片材在50℃无任何外力下21min即可基本修复断面。GENR 20.8在室温和50℃下分别修复2h,修复效率分别达到了50.6%和81.5%,显示出温和温度条件下快速、高效的自修复能力。氢键网络、弹性恢复以及悬挂链间的物理缠绕是本体系自修复的主要机制。

采用乳液聚合和溶液聚合方法合成了聚二甲基硅氧烷-聚乙二醇核壳弹性粒子(PDMS-PEG),通过溶液共混方法制备了聚乳酸(PLA)/PDMS-PEG共混物薄膜,并对PDMS-PEG增韧改性PLA及其共混物性能进行了研究。通过傅里叶变换红外光谱仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、热重分析仪、差式扫描量热仪以及抗拉强度测试仪等对共混物的力学性能、热学性能以及形态结构进行了测试与表征。研究结果表明:PDMS-PEG核壳弹性粒子在PLA基体中分散均匀、相容性良好;PDMS-PEG核壳弹性粒子能够有效地改善PLA的韧性,当PDMS-PEG含量达到20%时,共混物的断裂伸长率提高近3倍;PDMS-PEG核壳弹性粒子的引入使PLA的玻璃化转变温度下降18℃左右。

以制得的再生甲壳素/氧化淀粉双功能填料为填料,采用乳液共混法制备了甲壳素/淀粉/橡胶复合材料。研究了双功能填料和复合材料的结构、力学性能和抗菌性能。研究结果表明,再生甲壳素改性氧化淀粉后,增强了氧化淀粉与天然橡胶的相互作用,提高了天然橡胶的力学强度,同时赋予了天然橡胶一定的抗菌性能,在双功能填料用量为10%(wt,质量分数),双功能填料对天然橡胶的补强效果良好,制得的甲壳素/淀粉/橡胶复合材料的300%定拉伸力达到2.3MPa,拉伸强度达到7.0MPa,断裂伸长率为1600%,对大肠杆菌和金黄葡萄球菌具有一定的抑菌性。

为减少水合肼还原氧化石墨烯带来的污染并获得完整的石墨烯结构,采用改良Hummers法制备氧化石墨烯并通过维他命C对氧化石墨烯进行还原制备石墨烯。采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪对制备的石墨烯结构进行表征,通过扫描电子显微镜观察石墨烯形貌,采用同步热分析仪及四探针测试法对石墨烯进行了性能表征;对比了维他命C和水合肼对石墨烯结构及性能的影响。结果表明,改良Hummers法缩短了氧化石墨烯的制备时间,且制备的氧化石墨烯电阻率较小,用维他命C还原法制备的石墨烯表面形貌更为平整,缺陷更少,性能更优,适合用作电极材料。

以钼酸铵为钼源、硫脲为硫源,使用核桃壳活性炭通过水热法成功制备二硫化钼(MoS₂)/核桃壳活性炭复合纳米材料。研究了MoS₂含量对复合纳米材料形貌、尺寸及电化学性能的影响,通过X射线粉末衍射仪、冷场发射扫描电子显微镜、比表面积及孔隙度分析仪、线性扫描伏安法对复合纳米材料的结构、形貌、电化学性能进行分析和表征。结果表明,MoS₂质量分数为80%的MoS₂/核桃壳活性炭复合纳米材料的电催化析氢反应活性最好。

通过氧化、PDDA-PSS-PDDA改性、包覆石墨烯、复合对苯二胺、800℃碳化,从而制得硅/石墨烯/碳复合材料,并对其形貌及性能进行了研究。结果表明,石墨烯含量为200mL时,制备的复合材料作为锂离子电池负极材料表现出良好的电化学性能,首次可逆充电比容量为957.2mAh/g,循环100次后,比容量可稳定在761.0mAh/g。

采用拉挤成型工艺制备了结构均一有序、外貌光亮顺滑的高性能碳纤维/环氧树脂复合材料板,并对其进行了力学性能测试。研究结果表明:高性能碳纤维/环氧树脂复合材料板,在0°条件下,拉伸强度1889MPa,拉伸模量141GPa,压缩强度1212MPa,压缩模量130GPa,弯曲强度1107MPa,弯曲模量136GPa;在90°条件下,弯曲强度86MPa;层间剪切强度61.834MPa,具有较好的力学性能。

分别采用普通化学气相沉积(CVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在镍粉体颗粒上生长石墨烯的方法,制备出原位石墨烯包覆镍复合颗粒。采用扫描电子显微镜、能谱仪及拉曼光谱仪对两种方法制备的原位石墨烯包覆镍复合颗粒表面石墨烯的形态、分布、结晶质量等特征进行较为系统的测试表征。结果表明,普通CVD法制备的石墨烯沿镍颗粒表面面内生长,较为均匀地包覆着镍颗粒,具有较多褶皱,且石墨烯结晶质量高,缺陷少;PECVD法制备的镍颗粒表面的石墨烯片经较小,呈散乱分布,结晶质量不高,含有缺陷较多。

采用溶液浇注法,以丙烯腈(AN)和聚乙二醇(PEG)制备了聚丙烯腈(PAN)-b-聚乙二醇-b-聚丙烯腈三嵌段共聚物(PAN-b-PEG-b-PAN),以其作为聚合物基体,以四乙基四氟硼酸铵(TEABF₄)为电解质盐,采用二甲基甲酰胺(DMF)作为增塑剂,制备了TEABF₄/PAN-b-PEG-b-PAN凝胶聚合物电解质。以活性炭作为电极制备柔性超级电容器,通过形貌表征和电化学性能测试探究TEABF₄与PAN-b-PEG-b-PAN的最佳质量配比。结果表明:当TEABF₄与PAN-b-PEG-b-PAN质量比为0.5时其性能最佳,电导率可达5.2×10^-2S/cm、比电容为96.18F/g、能量密度为90.30Wh/Kg,5000次循环电容保持率为89％。   

聚丙烯胺盐酸盐(PAH)与2-[{[2-(2-吡啶基)肼基]硫代羰基}氨基]乙酸(化合物2)经酰胺反应制得聚丙烯胺衍生物(PAH-S)。由聚乙烯亚胺(PEI)、PAH-S与聚苯乙烯苯磺酸钠(PSS)通过层层自组装制备聚电解质多层膜(PEMs)。采用质量敏感的石英晶体微天平技术实时监控聚电解质(PE)的静电层层自组装吸附过程。在PAH与化合物2摩尔配合比为10∶2,PO^3-₄离子浓度达到10^-2mol条件下,频率降至150Hz,表明制得的PEMs对PO^3-₄具有吸附响应性。

双酚A型苯并GFDA1嗪(BOZ)与改性双马来酰亚胺(m-BMI)以不同比例共混制备了m-BMI/BOZ浇铸体及其玻璃纤维复合材料,研究了m-BMI/BOZ树脂体系的固化特性和力学性能。结果表明,m-BMI/BOZ树脂体系的凝胶时间随m-BMI含量的增加而缩短。体系固化过程中出现两个放热峰,其特征固化峰值温度随m-BMI含量的增加而降低。浇铸体和层压板的弯曲强度、弯曲模量和冲击强度随m-BMI含量的提高显著增强。

以乙烯基三乙氧基硅烷(ETOS)、三氟氯乙烯(CTFE)、十一烯酸(UA)、羟丁基乙烯基醚(HBVE)、丁基乙烯基醚(BVE)、环己基乙烯基醚(CHVE)为原料,通过溶液聚合后乳化的方法制备了高性能可常温固化的有机硅改性CTFE氟树脂乳液。研究了单体、乳化剂对有机硅改性CTFE氟树脂乳液性能的影响,对有机硅改性CTFE氟树脂乳液膜的硬度、附着力、冲击强度以及耐沸水煮性进行分析,并对其进行了FT-IR、DSC、TGA和SEM表征。结果表明,有机硅改性CTFE氟树脂中BVE和CHVE摩尔比为1∶1、ETOS用量为5%(wt,质量分数)时,乳化后有机硅改性CTFE氟树脂拥有良好的性能,成膜后硬度为2H、附着力为0级、冲击强度高于50kg·cm,耐沸水煮性良好,玻璃化转变温度为28.66℃。

采用二次氧化法制得二氧化钛(TiO₂)纳米管(NTs)阵列(TiO₂NTs),并采用氮(N)、铁(Fe)对其进行改性,制得N、氧化铁共掺杂TiO₂NTs阵列(N-Fe₂O₃N/TiO₂NTs),并对N-Fe₂O₃N/TiO₂NTs的化学组成、结构和催化性能进行测试。研究结果表明,在0.075mol/L浸渍浓度条件下制得的N-Fe₂O₃N/TiO₂NTs有最优的光吸收能力,其在500nm的最高吸光度1.5Abs;主要还原产物一氧化碳(CO)产率最高可达140×10^-6/(cm²·h),比纯TiO₂NTs的产率提高了约8倍,光电流效率达到87.45%。

以合成四苯基卟啉的经典反应为模板,通过分子设计,在理论计算的指导下,将原料中的苯甲醛替换为具有双齿结构的对苯二甲醛,从而实现在卟啉单体形成的过程中,一步合成共价桥连的对苯二甲醛代替苯甲醛与吡咯反应,成功合成了中位-苯基桥连二维苯基聚卟啉薄膜,薄膜的厚度为1～3nm,具有高定向度、扩展共轭、可独立存在的特点。

利用等离子体对Kevlar49纤维射频处理,并通过等离子体射频处理前后Kevlar49纤维的分子结构与机械性能变化来表征等离子体射频处理对对位芳纶纤维性能的影响。结果表明:经等离子体射频后Kevlar49纤维的表面出现了一定数量的凹凸坑穴与微纤维,增加了纤维的强力弱环数目,使得纤维表面摩擦性能增加,力学性能下降。而红外光谱与X衍射射线的测试表明,等离子体射频处理并未改变Kevlar49纤维的分子结构,综合Kevlar49纤维处理前后的各指标变化可知,等离子体对Kevlar49纤维射频处理提高了Kevlar49纤维的可纺性。

以聚偏氟乙烯(PVDF)粉末为原料,将N,N-二甲基甲酰胺与丙酮按体积比8∶2配制成含量和黏度可控的纺丝液,用静电纺丝法制备了PVDF超疏水纳米纤维膜。利用扫描电子显微镜和图像分析软件对所制纳米纤维膜的形貌、孔径分布及孔隙率、表面接触角、纯水通量等进行分析,考察了纺丝液含量、施加电压、接收距离、纺丝速度对超疏水纳米纤维膜的影响。结果表明,在纺丝液含量为10%(质量分数)、施加电压为18kV、接收距离为15cm、纺丝速度为1.0mL/h条件下,通过连续静电纺丝制备的超疏水纳米纤维膜具备最优的防水效果。

通过静电纺丝技术首次将溶解在1%(体积分数)超低浓度乙酸溶液中的3%(wt,质量分数,下同)壳聚糖(CS)与溶解在去离子水中的11%聚乙烯醇(PVA)溶液进行混合,在20～22kV高压静电场下制备出直径在70～300nm之间、CS含量高达60%,具有均匀结构的CS/PVA纳米纤维膜。通过旋转流变仪、扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱、热重分析和万能试验机等手段对其混合溶液进行表征。结果表明:CS/PVA纳米纤维膜的形貌与CS和PVA的混合比例有关,当CS含量低于60%时,纤维形貌良好,当CS含量高于60%时,纤维中存在有液滴以及纺锤体。另外,CS与PVA之间存在强有力的氢键作用并具有很好的相容性,PVA可以降低壳聚糖的结晶性利于静电纺过程的进行;并且该CS/PVA纳米纤维膜具有较好的热稳定性和弹性,随着PVA比例的增加其最大拉伸强度可达到9.98MPa。

以丙烯酸、丙烯酰胺和腐植酸钾为原材料,过硫酸钾为激发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用溶液聚合法制备腐植酸基的腐植酸钾-丙烯酸-丙烯酰胺保水剂,加入腐植酸钾,既降低成本又提高保水剂的性能及增强土壤肥力,可获得保水增肥的效果。并对保水剂进行表征。研究结果表明:在单体丙烯酸质量为基准,腐植酸钾用量为3%(wt,质量分数),过硫酸钾用量为0.3%(wt,质量分数),N,N′-亚甲基双丙烯酰胺用量为0.03%(wt,质量分数),反应温度为40℃,反应时间为2h条件下,共聚合成的腐植酸基保水剂的吸去离子水倍率为821g/g,吸0.9%盐水的倍率为81g/g,保水性能较好。

以丙烯酸、丙烯酰胺和羧甲基纤维素(CMC)为原料,加入改性纳米TiO₂颗粒,采用反相悬浮聚合法制备光/生物双降解纳米TiO₂/CMC基高吸水树脂。采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对高吸水树脂进行了表征并分析了其结构。研究了引发剂用量、交联剂用量和油水(环己烷、水溶液)体积比对高吸水树脂性能的影响。在引发剂用量为0.85%(质量分数),交联剂用量为0.08%(质量分数),油水体积比为4∶1条件下,纳米TiO₂/CMC基高吸水树脂吸蒸馏水倍率为838.3g/g,吸0.9%生理盐水倍率为90.3g/g,在土壤中98d降解率达28.72％,紫外光照射下降解率在48h内达到27.78％,说明制备的高吸水树脂具备较强的生物和光降解能力,有望应用于农林业中作物的保水保肥。

考察了胶粘剂、粘接工艺、硫化温度和硫化压力等因素对三元乙丙绝热层粘接性能的影响,发现不同胶粘剂对绝热层的粘接性能有显著影响,采用适当的胶粘剂(B201)可使粘接强度达到3.05MPa,在保证绝热层正硫化的条件下,降低绝热层的硫化温度以及提高气囊压力对提高粘接强度有利,在绝热层中加入带有极性的填料可以提高绝热层与发动机壳体的粘接强度。在150℃硫化温度、3.5MPa硫化压力,可使绝热层与壳体的粘接强度达到3.42MPa。

先用溶胶-凝胶法制备出铁酸钡,再把铁酸钡做成电极,经过电解氧化得到高铁酸钡;通过制备模拟电池,研究了不同充放电制度、不同充电时间对高铁酸盐生成的影响;运用循环伏安和交流阻抗等测试方法对高铁酸盐作为正极材料的充放电机理进行了研究;并运用了X射线衍射仪研究了高铁酸盐的晶型结构、纯度等主要性质。结果表明:850℃制备的铁酸盐电极充放电性能较佳,放电容量为44mAh/g,850℃制备的铁酸盐电极循环次数达到1280次,放电容量未出现明显下降,为制备二次高铁电池提供了依据;且高铁酸盐的特征峰较突出,生成效率较好。

以中温煤沥青为原料,采用酸溶液脱灰以及氢氧化钾活化工艺制备了超纯煤沥青基活性炭,系统研究了活化温度对样品的微观形貌、孔结构以及电化学性能的影响。结果表明,随着活化温度的提高,样品的孔结构变得发达,孔径分布变宽;总比表面积和总孔体积先增加后又略微减小,中孔比表面积和中孔体积逐渐增大,在0.2A/g电流密度下比容量高达300F/g,10A/g电流密度时仍保持为174F/g,5A/g电流密度下充放电循环5000次以后,其比容量保持率高达98%,表明样品具有良好的倍率特性和循环稳定性能。

通过共混法制备含氟苯丙聚合物/二茂铁(FPSA/Fc)复合涂层。利用二茂铁氧化还原特性,对FPSA/Fc复合涂层进行氧化,在复合涂层表面形成囊泡;再对氧化涂层进行加热干燥,在水分挥发及表面张力作用下,囊泡被破坏,在复合涂层表面形成微孔,提高了涂层的粗糙度,从而提高复合涂层的疏水性能。透射电镜(TEM)和粒径测试结果证实,制备的复合乳液存在着二茂铁聚集体和表面吸附了二茂铁的乳胶粒两种形态,二茂铁的加入降低了复合乳液的粒径。扫描电镜(SEM)测试结果证实了氧化反应促使涂层表面囊泡的形成和破坏。水接触角(WCA)和热重分析(TGA)测试结果显示,氧化反应提高了复合涂层的疏水性能及热稳定性能。

利用液相湿化学法制备了润滑添加剂硫化异丁烯(T321)填充的碳纳米管(CNTs)复合物。首先利用浓酸对CNTs进行开口以及截短化处理,处理后的CNTs的端帽被打开,T321在液相条件下通过毛细作用进入开口CNTs中;然后利用透射电子显微镜、X射线光电子能谱、差热-热重分析、红外光谱等测试手段对复合物的化学成分、形态结构进行表征。实验结果表明,通过液相湿化学法可以得到T321填充的CNTs,在填充过程中二者主要发生物理结合。T321可通过毛细作用渗入CNTs内,二者形成复合物后,CNTs可对其中的T321起保护作用,T321填充CNTs的填充率约25%。

蓄热是提高可再生能源储热容量、实现低谷电高效利用的关键技术,而熔盐是一种高效传热储热材料。通过将不同比例Mg(NO₃)₂添加到NaNO₃中,配制了9种不同质量比的二元混合硝酸盐;采用差示扫描量热法和热重分析法分别对混合硝酸盐的初始熔化温度、初晶点及分解温度进行了实验研究,探索不同比例混合熔盐的共晶特性;同时对共晶熔盐不同温度下的比热变化规律进行了研究。结果表明:等质量比的混合熔盐能够达到较好的共晶,其初始熔化温度为355.4℃,熔化结束温度为364.3℃;初始结晶温度为368.5℃;分解温度为33.1℃。进一步测试了该配比二元混合硝酸盐在熔化前和熔化后的比热,发现其余可共熔二元混合硝酸盐的熔点温度基本维持在340℃,初晶点温度基本维持在240～250℃,分解温度基本维持在430～440℃。

相变材料的过冷在蓄热方面一直被认为是一大缺点,但是使材料处于长期、稳定的过冷状态,可以使季节性储热成为可能。为了保持稳定高效的内能,保持储热材料过冷的稳定是一个重要的前提。采用三水醋酸钠作为储热介质,加入不同比例的去离子水形成盐水质量比不同的混合体系,研究其在不同冷却速度和冷却温度条件下溶液过冷的稳定情况及多次循环后的过冷度。结果表明,冷却速度越快、冷却温度越低,溶液的过冷稳定性越差;溶液中含水比例越高,其过冷的稳定性越好但相变温度越低。经过100次循环后,在-20℃的冷却环境中,混合体系过冷度降低约10℃,在0℃以上依旧保持稳定过冷。差示扫描量热分析表明,盐水质量比为3∶3的三水醋酸钠混合体系的平均相变潜热值最高,为291.6kJ/kg。与商用热袋相比,盐水质量比为3∶3的三水醋酸钠混合体系具有更高潜热值和相变温度并有更好的过冷稳定性,具有较大应用潜力。

通过非平衡磁控溅射技术,改变沉积工艺参数,在不锈钢及单晶硅基体上制备未掺杂、钨(W)掺杂以及钒(V)掺杂类金刚石(DLC)薄膜。采用拉曼光谱,纳米压痕法对薄膜结构和力学性能进行表征。在室温、250℃、500℃进行磨损实验,研究其不同温度范围的摩擦磨损性能。研究结果表明:适量掺杂W元素,可显著地提高W-DLC膜力学与摩擦性能,在W靶电流为0.6A条件下,W-DLC膜具有最优的综合性能,纳米硬度和弹性模量分别为11.11GPa和169.25GPa,其中在250℃条件下摩擦系数低至0.044,室温磨损率为1.27×10^-7mm³/Nm,但W-DLC薄膜难以适应高温;适量掺杂V元素,可以显著提高V-DLC膜的纳米硬度和弹性模量,并能改善高温摩擦性能,在V靶功率为1.2kW条件下,V-DLC薄膜的纳米硬度和弹性模量分别为37.36GPa和379.89GPa,其中在500℃高温摩擦条件下,V-DLC薄膜的摩擦系数最低为0.35。

通过扫描电子显微镜分析和树脂冲击性能测试,研究了聚醚砜(PES)对高温环氧树脂5284性能的影响及增韧机理,并基于“离位”增韧技术制备了具有增韧功能的ES-U3160织物。以ES-U3160织物作为增强体,采用树脂转移模塑成型(RTM)工艺制备了ES-U3160/5284复合材料,并对复合材料的韧性性能进行研究。结果表明:随着PES含量的增加,环氧树脂5284的冲击韧性大幅度提高;PES与5284树脂形成了双连续相结构,有效地阻止了裂纹的扩展,起到了增韧的作用。与未增韧复合材料相比,“离位”增韧ES-U3160/5284复合材料的I型层间断裂韧性(G_ⅠC)、Ⅱ型层间断裂韧性(G_ⅡC)及冲击后压缩强度(CAI)都有较大的提高。

以单质铜(Cu⁰)为还原剂,采用电子转移生成催化剂原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)合成了丙烯酸乙酯-co-3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷(DMMSPMA)共聚物[P(EA-co-DMMSPMA)]及其湿固化膜,研究了P(EA-co-DMMSPMA)分子量增加以及DMMSPMA含量对P(EA-co-DMMSPMA)湿固化膜性能的影响。研究结果表明:随着P(EA-co-DMMSPMA)分子量增大,湿固化膜的拉伸强度增加,断裂伸长率略有上升,玻璃化转变温度升高。在P(EA-co-DMMSPMA)分子量为10000,DMMSPMA含量为25%(wt,质量分数)条件下,其拉伸强度为2.09MPa,断裂伸长率为33%,玻璃化转变温度为4.18℃。

为改善混合熔盐的性能,以分析纯LiNO₃、NaNO₃、KNO₃配制出摩尔比为38∶15∶47的三元硝酸盐,并分别将质量分数为0.3%、0.5%、0.7%、1.0%、1.3%、1.5%的纳米SiO₂(10nm)加入其中,制备出6种不同的纳米熔盐。利用同步热分析仪对三元硝酸盐和纳米熔盐的熔点、熔化潜热、比热和分解温度进行实验研究,结果表明添加纳米SiO₂能够显著增强三元硝酸盐的熔化潜热、比热和分解温度,但对其熔点的影响不明显。与三元硝酸盐相比,添加SiO₂纳米材料后的纳米熔盐的熔点最大降低1.2℃,熔化潜热最高增加17.5J/g,分解温度增大9.3～19.6℃,比热平均提高14.7%～24.5%。

以SBA-15分子筛为载体,采用浸渍法通过负载MgO制备了MgO@SBA-15固体碱催化剂,并对其进行了X射线衍射和N₂吸附-脱附等分析表征,考察了焙烧温度、MgO负载量、醇油物质的量比和催化剂用量等因素对催化剂性能的影响。结果表明:MgO负载量为15%(质量分数)的MgO@SBA-15催化剂能够很好地保持SBA-15原有的介孔特征,且MgO在SiO₂骨架上高度分散;在焙烧温度500℃、MgO负载量为15%时催化剂活性最佳;在醇油物质的量比为9∶1、催化剂用量为大豆油质量的3%、反应时间为3h的条件下,生物柴油的产率达到91.83%。

为了研究辐射作用对膨润土性能的影响,以改性钠基膨润土为研究对象。采用电子加速器和钴源在室温下进行辐照,并对老化样品进行了测试。结果表明,在累积受照剂量为5MGy,电子辐照、γ辐照作用条件下,改性钠基膨润土的阳离子交换容量分别为77.36meq/100g、77.89meq/100g,分别比未辐照的改性钠基膨润土下降了3.7%和3.0%;自由膨胀体积分别为20.4mL、20.8mL,分别比未辐照的改性钠基膨润土下降了11.3%和9.6%。电子辐照和γ辐照作用后,导致改性钠基膨润土的阳离子交换能力下降,吸水能力减弱,自由膨胀能力下降。

以十二烷基硫酸钠、正戊醇、水三元体系制备溶致液晶,并以此为模板,结合均匀沉淀法制备纳米ZnO,并对其在紫外光下的光催化性能进行了研究。结果表明,当水占50%(wt,质量分数),SDS∶C₅H₁₁OH为5∶5(质量比)时,溶致液晶所形成的十字花纹织构最为规整,且分布十分均匀;考察其在紫外光下的光催化性能,当纳米ZnO用量为4g/L,双氧水用量为6g/L时,光照150min即可使亚甲基蓝溶液的降解率达到89%左右。

利用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂改性TiO₂催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对制备的光催化剂进行表征,考察了该催化剂对亚甲基蓝废水的光催化降解性能。结果表明,Zn成功掺入TiO₂中,Zn掺杂改性TiO₂和纯TiO₂均属于锐钛矿TiO₂晶型。在催化剂投入量为1.5g/L、亚甲基蓝质量浓度为10mg/L、降解时间为 0～2h条件下,Zn掺杂改性TiO₂催化剂对亚甲基蓝溶液的降解率超过60%,明显高于纯TiO₂的降解率。

纳米ZnO因其优良的特性而在光催化、橡胶、医药和化妆品行业等方面有广泛的应用。采用水热法、直接沉淀法、固相法和溶胶-凝胶法等4种方法制备了纳米ZnO。利用X射线衍射仪对试样进行物相分析,使用jade软件进行数据分析,并计算分析样品的平均粒径,结果显示样品的粒径均小于50nm。使用甲基蓝和甲基橙作为光催化对象进行纳米ZnO的光催化实验,检测不同制备方法对所制纳米ZnO在阳光照射下光催化能力大小的影响,并通过紫外-可见分光光度计测试实验前后试剂的吸光度。结果表明纳米ZnO能催化甲基蓝和甲基橙褪色,且对甲基蓝的脱色效果更为显著。

将氧化铋(Bi₂O₃)与三聚氰胺或盐酸胍混合煅烧,通过原位晶相合成法制备了界面紧密接触的碳三氮四复合碳酸氧铋(g-C₃N₄/Bi₂O₂CO₃)和碳三氮四复合氯氧化铋(g-C₃N₄/BiOCl)复合光催化剂。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱仪等分析手段对复合光催化剂的结构和性能进行了分析表征。结果表明:Bi₂O₂CO₃和BiOCl纳米片均是从g-C₃N₄体相中生长出来,从而导致铋系氧化物和g-C₃N₄界面间的紧密接触。紫外-可见漫反射光谱分析结果表明,g-C₃N₄/Bi₂O₂CO₃和g-C₃N₄/BiOCl复合光催化剂的可见光吸收能力均优于 g-C₃N₄和Bi₂O₃。在可见光照射下,复合光催化剂对双酚A表现出优越的降解性能。此外,探讨了复合光催化剂的光催化机理。由于g-C₃N₄和Bi₂O₂CO₃或BiOCl界面间的紧密接触导致了光生载流子的有效分离,从而提高了复合光催化剂的光催化活性。

以椰壳活性炭和煤质柱状活性炭为吸附剂,考察了pH、活性炭投加量、震荡反应时间和反应温度等净化条件对两种活性炭吸附效果的影响。结果表明:(1)随着pH的增加,活性炭对含重金属废水的净化能力都呈现先增加后降低的趋势,当pH=7时,去除率最高;(2)活性炭投加量为4g时,两种吸附材料对Zn²⁺和Cd²⁺的吸附能力均达到饱和;(3)振荡反应时间为120min时,活性炭的吸附达到饱和,且活性炭对重金属废水的净化能力为:Zn²⁺>Cd²⁺;(4)当反应温度达到40℃时,活性炭对Zn²⁺和Cd²⁺的去除率均达到最大;(5)椰壳活性炭吸附Zn²⁺、Cd²⁺的吸附等温线和动力学都较好地符合Langmuir吸附等温式和准二级反应动力学模型。

通过吸附实验,考察鱼鳞投入量、结晶紫初始浓度和溶液pH等因素对罗非鱼鳞吸附水中结晶紫性能的影响,并通过红外光谱、BET比表面积、扫描电镜、吸附动力学和吸附等温线来分析吸附机理。结果表明:当溶液pH为7、温度30℃,吸附剂投加量为3g/L、吸附时间为20min,结晶紫浓度为40mg/L时,吸附效果最好,结晶紫的吸附率和吸附容量可分别达到66.69％和8.27mg/g;鱼鳞对结晶紫的吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型,吸附过程属于物理吸附;吸附等温线符合Freundlich吸附等温式,当温度30℃时鱼鳞对结晶紫的最大吸附量为18.9mg/g;且罗非鱼鱼鳞中的胶原蛋白和羟基鳞灰石均参与了结晶紫染料的吸附。

采用原位聚合法制备了聚乙烯吡咯烷酮掺杂的聚吡咯,对聚吡咯的结构进行了表征。研究了聚吡咯作为吸附剂对灿烂绿的吸附性能,探讨了吸附剂用量、温度、时间及灿烂绿起始浓度对吸附效果的影响。在灿烂绿溶液50mL初始浓度为90mg/L,聚吡咯用量为0.10g,吸附时间为90min,温度为25℃条件下,聚吡咯对灿烂绿的吸附量为42.03mg/g。吸附动力学分析表明吸附过程为化学吸附,等温吸附规律符合Freundlich模型。聚吡咯对灿烂绿的吸附是自发过程。

气凝胶是一种多孔固体材料,具有高比表面积、高孔隙率、低密度、低热导率和高吸附性等特性,在隔热隔音材料、光学器件和超级电容器等方面具有广泛的应用前景。对气凝胶进行改性可进一步拓展气凝胶的应用性能。疏水改性是近年来气凝胶研究的一个热点方向,可赋予气凝胶对不同液体特殊的亲和性,疏水型气凝胶目前多用于吸附和隔热材料等。疏水改性主要方法有原位法、化学气相沉积法、表面后处理法和冷等离子改进技术等。主要针对气凝胶疏水改性方法及应用进行了介绍。

煤沥青粘结力良好、抗滑性能优异,广泛应用于传统工业领域以及新材料领域,但煤沥青加热熔融时产生苯并芘等有毒物质,因此改性煤沥青备受关注。综述了煤沥青以及改性煤沥青的研究进展,介绍了煤沥青的改性机理,对煤沥青路用的可行性进行了分析。随着对改性煤沥青研究的日趋深入,未来煤沥青有望在筑路材料领域取代沥青。煤沥青作为路用沥青不仅可以使资源再利用,还可以降低筑路成本。

随着时代的发展,人们的环保和安全意识逐渐增强,阻燃抑烟剂的发展也面临新的挑战。传统的磷系、三氧化二锑和卤系阻燃抑烟剂,因阻燃抑烟过程中存在污染性气体产生已渐渐跟不上时代的要求,而羟基锡酸锌(ZHS)作为新型环保阻燃抑烟剂得到了科研人员的广泛关注,并在近年取得了一系列的研究进展。综述了羟基锡酸锌的阻燃机理、合成方法和最新的改性研究进展,并对其发展前景做了展望。

磷腈类阻燃剂对聚合物具有良好的阻燃效果,其中六氯环三磷腈作为第二代磷氮膨胀型阻燃剂,因为具有优异的分子结构设计特性,人们基于其衍生物对聚合物阻燃进行了大量的研究。通过对比不同种类六氯环三磷腈衍生物对环氧树脂及其复合材料阻燃性能的影响,发现六氯环三磷腈衍生物对环氧树脂具有优异的阻燃性。

以膨润土和甲基丙烯酸为原料,N′N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵为引发剂,采用溶液聚合法制备了膨润土复合甲基丙烯酸聚合物高强度吸水剂,通过红外光谱对其结构进行了表征。研究了吸水剂中膨润土加入量、单体中和度、交联剂用量等对吸水性和强度的影响,并测试了吸水剂的吸水性能和压缩强度。结果表明,当膨润土用量为10%,氢氧化钠浓度为2mol/L,单体中和度为80%,交联剂用量为0.75%时,制备的吸水剂在室温下对蒸馏水吸水倍率达382g/g,对自来水吸水倍率可达216g/g;地0.9%的Na₂SO₄溶液中吸水倍率为76g/g,压缩强度为16.73MPa,说明制备的吸水剂具有较好的强度和吸水性能。

纤维素基高吸水材料主要通过醚化和交联、接枝共聚和复合改性的方法制备,其中复合改性主要有纤维素/高分子复合以及纤维素/无机物复合两种。改性后,材料的吸水倍率可达几百至几千倍,同时还具备可生物降解性能,因此应用前景广阔。

主要研究了氧化石墨烯(GO)对阿莫西林(AML)的负载情况。通过超声、振荡、离心和干燥等手段来制备GO-AML复合物,采用傅里叶变换红外光谱和紫外-可见分光光谱等手段对GO-AML复合物进行结构表征。还对不同pH的缓冲溶液中GO对AML的负载情况进行了控释研究。结果表明:GO与阿莫西林以氢键方式结合;在中性条件下负载量大,且在酸性条件下实行效果好。

回收退役的聚合物绝缘子成为一个日益迫切的环境和经济问题。将退役绝缘子芯棒粉末粉碎,作为填料添加入玻璃纤维增强环氧树脂复合树脂盖板中,通过高温模压固化,制备了退役绝缘子芯棒粉末掺杂复合树脂电缆沟盖板。通过抗冲击韧性试验仪、热变形维卡温度测量仪和电子万能试验机对制备的退役绝缘子芯棒粉末掺杂复合树脂电缆沟盖板进行了力学性能及热学性能测试。结果表明:相关性能数据结果均高于普通混凝土盖板及钢纤维增强混凝土盖板。本实验在不影响复合树脂盖板各方面性能的条件下达到了回收利用大量退役芯棒的效果,在废旧高分子材料回收利用、节约能源、材料可持续发展方面具有重要意义。

以棉秸秆为原料,KOH和K₂CO₃混合碱为活化剂采用两步法制备活性炭,通过X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜和N₂吸附/脱附等手段对材料结构和形貌进行表征;通过恒电流充放电进行电化学性能测试,热重和质谱进行表面化学分析。结果表明:与单一碱活化相比,用混合碱处理的样品显示了良好的电化学性能。

近年来,碳纤维复合材料在风电叶片中的应用越来越广泛,其中,拉挤碳板更成为风电叶片生产中的重要部件之一。主要研究了填料含量对环氧树脂黏度、凝胶时间等工艺性能的影响,以及填料含量对碳板横向拉伸力学性能的影响。结果表明:填料含量过高,树脂黏度大,纤维浸润性不佳;填料含量过低,树脂黏度小,填料填充作用不明显;并且过高或者过低的填料含量对碳板横向拉伸力学性能影响也比较明显,通过工艺实验确定了生产碳板(FVF%=60%)的最佳填料质量含量为12%。

采用了一种简单、高效和环保的材料和方法用于油水分离,即使用戊二醛在聚氨酯海绵表面均匀覆盖一层聚乙烯醇/壳聚糖/SiO₂(PVA/CS/SiO₂)复合涂层,使其达到超亲水/水中超疏油的特点。这种新型的改性海绵可以用于持续的油水分离,不仅可以分离大豆油、泵油和硅油与水的混合物,而且具有超强的耐腐蚀性,可以分离酸性和碱性的含油废水。通过使用扫描电子显微镜来表征它表面粗糙结构和热重分析仪表征它良好的热稳定性。结果表明:当聚合物与SiO₂质量比为1∶2时,改性海绵油水分离的效率最佳,可以达到98.4％左右。因此,本研究中的改性海绵是一种操作简单和绿色环保的材料。

以钛酸四正丁酯(TBT)为原料,结合溶胶-凝胶、静电纺丝和高温炭化的技术与原理,制得实心二氧化钛(TiO₂)纳米纤维,并通过添加不同含量的致孔剂偶氮二甲酸二异丙酯(DIPA)制得多孔TiO₂纳米纤维。并对多孔TiO₂纳米纤维的形貌与晶型结构进行了表征与分析。研究结果表明,经煅烧后制得的实心和多孔TiO₂纳米纤维分别为金红石型和锐钛矿型结构;在DIPA用量为5%(wt,质量分数)制得的多孔TiO₂纳米纤维用量50mg,在50mL亚甲基蓝溶液,光照3h条件下,对亚甲基蓝溶液的降解率最高达到91.5%。

以稻壳热解的副产物稻壳焦为原料,通过预处理、酸洗、焙烧、后处理等工艺流程,制备了结构细、纯度高的白色二氧化硅(SiO₂)固体粉末(RHCS),并对RHCS进行了表征与分析,采用均匀沉淀法以RHCS为载体制得镍铁催化剂(NiO-Fe₂O₃/RHCS),并采用热解炉考察该催化剂在稻壳中的催化热解活性。结果表明:SiO₂主要为无定形结构,纯度达96.5%;850℃高温煅烧后SiO₂结晶度约62%,颗粒结构疏松均匀,粒径1～10μm,比表面积149cm²/g,平均孔径95nm;NiO-Fe₂O₃/RHCS在稻壳热解中具有较高的催化活性,可有效提高产品燃气品质,气体产量为0.36m³/kg、H₂含量9.18g/kg、可燃气体热值达到12.72kJ/m³,具有较好的应用前景。