环氧树脂基复合泡沫材料具有密度低、比强度高和热稳定性优异等优点,近年来受到越来越广泛的关注。目前研究领域内的核心问题是在提高材料强度的基础上降低其自身密度,而轻质材料的填充可有效降低密度和改善材料的性能。综述了不同轻质填充料类型复合泡沫材料的研究进展,介绍了复合泡沫材料在不同领域的应用,展望了复合泡沫材料的发展方向和前景。

金属有机骨架(MOFs)是一种多孔材料,具有较高的孔隙率、大的比表面积和均匀分散的活性位点等特性,得到了研究者的广泛关注。主要介绍了双金属类MOFs材料的制备方法,及其在气体储存和非均相催化等领域的应用。其中,着重介绍了掺杂的金属活性组分对二氧化碳(CO₂)的吸附及苯酚催化加氢的作用机理,并展望了未来的发展前景。

聚氨酯凭借其优异的性能被广泛应用于涂料行业,而提高聚氨酯涂料的抗菌性能对延长聚氨酯涂料的使用寿命和拓宽其应用领域具有非常重要的意义。从3种抗菌改性方法出发总结了近年来国内外学者在抗菌性聚氨酯涂料方面的研究进展,并列举了一些新思路新方法,展望了抗菌性聚氨酯涂料未来的发展方向。

与普通碳纳米管相比,定向碳纳米管阵列因具有独特的结构和更优异的力学、电学和热学特性而备受关注。表面超疏水改性、功能材料及强化传热是定向碳纳米管阵列应用的三个主要方面。对定向碳纳米管阵列在这三个领域应用的最新研究进展进行总结和分析,重点阐述定向碳纳米管阵列实际应用中主要存在的问题以及发展方向。

近年来,挥发性有机化合物(VOCs)作为一种新兴污染物,引起人们的关注。其中苯系物是一类典型的VOCs。许多苯系物对生物体具有毒性,对人类健康有直接危害。因此在生产生活中,需要对大气中的苯系物浓度进行控制。在各种控制方法中,吸附法作为一种简单易行的方法被广泛研究。金属-有机骨架材料(MOFs)由于其可控的骨架结构、较大的比表面积被广泛用于气体的吸附分离,也被认为是最具有苯系物吸附潜力的材料。主要介绍了MOFs吸附典型苯系物的能力,系统分析了影响MOFs吸附典型苯系物的因素,并深入探究如何通过制备MOFs复合材料来进一步提升其吸附性能。

活性炭材料因其独特的物化性质和表面特性,受到国内外研究者的追捧。活性炭材料作为载体具有其它载体材料所不具备的一些特性,具有广泛的适用性和实用性。借助引文可视化分析软件(CiteSpace),综合国内外先进研究成果,综述了活性炭材料用作载体负载磷钨酸、金属或金属化合物、药物等方面的应用进展,最后展望了活性炭材料作为载体应用的未来发展前景。

溢油吸附材料按照常规分类方法分为天然吸油材料、有机合成吸油材料和无机吸油材料三类。经过近些年的快速发展,其最大吸油倍率、吸油速率、吸附选择性、重复使用性和机械强度等性能均已得到极大的提升。通过对吸油材料总结归类,系统回顾了溢油吸附材料的发展历程和最新研究进展,并对材料吸油能力的提升方法和技术进行了综述评论,最后对溢油吸附材料下一步可能的研究方向进行了简要探讨。

采用吸油材料处理油水混合物是油水分离领域一种重要的方法,综述了疏水聚氨酯海绵作为吸油材料的最新研究成果。首先概括了聚氨酯海绵吸油过程和机理,以及聚氨酯海绵疏水改性的两种思路。然后全面介绍了通过简单浸涂、层层自组装、枝接改性、溶胶-凝胶、化学刻蚀等表面改性方法制备的疏水聚氨酯海绵,以及通过优化发泡底物和共混改性试剂直接合成的疏水聚氨酯海绵。最后总结了研究中存在的问题,主要是采用疏水聚氨酯海绵对处理乳化油的研究较少,且对乳化油的吸油机理的认识还很浅。

针对有机相变材料热导率低的问题,以质量比71∶29的正辛酸(OA)-癸酸(CA)为基液,通过添加膨胀石墨(EG)制备用于医药冷藏运输系统的复合相变材料。利用EG表面多孔结构的吸附性原理,制备出EG最佳质量分数为8%的OA-CA/EG低温复合相变材料。通过差示扫描量热仪测得OA-CA/EG的相变温度为0.9℃,相变潜热为112.7J/g。利用热常数分析仪测得OA-CA的热导率为0.3231W/(m·K),OA-CA/EG的热导率为1.649W/(m·K),加入EG使得OA-CA的热导率提高了4.1倍。对OA-CA/EG进行100次蓄放冷循环实验,结果表明循环前后其相变温度、潜热值以及热导率均未发生明显变化。稳定的蓄放热性能使得OA-CA/EG在医药冷藏运输系统具有广阔的应用前景。

以Mg(NO₃)₂·6H₂O为镁源,采用溶胶-凝胶法制备镁掺杂SiO₂有机-无机(Mg/M-SiO₂)杂化材料,应用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、热重-微分热重(TG-DTG)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等技术对其进行测试表征,考察镁掺杂对甲基化改性SiO₂材料物理化学结构的影响,研究该样品在N₂气氛中的热稳定性。结果表明:随着焙烧温度的增加,该杂化材料中的Si—CH₃吸收峰逐渐减弱。400℃焙烧2h和焙烧4h的样品中Si—CH₃吸收峰强度变化不大。所形成的凝胶材料中镁元素以Mg(NO₃)₂·6H₂O的形式存在,其在300℃分解为 Mg₃(OH)₄(NO₃)₂,经400℃焙烧4h后可完全分解为MgO,此后保持良好的MgO形态。为了保持Mg/M-SiO₂材料中MgO的形态和疏水性,适宜的焙烧温度为400℃焙烧4h。

采用层层浸渍法制备石英玻璃基铕离子(Eu³⁺)∶钨酸钇钾[KY(WO₄)₂][(Eu³⁺)∶KY(WO₄)₂]薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱仪和原子力显微镜进行表征。结果表明:薄膜由Eu³⁺∶KY(WO₄)₂单斜晶体组成,薄膜表面粗糙度Ra=22.343nm,在262nm激发光下可发射614nm(Eu³⁺离子 ⁵D₀→⁷F₂跃迁)的红光,其中262nm处为钨酸根离子中的O→W的电荷转移而产生的光波段,说明WO^2-₄子与Eu³⁺之间存在能量传递,614nm处的荧光寿命是0.98ms。

以NH₄HF₂、氧化铌和氨水为原料,采用水热制备法,通过精确调控Nb前驱体溶液的pH,实现了Nb₂O₅纳米材料的形貌调控,制备得到了六方相Nb₂O₅纳米球及纳米棒材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、比表面积和孔径分布分析仪对Nb₂O₅纳米材料的物相、形貌及比表面积进行了表征分析;采用静态配气法对其进行气敏性能测试,讨论了形貌对Nb₂O₅纳米材料气敏性能的影响。结果表明:Nb₂O₅纳米球与纳米棒均对丙酮表现出良好的选择性。与Nb₂O₅纳米球相比,Nb₂O₅纳米棒表现出更高的气敏响应及更短的响应时间和恢复时间:对 50×10^-6(体积分数,下同)丙酮气体,Nb₂O₅纳米棒的气敏响应可达3.15,响应时间为7s,恢复时间为10s;Nb₂O₅纳米棒对丙酮表现出更好的气敏性能应归因于其具有更大的比表面积。

采用等通道转角挤压(ECAP)方式细化ZK60合金晶粒,再利用机械球磨法分别添加Fe、Co及Al制备了3种储氢材料。采用X射线衍射仪、储氢特性测试仪和扫描电镜研究了储氢材料的高周期吸/放氢性能及其显微组织变化。结果表明:ZK60-Fe、ZK60-Co和ZK60-Al的吸氢速率均随着吸/放氢循环次数增加而增大,其中ZK60-Al的吸氢速率增大最快,第200次吸/放氢循环的5min内吸氢量接近60min内总的吸氢量;随着吸/放氢循环次数增加,储氢材料中会生成MgH₂而导致储氢量递减,其中ZK60-Fe吸氢量递减速率减缓最快,仅吸/放氢循环了50次就开始减缓;这3种储氢材料经多次吸/放氢循环后均会出现微粉化,微粉化增多和吸氢量减少主要发生在循环吸/放氢初期。

采用还原法在三元乙丙橡胶(EPDM)泡沫结构中原位生长还原氧化石墨烯(RGO)气凝胶材料,制备了RGO/EPDM泡沫双三维复合结构。研究了氧化石墨烯先驱体(GOs)溶液浓度对泡沫复合材料微观结构及电磁性能的影响规律。结果表明:不同先驱体浓度下,RGO均以三维泡沫结构形态附着在EPDM泡沫骨架结构内部,分散均匀且具有较好的附着力;成分分析显示材料复合后界面未发生化学反应,各部分材料仍保持其本征特性;微波反射率测试结果显示,在8～18GHz范围内,不同浓度的样品单体均未表现出明显的强电磁吸收能力,但3块样品梯度叠加后(厚度达7mm)吸波性能出现大幅提升,最大吸波强度达到-22.27dB,-10dB吸收频段为9.9～18GHz,频宽达到8.05GHz,显示出良好的宽频吸波性能。

富电子的吡咯[3,2-b]并吡咯具有特异的光电性能,硼是一种缺电子原子,利用其空的d轨道做电子受体单元,通过将2个单元相互结合,合成了一种新型含硼的吡咯[3,2-b]并吡咯发光分子(Mes2BPP),热降解温度为390.1℃,通过理论计算、光物理、电化学等表征手段研究了其结构和内在性能之间的关系,结果证明,该化合物在有机电致发光器件中具有巨大的潜力。

制备了硫酸钙晶须(CSW)增强低密度聚乙烯(LDPE)(LDPE/CSW)复合材料,考察了CSW用量对复合体系的界面结构、抗拉性能、熔融和结晶特性以及热分解行为的影响规律。结果表明,CSW在LDPE基体中分散均匀且界面结合良好,提高了抗拉强度和弹性模量,但降低了断裂伸长率和拉伸韧度,在CSW用量为15%(wt,质量分数)制得的LDPE/CSW复合材料的抗拉强度为13.18MPa,弹性模量为158.98MPa,断裂伸长率为167.53%,拉伸韧度为20.02MJ/m³;CSW的存在对LDPE相的熔融和结晶温度影响甚微,但使LDPE/CSW复合材料的结晶度降低和热稳定性得到提高。

采用预乳化半连续工艺合成了乙酰乙酰氧基丙烯酸酯压敏胶乳液,以乙二胺为交联剂对其进行了交联改性。探讨了交联单体甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯(AAEM)用量对乳液及胶膜压敏粘接性能的影响。研究结果表明:随着AAEM含量的增加,乳液的粒径变大,乳胶膜耐水性能显著提高。当AAEM用量为单体总量的3%(wt,质量分数)时,所制备的压敏胶带具有很好的压敏粘接性能平衡和耐高温性能。

以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、1,4-丁二醇(BDO)为原料,无催化剂条件下制备了热塑性聚氨酯,通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振谱(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)等方法表征了其结构。通过变温红外光谱研究了温度对聚氨酯中氨基甲酸酯及氢键的影响,结果发现,当温度升高时氢键开始解离,而温度降低时氢键又发生重组;当温度升高到130℃及以上时,氨基甲酸酯有极少量解离,温度降低时又重新形成氨基甲酸酯。热重分析结果表明,热塑性聚氨酯样品热稳定性较好。

采用席夫碱锌金属配合物/助催化剂二元催化体系催化硫化环丙烯与马来酸酐共聚制备聚硫代碳酸酯,探讨了聚合反应温度、反应时间、助催化剂用量、单体配合比等对聚合物链节结构的影响。研究结果表明,在硫化环丙烯、马来酸酐、催化剂和四丁基碘化胺的摩尔配合比为250∶250∶1∶3,反应温度70℃,反应时间300min较优条件下,硫化环丙烯的转化率为72%,聚硫代碳酸酯链节中硫醚含量为9%。

以葡萄糖为碳源、乙酰胺为氮源、氢氧化钾(KOH)为活化剂,通过水热碳化及烧结处理,制备了氮掺杂多孔碳材料,将其与硫进行复合得到多孔碳/硫复合正极材料,考察了不同质量活化剂对多孔碳材料比表面积、孔容孔径及多孔碳/硫复合正极材料电化学性能的影响。结果表明:多孔碳前驱体与活化剂质量比为1∶4时制备的多孔碳材料具有最大的比表面积和孔隙率,且该材料与硫复合得到的多孔碳/硫复合正极材料具有最优的电化学性能、较高的放电比容量和良好的循环性能。

结合层层组装法,以静电纺聚乙烯醇(PVA)为基底,壳聚糖(CTS)和海藻酸钠(SA)为聚电解质,制备复合纳米纤维膜用于吸附盐离子和重金属离子。研究结果表明,最佳的聚电解质溶液浓度均为2.5g/L,最佳组装层数分别为2和6.5层,其中对于盐离子,Al³⁺去除率最高;对于重金属离子,Ba²⁺去除率最高。一次使用时长2～6h为最佳,去除率波动在10%左右,通量为0.85L/(m²·h)。实验证明,该膜在重金属处理方面有较好的发展潜力。

采用沉淀聚合方法以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为原料,制备微米级聚甲基硅氧烷微球,其粒径呈单分散性分布。研究了反应体系中油水质量比(MTMS与去离子水质量比)、反应温度、搅拌频率、催化溶液pH等对聚甲基硅氧烷微球粒径及其分布的影响。结果表明:随着油水质量比和搅拌频率的提高,聚甲基硅氧烷微球粒径增加,粒径分布变宽;而反应温度的提高和催化溶液pH的增加使聚甲基硅氧烷微球粒径变小,粒径分布变窄。

采用溶胶-凝胶法制备了掺铝氧化锌/还原氧化石墨烯(AZO/rGO)薄膜,研究了不同还原氧化石墨烯(rGO)的添加量对薄膜结构和光电性能的影响。采用四探针方块电阻仪测量样品的电学性能,XRD检测薄膜晶体结构,SEM研究薄膜表面形貌,U4100分光光度计检测光学透过率。研究发现,热处理温度为500℃时,AZO/rGO薄膜样品的电阻率随着rGO含量的上升,先减小后增大;当添加量为0.04%(wt,质量分数)时,电学性能最优,样品(002)衍射峰强度最大。光学透过率随着rGO增多而减小,但幅度很小。而热处理温度为530℃时,随着rGO含量的增大,薄膜样品的电阻率逐渐增大,可见光透过率同样有所下降。

采用静电层层自组装(LBL)技术在棉织物表面构筑了氢氧化镁/六偏磷酸钠(MH/PSP)阻燃层。利用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对自组装阻燃棉织物形貌、结构进行了表征;采用热重分析仪、锥形量热仪、垂直燃烧仪对棉织物的阻燃性能、残炭性能进行了分析和测试。结果表明:采用LBL技术制备的阻燃织物,氢氧化镁均匀包覆在织物纤维表面,自组装4层的阻燃织物极限氧指数达到32.5%,峰值热释放速率和总热释放量分别为74.11kW/m²和0.52MJ/m²,与纯棉织物相比分别降低77%和92.4%,达到了良好的自熄效果。

采用离子溶液修复法来对传统二次生长法制备的分子筛膜进行修饰,制备出了缺陷较少、气体分离选择性能优越的分子筛膜。以四乙基氢氧化铵为模板剂,在220℃下水热晶化24h得到SAPO-34分子筛晶种。利用二次生长法在氧化铝载体表面水热合成了SAPO-34分子筛膜,并通过离子溶液浸渍,对分子筛膜缺陷进行修饰。通过X射线衍射及扫描电子显微镜对分子筛进行表征分析。通过气体分离装置对SAPO-34分子筛膜进行气体分离性能研究。结果表明:在298K,0.1MPa下分子筛膜对H₂/CO₂的分离因子从5.27提高到了6.76。

以葡萄糖、氯化铵和氯化铁为原料,采用一步简单加热原位生成的铁(Fe)纳米颗粒为模板以及葡萄糖石墨化的催化剂,制备了三维石墨烯[E-Graphene_3D(E-GE_3D)],并以此为载体采用溶剂热法合成了荔枝状E-GE_3D/Cu复合材料,并对E-GE_3D/Cu复合材料的组成、结构和形貌等进行了测试。还考察了E-GE_3D/Cu催化降解六价铬[Cr(Ⅵ)]的性能,在铜(Cu)含量为75%(wt,质量分数)制得的E-GE_3D/Cu_0.75对Cr(Ⅵ)进行降解,在E-GE_3D/Cu_0.75投入量为8mg,反应温度为25℃,溶液的pH＝2,反应时间为9min条件下,E-GE_3D/Cu对Cr(Ⅵ)的降解率高达100.0%,具有较好的降解性能。

采用低纤度湿法纺丝原丝,开展“相对高”碳化温度实验,借助元素分析考察了碳纤维C、N含量的变化,通过力学性能和体密度的测试研究了高碳温度对力学性能和体密度的影响。结果表明:在1600℃前,碳含量、弹性模量的增长及氮元素的减少幅度较慢,1600～1900℃碳含量、弹性模量的增加和氮元素的减少大幅提高;在1480℃时拉伸强度出现了峰值,在1500～1700℃,随温度的提高拉伸强度小幅度降低,1900℃时,拉伸强度大幅下降;随碳化温度的提高,碳纤维的体密度逐步降低,1500℃前降低幅度小,之后快速增加。

为了制备相变调温抗静电复合材料,以正十八烷和正十六烷为芯材,密胺树脂为壁材,原位聚合法制备相变调温微胶囊,然后以浸轧工艺将其与石墨烯共同对涤棉织物进行整理。采用差示扫描量热法和扫描电镜等手段对相关性能进行测定。结果表明:经整理后的涤棉织物相对温度缓冲系数为1.16,熔融热为63.20J/g,凝固热为 -62.56J/g,抗静电性能达到B级标准。

采用水热法分别制备了二硫化钼(MoS₂)和碘氧化铋(BiOI)材料,借助超声辅助方法在140℃条件下制备了MoS₂/BiOI复合材料。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见漫反射(DRS)对制得样品进行了表征。以亚甲基蓝作为被降解物,来探究二硫化钼的复合对碘氧化铋光催化性能的影响;研究加入不同质量比的二硫化钼对材料光催化活性的影响。结果表明:15%(wt,质量分数,下同)MoS₂与BiOI的复合材料光催化性能最优。经过330min的可见光照射,15% MoS₂/BiOI对10mg/L亚甲基蓝溶液的降解率为97.09%。

以肉豆蔻酸(MA)和十四醇(TD)为原料,采用熔融共混法制备了MA-TD二元复合相变材料,利用步冷曲线法测定不同质量比的MA-TD复合相变材料的结晶温度,绘制相图获得二元体系低共晶点,确定了MA-TD共晶混合物的质量比为36∶64,其结晶温度为32.7℃。差示扫描量热测试结果表明MA-TD共晶混合物的相变潜热为227.08kJ/kg。傅里叶变换红外光谱测试表明,复合相变材料中MA和TD的分子结构未发生变化,两者为物理复合。经过500次0～60℃冷热循环,MA-TD二元复合相变材料的相变温度基本不变,说明该复合相变材料的热稳定性较好。

合成了2种基于苯并噻二唑的荧光探针C1和C2,应用于极酸性条件下pH检测。利用核磁共振氢谱仪、紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计等对合成的荧光探针分子结构及其性能进行表征。结果表明:2种荧光探针均具有较大的斯洛克斯(Stokes)位移(>100nm),且C2具有优良的专一性和光稳定性;pH从0增加到3.04时,随着pH的升高,C2的荧光强度逐渐降低;C2探针的酸度系数为1.56,在极酸性条件下C2作为pH探针具有潜在的应用前景。

以乙酰乙酸乙酯和间苯二酚为原料,通过佩克曼(Pechmann)缩合反应,在催化条件下制备4-甲基-7-羟基类香豆素。在冰乙酸中,使六次甲基四胺与4-甲基-7-羟基类香豆素反应,控制反应温度为90℃,得到4-甲基-7-羟基-8-醛基类香豆素,制备的产品进一步与乙二胺在无水条件下反应生成荧光探针乙二胺缩-8-醛基类香豆素(L₁配体)。利用荧光光谱和紫外-可见吸收光谱对L₁配体进行表征,结果表明加入Co²⁺离子的L₁配体紫外光谱有明显的变化,其荧光光谱发生猝灭。此探针可用于检测微量Co²⁺离子。

以五水合硝酸铋、氯化钾、六水合硝酸铽、乙二醇为原料,采用溶剂热法成功制备Tb掺杂氯氧化铋(BiOCl)光催化剂。利用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见-近红外光谱仪对样品进行了表征,同时研究了Tb掺杂量对Tb/BiOCl光催化性能的影响,探讨了其可能的光催化机理。结果表明:掺杂Tb可以使BiOCl禁带宽度收窄,同时将光响应区域部分扩展为可见光区;掺杂Tb可以有效地捕捉被激发的电子,从而使降电子和空穴复合的几率减小,Tb掺杂量为1%(摩尔分数)的Tb/BiOCl光催化剂表现出最佳的光催化性能,可见光照射120min后对甲基橙降解率达到了75%,光催化循环实验进行5次后,光催化剂的稳定性仍较高。

采用微波辐射-焙烧法合成了ZnO/Ce纳米光催化剂,利用X射线粉末衍射、扫描电镜、X-射线能谱和紫外-可见光谱等技术对ZnO/Ce的晶相结构、表面形貌和光催化性能等进行表征。以罗丹明B脱色降解为模型反应,考察不同合成条件对光催化性能的影响。结果表明:最佳条件为2-甲基咪唑和二水合乙酸锌物质的量比为10∶1,微波辐射12min(650W),无水乙醇为溶剂,马弗炉550℃煅烧5h,铈含量为2%,可以得到纯度高、颗粒小、光降解效果好的ZnO/Ce纳米材料。该材料不仅合成时间短,45min内太阳光下对罗丹明B的降解率为97.1%,较纯ZnO提高了26.6%,降解反应过程符合准一级动力学模型。

采用溶剂热法将酸改性凹凸棒黏土(AATP)和Fe₃O₄纳米粒子复合,制备出磁性凹凸棒黏土复合载体(MATP);采用水热法在MATP上负载活性组分TiO₂,制成新型磁性复合光催化剂(TiO₂/MATP)。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积分析和振动磁强计(VSM)等对样品进行了表征。结果表明,TiO₂/MATP复合材料包含Fe₃O₄磁性组分和锐钛矿相TiO₂活性组分,保持了凹凸棒黏土的纳米棒状和多孔结构,BET比表面积为130.88m²/g,饱和磁化强度为14.40emu/g。对罗丹明B染料降解实验表明,TiO₂/MATP复合材料具有较高暗吸附特征和光催化活性,20min暗吸附率可达39.0%;在紫外光照射下,50min降解率达到97.2%。

以固体废弃生物质木薯渣为原料,首先采用乙二胺和二硫化碳对其进行化学改性,然后反相乳液-交联聚合制备化学改性木薯渣磁性微球吸附剂。考察了Pb(Ⅱ)的初始浓度、吸附剂含量、吸附时间、pH和吸附温度对Pb(Ⅱ)的吸附规律及动力学行为;并通过扫描电镜和红外光谱对其进行表征。结果表明,木薯渣被乙二胺和二硫化碳成功改性;黄原酸酯木薯渣磁性微球(SCRM)的分散性和球形度好。在本实验考察范围内,SCRM对Pb(Ⅱ)吸附量可达304mg/g;动力学研究显示吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学模型,吸附过程是一个受化学吸附机理控制的过程。

通过水热法合成铝基-金属有机骨架(MOFs)MIL-96材料,并将其作为吸附剂用于脱除水溶液中的萘。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和N₂吸附-脱附等方法对材料进行表征。通过考察吸附动力学、吸附等温线以及热力学特征研究了MIL-96材料的吸附性能。研究结果表明:在温度298K、MIL-96材料用量为0.5g/L时,对萘的最大去除率达到约98％;MIL-96对萘的吸附特征符合准二级吸附动力学模型,Temkin和D-R等温吸附模型对萘吸附过程的描述比其他模型准确;Temkin等温吸附方程中吸附热相关系数表明,MIL-96吸附水溶液中萘的过程为吸热过程,热力学参数中正的标准焓变(ΔH^o)值也说明该吸附过程为吸热过程。

以硝酸锌、氢氧化钠、硝酸铈为原料,采用沉淀法制备了一系列Ce掺杂的Ce/ZnO分级结构微球。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、能量色散谱仪和紫外-可见漫反射光谱仪等对样品进行表征。以甲基橙的光催化降解为模拟反应,考察了Ce掺杂量对Ce/ZnO分级结构微球光催化性能的影响。结果表明:Ce/ZnO分级结构微球由ZnO微纳米片相互交错构建而成,Ce的掺杂提高了Ce/ZnO分级结构微球的光催化活性,其中Ce摩尔分数为1.5%的Ce/ZnO对甲基橙的光催化降解效果最好,紫外光照射60min甲基橙降解率为98.3%,循环使用4次,其催化活性未明显下降。

采用一锅水热法制得三元Z型溴化银(AgBr)/银(Ag)/钒酸铋(BiVO₄)即(AgBr/Ag/BiVO₄)光催化剂,并对制得的样品的相组成、微观形貌和光催化活性进行了表征。通过可见光照射条件下对罗丹明B的降解来评价AgBr/Ag/BiVO₄的光催化活性。结果表明:AgBr/Ag/BiVO₄呈圆形或不规则的多面体形状,与纯BiVO₄相比,AgBr/Ag/BiVO₄复合材料表现出较高的光催化活性,在硝酸银含量为8%,反应温度为90℃,反应时间为12h条件下,制得的AgBr/Ag/BiVO₄光催化剂的光催化活性最高,对罗丹明B的降解率达到89.8%。这种增强的光催化活性是由于从纯Ag转移BiVO₄可见光下导带电子,然后迅速转移到AgBr的价带,而光生空穴在溴化银价带,抑制光生电子和空穴的复合,导致AgBr/Ag/BiVO₄光催化剂具有较好的光催化活性。

通过差示量热(DSC)确定了羟甲基丙烯酸锌(HZMMA)在升温过程中的吸放热特征温度,用原位变温红外光谱法研究了HZMMA的结构变化。结果表明:HZMMA在升温过程中依次发生了结晶熔融吸热、聚合反应放热、高温分解等情况;对应的结构发生了Zn-OH的脱水缩合反应,CH₂C—的不饱和双键发生了加聚反应。详细探讨了HZMMA对HZMMA/氢化丁腈橡胶(HZMMA/HNBR)复合材料力学性能和热性能的影响。系统力学测试表明HZMMA能明显提高HZMMA/HNBR复合材料的力学性能,当HZMMA用量为30份时,复合材料的拉伸强度达到最大值。DSC数据显示HZMMA提高了HZMMA/HNBR复合材料的玻璃化转变温度。

以海南椰壳纤维为原料,采用浸渍法活化、管式炉炭化等过程制备椰壳活性炭,然后以浓硫酸为磺化剂,磺化制备了具有多孔特征的椰壳炭固体酸。并对制得的椰壳炭固体酸进行了结构表征。通过乙酸和正丁醇的酯化反应,对催化剂的性能进行了测试,考察了催化剂制备过程中物料比、灼烧温度、炭化时间、磺化剂用量等因素对催化反应的影响。结果表明:在椰壳纤维原料与活化剂氢氧化钾的质量配合比为1∶1,炭化温度为450℃,炭化时间为2h,椰壳活性炭与磺化剂投量配合比为1g∶20mL,磺化时间为2h条件下,制得的磺化椰壳固体酸的催化性能最好,并在催化乙酸与正丁醇的酯化反应中2h转化率达到96.6%。

研究了废菌渣活性炭(MRAC)对水中Cr(Ⅵ)的去除特性。对MRAC进行扫描电镜和BET比表面积分析。探讨了pH、无机阴离子及小分子有机酸对MRAC去除水中Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:MRAC表面分布大量均匀的微孔结构,比表面积高达857.14m²/g,是典型的介孔材料;在温度25℃,MRAC投加量0.2g,吸附时间120min的条件下,pH=7时MRAC对Cr(Ⅵ)的去除率高达99.65%。无机阴离子和小分子有机酸对MRAC去除水中 Cr(Ⅵ)的影响不大。吸附遵循准二级动力学方程。MRAC对Cr(Ⅵ)的去除性能明显高于市售活性炭(CAC),且经HCl解吸再生5次后对水中Cr(Ⅵ)的去除率高于88%。

改性淀粉表面和内部聚集了大量的活性基团,多孔的特殊结构使其在废水处理、吸附污染物等方面具有较大的应用潜力。以玉米淀粉为原料,通过改性处理得到接枝丙烯酸甲酯的改性淀粉,以改性淀粉为原料在酶的作用下制备了改性淀粉微球。利用扫描电子显微镜对玉米淀粉、改性淀粉、改性淀粉微球进行了分析,研究了改性淀粉微球对废水中重金属的吸附性能。结果表明:改性淀粉微球在酶溶液体积为0.06mL时吸附作用最为明显,对重金属离子有良好的吸附作用,对Cu²⁺和Ni²⁺的最高去除率达到74.53%和67.57%。

研究了聚甲醛生产过程中的反应温度、引发剂三氟化硼用量、反应物配合比、反应物二氧五环添加方式及聚合方式等对聚甲醛不稳定末端基(HO)的影响,研究结果表明,在反应温度为89℃,引发剂用量为50×10^-6,采用引发剂与二氧五环单体先期聚合条件下,不稳定末端基含量最低,为0.86%,此时聚甲醛的热稳定性最好,初始热分解温度为314℃,二氧五环的加入,能够有效地提高聚甲醛分子链的热稳定性,减少不稳定末端基,聚甲醛不稳定末端基对聚甲醛的热分解温度具有较大影响,随着不稳定末端基的升高,聚甲醛的热分解温度随之降低,热稳定性下降;经过对反应条件研究优化后,聚甲醛的热分解温度比原先提高了25℃。

采用添加抗氧剂的方法提高聚乙醇酸(PGA)在二次加工中的热稳定性,通过热重分析、相对分子质量测定、黄度指数测试、力学性能测试等手段,最终确定主抗氧剂2246添加量为2mg/g、辅助抗氧剂THP-24添加量为8mg/g且主辅抗氧剂联合使用时,效果最佳。与未添加抗氧剂的PGA相比,添加复合抗氧剂的PGA样品,其起始降解温度从275℃提高到318℃,相对分子质量保留率由64.02%提高到83.15%,黄度指数从17.23降到10.92,拉伸强度由61.30MPa提高到91.80MPa。

以壳聚糖为单体,介孔SiO₂纳米球为载体,3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为交联剂制得Pb(Ⅱ)印迹聚合物,用红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对其形态进行表征,用原子吸收分光光度计研究其吸附和洗脱等条件对聚合物吸附性能的影响。结果表明:最佳吸附酸度为pH=5～6;最佳静置吸附时间为4～6h,最佳Pb²⁺初始浓度为160～240mg/L;吸附动力学结论表明吸附速率符合准二级动力学方程。吸附等温线符合Langmuir吸附模型;用2.0mol/L硝酸溶液进行洗脱,洗脱率达到99.60%;常见干扰离子基本不干扰吸附富集测定。

研究了菜籽杆、莜麦杆、小麦秆和向日葵秸秆的显微构造,对4种农作物秸秆表面采用热碱、水热、稀酸、微波、高温蒸汽等多种方法进行处理,并进行了接触角的测定。实验结果表明,以上处理方法均能减少秸秆表皮木质素的含量,使其表面粗糙度提高,固液界面张力下降,接触面积增加;经热氢氧化钠、水热、稀硫酸、乙酸、微波、高温蒸汽处理后,菜籽秸秆接触角分别平均降低了36.3046°、22.9034°、22.2952°、15.3827°、19.0167°、16.5680°;莜麦秸秆接触角分别平均降低了20.4242°、5.0017°、2.9163°、3.3952°、12.3357°、5.9703°;小麦秸秆接触角分别平均降低了25.3517°、4.0027°、2.3433°、12.5973°、8.8697°、6.4633°;向日葵秸秆接触角分别平均降低了27.1917°、3.8204°、4.4057°、6.4994°、3.7410°、3.7169°。热碱处理后秸秆的润湿性明显增强,高温处理秸秆的润湿性改善较差;小麦秸秆润湿性最佳,菜籽秸秆的润湿性最差。

利用含有氨基和羧基官能团的多肽原位掺杂聚苯胺,在聚苯胺的表面引入游离的氨基,再通过氨基与氧化石墨烯表面羧基的酰胺化反应使聚苯胺与氧化石墨烯通过共价键结合形成共价复合物。利用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和高倍透射电子显微镜对共价复合物进行了表征。研究结果表明,共价键能够提高复合物的稳定性,共价键还能够影响其超分子结构。

以玉米淀粉、丙烯酸(AA)和丙烯酸甲酯(MA)为原料,利用辣根过氧化物酶/乙酰丙酮/过氧化氢(HRP/ACAC/H₂O₂)引发体系制备二元接枝淀粉。研究了接枝反应条件对接枝效果及接枝产物性能的影响。结果表明:AA与MA成功接枝到淀粉上;当反应时间为4h、HRP酶浓度为12U/mL、总单体/淀粉比为4∶6、AA/MA投料摩尔比为3∶7时,淀粉接枝AA/MA效果最佳,接枝率为39.16％,接枝效率为30.26％;经过酶促改性后的淀粉溶液黏度与黏弹性增加,提升了其成膜性;且随着丙烯酸投料比的增加,接枝淀粉的亲水性和断裂强度均提高,而断裂伸长率降低,且接枝产物有一定的抑菌性。

将两款商业化石墨烯材料用于超级电容器中,考察材料的结构特性及应用方式对超级电容器性能的影响。结果表明:对于高比表面积石墨烯材料,因堆叠团聚问题导致极片过于致密,影响电解液渗透和有效利用面积,因此单独作为活性材料使用不能带来性能提升。而高电导率、比表面积适中的石墨烯材料,则适合作为活性炭电极的导电添加剂,可促进电荷传输和电解液离子扩散,提高电极比电容和功率特性;在0.5A/g电流密度下,该电极在有机电解液中的比电容值可达64.7F/g,即使在4A/g的高倍率条件下,性能相比低倍率也未出现明显下降,综合表现优于纯活性炭材料制作的电极。

通过以乙酸镧、乙酸锶和乙酸锰制备的锰酸锶镧(La_0.65Sr_0.35MnO₃)和尖晶石型锰酸锂(LiMn₂O₄)正极材料作为原料,采用溶胶-凝胶法制备了质量分数分别为0.5%、1.0%和2.0%的锰酸锶镧表面包覆的LiMn₂O₄正极材料。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、充放电循环测试等对包覆材料的结构、形貌和电化学性能进行表征,研究不同包覆比例对材料的微观结构、形貌及在502030型电池中电的化学性能。通过XRD和SEM分析可知,包覆锰酸锶镧对锰酸锂的结构并没有改变,当包覆比例为1.0%时,包覆材料分布均匀。对材料进行电化学性能测试发现,纯相LiMn₂O₄首次放电比容量为94.5mAh/g,循环500周后容量保持率为57.78%;包覆比例为1.0%的LiMn₂O₄首次放电比容量为106.2mAh/g,循环500周后容量保持率为64.22%,首次放电比容量增加了12.4%,容量保持率提高了6.44%。结果表明,经过包覆后材料的电化学性能得到了明显提高。

以改性榴莲壳作为吸附剂,采用静态吸附法处理结晶紫模拟废水溶液。结果表明,提高改性榴莲壳投加量、振荡速率、pH以及延长吸附时间有利于对结晶紫的吸附,而温度的变化对结晶紫的吸附影响不明显。当改性榴莲壳投加量为0.5g,结晶紫初始质量浓度为20mg/L,吸附时间为60min,振荡速率为140r/min时,改性榴莲壳对结晶紫的去除率可达99.78%。吸附动力学过程可用准二级动力学模型描述,等温吸附过程可由Freundlich吸附等温模型描述。改性榴莲壳与结晶紫之间发生多层吸附,最大吸附量为298.51mg/g,吸附过程是以物理吸附占主导的自发、放热过程。改性榴莲壳在印染废水中有较好的应用前景。

对木醋杆菌产细菌纤维素原位复合间隔织物的结构进行了研究,以自生长的方法将细菌纤维素填充在间隔织物内部制备细菌纤维素/间隔织物复合材料。利用紫外-分光光度计测定菌种浓度,采用扫描电子显微镜、毛细管流动孔径分析仪和滤料综合性能测试等技术分别对复合材料的形貌、孔结构及过滤性能进行了表征和研究。结果表明,木醋杆菌产细菌纤维素可以有效地填充在间隔织物中间层的空隙部分,并保持其原有的纳米网状结构,细菌纤维素与间隔丝之间具有良好的包覆作用,能够形成稳定的立体结构。分析结果表明:细菌纤维素/间隔织物复合材料的孔径分布均匀,平均孔径为377nm;复合材料对粒径≥2.0μm的微尘颗粒的过滤效率达99.681%,是具有应用潜能的过滤分离材料。

氧化钆纳米材料因其具备独特的光学性质与磁学性质,在发光材料、生物标记、生物成像和温度传感器等领域备受关注。为了进一步满足发光材料及生物医学领域对多功能纳米材料的需求,稀土离子及金属离子掺杂的钆基纳米材料应运而生,这种新型的纳米发光材料克服了传统荧光材料发光强度不稳定、检测灵敏度低、生物毒性高的缺点;基于近年来国内外稀土离子和金属离子掺杂纳米氧化钆的研究和现状,综述了不同离子掺杂的氧化钆纳米颗粒在发光材料及医学造影剂方面的应用,在此基础上介绍了提高氧化钆纳米颗粒发光强度、驰豫性能的途径。

以壳聚糖为原料,丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为单体,利用水溶液聚合法对壳聚糖接枝丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸吸水性树脂进行研究。通过单因素试验和正交试验讨论和优化壳聚糖用量、单体质量比、引发剂用量、交联剂用量和反应温度等因素对树脂吸水倍率的影响。

以聚醚胺和自制环氧硅油为原料,分别以异丙醇或乙二醇丁醚作为反应溶剂,制备自乳化嵌段硅油。研究了反应物摩尔比、反应时间、反应温度、溶剂种类及用量对产物乳化性能的影响。用红外光谱对其结构进行表征。结果表明:自乳化嵌段硅油最佳合成条件为:自制环氧硅油(分子量M=6000)与聚醚胺(ED-600)摩尔比为1∶1.4,反应时间为10h、反应温度为80℃、乙二醇丁醚用量为反应总质量的50%,所得乳液澄清透明、稳定。

以工业石蜡和脂肪酸二元混合物为研究对象,通过差示扫描量热仪研究其相变温度、相变潜热以及过冷度,旨在降低单纯脂肪酸作为相变材料的应用成本,并拓宽相变温度范围,增加相变潜热值。研究结果表明:相比于单一脂肪酸,石蜡-癸酸和石蜡-月桂酸二元混合物降低了相变温度且提高了相变潜热,适合围护结构储能。石蜡-肉豆蔻酸、石蜡-硬脂酸、石蜡-棕榈酸混合物的相变温度虽然在某些配合比条件下比单一脂肪酸的相变温度低,但仍在40℃以上,不适合应用在围护结构储能中,可用在余热回收用相变换热器等其他节能系统。石蜡-癸酸和石蜡-月桂酸二元混合物的过冷度较小,是围护结构储能的理想材料。

采用细乳液聚合法制备了聚丙烯腈(PAN)微球,以其作为氮掺杂多孔碳材料(NPC)的前驱体,经ZnCl₂溶液浸渍后,分别在450℃、600℃和700℃这3个不同温度下碳化制得多孔碳材料NPC-H450、NPC-H600和NPC-H700。采用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和N₂吸附-脱附等方法对样品进行表征。研究了NPC对CO₂和Cu²⁺的吸附性能。结果表明:所制备的多孔碳材料NPC-H450、NPC-H600和NPC-H700的比表面积大,分别为1114m²/g、1644m²/g和931m²/g;氮含量高,质量分数分别为11.33%、12.12%和13.35%。制备的NPC对CO₂及Cu²⁺均有良好吸附的性能。在0℃、1atm条件下,NPC-H450对CO₂的吸附量为3.40mmol/g,NPC-H700在常温下对Cu²⁺ 24h的吸附量可达62.88mg/g。

以沸石咪唑骨架ZIF-8与717阴离子型交换树脂为原料,通过机械混合法制备了ZIF-8负载717树脂复合材料。不同条件下ZIF-8负载717树脂对铀酰离子(UO²⁺₂)的吸附行为研究表明,在pH=5.0时,UO²⁺₂在该树脂复合材料上达到最大吸附量191mg/g。吸附等温线研究表明,UO²⁺₂在ZIF-8/717树脂上的吸附是单分子层吸附。吸附前后的PXRD谱图分析表明,ZIF-8/717树脂在pH=3.0的酸性溶液中仍保持结构稳定。

以石墨粉和壳聚糖为原料,采用Hummers法制备氧化石墨烯,再用四氧化三铁、二乙烯三胺和柠檬酸改性壳聚糖,合成了羧甲基氨基化改性磁性壳聚糖;通过超声分散制备氧化石墨烯水溶胶,再与改性磁性壳聚糖进行复合,成功制得氧化石墨烯/改性磁性壳聚糖复合吸附材料。研究结果表明,在pH=6,吸附剂用量为50mg,吸附时间为90min条件下,氧化石墨烯/改性磁性壳聚糖复合吸附材料对100mL、50mg/L铜离子(Cu²⁺)的吸附容量达到70.3mg/g,且吸附行为符合Freundlich等温吸附模型。