二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物(MXenes)因其具有超高体积比容量、金属级导电性、良好的亲水性及丰富的表面化学基团,而被广泛应用于电化学领域。由于二维材料MXenes高比例金属原子在其表面的暴露,使其很容易相变为金属氧化物并伴随二维结构的坍塌,这严重限制了MXenes自身的应用。因此,构筑MXenes基复合材料对提高MXenes的抗氧化能力和性能具有重要的意义。综述了二维材料MXenes与其他零维、一维、二维材料的可控制备及其在超级电容器、锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等电化学领域的最新应用研究进展。

镍钴锰三元正极材料是一种重要的锂离子电池正极材料,较钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂具有更好的优点,更具商业前景。但是镍钴锰正极材料也存在一些问题,如循环稳定性差,镍含量较高时循环性能和热稳定性变差,进而影响了锂离子电池的性能。综述了镍钴锰正极材料的制备方法、结构、掺杂改性和包覆修饰的研究进展,在此基础上,并对镍钴锰正极材料的未来应用前景作出了展望。

聚酰亚胺具有机械性能好、热学稳定性好、质量轻、可柔化等特点,可作为很多先进复合材料的基体材料。将具有电磁屏蔽性能的材料加入到聚酰亚胺基体中形成柔性的复合电磁屏蔽材料,是制备新型电磁屏蔽材料的一种途径。介绍了电磁屏蔽材料的屏蔽机制,重点综述了聚酰亚胺基电磁屏蔽材料的制备方法、分类及其研究进展,同时对聚酰亚胺基电磁屏蔽材料发展趋势进行了展望。

金属有机框架(MOFs)是一种被广泛研究的多孔纳米材料,由金属离子/簇与有机配体通过配位相互作用构成,代表了目前新功能材料最快速发展的平台之一。基于其成熟的合成方法、较高的比表面积、可调的孔径和模块化的设计,可以很容易地合成具有多种功能的MOFs材料。重点介绍了MOFs的合成方法及其最新的应用领域。

生物质基碳材料孔径结构发达、比表面积大、化学性能稳定并且可再生,被用于超级电容器的电极材料。综述了制备生物质基碳材料的物理活化法、化学活化法及其他活化方法的活化机理和近几年的研究进展,为生物质碳电极材料的研制提供了活化方法的选择。

在钒酸铋(BiVO₄)材料表面修饰贵金属M(M=Ag、Au、Pt)来构筑M/BiVO₄复合材料,通过调控M的尺寸和形貌使M产生表面等离子共振(SPR)效应而增强复合材料的光吸收性能,并且通过BiVO₄与M之间形成的肖特基势垒促进光生电荷的分离和迁移,从而提高BiVO₄材料的光催化性能和光电性能。阐述了近年来M/BiVO₄复合材料在制备技术、环境污染治理、人工光合成和超级电容器等领域的研究进展,并对这类复合材料未来的发展进行了展望。

塑料产业的稳定性关乎依赖产业的发展,本就事故多发的塑料产业,近几年自然灾害、人为事故以及社会事件等突发事件频发,对极其复杂、脆弱的供应网络造成了极大的破坏。分析塑料产业生产供应特性,选取多个因素构建弹性供应评价体系,应用直觉模糊数描述评价属性中的不确定性信息,应用海明距离结合直觉模糊数TOPSIS法完成弹性供应商选择。通过案例验证,说明此评价决策模型能够在保证决策结果科学、有效的同时,简化决策过程和提高实用效果。

作为一种新兴的介孔材料,有机-无机杂化介孔材料(PMOs)兼具了无机介孔材料与有机材料的双重性质,在吸附分离、催化、生物医学等领域具有广阔的应用前景。结构与形貌的设计控制研究对PMOs材料的功能性应用具有重要的意义。对PMOs问世以来孔道结构调控的研究进展加以评述,分别从表面活性剂、反应条件、硅源、添加剂、无机盐等不同的角度对PMOs介孔结构的调控方法进行了归纳,讨论了其结构调控的机理,并展望了其未来发展前景。

聚合物在生活中被广泛使用,也成为火灾频发的原因之一。而阻燃聚合物可以适当减少火灾或缓解灾情,为人们的逃生赢得宝贵时间。主要阐述了在传统聚合物基础上一些阻燃性聚合物的制备和性能差异,同时介绍了阻燃聚合物/纳米复合材料和阻燃聚合物/新型复合材料的研究发展。

天然矿物材料在近年来获得了越来越多学者的广泛关注,其中,埃洛石纳米管作为一种特殊的天然纳米管状材料,拥有成本低廉、易于改性、生物相容性良好等优点。基于上述优点,埃洛石纳米管已在环境保护、生物医药、催化、检测等领域展现出良好的应用前景。刺激响应型材料是有机-无机纳米复合材料相关研究的热点问题。回顾近10年来埃洛石纳米管基刺激响应型材料的最新研究进展,有望对相关领域的研究学者提供工作基础和引导性支持。

为了解国内外解决溢油问题与含油废水的油水分离及吸油材料的最新研究进展、研究趋势及未来的研究热点,通过Web of Science核心合集数据库,利用Web of Science(简称WOS)数据库自带的文献分析工具、VOSviewer可视化分析软件与Origin等,从不同时间发文量、发文量前十的国家(地区)、研究机构、研究方向、期刊来源等方面对发表的有关油水分离材料与吸油材料研究文献进行计量分析。结果表明:随着时间增长,发文量逐渐增多;中国、美国与印度分量排名前3,其中中国发文量占总数40%,表明中国在此领域处于领先地位;其中中国机构处于绝对领先地位;化学、材料与工程为最受关注的研究方向;在发表期刊中,Langnuir与JACS为最受认可的期刊,其引用量最多。

反渗透复合膜经过50多年的发展,已经广泛应用于水处理、医药、化工等各个方面,新型的膜材料越来越受到学者的关注。综述了反渗透的基本过程、基膜以及聚酰胺聚合层对反渗透复合膜的影响。此外,从聚酰胺的表面改性、反应单体研发、材料掺杂等方向对聚酰胺复合层的改性方法进行了分类总结。结合目前反渗透膜在应用处出现的问题,提出了未来的应用方向。

环境激素类物质已成为全球性污染物质,具有潜在的危险性,其处理方法主要包括生物法、物理法和化学法。高级氧化法是化学法的一种,具有选择性低、反应速度快、处理彻底、无二次污染等特点。介绍了Fenton氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、电催化氧化法等高级氧化法用黏土基催化剂降解环境激素类物质研究进展,指出了催化剂使用过程中存在的问题,对黏土基催化剂未来的研究方向进行了展望。

采用共价接枝法对氧化石墨烯进行化学修饰得到功能化氧化石墨烯,以其作为增强填料,通过溶液插层法制备了功能化氧化石墨烯/聚苯乙烯复合材料,利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、X射线光电子能谱仪等分析手段进行了测试表征。结果表明:共价接枝在氧化石墨烯表面的有机功能基团含量达到了7%(质量分数);经过功能化修饰的氧化石墨烯可以较好地分散在乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、苯乙烯等有机溶剂中,其中在乙醇中的分散浓度高达5mg/mL。功能化氧化石墨烯良好的分散性可以提高与聚苯乙烯基体的界面结合强度,从而有效抑制聚苯乙烯分子链段的运动,增强复合材料的耐热稳定性。功能化氧化石墨烯添加量为2.0%(质量分数)时,复合材料外推起始分解温度、玻璃化转变温度分别提高51.7℃和10.8℃。

采用拉-挤成型法制备了直径为9.0mm的单向连续碳纤维-玻璃纤维同心混杂增强环氧树脂复合棒材,研究了单向连续碳纤维/玻璃纤维(混杂体积比1∶1)同心混杂结构对混杂复合材料力学性能及破坏机制的影响。结果表明:同心混杂复合材料具有优异的拉伸性能,且在层间剪切强度方面表现出正向混杂效应。受混杂结构的影响,不同同心结构的复合材料表现出不同的破坏机制,但其破坏方式均呈现出多相、多层次的复杂性,属于多级破坏。

通过水热法和焙烧法在泡沫镍(NF)上制备了具有纳米片状的钴酸镍(NiCo₂O₄/NF),采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N₂等温吸附/脱附测试和电化学测试等手段,对NiCo₂O₄/NF样品的组成、形貌和电化学性能等进行表征。结果表明:具有纳米片状的NiCo₂O₄均匀地生长在NF表面。当NiCo₂O₄/NF作为一种不使用胶黏剂的电极材料时,表现出良好的电化学性能,其在电流密度为1A/g时比电容可高达1102F/g,在电流密度10A/g条件下循环测试5000次后,比电容损失量约为11.3%。此外,以NiCo₂O₄/NF为正极,活性炭(AC)为负极组装了非对称超级电容器(NiCo₂O₄/NF//AC-ASC),发现其具有高能量密度及良好的循环稳定性。

以水和乙二醇的混合溶液作为溶剂,草酸作为络合剂和沉淀剂,采用溶剂热法制备出粒径为300～500nm的块状LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM622)材料。通过湿法包覆,在NCM622颗粒表面形成一层带有许多介孔的Co₃O₄包覆层。通过X射线衍射仪、透射电子显微镜、恒电流充放电技术、循环伏安法以及交流阻抗谱等手段对材料的结构、形貌和电化学性能(放电性能、循环性能、倍率性能和材料内阻)进行表征。结果表明:经过Co₃O₄包覆后的电极材料在电化学性能方面都有一定改善。尤其是3% Co₃O₄包覆的材料,电化学性能最为优异。在0.1C倍率条件下首次放电比容量达到191mAh/g,在0.2C下循环100圈,材料的容量保持率从最初的61.2%提高到87%,且包覆后的阻抗也明显降低。

采用丁吡胶乳和天然胶乳对芳纶浆粕(AP)纤维进行包覆,考察胶乳包覆AP对高苯乙烯丁苯橡胶复合材料性能的影响。结果表明:AP纤维经过胶乳包覆后,硫化胶的储能模量提高,纤维与橡胶基体间形成柔性界面,界面粘结性提高;复合材料的100%和300%定伸应力提高,丁吡胶乳包覆AP的复合材料综合力学性能较好;经过疲劳测试后,丁吡胶乳包覆AP的复合材料的复数模量保持在较高水平。

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为二胺单体,均苯四甲酸二酐(PMDA)为二酐单体,γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为交联剂,采用溶胶-凝胶法结合相转化法制备聚酰亚胺/二氧化硅(PI/SiO₂)复合多孔膜。探究了交联剂种类及加入比例对多孔膜结构和性能的影响,通过红外光谱、扫描电镜、导热系数测试仪及万能拉伸试验机对多孔膜进行性能表征。结果表明,多孔膜亚胺化完全,交联剂对PI基体的导热性能与力学性能有明显影响。交联剂APTES制备的复合多孔膜拉伸强度和弹性模量均比其他两种交联剂好,导热系数最低至0.043W/(m·K);随着APTES加入比例的增加,多孔膜拉伸强度由19.8MPa增大至21.2MPa,弹性模量由155.4MPa增大至207.6MPa。

硼化钛在有机硅树脂体系中很难均匀分散,如何提高硼化钛在有机硅树脂体系中的分散稳定性成为国内外研究的焦点。通过对硼化钛粒子表面进行改性并添加分散助剂来提高其在有机硅树脂体系中的分散稳定性。结果表明:3%的硅烷偶联剂KH-550和3%的硅烷偶联剂KH-570均可使硼化钛在有机硅树脂体系中的分散稳定性提高90%以上;75%的有机硅树脂含量使硼化钛粒子在有机硅树脂体系中的分散稳定性提高85%;1%的油酸、0.25%的乙醇增稠剂和2%的防沉剂改性聚酰胺B-130均可使硼化钛在有机硅树脂体系中的分散稳定性提高85%以上。

三维孔状石墨烯气凝胶是一种理想的超级电容器电极材料。以氧化石墨烯为碳源,SiO₂为硅源,使用一步水热法合成了高孔隙率的硅掺杂石墨烯气凝胶(Si-GA)。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱等多种表征方法,完整地揭示了Si-GA的形貌、晶体结构和化学组分。采用热重分析仪对样品进行热稳定性测试。结果表明,Si-GA在浓度1mol/L的KOH电解液中表现出超高的比电容(348.5F/g,1A/g)和优异的循环稳定性,这也说明Si-GA作为高性能超级电容器电极在能源领域具有广阔的应用前景。

硅负极材料具有高理论比容量和较低锂化电位,被认为是最有应用潜力的锂离子电池负极材料之一。但硅负极材料导电性差、体积效应显著,因此其商业化应用受到限制。选用具有高导电性、高机械强度的多壁碳纳米管,利用简便、易操作的球磨方法制备了具有三维导电网络的硅/碳纳米管/碳复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电池测试系统对复合材料的微观形貌、结构及电化学性能进行了分析和测试。结果表明,硅/碳纳米管/碳复合材料中球磨纳米硅分布均匀,具有稳定的导电网络并表现出优异的电化学性能。因此,球磨法制备硅/碳纳米管/碳复合材料具有潜在的商业化应用价值。

金属硒化物具有优良的电催化活性,近年来一直受到广泛关注,采用水热法,以Ni(NO₃)₂·6H₂O和硒粉为原料,在不同的循环次数条件下,合成了在碳布上生长的棒状NiSe₂,即NiSe₂-CC复合材料。通过XRD、SEM、EDS表征对样品的结构、样品的形貌和元素分布进行分析,通过电化学工作站对其电解水析氢性能研究。结果表明,该NiSe₂-CC复合材料拥有良好的电解水析氢性能,其中,循环6次的NiSe₂-CC-6复合材料的电分解水析氢的性能最好,在1mA/cm²的电流密度下,过电势为121mV;在10mA/cm²的电流密度下,过电势为223mV,塔菲尔斜率为151mV/dec,C_dl为29.7mF/cm²。

采用循环伏安电沉积技术在泡沫镍(NF)基底上合成了铁镍双金属氧化物纳米材料(NiFe₂O₄),进而制备了NiFe₂O₄/NF电极。使用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)对合成材料进行了结构形貌表征。采用极化曲线、恒电流电解等电化学技术研究了NiFe₂O₄/NF电极在碱性溶液中对电解水析氧反应(OER)的催化性能。结果表明:NiFe₂O₄/NF对OER反应具有良好的催化活性和稳定性,电流密度为10mA/cm²时的过电位仅为280mV,塔菲尔斜率为72.2mV/dec,恒电流电解2h后电位变化较小。和目前商用IrO₂电催化剂相比,大电流电解条件下的反应过电位降低。

以聚乙烯醇(PVA)和二氧化锆(ZrO₂)为成膜骨架材料和功能填料,利用相转化法制备PVA-ZrO₂复合微孔锂电隔膜。通过微观形貌、孔隙率、电解液亲和性、耐热性及电化学性能等对其进行表征,考察ZrO₂添加量对隔膜性能的影响,并评价隔膜的电池循环性能和倍率性能。结果表明,当PVA的浓度为10%、ZrO₂的添加量为1.5%时,复合隔膜的电解液润湿性和热稳定性较好,其电解液接触角仅为6°,吸液率达到210%,160℃下热收缩率几乎为0。该隔膜装配电池的倍率容量和循环容量保持性优异,16C电流下的放电容量为0.2C电流的50%,循环100次后容量保持约96%,优于聚烯烃隔膜。

合成高效、经济的析氢电催化剂对于解决能源危机和化石燃料短缺问题具有重要意义。报道了以2,2-联吡啶-6,6-二羧酸(H₂bpdc)为前驱体的八配位铁配合物为载体,制备碳化铁嵌入式碳复合材料的方法。通过控制热解条件,制备的材料在0.5mol/L H₂SO₄溶液中表现出较高的HER活性,具有较低的起始过电位(1mA/cm²电流密度时为53mV)和较低的过电位(10mA/cm²电流密度时为149mV),这种高性能归功于碳化铁表面的最佳电子密度的氮掺杂碳。实验揭示了碳复合材料电催化剂与其金属络合物前驱体之间的关系,为设计高效、低成本的电催化剂提供了一条可行的途径。

氮掺杂石墨烯有优良的电化学性能,可用于制作超级电容器、锂离子电池、燃料电池等储能器件,但氮掺杂石墨烯的制备方法大都成本较高、工艺条件比较苛刻。以鳞片石墨和尿素为原料,采用球磨法制备了氮掺杂石墨烯纳米片,使用扫描电镜、X射线衍射和X光电子能谱仪对氮掺杂石墨烯纳米片的形貌、结构和氮掺杂形式进行了表征,并对氮掺杂石墨烯纳米片的电化学性能进行了测试。结果表明:得到的氮掺杂石墨烯纳米片尺寸位于1～10μm之间,氮掺杂形式以吡啶N和石墨N为主,在1A/g电流密度下,其质量比电容为201F/g。

以TiCl₄和钛酸丁酯为前驱体,通过水热法制备了三维海胆状TiO₂分级结构,并在制备的TiO₂上构筑钙钛矿型甲胺碘化铅(CH₃NH₄PbI₃)薄膜形成三维海胆状CH₃NH₄PbI₃/TiO₂异质结构材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见吸收光谱对不同温度下制备的材料结构、形貌及光吸收性能进行了表征。以甲醛为目标降解物,研究了可见光照射下CH₃NH₄PbI₃/TiO₂的催化性能,并用傅里叶变换红外光谱仪分析了甲醛的降解产物。结果表明:热处理温度为120℃时,成功合成了三维海胆状CH₃NH₄PbI₃/TiO₂异质结构材料。在可见光照射下,由于CH₃NH₄PbI₃/TiO₂异质结构材料较强的可见光吸收率及CH₃NH₄PbI₃和TiO₂之间的协同作用,材料表现出比纯三维海胆状TiO₂更好的光催化降解甲醛性能。可见光照射下降解120min后,CH₃NH₄PbI₃/TiO₂对甲醛的降解率高达92％,是纯三维海胆状TiO₂降解率的3倍左右。基于实验结果,初步分析了CH₃NH₄PbI₃/TiO₂异质结构材料光催化降解甲醛的机理,推断了该材料增强甲醛的光催化降解活性机制。

以商用TiO₂(Macklin P25)为载体,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)保护的还原法制备M/TiO₂(M为Ag、Au、Pd或Pt,M理论质量分数均为0.5%)光催化剂,利用X射线粉末衍射、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱等分析手段对TiO₂及M/TiO₂的物化性质进行了表征,并对其在可见光照射下降解甲基橙(MO)的光催化活性进行评价。结果表明,Pt/TiO₂具有优良的可见光驱动降解MO的光催化活性,这与其具有纯锐钛矿晶相、强可见光吸收性能、低带隙能(2.89eV)以及光生电子和空穴的低复合率有关。

首先通过共沉淀法制备酒石酸钠(ST)稳定的Fe₃O₄(四氧化三铁)纳米粒子(简称Fe₃O₄@ST),其次以酒石酸钠为双功能还原剂利用种子生长法获得Fe₃O₄@ST@Ag磁性复合纳米粒子。考察了不同反应体系、反应时间、Fe₃O₄@ST含量等因素对合成Fe₃O₄@ST@Ag复合纳米粒子的影响,通过紫外-可见分光光度计(UV-2450)、场发射扫描电子显微镜(SEM)以及动态光散射仪(DLS)等仪器对Fe₃O₄@ST和Fe₃O₄@ST@Ag复合纳米粒子进行系统表征。结果表明:最优条件下获得的Fe₃O₄@ST@Ag复合纳米粒子呈球状结构,平均粒径为31nm左右并在372nm处明显出现强而窄的Ag纳米粒子表面等离子体特征吸收峰。此外,Zeta电位结果显示Fe₃O₄@ST@Ag复合纳米粒子表面带有大量负电荷,归因于酒石酸钠分子中含有大量的羧基,说明其兼有稳定剂和还原剂的功能。

采用预聚体法,分别以聚氧化丙烯二醇(PPG)、聚四氢呋喃二醇(PTMG)和两者共混物为软段,甲苯二异氰酸酯(TDI)和GFDA1唑烷潜固化剂为硬段制备单组分聚脲。并通过红外光谱、差式量热、吸水率、力学性能、硬度、表干时间和实干时间等表征手段研究了组合聚醚配比对单组分聚脲结构与性能的影响。结果表明:随着PTMG比例的增加,表干时间和实干时间缩短,拉伸强度、断裂伸长率、粘结强度和硬度逐渐增加,吸水率降低。当多元醇PTMG比例为100%时,单组分聚脲的综合性能达到最优。

采用硅烷偶联剂KH550对气相SiO₂进行表面改性,制备肥料缓释用改性SiO₂/PU复合包衣涂层。探究了改性SiO₂含量对树脂性能及肥料缓释性能的影响。结果表明,与添加改性SiO₂之前相比,多元醇、多异氰酸酯和改性SiO₂混合料黏度增大,复合涂层耐水性提高、拉伸强度增大、断裂伸长率降低,肥料缓释期延长。而且,随着改性SiO₂含量的增多,混合料黏度不断增大,涂层吸水率不断减小,断裂伸长率、水接触角基本不变,拉伸强度增大,肥料缓释期先增大后降低。当改性SiO₂含量为2%(wt,质量分数)时,制备的包衣肥料缓释期最长,可达59d,与添加改性SiO₂之前相比延长了32%。

采用直流磁控溅射镀膜技术以304不锈钢为基体在不同基底负偏压(0、100V、150V、200V和250V)下制备掺杂铜的纳米结构类金刚石薄膜(Cu-DLC)。利用能谱分析仪和X射线衍射分析仪分析薄膜成分和物相结构。采用球盘旋转式摩擦磨损试验机考察薄膜的摩擦学性能,再以三维超景深显微镜对磨痕的形貌进行分析。结果表明:在304不锈钢基底上成功制备了一系列Cu-DLC薄膜,无负偏压时,薄膜掺铜量较低,摩擦学性能较差;加负偏压后,薄膜掺铜量升高,但随着负偏压的增大,掺铜量逐渐减少;Cu元素的掺杂可有效地降低薄膜的摩擦系数,所制备的薄膜均有较低的摩擦系数,均在0.1以下,实现了低摩擦;基底负偏压影响薄膜的元素掺杂量及薄膜摩擦学性能,负偏压为100V时,薄膜的掺铜量最高,薄膜的摩擦学性能最优,此时摩擦系数为0.0669,磨损率最小,为9.87×10^-5mm³/(N·m)。

首次以壳寡糖为前驱体、F127为模板剂,通过水热法制备了原位掺N介孔碳材料。利用N₂吸附/脱附等温线、X射线衍射等方法对介孔碳进行表征,探讨了F127添加量、搅拌温度和搅拌时间对介孔碳孔结构的影响。结果表明:N成功掺杂到样品中,其质量分数为6.88%、F127添加量0.5g、搅拌温度50℃、搅拌时间4h时,所制样品GMC-0.5-50℃-4h的比表面积和介孔孔容最大,分别为403m²/g和0.83cm³/g。

通过添加改性螺旋纳米碳纤维(HCNFs)填料制备了HCNFs/炭黑/天然橡胶(HCNFs/CB/NR)复合材料,重点研究4种不同的表面改性方法对HCNFs的形貌结构及其补强橡胶复合材料的力学性能和结合胶量的影响。采用FESEM、XRD、拉伸试验机和应变扫描仪对实验样品进行了表征分析。结果表明,同等填料添加量下,SiO₂@HCNFs/CB/NR复合材料混炼胶的综合力学性能最好,表面负载ZnO的混炼胶对拉伸性能及断裂伸长率的提升贡献最大。5种复合材料混炼胶的加工性能相近,且4种填料表面改性方式均对复合材料的结合胶含量有提升作用。

以丙烯酸(AA)为单体,腐植酸钾(KHA)和壳聚糖(CTS)为原料,过硫酸钾(KPS)为引发剂,N,N-亚甲基丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用水溶液聚合法制备出KHA/CTS/AA水凝胶型吸附剂。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪和物理吸附仪等对吸附剂的形貌、结构进行表征,通过吸附热力学和动力学对吸附阳离子染料亚甲基蓝(MB)的过程进行了研究。结果表明:KHA/CTS/AA对MB的吸附量随着初始质量浓度增大而提高,随着pH的升高先增加后逐渐减小,吸附量随着温度的升高而增加。KHA/CTS/AA用量为50mg,MB溶液为100mL,MB初始质量浓度为1050mg/L,pH=5,温度为318K时,吸附量达到最大值880.246mg/g。KHA/CTS/AA对MB的吸附符合Lagergren准二级动力学方程和Freundlich吸附等温模型。热力学分析结果表明,KHA/CTS/AA对MB的吸附机理主要包括静电引力、氢键、范德华力、离子交换等方式。

通过对苯二甲酰氯和1,2-丙二胺反应制备聚对苯二甲酰1,2-丙二胺(PPTA),将其用于改善丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)的阻燃性能。将PPTA与ABS、聚磷酸铵(APP)以不同比例共混,发现ABS/APP/PPTA=70/22.5/7.5体系阻燃效果最好,氧指数达30.6,UL-94达V-0级别。热失重测试及残炭物的红外分析表明,APP和PPTA在高温下发生了反应,且APP促进了PPTA的成炭。通过SEM观察残炭物,发现ABS/APP/PPTA体系燃烧后形成了致密的炭层,起到了隔氧隔热的作用。

为了研究浓度效应对Sr_1-xAl₂O₄∶xEu晶体粉末光谱和色度特性的影响,采用溶液-燃烧法制备了不同掺杂浓度的Sr_1-xAl₂O₄∶xEu晶体粉末样品,通过X射线衍射(XRD)和X射线激发发光(XEL)手段,对粉末样品的晶体结构和光谱特性进行表征,研究浓度效应对样品光谱和CIE色度特性的影响。XRD检测表明,溶液-燃烧法制备的Sr_1-xAl₂O₄∶xEu晶体粉末具有α单斜晶相结构。在X射线激发下,晶体粉末呈现Eu²⁺绿色荧光和Eu³⁺红色荧光发射。随着Eu掺杂浓度的增加,晶体粉末的527nm绿色荧光发射强度逐渐增强,在摩尔浓度为x=0.016时达到最大,而后开始淬灭衰减;而616nm的红色荧光强度逐渐增强,在x=0.300时仍未出现淬灭效应。采用CIE 1931标准色度理论,计算了不同掺杂浓度样品的(x,y)色度坐标,结果显示晶体粉末的色调从绿色区域经黄绿和黄橙色区域逐步过渡到橙红色区域。

分别利用自制的表面改性剂和商业硅烷偶联剂对粉煤灰进行改性,将改性粉煤灰填充到环氧树脂/低分子质量聚酰胺中制备了建筑用复合粘结剂。利用傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪对改性剂的结构和性能进行测试,研究了改性粉煤灰类型、改性粉煤灰用量以及温度对复合粘结剂固化动力学的影响。结果表明:改性粉煤灰的加入对复合粘结剂的固化反应起到了明显的催化作用,随着改性粉煤灰填充量的增加,催化作用增强。但当改性粉煤灰填充量大于30份时,复合粘结剂的黏度明显增加,导致反应在达到一定程度时转为扩散控制型,从而阻碍了进一步的固化反应,使固化度降低。温度的降低可以明显降低反应速率级数,使自催化效应降低,并使固化反应在更低反应程度时偏离化学控制转变为扩散控制。

以煤矿、冶金、橡胶等行业常见的粉体(铜粉、玻璃微珠、煤粉、氧化铝、石油焦及炭黑)为研究对象,借助静力学和动力学方法,进行粉体流动性表征。通过表征得到粉体物性参数与流动性参数之间的函数关系,发现粉体物性(粒径和密度)对摩擦特性、压缩特性、动力学特性等流动性参数的影响规律不同。构建了不同流动性参数间的关联式,获得了休止角与豪斯纳指数(HR)、HR与压缩性指数的线性关系。对比了Carr指数与Jenike流动函数的结果,发现静力学表征技术能更有效地区分流动性较的好粉体之间的差异,而对于粘性粉体通过剪切测试易获得更全面的特性表征。

为实现对低浓度H₂O₂的快速检测,以玻碳电极为基底,Nafion(NF)为分散剂、成膜剂,原位电化学还原氧化石墨烯(GO)、电化学聚合苯胺,得到还原氧化石墨烯/聚苯胺(ERGO/PANI)复合物,以ERGO/PANI为修饰物,构建了无酶电化学传感器PANI/ERGO-NF修饰电极(PANI/ERGO-NF/GCE),对H₂O₂进行检测。利用扫描电镜和拉曼光谱对修饰电极的表面形貌和分子结构进行表征;利用电化学阻抗谱和循环伏安法研究了修饰电极的电化学性能及对H₂O₂的响应性能。结果表明:PANI/ERGO-NF/GCE对H₂O₂的电化学氧化显示出较好的催化活性,具有较高的检测灵敏度、较宽的线性范围以及较好的重现性、稳定性和抗干扰能力,在线性范围1～500μmol/L内,检出限0.1μmol/L。

以硝酸铁、磷酸二氢钾为原料,通过溶剂热法制备出三维Fe₂O₃(三氧化二铁)纳米材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪对Fe₂O₃纳米材料的微观形貌、物相结构进行了分析。结果表明:Fe₂O₃纳米材料为六方相晶体结构,结晶性能良好,其三维纳米盘状结构由粒径较小的晶粒堆砌而成。电化学性能测试结果显示,三维Fe₂O₃纳米材料具有良好的锂离子电池循环稳定性,循环100圈后,放电比容量仍高达800.5mAh/g,高放电比容量与材料稳定的三维纳米盘状结构有关。

将乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)改性的纳米SiO₂与氯铂酸(H₂PtCl₆·6H₂O)反应,通过乙烯基与Pt的络合作用制备SiO₂负载Pt催化剂。对催化剂的Pt负载量和结构进行表征,探究了VTES与纳米SiO₂质量比对催化剂Pt负载量的影响,并通过硅氢加成反应考察了催化剂的催化活性和重复利用性。结果表明,通过VTES改性的SiO₂可以负载更多、更稳定的Pt催化剂。所制备的Pt/SiO₂-Vi₅催化剂Pt负载量为0.504%。将其用于二氯甲基硅烷与1-辛烯的硅氢加成反应中,当反应温度为80℃、反应5h时,转化率可达95.22%,β-加成产物的产率为95.11%,且催化剂至少可进行4次循环反应而催化活性无明显损失。

以海藻酸钠(SA)和氧化石墨烯(GO)为原料,采用超声分散和化学交联法制备了GO/SA凝胶球复合材料。采用傅里叶红外光谱仪和配有能谱仪的扫描电镜对其结构和形貌进行了表征。以锌镍电镀废水中Ni²⁺为目标污染物,考察了GO与SA配比[m(GO)∶m(SA)]、GO/SA凝胶球投加量对Ni²⁺吸附的影响,并对其吸附动力学和吸附等温线类型进行了探讨。结果表明:当m(GO)∶m(SA)为1∶9,GO/SA凝胶球投加量为40g/L时,Ni²⁺的去除率和吸附容量分别为24.119%和100.888mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型(R²>0.99),颗粒内扩散方程拟合结果表明GO/SA凝胶球对Ni²⁺吸附受表面层扩散和颗粒内扩散共同控制。吸附等温线拟合发现Freundlich(R²>0.99)模型能很好地描述Ni²⁺吸附行为。

选用水热法合成Bi₂O₃/Bi₂WO₆光催化剂。通过X射线衍射、紫外-可见光分光光度计、红外光谱分析方法对其进行表征分析。结果表明:Bi₂O₃/Bi₂WO₆光催化剂为斜方晶型;吸收波长为464nm,禁带宽度为2.35eV;当Bi₂O₃与Bi₂WO₆摩尔比为0.1∶1,制备温度为160℃,制备时间为24h时Bi₂O₃/Bi₂WO₆光催化剂的光催活性最好;取0.15g催化剂,在500W氙灯下,降解50mL 10mg/L罗丹明B溶液,光照30min,降解效果达97.7%。使用4次后,降解效率仍维持80%以上。

从介观角度研究了锂离子在有机电解液锂空气电池隔膜中的传质特性。采用耗散粒子动力学DPD模拟方法,使用分子模拟软件Materials Studio构建了全氟磺酸锂(PFSA-Li)离子交换膜、有机溶剂乙二醇二甲醚(DME)与六氟磷酸锂(LiPF₆)的粗粒化模型。分析了PFSA-Li膜中锂离子通道的三维拓扑结构,研究了温度、有机液体含量和锂盐浓度对PFSA-Li膜中锂离子扩散行为的影响。当PFSA-Li膜内有机液体含量达到一定程度时,离子团簇相互连接,最终形成贯穿膜的连续海绵状通道;升高温度、增加有机液体含量有利于锂离子在PFSA-Li膜中的扩散;当锂盐浓度为1mol/L时,锂离子扩散效果最佳。研究成果为有机电解液锂空气电池性能的提升提供了重要依据。

以三聚氰胺为前驱体,ZnCl₂/NiCl₂熔盐为反应介质,制备了g-C₃N₄/NiO光催化剂。利用TEM、XRD和FT-IR等手段对复合光催化剂的结构和性能进行表征;以可溶性染料罗丹明B为目标降解物,考察其光催化降解活性。结果表明,NiO与g-C₃N₄形成了异质结,增强了g-C₃N₄对可见光的利用能力,促进了光生电子和空穴的分离,g-C₃N₄/NiO的光催化降解性能显著提高,其中g-C₃N₄/NiO(6)的降解性能最佳。

以自制的Fe₃O₄@SiO₂@TiO₂为载体,甲基对硫磷(MP)为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)和4-乙烯基吡啶(4-VP)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,采用表面分子印迹法制备了磁性分子印迹复合光催化剂TiO₂-MPIPs,并对其进行表征和光催化特性研究。结果表明:当n(MP)∶n(MAA+4-VP)∶n(EGDMA)为1∶8∶18,乙烯基改性Fe₃O₄@SiO₂@TiO₂用量为33mg时,光催化性能达到最佳。TiO₂-MPIPs对模板分子MP具有良好的特异性识别和光催化降解作用,45min内快速达到吸附平衡,最大吸附容量为44.5mg/g,紫外光照射70min,对MP的降解率达到96.8%;与乐果相比,TiO₂-MPIPs对MP的光催化降解选择性系数为2.73,是磁性非分子印迹复合光催化剂TiO₂-NIPs或未改性Fe₃O₄@SiO₂@TiO₂选择性系数的3.10倍、2.55倍。

纳米纤维素具有优异的可降解性、生物相容性、热稳定性、比表面积、易交织成网、高强度、光学透明性、机械稳定性与增稠性等,在诸多领域有着较广泛的应用潜力。通过对纳米纤维素分类、制备及在不同领域应用的阐述,表明纳米纤维素作为纳米科技时代来源最广、性能优异、环境友好的生物纳米材料,科研价值与市场价值巨大。

酚醛树脂经纺丝成纤制得酚醛基初生纤维,原丝再经固化、碳化及活化制成一种高比表面积、孔径均匀、导电性能好的酚醛基活性炭纤维(PACF)。首先对酚醛树脂的合成、酚醛基初生纤维的制备方法作了简要概述,其中酚醛基初生纤维的制备方法主要有湿法纺丝法、熔融纺丝法、静电纺丝法等;接着对碳化、活化过程进行了总结;对PACF的结构与性能、应用及改性方面的研究进展进行了阐述,最后展望了PACF的未来发展方向。

光催化技术在解决环境污染和能源短缺问题方面表现出了独特的潜在应用价值。然而半导体光催化剂在实际应用中容易出现颗粒团聚、不易分离回收等问题。将光催化剂负载到载体上可以有效地避免团聚问题,同时能够增强催化剂的光催化活性和稳定性。系统综述了高岭土作为光催化剂载体的研究进展,讨论了高岭土基光催化剂的制备方法及其在光催化方面的应用,阐述了高岭土基复合材料的催化机制,并对高岭土未来应用于光催化领域的研究方向进行了展望。

利用太阳能进行海水淡化是当前解决人类缺乏饮用淡水的最有效的手段之一,具有绿色无污染、清洁和能源利用持续度高的特点。然而,传统的体积式太阳能海水淡化的方式存在设备投资高和能源利用效率低的问题,限制了其进一步发展。近年来,将光热转换材料置于水体表面的浮动式太阳能海水淡化的方式兴起,该方法使太阳能驱动的水蒸发只发生在水和空气的界面处,克服了传统体积式海水淡化对整个水体进行加热导致的能源转换效率不高的问题。基于此,新型浮动式太阳能光热蒸发材料的研究成为热点。重点介绍了浮动式太阳能光热转换材料的基本特征、制备方法,以及在太阳能海水淡化方面的应用性能。最后,对太阳能光热蒸发材料的发展方向进行了总结和展望。

介绍了金属有机框架(MOFs)的基本结构,论述了MOFs材料常用的3种制备方法,分别为超声法、溶剂法与扩散反应法,综述了近年来MOFs材料在阻燃高分子材料方面的最新研究进展,并对MOF材料在阻燃高分子材料中的发展应用前景进行了展望。

旨在揭示燃料乙醇作为一种生物环境友好的可再生资源,其研究领域内的热点和前沿。借助CiteSpace软件,对燃料乙醇研究领域的ESI高被引论文,从数量特征和内容特征进行分析,构建基于全球研究视野的燃料乙醇研究图谱。经分析发现燃料乙醇最受关注的5个研究热点分别为乙醇和其他燃料混合对发动机性能的影响、直接碱性乙醇燃料电池、利用农业残留物制备燃料乙醇、木质纤维素的预处理工艺及无金属电催化剂研发方向;前沿演化趋势为燃料乙醇在其生命周期内产生的环境排放——乙醇柴油混合燃料对发动机动力性、经济性和排放特性的影响——以醇类为燃料的燃料电池的电催化剂研究。美国燃料乙醇的研究在全球具有引领作用,中国高被引论文质量有待提高。

介绍了聚苯胺(PANi)在离子交换膜中的应用,综述了PANi对Nafion膜、聚偏氟乙烯(PVDF)膜和非氟离子交换膜性能的影响。发现PANi能有效地改善膜的含水率、离子传导率、选择透过性,以及应用于燃料电池时所需的阻醇性,最后提出了PANi在离子交换膜中的研究方向,为复合离子交换膜的研究与应用提供参考。

针对某乘用车钢制前端框架和技术性能要求,通过长纤维增强热塑性复合材料(LFT)机械性能对比分析,结合LFT前端框架生产工艺和制造成本,确定选用PP-LGF30粒料进行LFT前端框架开发。通过汽车前端框架集成设计,对多目标优化设计后的结构,进行了模流分析,确定了最终设计方案。基于零件3D图,开发了模具,应用注塑成形的方法试制了LFT前端框架,对试制件进行了多项台架测试和整车匹配验证。结果表明:各项指标达到使用要求,LFT前端框架相比传统钢制件,减重比例达到56%,取得了良好的轻量化效果。

聚乳酸是一种可降解的聚酯材料,降解产物为无毒无害的乳酸,在替代石油基、煤炭基等材料方面具有明显优势。讲述了聚乳酸的基本性能和合成方法,详细介绍了聚乳酸增韧改性的几种方式,包括嵌段增韧、接枝增韧、共混增韧、塑化增韧和复合增韧。生物医用材料对材料的组分、结构及性能可控性要求较高,生物医用聚乳酸体系的可控构建还需要针对不同临床应用,选择合适方法。

电气石是一种具有环境健康功能的硅酸盐矿物,但是天然电气石的颜色较深,影响了它的应用。采用机械高速热搅拌的包覆方法,以硬脂酸为粘结剂,以轻质/重质碳酸钙为包覆体对目数不同的电气石粉体进行了表面包覆增白改性,结果极大地提高了电气石粉体的白度。结果表明:当电气石325目时,用轻质碳酸钙、重质碳酸钙进行电气石干法增白的最佳工艺为:温度控制在69.6～71.5℃之间;硬脂酸含量为5%;所需重质碳酸钙和轻质碳酸钙质量分数分别为63.8%及64.1%。

以六水合硝酸钴[Co(NO₃)₂·6H₂O]、六水合硝酸锌[Zn(NO₃)₂·6H₂O]、2-甲基咪唑、二乙烯三胺和氯金酸(HAuCl₄·4H₂O)为主要原料,将Au纳米颗粒通过二乙烯三胺自组装嵌入Co-ZIF-8衍生的氮掺杂金属有机框架中,制备了Au@Co-N-C纳米复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪对复合材料的结构进行了表征。在硼氢化钠存在的条件下,通过紫外-可见光吸收光谱研究了复合材料催化降解甲基橙(MO)的性能。结果表明,Au@Co-N-C复合材料具有较高的催化活性,在紫外-可见吸收光谱图中,6min内MO在464nm处的特征吸收峰逐渐变小,降解率超过90%。该复合材料可循环使用8次,具有良好的重复使用活性和可再生性。

描述了一种羟基磷灰石(HA)表面改性的制备方法,它是通过L-天冬氨酸-β-苄酯-N-羧酸酐开环聚合的方法制得。首先,将HA和硅烷偶联剂KH-550反应得到表面含有活性氨基的改性羟基磷灰石(HAAPS)。其次,HAAPS引发L-天冬氨酸-β-苄酯-N-羧酸酐(BLA-NCA)开环聚合得到表面接枝聚天冬氨酸苄酯(PBLA)的羟基磷灰石(PBLA-g-HA),实现了HA表面由亲水性向疏水性的转变,合成结果通过红外光谱(FT-IR)与热重(TG)表征。FT-IR和TG结果均证实HA被成功接枝,通过控制不同的反应时间和比例,羟基磷灰石表面的PBLA接枝量为28.32%～60.48%。分散性实验证实经过PBLA表面改性的HA可显著地增加HA表面的疏水性和防止纳米粒子HA的聚集。

以苯乙烯和丙烯酸羟乙酯为单体,选择Fe₃O₄粒子为磁性载体,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,选用OP-10、失水山梨醇单油酸酯(Span-80)、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯(Tween-80)为乳化剂,利用相反转乳化技术,制备出了聚(苯乙烯-丙烯酸羟乙酯)/Fe₃O[P(St-HEA)/Fe₃O₄]微球。透射电镜显示微球中Fe₃O₄粒子分布在内部和表面,粒度分析测试结果显示微球粒径主要分布在0.1～100μm,热重分析测试结果显示微球磁质量含量为23.3%。将所制备微球进行污水处理实验,分别测试和讨论了所制备微球对含染料、有机溶剂、油类物质污水的吸附效果。结果显示所制备微球对亚甲基蓝的吸附率达到60%,对有机溶剂污染物中二甲苯的吸附量达到7.62g/g,对油类污染物中润滑油的吸附量达到8.75g/g。

含有重金属离子的污水对环境造成严重污染,同时对人类健康造成严重危害,因此妥善处理含重金属离子的污水具有重要的意义。介绍了高分子聚合物吸附材料、天然矿物吸附材料、工业废弃物、生物吸附材料、纳米吸附材料等新型吸附材料的研究进展及技术应用,并对重金属离子吸附剂未来的研究方向和发展前景进行了展望。

探讨了TiO₂及其复合材料光催化降解氨氮废水的过程。介绍了单纯TiO₂、金属掺杂TiO₂、金属氧(硫)化物复合TiO₂、负载型TiO₂和多组分复合TiO₂对废水中氨氮的降解。分析总结了TiO₂光催化降解氨氮过程存在的问题和研究的方向,以期为进一步深入研究提供参考。