石墨烯/TiO₂基三元复合材料具有优异的物理、化学性质,相较于石墨烯/TiO₂二元复合物,三元复合材料具有更优异的电化学性能和光催化活性。综述了石墨烯/TiO₂/金属单质、石墨烯/TiO₂/金属氧化物、石墨烯/TiO₂/金属硫化物复合材料的制备方法,介绍了这些复合材料在锂离子电池、染料敏化太阳能电池、光催化等领域的应用,并对石墨烯/TiO₂基三元复合材料的合成与应用进行了展望。

非对称型超级电容器结合了双电层电容器和法拉第准电容器的优点,具备高能量密度和功率密度、循环寿命长等特性,成为近年来超级电容器领域的研究热点。非对称型超级电容器电极材料包括碳材料/过渡金属氧化物体系、碳材料/导电聚合物体系和金属氧化物/导电聚合物体系,综述了非对称型超级电容器电极材料的类型及研究进展。

纳米纤维素是从天然纤维素中提取的一种独特且具有应用前景的天然材料,由于具有可再生性、良好的生物相容性、优异的机械性能以及可改变的表面化学性质,纳米纤维素已成为材料科学和生物医学工程等领域的研究热点。介绍了纳米纤维素的分类、制备以及在生物医药领域的潜在应用,并对其发展前景进行了展望。

柱[6]芳烃是新型超分子主体分子柱芳烃当中重要的一类。主要综述了柱[6]芳烃在智能控制释放材料和吸附材料方面的应用进展。

Janus纳米杂化材料是材料科学重要的研究方向之一。如何实现Janus纳米杂化材料批量制备及精确表征是目前研究的重点和难点。利用RefViz软件对Janus纳米材料的研究现状进行分析可知:Janus纳米材料研究中,有关表界面、纳米金及Janus纳米材料性能的研究是目前公认的研究热点。重点介绍了Janus纳米金杂化材料,并对其今后的发展也进行了探讨。

金属有机框架(Metal Organic Frameworks,MOFs),又称多孔配位聚合物(porous coordination polymers,PCPs),是一类由金属离子和有机配体通过配体自组装形成的具有可调节孔径的新型多孔材料。由于其具有大的空隙率和比表面积,可调节的孔径以及可变的功能基团,因此广泛用于气体存储、药物运载、催化剂、光学材料和生物传感器等方面。近20年来,MOFs研究获得高速发展。通过高频关键词和高被引文献分析了MOFs领域近年的研究热点及趋势,为今后的研究提供参考。

发光材料是OLED器件中必不可缺少的材料,其中蓝光材料最为重要,因此受到了研究人员的广泛关注。介绍了有机小分子蓝光材料的研究和应用情况,综述了聚对苯(PPPs)、聚对苯撑乙烯(PPVs)、聚噻吩(PTs)和聚芴(PFs)等有机高分子蓝光材料的研究情况,并重点详细阐述了近年来国内外研究人员对不同类型的咔唑类高分子蓝光材料的研究进展,对咔唑类蓝光材料的研究方向进行了展望,指出了共聚类咔唑类高分子蓝光材料是最有潜力的蓝光材料发展方向。

相变材料能够解决能量供求在时间与空间上不匹配的矛盾,是提高能源利用率和余热回收的有效方式。复合相变材料因其稳定的化学性质和较高的储能密度,成为近年来新材料研究的热点。介绍了复合相变材料的主要制备方法:多孔基体吸附法、微/纳胶囊包覆法、溶胶-凝胶法、高分子复合共聚法和静电纺丝法,讨论了各种制备方法的优势及不足。着重分析了复合相变材料储热性能、热循环稳定性及导热性能的研究进展,为新型高性能复合相变材料的深入研究提供理论依据。

阻燃涂层作为一种方便、经济和有效的手段被广泛应用于各种基材(如金属、聚合物、纺织品和木材)的表面上,赋予基材阻燃防火性能。层层自组装技术是一种新兴技术,可用于赋予基材不同的特性。相比于传统阻燃工艺,层层自组装技术具有功能可调、制备工艺条件温和、可重复使用、环境友好等优点。目前,利用层层自组装技术可在织物、薄膜和泡沫上沉积新型膨胀型涂层。

静电纺丝纳米纤维催化剂具有较高的催化活性且易回收再利用,已广泛地应用于环境治污,具有一定的应用前景。简述静电纺丝纳米纤维催化剂的制备方法,分析了纤维膜孔径大小、纤维立体结构等纤维形貌结构对纳米纤维催化剂催化性能的影响,详细论述了纳米纤维催化剂在光催化降解、电催化降解以及类Fenton反应催化降解等环境治污领域的应用研究进展。

综述了硅烷类化合物作为外给电子体在Ziegler-Natta催化体系中的应用及其对聚烯烃性能的影响,讨论了硅烷化合物的分子结构和取代基空间位阻对聚烯烃立体规整度和相对分子质量分布的影响,在总结近期硅烷类外给电子体研究进展的基础上,对未来硅烷类外给电子体的发展趋势进行了展望。

主要综述了聚苯乙烯基复合微球的制备方法,主要包括化学沉积法、逐层自组装法、溶胶-凝胶法以及种子乳液聚合法,详细介绍了聚苯乙烯基核壳型微球在催化、复合材料及生物医药领域的应用,并展望了聚苯乙烯基复合微球的发展前景。

采用铌、钴氧化物共掺杂钛酸钡(BaTiO₃,BT)制备铌钴钛酸钡(BTNC)粉体,采用硅烷偶联剂KH550对BTNC进行表面改性,制得改性铌钴钛酸钡(R-BTNC)粉体,再采用溶液共混法与聚偏氟乙烯(PVDF)制得BTNC/PVDF复合材料,并对复合材料进行了表征。研究结果表明,KH550能有效地改善填料在基体中的分散性和相容性,BTNC的加入使得PVDF中具有极化效应的β相增加,在10²Hz,R-BTNC用量为50%(体积分数)条件下,制得的 R-BTNC/PVDF复合材料的介电常数为79.4,介电损耗为0.0520。

为了寻找更优异的太阳能电池材料,通过stille偶联反应以2,2′-联噻吩作为给体单元,以4,7-二(3-己基噻吩-2-基)-5,6-二氟-[2,1,3]苯并噻二唑作为受体单元,合成了一种新型聚合物。通过引入支链和氟原子提高了聚合物的性质。利用傅里叶变换红外光谱仪和核磁共振氢谱仪表征了聚合物的结构,采用热重差热综合热分析仪表征了聚合物的热稳定性,并通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安法研究了其光电性能。结果表明,聚合物的热分解温度为366℃,带隙为2.16eV,理论开路电压为1.02V,在聚合物太阳能电池的制备中可将其作为给体材料。

使用奥利弗宝对平纹结构的锦纶机织布进行改性,将改性机织布一侧浸泡在质量分数不同的甲酸溶液中,使用喷涂方式把聚四氟乙烯纳米颗粒喷涂在改性机织布表面,得到一侧表面疏水疏油、另一侧表面疏水亲油的油水分离材料。使用X射线光电子能谱仪、接触角测试仪、场发射扫描电子显微镜等对纯锦纶机织布和改性锦纶机织布中元素含量、吸液性能、形貌特征进行分析和表征,并测试了材料的油水分离性能和力学性能。研究表明:当甲酸质量分数为20%时,制备的油水分离材料具有较高的分离效率,拉伸强度为138.97MPa,耐磨性更高、实用性更强,可将其应用于特殊环境的油水分离。

成功制备了石墨烯/聚苯胺/四氧化三锰(RGO/PANI/Mn₃O₄)纳米复合材料。首先,以过硫酸铵(APS)为氧化剂,在氧化石墨烯(GO)片层上氧化聚合苯胺单体,制备氧化石墨烯/聚苯胺(GO/PANI),再通过水热法将GO还原并热解Mn(Ac)₂·4H₂O从而制得RGO/PANI/Mn₃O₄复合材料。形貌和结构表征结果表明Mn₃O₄纳米颗粒均匀生长在以PANI为导电连接层的RGO片层上。

为了实现V型火焰法可控批量生产碳纳米管,以铁钼为活性中心,纳米Al₂O₃为载体,采用二次浸渍法合成Fe/Mo-Al₂O₃催化剂,研究载体焙烧及螯合剂对碳纳米管形态的影响。通过对不同催化剂合成的碳纳米管进行扫描电镜、透射电镜和拉曼光谱表征分析。结果表明:焙烧载体能够提高碳纳米管产量,促使小直径碳管的生成。柠檬酸作螯合剂能有效改善产品质量,形成长而细的碳纳米管。载体经过预处理并以柠檬酸为螯合剂制备的催化剂得到的碳纳米管产量高、缺陷少、平均直径小且管径分布窄。研究发现,载体焙烧及螯合剂种类影响碳纳米管的平均直径、直径分布及结晶度,可为调整碳纳米管性质提供简单且有效的途径。

以硝酸铝和对苯二甲酸为反应物,采用水热合成法制备MIL-53(Al),并采用调制协同法,分别以甲酸钠和三乙胺为添加剂,利用其去质子化和结构封端剂的协同作用对晶体尺寸和形貌进行调控。通过适量甲酸钠的添加成功制备了粒径均匀的纳米晶,且该材料具有很高的热稳定性和高比表面积。

以酚醛树脂为前体,表面活性剂F127为软模板,通过蒸发诱导自组装法制备了有序介孔聚合物,将其水热负载氢氧化镁并在高温下进行碳化得到具有有序介孔结构和丰富活性氧基团的有序介孔炭材料。系统研究了水热浸渍温度对所得材料表面积、孔体积及超级电容器性能的影响。结果表明:随着温度的升高,氢氧化镁负载量升高,但其表面积下降,最佳的水热浸渍温度为150℃,在该温度下水热浸渍的氢氧化镁的负载质量为3.3%,所得材料的表面积为326m²/g,其作为电极用于超级电容器的容量为212F/g。

以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)、丙烯酸正丁酯(BA)、2-甲基-2-丙烯酸十三烷基酯(TDMA)、硅酸乙酯(TEOS)和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPS)为反应单体,聚四氟乙烯(PTFE)分散液作种子,通过原位聚合法和种子乳液法制备出纳米SiO₂、PTFE协同改性的丙烯酸酯(SiO₂/PTFE/PA)复合乳液。利用傅里叶变换红外光谱仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、热重分析仪和接触角/界面张力测量仪对复合乳液的结构与性能进行了表征和测试。结果表明:当PTFE占体系中丙烯酸酯类单体总质量16%、纳米SiO₂用量为2.4%(质量分数)时,复合乳液平均粒径为151nm,胶膜表面水接触角为112.3°,吸水率为3.8%;在热失重5%和10%条件下,纳米SiO₂/PTFE/PA胶膜热分解温度分别为347.7℃和375.5℃,相比改性丙烯酸酯胶膜热分解温度分别提高了59.6℃和27.7℃,疏水性和耐热性均有显著提高。

采用静电纺丝技术制备聚酰胺6(PA6)/壳聚糖(CTS)/氯化锂(LiCl)纳米纤维膜,考察了CTS、PA6及LiCl添加量对纳米纤维膜形貌、直径分布的影响。通过场发射扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪对纳米纤维膜的微观形貌及表面官能团进行分析。结果表明:在PA6添加量为1.8g、CTS添加量为0.3g、LiCl添加量为0.12g的条件下,纺丝效果最佳,纤维平均直径为103nm。傅里叶变换红外光谱分析表明PA6/CTS/LiCl纳米纤维膜具有PA6和CTS的特征吸收峰,PA6/CTS/LiCl纳米纤维膜有望作为滤膜材料使用。

以聚醚多元醇、聚丙二醇(PPG)和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,通过添加催化剂二月桂酸二丁基锡和扩链剂1,4-丁二醇制备了固化快、强度适中、延展性良好的聚氨酯电子封装胶。利用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪分析了聚氨酯电子封装胶的结构和热稳定性能,考察了TDI与PPG摩尔比、聚醚多元醇与聚氨酯预聚体质量比、催化剂、扩链剂及其用量对聚氨酯电子封装胶力学性能及固化速率的影响。结果表明:在PPG相对分子质量为1000、n(TDI)∶n(PPG)=2∶1、m(聚醚多元醇)∶m(聚氨酯预聚体)=0.6、扩链剂1,4-丁二醇用量为3%时,聚氨酯电子封装胶的拉伸强度达到5.8MPa,断裂伸长率大于900%;催化剂二月桂酸二丁基锡用量为0.3%,固化时间小于40min时,聚氨酯电子封装胶耐热性能良好。

采用以乙醇为溶剂的溶剂热法,以三氧化二钆(Gd₂O₃)和钼酸钠(Na₂MoO₄)为原料,柠檬酸钠(Na₃Cit)为表面活性剂,在pH=5,180℃条件下合成出铕离子(Eu³⁺)掺杂的球形双金属钼酸盐纳米粉体[NaGd(MoO₄)₂∶Eu³⁺],并对制备的产物的物相、形貌以及荧光性质进行表征,探讨了表面活性剂量对产物形貌及发光性能的影响。结果表明,在393nm激发条件下,不同形貌的NaGd(MoO₄)₂∶Eu³⁺纳米晶在612nm处均有很强发射峰,在Na₃Cit∶Gd₂O₃体积配合比为1∶3,Na₃Cit添加量为1mL,Eu³⁺用量为5%(wt,质量分数)条件下,合成的球形NaGd(MoO₄)₂∶Eu³⁺纳米晶颗粒均匀,荧光性较好。由此,表面活性剂Na₃Cit的添加量对产物的形貌及发光性能起到重要作用。

通过静电作用将氧化石墨烯(GO)与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)结合,得到GO-GTA,再与极性部分(HDE)和聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)反应制得相容剂PP-HDE-g-GO,将其加入聚酰胺6(PA6)/聚丙烯(PP)共混物中。通过扫描电子显微镜、X射线多晶衍射仪、热重和力学性能分析,研究了PP-HDE-g-GO含量对PA6/PP共混物性能的影响。结果表明:PP-HDE-g-GO改善了复合材料中两相的相容性,PP粒子均匀地分散于PA6基体;复合材料的热稳定性和力学性能均提高;当PP-HDE-g-GO添加量为0.2%(质量分数)时,复合材料综合性能最优。

为了改善低密度聚乙烯(LDPE)的综合性能,用离子聚合物Surlyn和高密度聚乙烯(HDPE)分别对LDPE进行共混改性,着重研究了改性聚合物的质量分数对LDPE共混体系的微观结构、力学性能以及热性能的影响规律。结果表明,HDPE与LDPE之间具有良好的界面相容性,而Surlyn则呈类球形细小粒子在基体中弥散分布,且其粒径随着Surlyn添加量的增加而增大。虽然Surlyn能全面提升LDPE的力学性能,但其对抗拉强度和弹性模量的提升幅度要远远低于HDPE。示差扫描量热仪(DSC)测试佐证了LDPE与HDPE的部分相容,但Surlyn对LDPE相的熔融和结晶行为影响甚微。Surlyn的引入没有改变LDPE相的热分解过程,但导致了共混体系热分解温度的下降;HDPE则使共混体系的热重曲线(TGA)在高温区右移,共混体系的热分解过程为二阶失重形式。

采用溶胶-凝胶法及煅烧技术制备TiO₂柱撑有机累托石(TiO₂/OREC),利用沉积法将AgCl分散到TiO₂表面,再通过钠灯照射使部分Ag⁺还原成Ag⁰,获得具有等离子体效应的Ag@AgCl-TiO₂/OREC复合材料。以红外光谱、X射线衍射仪、扫描电镜、投射电镜及紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)等手段分析了所制备材料的结构、相貌及光性能。以甲基橙(MO)为模型污染物对材料的吸附/光催化降解性能进行评价。UV-Vis吸收光谱表明,经Ag等离子体修饰后,样品对可见光的响应增强。Ag@AgCl-TiO₂/OREC对MO展现了良好的吸附-光催化降解性能,在光照180min后对MO的去除率达94%,循环使用3次后去除率仍达80%。

利用水热法制备了正交相三氧化钼(α-MoO₃)纳米棒,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜等研究分析了其微观形貌及结构,并测试了α-MoO₃纳米棒气敏元件对体积分数不同的氮氧化物(NO_x)的气敏性能。结果表明:α-MoO₃纳米棒气敏元件对NO_x气体显示出良好的气敏性能。在200℃的工作温度下,该气敏元件对体积分数 20×10^-6的NO₂气体的响应值可达23,同时气敏元件具有良好的气体选择性。

本文旨在合成一种聚醚型环氧丙烯酸酯改性紫外光固化水性聚氨酯树脂(WPUA-EA),并对树脂的综合性能进行一系列表征。首先以聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)和丙烯酸(AA)作为原料,通过环氧开环酯化法,得到带有羟基和丙烯酸双键的环氧丙烯酸酯树脂(EA)。然后采用L₉(3⁴)型正交试验,考察了因子A环氧丙烯酸酯树脂(EA)、因子B聚乙二醇(PEG-600)、因子C 2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、因子D丙烯酸羟丙酯(HPA)对WPUA-EA树脂基本性能的影响,确定EA改性WPUA的原料最优配合比,并采用FT-IR对其结构进行了表征。最后以2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure 2959)作为光引发剂,采用实时红外(real time FT-IR)对WPUA-EA的紫外光固化过程进行了动力学研究。结果表明:优化原料配合比为0.05mol EA、0.05mol PEG600、0.15mol DMPA、0.3mol HPA条件下,得到的WPUA-EA在纸张的附着力为1级,黏度为9080MPa·s,柔韧性为1mm。在光引发剂2959的用量为4%(wt,质量分数)。条件下效果最好,可使WPUA-EA在光强为15mW/cm²条件下30s内的转化率达到94.85%。

针对锂离子电池正极材料Li₂FeSiO₄导电率和锂离子扩散率低的缺点,采用溶胶凝胶-微波法合成纳米复合材料硅酸亚铁锂(Li₂FeSiO₄/C)正极材料。借助X射线衍射、扫描电镜和电化学方法,表征了Mn²⁺、Ti⁴⁺掺杂对Li₂FeSiO₄结构、微观形貌及电化学性能的影响。结果表明:当Mn²⁺取代量x=0～0.15时,充放电比容量逐渐增加,x=0.15时,充放比电容量高达172.9mA·h/g(y=0.05,152.1mAh/g);但当Mn²⁺取代量x=0.20时,充(放)电容量降至118.5mA·h/g(110.9mA·h/g)。Ti⁴⁺掺杂优选条件为Li₂Fe_0.85Mn_0.15SiO₄测试后发现最终合成较优的LiFe_0.80Mn_0.15Ti_0.05SiO₄(y=0.05)首次充(放)电比容量高达178.2mA·h/g(166.7mA·h/g),并且在0.1C倍率下循环20次后容量保持率可达96.4%。

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与聚四氢呋喃醚二醇(PTMG-2000)为原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为扩链剂,三乙胺为中和剂制备聚氨酯预聚体。采用碱水解法水解明胶,制备胶原蛋白水解液,作为后扩链剂,在乳化分散的同时进行链增长,得到胶原蛋白改性水性聚氨酯。研究胶原蛋白改性水性聚氨酯合成过程中R值、DMPA用量对其性能的影响,采用红外(FT-IR),差热分析(DSC)等分析对制备的胶原蛋白改性水性聚氨酯胶膜进行分析。在R值为1.30,DMPA用量为0.065mol条件下,制得的胶原蛋白改性水性聚氨酯膜的各项性能较好,结晶趋势增加,耐水性得到改善,平均粒径68.33nm,延伸率为554.5%,抗张强度为5.51N/mm。

采用试验发动机,在双基推进剂的气相燃气环境中对一种硅橡胶绝热材料进行烧蚀特性研究,分析了环境气流速度及压强对硅橡胶绝热材料碳化烧蚀率及炭化层宏观和微观结构形貌的影响。结果表明:在无粒子作用条件下,环境气流速度和压强通过对流热流、炭化层外部和内部气动力影响硅橡胶绝热材料的烧蚀特性。气流速度高,碳化烧蚀率大,炭化层薄且致密;环境压强高,碳化烧蚀率大,炭化层易分层鼓包。同时将硅橡胶绝热材料的烧蚀特性与相同实验条件下的三元乙丙橡胶绝热材料进行了对比,为进一步对绝热材料进行烧蚀机理分析和建模计算打下基础。

以六水合氯化钴、六水合氯化镍和六次甲基四胺为原料,通过引入乙醇溶剂,利用醇-水热法合成钴镍双金属氢氧化物。采用扫描电子显微镜、电化学工作站等对所制材料的形貌及电化学性能进行表征。从扫描电子显微镜可以看出,利用醇-水热法合成的钴镍双金属氢氧化物具有较薄的片状结构;电化学测试结果表明合成的双金属氢氧化物具有较优异的电化学性能,在电流密度为1A/g时,其比电容达到586.7F/g。

为了提高苯并噁嗪的热稳定性,以对碘苯胺、3-氨基苯乙炔、苯酚及多聚甲醛为原料合成了新型的含炔基苯并噁嗪(PA-an-ba),并通过傅里叶变换红外光谱仪和核磁共振仪(¹H-NMR,¹³C-NMR)对其结构进行表征,通过差示扫描量热仪和热重分析仪对其固化行为和热性能进行了测试。结果表明:炔基的引入能显著提高聚苯并噁嗪的耐热性,其失重率为5%和10%时的温度分别为437℃和464℃,800℃的残炭率为73%,比传统苯并噁嗪提高了40%。

为了丰富聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)纤维品种,以乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐(EVA-g-MAH)、乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(POE-g-GMA)和乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(EMG)为增容剂,采用熔融共混法制备了不同组成比例的PBT/PP共混物,通过扫描电镜、差示扫描量热法、热失重分析法和毛细管流变仪等手段测试了共混物,考察增容剂种类和用量对共混物结构性能的影响。结果表明:共混物PBT/PP为不相容体系,选择共混物PBT/PP为70/30(质量比)时加入3种增容剂,发现增容剂对PBT/PP共混的增容效果为:EMG>POE-g-GMA>EVA-g-MAH。共混物的熔点无明显变化,分解温度增加,耐热性增强。对比不同种类增容剂含量为1份的共混物,其表观黏度均随着剪切速率的增大而减小,说明改性共混物是假塑性流体。

为提高聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的导热系数,在PBT基体中添加导热填料氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)制备复合导热PBT材料。导热填料的加入使树脂的物理机械性能下降,采用差示量热、X射线衍射等方法研究了不同成核剂对导热PBT结晶性能的影响。结果表明:成核剂的加入改善了导热PBT的结晶性能,同时恢复了其物理机械性能。其中氧化镁起到了明显的成核作用,提高了导热PBT的结晶度、结晶峰峰值温度和熔融焓。

以香草醛、糠胺和多聚甲醛为原料,成功制备了含乙烯基双苯并噁嗪(ViBz)单体,并通过核磁共振氢谱与红外光谱对结构进行了表征。研究了ViBz单体的紫外光效应和热固化,并通过热重测试分析了紫外固化与热固化的热稳定性。结果表明:ViBz单体中的乙烯基在紫外光(365nm)照射下可发生反应,而糠胺结构中的双键和ViBz单体中GFDA1嗪环却稳定存在。紫外照射后样品在加热过程中,GFDA1嗪环开环形成具有较好热稳定性的苯并噁嗪树脂(PViBz)。进一步讨论了紫外光效应和热固化对PViBz树脂热稳定性能的影响。

聚丙烯腈(PAN)纤维在惰性气氛中的热行为主要包括3个反应:热致收缩反应、环化反应和热解反应。通过差示扫描量热仪和热重分析仪研究了PAN纤维在惰性气氛中的热行为。结果表明,热致收缩和热解反应并无明显的吸放热现象,而环化反应放热剧烈且短促。环化反应过程中存在明显的传热过程,环化反应速率达到最大值时,温度随着升温速率的提高而上升。热解反应使得可发生环化反应的原料总量下降,且随着升温速率的提高,反应放热量下降。分别采用Ozawa法与Kissinger法计算了环化反应的表观活化能,并建立了修正后的动力学模型。该模型可以有效地描述不同升温速率条件下的反应过程。

以聚苯乙烯(PS)微球为模板,通过水解正硅酸乙酯来包裹PS微球,制备了PS/SiO₂核壳结构微球,然后通过高温煅烧得到SiO₂空心球。利用纳米粒度仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析SiO₂空心球的粒径和表面形貌。采用控制变量法分别研究了PS微球表面电荷、pH、水和正硅酸乙酯的用量对SiO₂空心球表面形貌的影响。实验证明,以表面带正电荷的PS微球为模板,反应体系pH=11.0,正硅酸乙酯注入速度为100μL/min时,制备的SiO₂空心球表面最光滑。

生物材料尤其是贝壳材料因其密度小,具有层状复合结构而备受关注。通过测试鲍鱼壳和文蛤壳的维氏显微硬度和断裂韧性,并与超硬陶瓷材料进行对比分析。研究结果表明,鲍鱼壳和文蛤壳的表面平均硬度分别为295HV、384HV,截面的最高硬度分别为427.4HV、397.4HV,比硬度分别为164.4、146.1,硬度和比硬度虽然比超硬陶瓷低,但与氧化铝陶瓷的比硬度相差不大,处于同一数量级;鲍鱼壳和文蛤壳的断裂韧性分别为21.1MPa·m^1/2、17.3MPa·m^1/2,都比氧化铝陶瓷、氮化硼陶瓷和碳化硼陶瓷的断裂韧性高。鲍鱼壳和文蛤壳虽厚度很薄,但具有优良的防护性能,为制备仿生抗弹复合材料提供了借鉴。

采用溶胶-凝胶法,以异丙醇铝(AIP)为单一铝源,无水乙醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为聚合物模板,并添加浓盐酸作为催化剂和胶溶剂,制备均一稳定的前驱体纺丝液,再结合静电纺丝与高温煅烧技术制备了Al₂O₃纤维毛毡,用其作为支撑材料吸附月桂酸-棕榈酸(LA-PA)二元脂肪酸低共熔物制备复合定形相变材料。利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和BET比表面积分析仪等手段研究样品的表观形貌与晶型结构。结果表明:经吸附后制得的LA-PA/Al₂O₃复合定形相变材料具有良好的形貌结构。通过差示扫描量热仪、热导率及自组装热性能测试仪对制备的LA-PA/Al₂O₃复合定形相变材料的储热性能及热能储存/释放性能进行了研究。结果发现其具有适宜的相变温度和较好的相变焓值,拓宽了复合定形相变材料的应用范围。

分别考察了三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)(XR-100)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)3种三官能团交联剂对苯乙烯-丙烯酸乳液粒径、相对分子质量、交联度、玻璃化转变温度、耐水性和耐腐蚀性的影响。结果表明:苯乙烯-丙烯酸乳液的相对分子质量、交联度和耐水性均随着3种交联剂用量增加而提高;以双键自由基聚合交联的TMPTMA和TAIC交联剂可以显著地提升苯乙烯-丙烯酸乳液的玻璃化转变温度及耐腐蚀性能;以官能团缩聚交联的XR-100交联剂无法形成致密网络结构且消耗羧基,导致涂层附着力下降,不适用于苯乙烯-丙烯酸乳液防腐体系。

利用银杏叶提取液为还原剂,制备钯单质,考察了反应液不同pH对钯颗粒形貌的影响。首先,采用X射线衍射、透射电镜对制备的钯单质颗粒进行表征与分析,证明钯单质生成。其次,通过扫描电镜着重考察钯颗粒微米尺度的形貌情况。结果表明,改变反应液的pH可以调控钯颗粒的尺寸和形貌,生成的钯颗粒具有球状、线状、三角形等规则几何状形貌,并且pH为酸性时有利于制备线状钯颗粒,pH为碱性时有利于制备球状钯颗粒,pH为中性时有利于制备规则几何形状、尺寸较小的钯颗粒。

以氧化石墨烯(GO)为骨架,β-环糊精(β-CD)为交联剂,采用一步水热法成功制备了结构均匀的环糊精基石墨烯气凝胶(C-GAs)。采用比表面及孔径分析仪对样品的孔隙结构进行了表征,并进一步研究了其孔隙结构对二氧化碳(CO₂)、氢气(H₂)和甲烷(CH₄)气体的吸附性能的影响。结果显示,在β-CD∶GO的质量配合比为0.5∶1条件下,C-GAs拥有较高的比表面积537m²/g和总孔容0.750m³/g,显示了其极好的结构特性,在298℃,1.0Pa条件下,C-GAs对CO₂的吸附量达到44.73mg/g,对CH₄的吸附量达到6.82mg/g;在77℃,1.0Pa条件下,C-GAs对H₂的吸附量达到1.17mg/g,制备的C-GAs对CO₂具有较强的吸附能力以及良好的吸附选择性,且制备过程简单、绿色、安全。

制备了由氯化钾、碳酸钠、碳酸钾组成的36种不同比例的混合熔盐,利用差式扫描量热仪对试样的熔点及凝固点进行了实验研究,并对优选出的试样进行了稳定性实验。结果表明:氯化钾成分越小,熔盐熔点越小,三元混合熔盐中可以发生共融的配比试样的熔点为570～580℃,凝固点主要集中在550～570℃之间。实验优选出的试样配比为2∶3∶5(氯化钾∶碳酸钠∶碳酸钾),具有568.9℃的较低熔点和545.3℃的较低凝固点,能够有效避免管路系统的堵塞问题。期望对三元混合熔盐在太阳能领域的应用提供参考和依据。

在碱性环境下,以壳聚糖乙酸溶液与羟基磷灰石前驱体为基质,通过水热法成功制备出羟基磷灰石/壳聚糖(HAp/CS)复合材料,采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和场发射扫描电镜等检测方法对复合材料进行表征。考察了壳聚糖掺杂量、吸附时间、PO^3-₄浓度、pH对牛血清蛋白(BSA)和溶菌酶(LYS)吸附性能的影响。结果表明:在吸附时间为24h时吸附基本保持平衡,pH=4时对BSA吸附效果最好,pH=11时对LYS吸附效果最好,溶液中PO^3-₄对吸附有抑制作用,复合材料对LYS的吸附效果明显优于BSA,吸附过程符合Langmuir模型。

为考察改性国槐叶加入量及其粒径、亚甲基蓝初始质量浓度、pH、吸附温度、吸附时间对吸附率的影响,进行了单因素试验,对筛选出的显著因素采用二次回归正交旋转优化。在改性国槐叶加入量1.2g、吸附时间140min、亚甲基蓝初始质量浓度250mg/L条件下,利用DPS数据处理系统预测的最大吸附率为94.62%,最大吸附率实测值为94.43%,二者吻合。通过吸附等温与吸附动力学分析可知,改性国槐叶对亚甲基蓝的吸附过程是以化学吸附为主的多活性位点吸附,遵循准二级吸附动力学模型。由F检验可知,在1%极显著水平上改性国槐叶的吸附效果优于其他材料,活性炭次之,大孔吸附树脂AB-8较差,硅藻土最差。扫描电子显微镜与X射线能谱分析表明,改性国槐叶具有高度疏松褶皱的结构且含C、O等元素;傅里叶变换红外光谱分析显示其含—OH、CC等基团,利于亚甲基蓝的吸附。改性国槐叶比表面积为133.053m²/g,为脱除亚甲基蓝提供了相对较多的吸附位点。

以硼砂、硼酸、氧化硼为硼源对石墨相氮化碳(g-C₃N₄)进行硼掺杂,通过一系列实验确定了最优的掺杂硼源、掺杂温度和掺杂比例,并对掺杂处理方法进行了优化。通过XRD、UV-Vis、XPS、FT-IR、PL、TEM和SEM等手段对样品进行表征分析,以罗丹明B为降解用污染物测试样品的光催化活性。结果表明:硼的掺入拓宽了样品对可见光的响应范围,减小了样品的能带宽度,提高了对可见光的利用率,同时抑制了光生电子-空穴的复合,增加了比表面积,进而显著提高了样品的光催化性能。其中样品B-CN(1∶6)光催化活性最高,其光催化降解罗丹明B的速率常数是 g-C₃N₄的3.1倍。

以双二苯基膦甲烷(DPPM)为合成单元,采用超交联法制备超交联双二苯基膦甲烷(HCPs-DPPM),并以其为载体用水合肼还原制备负载Ni纳米粒子催化剂HCPs-DPPM-Ni,Ni纳米粒子的尺寸通过改变Ni的负载量和pH来调节。同时,制备了商业活性炭(AC)负载Ni的催化剂Ni/AC作为对比催化剂。通过FT-IR、BET、SEM和XRD等对催化剂进行表征,结果表明催化剂HCPs-DPPM-Ni具有大量微孔和介孔结构,比表面积能够达到626m²/g,其中Ni的负载量为50%的催化剂HCPs-DPPM-Ni(50%)具有最优的催化活性,当反应温度为25℃,4-硝基苯酚(4-NP)初始浓度为0.5mmol/L时,HCPs-DPPM-Ni(50%)催化剂加入量为0.83mg/mL、NaBH₄加入量为0.125mol/L的条件下反应4min,4-NP的转化率能够达到99%。

以二水乙酸锌为锌源、氢氧化钠为沉淀剂和钠源,采用溶液沉淀法和煅烧处理合成了具有可见光活性的Na掺杂ZnO光催化剂。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及紫外-可见漫反射光谱仪对合成的催化剂样品进行表征。结果表明,Na掺杂ZnO光催化剂的带隙为3.1eV,具有可见光吸收活性,添加聚乙二醇合成的催化剂样品经550℃煅烧后表现出较高的活性,在光照时间70min内对亚甲基蓝的降解率达到了96%。

微生物燃料电池是一种能把污水中有机物蕴含的化学能直接转换成电能的装置。目前,相对低的输出功率密度限制了它的应用。开发高性能的阳极材料是解决途径之一。基于生物质秸秆利用Hummers氧化法结合抗坏血酸还原法制备了活化三维多孔碳阳极,用扫描电子显微镜观察了所制备的材料的形貌、发现活化过程可以产生许多大小不一的孔结构,可有效帮助传质扩散。交流阻抗谱、循环伏安测试表明,活化可以大大提高三维多孔碳的电化学性能,基于活化三维多孔碳3DPC阳极所制备的微生物燃料电池(MFCs),最大功率密度可达到1184.5W/m³,远远高于改性前(774.8W/m³)。此研究为构筑新型三维碳基阳极提供了新思路和新方法。

通过一种简易的方法制备了基于还原氧化石墨烯的油水分离膜:首先使用简单的浸泡方法将氧化石墨烯覆盖到滤纸上,然后在180℃下加热2h,对氧化石墨烯的热处理使滤纸由亲水表面转化成疏水表面,并用X射线光电子能谱和接触角测量仪对其进行了表征。分别针对分离膜的孔径、处理温度及分离性能进行了系统研究。结果表明,制备的油水分离滤纸具有很好的稳定性和重复使用性,对不同种类的油与水的混合物的分离效率大于96%。同时,在多次重复测量及长期常温保存后仍然保持较高的通量。这种简易方法制备的油水分离材料在环境保护方面具有广阔的应用前景。

高分子材料由于耗能低、成本低和加工性好的优点在包装材料领域得到越来越多的关注,但高分子材料的气体阻隔性能不够理想,极大限制了其在包装行业的应用。氧化石墨烯由于具有良好的阻隔性能而在改善高分子包装材料气体阻隔性能方面得到广泛应用。介绍了氧化石墨烯/高分子材料用于气体阻隔膜的制备方法:混合法、喷涂法和层层自组装法,并指出3种方法的优缺点。还对氧化石墨烯在改善高分子包装材料的气体阻隔性能方面的发展前景做了展望,并提出提高氧化石墨烯的剥离程度和控制其在膜中的取向是提高高分子材料阻隔性能的关键。

以聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚乙二醇(PEG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,采用预聚—扩链—中和—分散法制备PLGA改性聚氨酯水溶液,然后采用钙离子(Ca²⁺)的交联作用凝聚成PLGA改性聚氨酯微球。优化了合成条件,并对PLGA改性聚氨酯微球进行了傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)表征,研究了PLGA含量和pH对微球降解性能的影响,以盐酸四环素(TH)为模型药物研究微球体外释药情况。结果表明,在降解反应初期微球的降解速率较大,而后趋于平稳,微球在碱性环境降解性能优于酸性环境,载药微球的载药量为0.83%,包封率为59.17%,载药PLGA改性聚氨酯微球的累积释药率可达74%。

以正辛酸为芯材,聚甲基丙烯酸甲酯为壁材,二乙烯基苯作为交联剂,制备出正辛酸/聚甲基丙烯酸甲酯壁材微胶囊,并对样品的表面形貌、包覆性能、热稳定性和缓释性能分析表征。研究结果表明,制得的正辛酸/聚甲基丙烯酸甲酯壁材微胶囊具有规整球状外形,成形性良好,包覆率为30.3%,失重起始温度为124.4℃,热稳定性良好,正辛酸微胶囊在氢氧化钠(NaOH)溶液/增稠剂/溴百里酚蓝酚红混合体系中延缓变色时间为16min,缓释性能显著,具有工业化应用潜力。

采用升温淋洗分级(TREF)方法对高模量聚丙烯管材料进行了分级,并应用凝胶渗透色谱(GPC)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、结晶淋洗分级(CEF)和差示扫描量热(DSC)等方法研究了其组成、序列结构与相对分子质量及分布。结果表明:材料由高规整度的均聚聚丙烯、含有少量乙烯链段的聚丙烯、含乙烯和丙烯长链段的乙丙共聚物和乙丙无规共聚物组成。均聚聚丙烯相含量最高,为材料的主要组成部分,提供了材料的刚性;乙丙无规共聚物组分分子量较大且分布较宽,构成了材料的橡胶相,保证了材料的抗冲强度;含乙烯和丙烯长链段的共聚物含量较低,但对材料性能的提高起到了重要作用。

通过对金属丝进行定向排布并采用浇注成型工艺制备了具有定向导电功能的橡胶基复合材料。通过扫描电镜对材料的微观结构进行表征,并测试了材料的密度、硬度、拉伸性能、导电性能和电磁屏蔽性能。结果表明:所制备的定向导电橡胶在平行金属丝排布方向的体积电阻率为0.07Ω·cm,在多频段的电磁屏蔽效能≥80dB,同时其拉伸性能、密度与传统填充型导电橡胶相比具有一定优越性,可作为定向导电衬垫应用于一维电磁屏蔽场合。

以不同含量丁苯橡胶(SBR)改性剂制备改性沥青,采用常规指标评价和动态力学分析(DMA)两种方法,考察SBR含量对改性沥青高低温性能的影响。结果表明:随着SBR改性剂含量的增加,改性沥青的低温延度增大,软化点稍有升高;改性沥青的弹性模量和黏性模量均随着SBR改性剂含量的增加而变大,SBR改性剂含量不宜过高或者过低,含量过低,SBR黏弹性不能充分发挥,含量过高,改性沥青产生相分离,Cole-Cole图可以作为评判改性沥青相容性好坏的重要依据;改性沥青的劲度模量和蠕变率随SBR改性剂含量的增加而变大,低温性能变好。

以水玻璃为主要原料、硅酸铝纤维和有机硅为增强和疏水添加剂,通过微波加热的方式制备了轻质均匀的无机保温材料。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、热重-差示扫描量热等手段表征了该保温材料的结构性能。结果表明:在硅酸铝纤维添加量为2%(质量分数),有机硅添加量为1%(质量分数)条件下,制备的无机保温材料密度为96kg/m³,压缩强度为0.433MPa,室温下导热系数为0.0514W/(m·K),体积吸水率仅为4.2%。

以环氧氯丙烷为交联剂,将功能主体分子γ-环糊精引入淀粉中,合成了γ-环糊精固载淀粉CS-γCD。通过单因素实验优化了反应条件。采用红外/拉曼光谱(IR/RAM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射谱(XRD)表征了产物结构。考察了CS-γCD对亚甲基蓝、甲基紫及刚果红3种不同结构染料的吸附性,对模拟混合染料废水的脱色性能,及其材料自身的降解性能。结果表明,CS-γCD对各染料的吸附量不仅较其他吸附材料显著提高,并对不同结构种类的染料具有了更为广泛的吸附能力,其对混合染料废水的脱色率接近90%。CS-γCD可被酶降解,但降解速率较天然淀粉缓慢,稳定性有所提高,使用寿命相对延长,更利于其在污水处理方面的推广应用。

诱导聚合胶体团聚法(PICA)以其简单快捷、成本低的优点被广泛应用于SiO₂核壳微球的制备,但制备过程中易出现团聚和二次成核现象,所制备的核-壳微球单分散性差,粒径不均一,必须进行分级筛分才能够投入使用。通过改进实验方法,优化实验条件,成功解决了上述问题,制备出单分散的核壳SiO₂微球。将制备的核壳微球经十八烷基三氯硅烷(C18)改性后装填色谱柱,并将其应用于97%盐酸小檗碱原药测试中,取得了较好的测试效果。