水凝胶是高度交联的水溶胀亲水聚合物网络,具有良好的生物相容性,可作为药物载体和功能支架,在组织工程、再生医学和药物递送等领域具有广阔的应用前景。综述了近年来自愈性水凝胶的制备原理和自愈机制,如主客体相互作用、动态共价与非共价作用、金属-配体相互作用和亲疏水作用以及其作为药物载体、仿生支架在组织工程及再生医学方面对创伤修复、填充复杂组织缺陷并诱导再生的应用,指出了自愈性水凝胶目前存在的问题以及其作为药物递送载体所面临的挑战,对其未来临床应用前景进行了展望。

离子聚合物金属复合物 (IPMC)具有弹性好、密度低,能够产生较大应变等特点,是目前软体机器人最合适的软体驱动材料之一。但IPMC存在驱动力小、寿命短的缺点,因此,许多学者从IPMC聚合物电解质材料和电极、IPMC涂层改性、离子液体介质等方面进行研究,来提高IPMC的驱动性能、延长其使用寿命,并发展了以碳纳米管和碳纳米纤维作为电极、离子液体作为介质的IPMC,可在干态下长期使用,是IPMC研究的新方向。

简要介绍了金属化合物/TiO₂异质结光催化氧化催化剂包括Bi/Ti、Ag/Ti和Cu/Ti等异质结催化剂的制备,重点综述了各异质结催化剂的光学性能及光催化应用情况。其中Bi/Ti异质结研究较多,其他含TiO₂异质结的研究尚处于探索阶段,含TiO₂异质结的组成多样性和调变规律的系统研究是未来研究的重点。催化剂的应用主要集中于有机染料的降解,拓展其光催化应用也是未来研究的主要方向。

功能梯度材料 (FGM)是一种组成非均质的新型材料,其能满足实际应用的迫切需要和具有巨大的经济前景。综述了国内外功能梯度材料的研究现状,阐述了功能梯度材料的概念和类型,着重介绍了金属/高分子梯度材料的制备方法,并指出了其存在的问题及不足。最后,提出了一种利用现有聚合物注射成型设备与工艺、且具有工业应用价值的热力学非平衡注射成型法。

导电聚苯胺作为一种新型高分子材料,因具有耐划伤和耐点蚀的优点已成为最有应用价值的聚合物材料,被广泛应用于金属的腐蚀与防护领域。首先介绍了化学氧化聚合法合成聚苯胺的机理,重点讨论了聚苯胺纳米材料的制备方法,包括聚苯胺纳米颗粒、聚苯胺纳米纤维、聚苯胺纳米管和聚苯胺纳米微球。作为新型的防腐蚀功能材料聚苯胺主要用作涂层中的功能材料而聚苯胺纳米粒子因小尺寸效益和表面效益,在涂层中应用时,其表现更出色的屏蔽性能和防腐蚀性能。综述了各类聚苯胺纳米材料在金属表面防腐蚀涂层中的应用,并展望了聚苯胺基涂层在防腐蚀方面的研究趋势。

在所有对放射性废水中锶的分离工艺中,吸附法凭借其高选择性、低成本、操作简单等特点,引起了人们的广泛关注。概述了无机吸附剂、有机吸附剂、复合材料吸附剂等不同吸附剂在吸附分离锶方面的研究进展,并分析了各类吸附剂在投入应用前所需解决的问题。

填充防腐微胶囊的涂层在遭到外力产生裂纹后,可在某种刺激下或者自发恢复其原来的防腐蚀能力,同时对裂纹有一定的修复作用,是一种新兴的智能防护材料。根据合成防腐微胶囊壁材的不同对合成的微胶囊进行综述,包括聚合物壁防腐微胶囊、无机纳米容器和有机无机杂化壁微胶囊,并详细介绍了微/纳米胶囊的最新设计和制备方法,探讨了其防腐蚀能力和自修复能力,并对目前存在的问题以及未来的发展趋势进行展望。

二硫化钼纳米片具有吸附能力强、催化活性高、能带结构特殊、摩擦性能优异等特点。介绍了二硫化钼纳米片的结构和物理化学性质,综述了机械剥离法、水热法、化学气相沉积法、液相剥离法等制备方法并总结了各种方法的优缺点,最后对二硫化钼纳米片制备方法的发展趋势进行了展望。

分子模拟技术能高效、便捷地研究催化材料的表面分子间微观作用机理、分子结构及性能等,为提升催化材料性能和优化制备工艺提供可靠的依据。分子模拟技术的应用不仅能极大地缩短催化材料的研发周期,而且有效控制了研发成本。Materials Studio软件是应用最为广泛的分子模拟软件,可用于催化材料的能量、结构、力学和光学性能及热力学和动力学等方面的计算。首先综述了Materials Studio软件在材料科学领域的应用现状,再详细介绍了该软件在协助新型催化剂设计中的应用,最后,总结了分子模拟技术现存问题和在催化领域的应用前景。

负离子纤维作为一种新型功能性纤维,因其环保和保健功效受到人们的关注。在介绍负离子的产生原理与功效的基础上,重点阐述了国内外对负离子纤维添加剂、生产工艺和检测方法的研究现状及未来发展趋势。

金属有机框架 (MOFs)是一类由金属离子或离子簇与有机配体自组装形成的多孔晶态固体材料,是当前化学和材料领域的研究前沿。由于具有高比表面积、结构可剪裁和丰富的催化活性位点,金属有机框架材料在催化领域有着广泛的应用。着重介绍了其在光催化分解水制氢、电催化CO₂还原和选择性加氢反应中的最新研究进展,并对金属有机框架基催化的发展方向进行了展望。

通过静电纺丝技术制备得到了聚酰亚胺 (PI)纤维膜,经过扫描电子显微镜、傅里叶红外吸收光谱和热失重测试确定静电纺丝的最优方案,即:纺丝电压为15kV,纺丝速度为0.6mL/h,后处理为化学亚胺化和热亚胺化各3h。经过接触角测试表明,PI纤维膜与电解液有很好的润湿性能,孔隙率可达107%。一系列的测试表明,通过结构调控得到的PI纤维膜可以很好地替代传统的聚烯烃锂离子电池隔膜。

选用聚氨酯常用原料甲苯-2,4-二异氰酸酯 (TDI)对碳纳米管 (CNT)进行表面改性,制得异氰酸酯功能化CNT (CNT-NCO);再经原位聚合使CNT-NCO参与聚氨酯基体聚合反应,制备CNT-NCO/热塑性聚氨酯弹性体 (TPU)复合材料。采用FT-IR、TG、DSC、XRD、SEM、维卡软化温度和拉力试验机等测试手段,表征分析了CNT-NCO的表面结构及其含量对CNT-NCO/TPU复合材料结构与性能的影响。结果表明,TDI成功对CNT进行了表面改性;CNT-NCO的加入降低了TPU微相的分离程度,其异相成核作用提高了TPU硬段相的结晶性能;CNT-NCO/TPU复合材料耐热性能和力学性能明显提高,与纯TPU相比,当CNT-NCO含量为0.1% (wt,质量分数)时,复合材料维卡软化温度提高32℃,拉伸强度提高约15MPa,断裂伸长率提高约21%。

以氯金酸为金源,四氯化钛为钛源,采用溶胶-凝胶得到镀膜前驱体溶液,再结合氨气还原氮化法制备Au-TiN复合薄膜,利用XRD、FE-SEM、UV-VIS-NIR、RAMAN测试表征薄膜结构、光学性能及SERS效应。结果表明,在Au-TiN复合薄膜中的TiN为面心立方晶型,Au为面心立方晶型。随Au含量的增加,Au颗粒平均粒径由50nm增加到100nm,且在复合薄膜中分布均匀。UV-VIS-NIR分析显示,随Au含量的增加,薄膜在可见光区的吸收峰出现了蓝移,并且峰形变宽。利用R6G作为探针分子研究了Au-TiN复合薄膜的SERS效应,结果表明,Au-TiN复合薄膜具有显著的拉曼增强效应,当Au含量为6mol%时,复合薄膜的拉曼增强效应最佳,检测极限可达10^-5M,增强因子为0.55×10³,且放置2个月后SERS能力仅降低28%。

以石蜡 (PW)为基体,膨胀石墨 (EG)为支撑材料,多壁碳纳米管 (WMCNTs)和碳纤维 (CF)为碳添加剂制备了PW/EG/WMCNTs/CF复合相变材料。采用扫描电子显微镜、差式扫描量热仪、X射线衍射仪、热导率分析仪对复合相变材料进行表征和测试。结果表明,CF与WMCNTs质量比为2∶3、WMCNTs质量分数为11.4%时,复合相变材料的渗漏率仅为1.12%,比PW/EG相变材料渗漏率降低了83.1%,其热导率为4.78W/ (m·K),为PW/EG相变材料热导率的2.69倍。将复合相变材料应用于锂离子电池,电池运行温度始终保持在50℃安全范围内。

以异佛尔酮二异氰酸酯 (IPDI)、丙烯酸松香与甲基丙烯酸缩水甘油酯合成的酯类二元醇 (RAG)为原料,通过先预聚后扩链的方法制备了松香基IPDI型聚氨酯 (PU)树脂。采用傅里叶变换红外光谱、热重分析和差示扫描量热法对产物进行了分析表征,探讨了单体比例对PU相对分子质量、黏度、热稳定性、玻璃化转变温度 (T_g)、耐水性及涂膜性能的影响。结果表明:成功制备了松香基IPDI型PU;随着PU中RAG物质的量的增加,PU的耐水性、热稳定性均提高,而相对分子质量、黏度及T_g下降。在扩链剂为1,6-己二醇 (HDO),n (RAG)∶n (HDO)∶n (IPDI)=0.8∶0.4∶1.2,预聚反应温度为70℃的条件下,制备的PU涂膜性能较好,60°光泽度为151,硬度为3H,柔韧性为2mm,附着力为2级,耐冲击强度为40kg·cm。

利用溶剂热法成功制备了Co_xNi_1-xFe₂O₄-Fe₂O₃/石墨烯复合材料 (x=0.4、0.6、0.7)。通过X射线衍射、红外光谱和扫描电镜对复合样品的成分、结构和形貌进行了表征。气敏测试结果表明,基于Co_0.6Ni_0.4Fe₂O₄-Fe₂O₃/石墨烯复合材料气敏元件对丙酮展示了最优异的气敏性能,如:高的气敏响应值,低的工作温度和好的选择性。该复合材料在240℃最佳工作温度下对丙酮的气敏响应值可达27.1。这种气敏增强的原因在于石墨烯的加入增加了材料的比表面积,以及Co_0.6Ni_0.4Fe₂O₄-Fe₂O₃和石墨烯之间的相互作用。

聚丙烯酰胺 (PAM)经三步反应被很好地接枝到载玻片上,又特别针对反应体系中水对产物形貌的影响做了研究。通过使用X射线光电子能谱 (XPS)、原子力显微镜 (AFM)和扫描电镜 (SEM)等手段对成功接枝PAM后的玻片进行测试。结果表明:反应体系中水的存在与否,会导致两种差异很大的结构和组成成分,水存在时,载玻片上生成了形貌结构为两层的胺基聚合物,且上层胺基密度不一。水不存在时,其表面生成了单层分子结构的胺基聚合物,同时其密度更加均一。

NiS₂和Ni₂P由于其在析氢 (HER)和析氧反应 (OER)中表现出很好的催化性能而被广泛用于电解水反应催化剂。为了提高上述两种催化剂的催化性能,采用两步法合成了具有多孔结构的NiS₂和Ni₂P纳米片,研究了它们对析氧反应的电催化性能。同时,对两种催化剂的催化性能也进行了比较。结果表明:上述两种催化剂均具有较好的催化活性和催化稳定性。与NiS₂相比,Ni₂P表现出相对较小的塔菲尔斜率值 (84mV/dec)、较高的催化性能和较好催化稳定性。

采用发泡聚苯乙烯 (EPS)颗粒和煅烧高岭土制备了地聚物/EPS轻质保温复合材料,考察了环氧树脂改性前后高岭土基地聚物性能的变化,研究了EPS与高岭土质量比分别为0.5和0.65时,环氧树脂改性及掺杂大理石粉对地聚物/EPS复合材料表观密度、抗压强度、弯曲强度、导热系数、微观结构的影响。结果表明:环氧树脂改性和掺杂大理石粉有助于减少裂纹的产生,改善地聚物与EPS之间的粘结力,提高复合材料的抗压强度和弯曲强度,但会在一定程度上增大复合材料的导热系数。此外,随着EPS与高岭土质量比的增大,地聚物/EPS复合材料的表观密度、导热系数降低。EPS与高岭土质量比为0.65时,制备的地聚物/EPS复合材料表观密度、抗压强度、导热系数分别为507kg/m³、2.05MPa、0.067W/ (m·K),基本满足建筑保温材料的使用要求。

为增强芳纶纤维与树脂基体的界面粘结力,采用LiCl乙醇溶液与KH560乙醇溶液对芳纶纤维进行改性,对改性前后的芳纶纤维表面的微观形貌、接触角、单纱强力、H试样抽拔及复合材料的拉伸性能进行测试分析。结果表明,改性后纤维表面粗糙度增加,与未改性试样相比,接触角减小38.16%,抽出力增大43.55%,其复合材料拉伸强力增加54.26%,有效地提升了力纤维与树脂间的界面粘结力。

采用两步法制备了类石墨烯层片状结构二硫化钼纳米粒子 (MoS₂),通过对其进行X射线衍射 (XRD)、透射电镜 (TEM)等结构表征,表明此法制得的MoS₂纳米粒子层间距远远大于块体MoS₂材料 (0.62nm),达到了0.70nm。以MoS₂纳米粒子作为负极材料的锂离子电池表现出优良的电化学性能,100mA/g电流密度下首次放电比容量达到1439mAh/g,120次循环后依然保持可逆放电比容量约860mAh/g。

为了研究1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯 (FOX-7)对交联改性双基推进剂 (XLDB)能量、工艺性能和燃烧性能的影响规律,基于最小自由能法计算了7MPa下FOX-7替代推进剂中奥克托今 (HMX)对推进剂能量参数的影响,通过流变仪测试了不同FOX-7含量推进剂药浆的黏度,并采用靶线法和稳态燃烧火焰结构研究了不同FOX-7含量推进剂的燃烧性能。结果表明:FOX-7完全替代HMX时,推进剂理论比冲由2647N·s/kg降低至2599N·s/kg,特征速度由1614.4m/s降低至1586.4m/s;推进剂1～15MPa下燃速和压力指数随FOX-7含量增加而升高。

采用六次甲基四胺作为碱源和氟化铵作为晶体生长的形貌调节剂,经过水热反应和煅烧处理在泡沫镍表面生长花簇状ZnCo₂O₄纳米片。通过二次水热反应和煅烧处理在花簇状ZnCo₂O₄纳米片表面原位生长细小的CoMoO₄纳米片,得到具有分级核壳纳米结构的ZnCo₂O₄@CoMoO₄三维电极。通过X射线衍射、扫描电镜、BET比表面积对样品结构、形貌进行了表征。电容性能测试结果表明,ZnCo₂O₄@CoMoO₄三维电极相比较于单独的 ZnCo₂O₄和CoMoO₄电极具有更高的比电容、倍率特性和循环稳定性。在电流密度为5mA/cm²或50mA/cm²下,面积比电容分别达到6.05F/cm²或3.72F/cm²。在电流密度为30mA/cm²下循环充放电3000次后,比电容保持率为94.2%。

具有热激活延迟荧光 (TADF)特性的发光材料在有机发光二极管应用领域需求量巨大。采用经典的Suzuki偶连反应合成了一种单重态-三重态能级差极小 (0.03eV)的新型桥连结构分子。通过荧光寿命随着温度的升高出现寿命延长的现象,证明了新型桥连结构分子具有明显的TADF性能;通过理论计算解释了桥连结构分子具有TADF特性的原因,并提出了电子跃迁的内在相关机理。热重分析表明合成的新型桥连结构分子热稳定性良好。

以活性碳布为基底并依次负载MnO₂、碳纳米管和聚苯胺,制备了一种高性能、自支撑的超级电容器电极。研究了电极组成、微观形貌等因素对电极电学和电化学性能的影响。结果表明:活性碳纤维、MnO₂和聚苯胺作为电化学活性物质能够均匀地分散于电极内部,碳纤维和碳纳米管则作为导电网络;该电极质量比电容可达193F/g (基于整个电极质量计算),显著高于纯活性碳布、活性碳布/MnO₂复合电极以及先前报道的多种电极;同时该复合电极表现出优异的倍率性能和循环稳定性。可为优化电极结构以制备具有高储能密度的超级电容器提供新的借鉴。

采用石墨纳米片 (GNP_S)来诱导聚乳酸 (PLA)结晶,在此基础上进一步研究不同分子量聚乙二醇 (PEG)协同GNPs对PLA结晶及热性能的影响。利用挤出机熔融共混制得一系列PLA基复合材料,并对其进行扫描电子显微镜 (SEM)、X-射线衍射仪 (XRD)、差示扫描量热仪 (DSC)、偏光显微镜 (POM)、热重分析仪 (TG)等测试。结果表明,GNPs作为异相成核点,降低了成核壁垒,能够有效诱导结晶,且未改变PLA的晶型。相比高分子量的PEG,低分子量的PEG促进结晶的效果更显著。与纯PLA相比,PLA/GNPs复合材料的T_50%升高了2.2℃,T_f升高了11℃,而PLA/GNPs/PEG₂₀₀₀₀复合材料的T_50%升高了12℃,T_f升高了13℃;PLA/GNPs/PEG₄₀₀₀的复合材料X_c最大,比纯PLA提高了28.46%。

以醋酸钠 (NaAc)和醋酸铜[Cu (Ac)₂]作为反应体系,采用电沉积法,在氧化铟锡 (ITO)导电玻璃上制备了Zn掺杂的氧化亚铜 (Cu₂O) (Zn/Cu₂O)纳米薄膜,考察了Cu (Ac)₂浓度、沉积温度、沉积时间、沉积电压和溶液pH等制备条件对Cu₂O纳米薄膜光电性能的影响及乙酸锌[Zn (Ac)₂]掺杂量对Zn/Cu₂O纳米薄膜光电性能的影响。结果表明,当反应液中含0.04mol/L Cu (Ac)₂、0.02mol/L NaAc、0.0064mmol/L十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)、0.008mol/L Zn (Ac)₂、溶液pH=5.5、沉积温度为50℃时,施加1.4V电压沉积40min,即可制备形貌较好、光电压达0.3054V的Zn/Cu₂O薄膜,掺杂Zn (Ac)₂的Cu₂O纳米薄膜比纯Cu₂O纳米薄膜具有更高的光电性能。紫外-可见分光光度计、X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和能量色散谱仪等表征结果显示,Zn (Ac)₂的掺杂使得Cu₂O纳米薄膜紫外吸收峰发生蓝移,择优面发生改变,薄膜表面粗糙度增加,形貌由星型结构变为花簇状结构,样品中Zn元素质量分数和原子分数分别为4.03%和2.78%。

采用机械共混法制备了石墨烯/天然橡胶 (GE/NR)和多壁碳纳米管/天然橡胶 (MWCNT/NR)复合材料,利用热重法研究了复合材料的热降解过程,采用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa和Friedman这3种方法对复合材料的热降解动力学参数进行了计算。结果表明:复合材料的起始失重温度 (T₀)和最大热失重速率温度 (T_m)随石墨烯和多壁碳纳米管的加入均有提高,含量分别为5份和2.5份时T₀达到最大值,较NR分别提高了约15℃和10℃,T_m也有提高。3种计算方法结果显示:复合材料的活化能 (E_a)随两种材料的含量增加呈先增加后减小的趋势,在GE含量为5份、MWCNT含量为2.5份时达到最大值。从E_a数据可看出NR基体中掺杂GE和MWCNT均可提高热降解所需的能量,使NR的耐热性提高,总体效果来看,GE的提高效果更显著。

采用有机粘土 (OC)填充溴化丁基橡胶 (BIIR)熔体插层法制备了OC/BIIR纳米复合材料 (BIIRCNs),研究了BIIRCNs的硫化特性、微观相态结构、热稳定性、液体阻隔性能和力学性能。结果表明:OC的加入导致OC/BIIR混炼胶的硫化速率下降,交联密度增加;OC的加入提高了BIIRCNs的热稳定性;随OC含量的增加,BIIRCNs对有机溶剂的吸附量先下降后上升,5份OC制备的BIIRCNs的溶剂吸附量较纯BIIR下降30%;当OC含量为5份时,BIIRCNs中OC片层间距增至3.96nm (OC的起始层间距为2.44nm),且OC在橡胶基体中分散相态较为细致、均匀,表明形成了插层型甚至是部分剥离型结构的复合材料;5份OC制备的BIIRCNs的拉伸强度和撕裂强度分别约为7.60MPa和11.26N/mm,较纯BIIR的3.14MPa和7.42N/mm分别提高了约142%和52%。

利用Haake转矩流变仪结合压片工序制备了不同纳米填料填充的剪切增稠胶/热塑性聚氨酯 (STG/TPU)复合材料。利用扫描电子显微镜和动态热机械分析仪研究复合材料的微观结构和动态力学性能 (例如玻璃化转变温度T_g、动态模量和损耗因子)。结果表明:STG与TPU的工艺相容性较好,可形成宏观均相、微观非均相的体系;温度谱显示共混聚合物的T_g向低温方向发生移动且在T_g下呈现较高阻尼峰值,有效阻尼温度范围ΔT_0.7超过40℃;频率谱表现出材料低频下隔振所需的高阻尼性能;在室温下添加同等体积分数的短玻璃纤维 (GF)比SiO₂颗粒更能有效增强阻尼效果,这结论与提出的分析预测模型数据存在合理的一致性。这种高阻尼、宽温域、宽频带的聚合物材料展现出广阔的应用前景。

采用机械研磨和固相烧结制备高电压的镍锰酸锂材料 (LNMO),并包覆氧化铝 (AO)、钛酸锂 (LTO)、氧化锆 (ZO)来改善材料的充放电倍率和循环性能,并通过扫描电子显微镜 (SEM)和激光颗粒粒度分析检测材料的微观形貌和宏观颗粒。结果表明:钛酸锂包覆改性的镍锰酸锂样品LNMO/LTO颗粒表面光滑,呈现为多面体形状,结晶度更好。包覆改性处理后的LNMO/AO、LNMO/ZO和LNMO/LTO在大倍率2C时的放电比容量有显著提高,相应的放电比容量分别为72mAh/g、95mAh/g和72mAh/g,均高于初始样品LNMO的51mAh/g。氧化锆包覆改性的LNMO/ZO材料的电荷转移阻抗显著降低,为404Ω,初始LNMO的电荷转移阻抗为1851Ω,可能是材料电化学性能得以改善的原因之一。

为了研究传爆药在战场上对高温火焰的敏感程度及响应程度,选用JFox、JH-14、PBXN-53种典型的传爆药,用油压机压制大约90%理论密度的药柱,以美军标MIL-STD-2105C和北约军标STANAG4240为参考确立了快速烤燃和慢速烤燃实验方法,以模拟遭受火灾、高温时的战场环境。通过对响应时间及响应时间段内火焰的平均温度的分析,并根据壳体破碎状态及位置、残药数量和位置、鉴证板状态等,判定传爆药的响应等级。实验结果表明,JH-14较为敏感,快速烤燃实验中发生爆燃,慢速烤燃实验中发生了爆轰,属于易损性弹药;PBXN-5较为敏感,对壳体破坏大,快速烤燃响应等级为爆燃,慢速烤燃响应等级为爆燃,不属于非易损性弹药;JFox较为钝感,对壳体破坏小,快速烤燃响应等级和慢速烤燃响应等级都是燃烧,属于低易损性传爆药。

以正硅酸乙酯为原料,去离子水和无水乙醇为溶剂,盐酸和氨水为催化剂,通过酸/碱两步溶胶-凝胶法制得SiO₂醇凝胶,经过老化、溶剂置换等后续工艺,在亚临界条件下干燥制备了块状SiO₂气凝胶,并对其干燥机理进行分析。采用XRD、SEM、TEM、BET、FT-IR及DSC-TG等手段对样品进行了表征。结果表明,当干燥温度为220℃、干燥压力为3.5MPa时,制备的样品性能最佳,该样品气凝胶为无定型结构,表观密度为0.221g/cm³,比表面积达973.68m²/g,孔容为2.1cm³/g。经过600℃高温煅烧3h前后对比,孔型和孔径分布基本无变化,比表面积仍高达850.59m²/g,孔容为1.6cm³/g。本研究采用亚临界干燥方法,大大简化了气凝胶的干燥工艺,制备的气凝胶开裂收缩小,透明度高,有较好的热稳定性。

采用力学性能测试和扫描电镜等手段研究了不同网络调节剂、固化剂和键合剂对3,3-二叠氮甲基氧丁环-四氢呋喃共聚醚 (BAMO-THF)推进剂力学性能的影响。结果表明:网络调节剂三羟甲基丙烷使推进剂高温50℃和常温25℃强度提高到0.318MPa和0.358MPa;固化剂的异氰酸酯使推进剂高温和常温强度提高到0.656MPa和0.734MPa;组合键合剂N和T使BAMO-THF推进剂的高温、低温和常温强度分别达到0.653MPa、2.228MPa和0.693MPa,延伸率分别为47.0%、62.1%和42.3%。

介绍了复合材料帽形长桁预成型体的热隔膜成型工艺研究,完成了复合材料帽形长桁的固化制备,并分析了成型温度、变形速率和膜片对复合材料帽形长桁热隔膜预成型过程的影响。结果表明:采用热隔膜成型工艺成功制备了复合材料帽形长桁预成型体,热隔膜预成型温度为75±5℃,完成固化的复合材料帽形长桁满足无损检测要求。对成型温度和隔膜间抽真空速率同时进行优化,才能确保预浸料具有最好的滑移能力。增加膜片厚度、提高膜片刚度都能显著提高热隔膜成型质量。

采用缠绕成型工艺,成功制备了车用变宽度等截面连续纤维增强环氧树脂基复合材料板簧,从纤维质量分数、微观形貌、疲劳寿命及破损方式等方面初步分析了复合材料板簧的成型质量和疲劳寿命。结果表明,相对于阳模面,复合材料板簧阴模面具有更高的纤维质量分数,更容易出现贫胶现象。疲劳寿命实验表明,所制备的复合材料板簧疲劳寿命高达22万次以上,拉伸破坏发生在纤维质量分数较高的阴模面。

利用核桃壳作为原料制备出普通核桃壳活性炭 (WS)和软锰矿改性核桃壳活性炭 (WS_Mn),探讨了WS_Mn中改性剂软锰矿的最佳添加量,并对2种活性炭进行了表面特性分析,研究了2种活性炭对溶液中Cu²⁺的吸附特性。结果表明:当软锰矿添加量为1% (质量分数)时,WS_Mn的孔隙结构更加发达,以微孔和中孔为主,比表面积为1433.13m²/g,总孔容为0.9083cm³/g,比表面积比未添加软锰矿的核桃壳活性炭提高了27.16%。室温下,当活性炭投加量为6g/L,Cu²⁺溶液质量浓度为200mg/L,溶液初始pH=4.3,吸附平衡时间为1h时,WS_Mn和WS对溶液中Cu²⁺的去除率分别为95.5%和73.67%。准二级动力学方程和Langmuir吸附等温方程能准确地描述2种活性炭对Cu²⁺的吸附过程。

通过旋蒸法制备了Cu/ZSM-5、Fe/ZSM-5和Fe-Cu/ZSM-5 3种样品,使用X射线粉末衍射 (XRD)、N₂-吸附/脱附、氢气程序升温还原 (H₂-TPR)、氨气程序升温脱附 (NH₃-TPD)技术对其进行了表征,并研究了其 NH₃-SCR催化还原NO性能。实验结果表明,Fe和Cu双金属改性Fe-Cu/ZSM-5样品催化性能优异,具有较宽的反应活性温度窗口,在200～560℃范围内的转化率均超过90%,在290～400℃下转化率可达到98%以上。Fe-Cu/ZSM-5样品优异的催化性能与其具有丰富的中酸性位和良好的氧化还原性能密切相关。

通过研究自制的蛭石改性聚苯乙烯树脂,对比颗粒活性炭在反应时间、材料投加量和pH的影响下对水中甲醛,苯酚和三氯乙醛的去除效果,得出了两种材料的最佳反应条件。颗粒活性炭的最佳反应条件为:反应时间60min,最佳投加量1g/L,当溶液pH=5时,对10mg/L苯酚的去除效果最佳,去除率为28.9%,而当pH=11时,对3mg/L甲醛和2mg/L三氯乙醛的去除效果最好,去除率分别为23.8%和86.5%;蛭石改性聚苯乙烯树脂的最佳反应条件为:反应时间60min,最佳投加量1g/L,最佳反应pH=11,对3mg/L甲醛、10mg/L苯酚和2mg/L三氯乙醛的去除率分别为5.2%、22.2%和97.8%。并对两种材料去除水中混合有机物的效果进行比较研究。

以CuSO₄·5H₂O为铜源,Na₂WO₄为钨源,通过改变多种水热反应条件制备出了CuWO₄粉体,利用X射线衍射分析 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)等分析手段对样品的形貌结构进行了研究,并以罗丹明B作为降解物、可见光作为光源,对产品的光催化性能进行了评价。结果表明,制备CuWO₄纳米粉体材料的适宜条件:pH=4,反应温度为180℃,反应时间为12h,铜钨浓度比Cu²⁺∶WO^2-₄=1∶1,产物降解效率可达97.1%。

以制备高性能、价格低廉的新型染料废水生物吸附剂为目标,对色度大、生物难降解、危害大的染料废水进行吸附实验研究。利用制备的葎草叶对结晶紫进行吸附,考察了吸附时间、pH、葎草叶投加量、结晶紫初始质量浓度、温度对吸附过程的影响,并通过吸附等温线、吸附热力学、吸附动力学对吸附机理进行描述。结果表明:在葎草叶投加量为0.4g、pH=7、温度298K、吸附时间60min、结晶紫初始质量浓度为100mg/L条件下,吸附效果较优,吸附率可达96.8%,平衡吸附量与结晶紫初始质量浓度呈正相关;葎草叶吸附结晶紫的吉布斯自由能ΔG<0,焓变ΔH>0,熵变ΔS>0,表明吸附过程是自发的吸热过程;吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型;吸附动力学符合准二级动力学模型,葎草叶对结晶紫的吸附以化学吸附为速率控制步骤,结晶紫主要吸附在葎草叶表面。内扩散动力学模型研究表明,葎草叶对结晶紫的吸附过程存在膜扩散和内部扩散。葎草叶作为吸附剂可有效地去除染料废水中的结晶紫,为染料废水生物治理提供了新的方法和思路。

采用硅酸钠和正硅酸乙酯 (TEOS)两种硅源作为前驱体,钛酸丁酯 (TBOT)为钛源,氢氟酸 (HF)为催化剂,在低温下合成了SiO₂/F-TiO₂光催化剂。通过场发射扫描电子显微镜,X射线衍射,光致发光光谱、氮吸附-脱附量和孔径分布、紫外-可见漫反射光谱等测试,分析了合成的催化剂的微观结构、晶形变化、光吸收阈值和禁带宽度、比表面积和孔径分布、电子-空穴对的重组情况等特性。通过模拟太阳光下罗丹明B的降解评价了所制备催化剂的光催化活性,通过添加不同的捕获剂对其光催化机理进行了探讨。结果表明:SiO₂的引入改变了F-TiO₂的微观结构和晶形,使其禁带宽度从2.82eV降至2.73eV,比表面积从86.316m²/g增加到115.638m²/g。0.03g Ti∶Si=4∶1的SiO₂/F-TiO₂在2h内对10mg/L罗丹明B的降解率可达98.3%。超氧自由基 (O₂·^-)在光催化过程中起主要作用。

以醋酸锌、氢氧化钠为原材料,采用十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)、十二烷基苯磺酸钠 (SDBS),通过水热法制备纳米ZnO。利用X射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)以及紫外-可见分光光度计等测试手段对产物的结构、形貌和光催化性能进行表征。结果表明:通过加入不同表面活性剂 (即CTAB、SDBS)可以得到花状、棒状ZnO微纳米晶。经过250W紫外灯照射180min后,利用CTAB和SDBS为模板剂合成的ZnO对甲基橙的降解率分别达到了90%和96%。

利用半导体光催化剂解决环境污染问题是当今世界的研究热点。利用水热法制备了不同Ba²⁺掺杂量的BiVO₄光催化剂,并利用X射线粉末衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)和能量色散X射线光谱仪 (EDS)表征手段研究其结构及形貌特征,同时通过降解罗丹明B (RhB)评价其光催化活性。结果表明:制备的BiVO₄具有哑铃状形貌,为单斜白钨矿结构。Ba²⁺可能取代了晶胞中Bi³⁺的位置,不仅导致BiVO₄晶体结构的变化,而且提高了BiVO₄的光催化活性,最佳掺杂量样品0.1 Ba²⁺∶BiVO₄在模拟太阳光的照射下2h的降解效率可达31%,为进一步提高 BiVO₄的光催化活性提供了实验基础。

采用真空膜蒸馏工艺及聚偏氟乙烯 (PVDF)疏水微孔膜脱除水中溶解氧。本实验分别考察了真空度、温度、流速对溶解氧脱除率以及对膜通量的影响。结果表明:真空度越大、流速越高溶解氧的脱除效果越好,膜通量也越高。采用不同孔径的PVDF商品膜和自制的PVDF疏水微孔膜在最优工艺条件下即真空度为0.1MPa,温度为30℃,流速为160L/h进行脱氧实验,溶解氧最高脱除率可以达到94.8%,自制膜与商品膜的脱除率相当。采用串联式PVDF膜组件进行水相脱氧,溶解氧的脱除效率高,脱除率可以达到95%。

以蓖麻油改性二元醇、六亚甲基二异氰酸酯和N-甲基二乙醇胺为主要原料,合成了一种分子链中含有两亲性基团的阳离子型水性聚氨酯 (CiPU);采用悬浮聚合法以自制CiPU为壁材、硬脂酸丁酯 (Bs)为芯材制备了CiPU/Bs相变微胶囊。采用傅里叶变换红外光谱仪和高效凝胶渗透色谱仪对CiPU的分子结构及相对分子质量进行表征,研究了CiPU/Bs相变微胶囊悬浮液的稳定性。采用激光光散射粒度分析仪、透射电子显微镜、差示扫描量热法和热重分析对CiPU/Bs相变微胶囊粒径、形态结构和热稳定性能进行了表征。结果表明,CiPU/Bs相变微胶囊呈球状均匀分布,具有明显的核壳结构,囊壁约为50nm,具有较好的弹性,粒径在1μm左右,且随芯材用量增加,粒径增加,其相变温度为27.7℃,相变焓为24.8J/g,包裹率达80%,耐热温度达230℃。

在丁苯橡胶 (SBR)基体中分别加入少量尼龙短纤维和芳纶短纤维,制备了橡胶复合材料,研究了短纤维分散性及短纤维对橡胶复合材料加工性能、拉伸力学性能、硬度及动态力学性能的影响。结果表明:填充量为2份时,短纤维可以明显地改善橡胶复合材料模量和硬度、撕裂强度、动态储能模量、动态损耗,芳纶短纤维改性效果优于尼龙短纤维;增加纤维长度 (从1mm增加到3mm时)有利于提高改善效果;相比尼龙短纤维,芳纶短纤维的分散性较差,橡胶加工过程中初始模量增加较大。

设计并合成了一种三联吡啶和铜离子的配合物,该配合物能够作为荧光增强型探针对硫离子进行选择性检测,且具有良好水溶性,检测限达到10^-7mol/L。通过核磁氢谱和元素分析对三联吡啶配体的结构进行了表征。其检测机理是在探针溶液中逐渐加入硫离子的过程中,硫离子与铜离子形成硫化铜,从而破坏了铜配合物的结构,使得三联吡啶配体的荧光得以恢复。该探针有望应用于生物体内和环境中H₂S等含硫物质的荧光检测。

荧光碳点及其水凝胶材料由于其优异性质如生物相容性、发光稳定性等在光电器件、传感器和显示器等领域起到了重要作用。综述了荧光碳点及其荧光水凝胶材料的研究进展。详述了荧光碳点的两类制备方法:自上而下和自下而上制备法;3种碳点基水凝胶:碳点/小分子凝胶剂复合凝胶、碳点/天然高分子复合凝胶和碳点/合成高分子复合凝胶。最后,探讨了该领域亟待解决的问题,并进行了展望。

为考察聚酰亚胺阻燃织物的耐热稳定性及热解气体成分,利用热重红外联用技术对聚酰亚胺织物的热解特性进行研究,通过热重法对样品进行定量分析,通过傅里叶变换红外光谱对织物热解逸出气体进行定性分析,同时对比了聚酰亚胺织物、阻燃棉织物、阻燃棉和芳纶ⅢA织物的热解性能。结果表明:在热重实验中,聚酰亚胺阻燃织物在550℃左右才开始热解,热解温度远高于阻燃棉和芳纶ⅢA织物,其最大热解速率稍低于芳纶ⅢA织物。通过观察傅里叶变换红外光谱发现,聚酰亚胺阻燃织物热解后逸出气体成分相对最少且基本为CO₂和CO气体,芳纶ⅢA织物热解后逸出气体成分较为复杂,阻燃棉织物热解后伴有有毒气体逸出,聚酰亚胺阻燃织物可作为消防防护服外层织物使用。

对CCF300/5228A复合材料进行了热隔膜成型工艺的研究,通过对CCF300/5228A预浸料的改性,确定了热隔膜成型用CCF300/5228A预浸料的基本参数。结合CCF300/5228A预浸料的基础理化实验和变形行为的建模分析,对CCF300/5228A复合材料的热隔膜成型工艺参数进行了选择和优化,并根据最优的热隔膜成型工艺参数制备了复合材料C型结构试验件。

以葡萄糖、异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇400、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷、2,2-羟甲基丙酸和三乙胺为主要原料,合成了绿色环保的水性紫外光固化聚氨酯。通过纳米粒度仪、傅里叶变换红外光谱仪、光学接触角测量仪及耐水性测试、乳液稳定性测试、涂层透过率测试等对涂膜的结构、性能进行分析和表征。结果表明,葡萄糖的加入能够明显改善涂膜的亲水性,制备的涂膜透明度高,热性能稳定,力学性能良好。

碳化钨作为一种新型功能材料,具有类铂的催化性能,其在电催化活性、选择性和抗CO中毒能力等方面具有一定优势。因此,纳米碳/碳化钨在催化领域具有潜在的应用价值。总结了近年来新型纳米碳与碳化钨的制备方法、以及在催化等领域的应用研究,并预测了其在能源环境领域的应用前景。

以三羟甲基硫化膦与亚磷酸三甲酯为原料,合成一种笼状有机磷阻燃剂4-硫代-2,6,7-三氧杂-1,4-二磷杂双环[2.2.2]辛烷 (SDPCP)。研究得出最佳工艺条件为:三羟甲基硫化膦与亚磷酸三甲酯的摩尔比为1,甲醇钠为催化剂,在氮气氛围下,缓缓升温至90℃保温反应7h,蒸馏出甲醇得到黏性油状粗产物,在0℃冰水洗涤得到产物,最终产物收率为96.1%。利用红外光谱、核磁氢谱、热重分析及极限氧指数等技术手段对该产物的结构及性能进行表征,并测试了产物的阻燃性能。结果表明:产物无论是单独应用于聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)中还是与三聚氰胺聚磷酸盐 (MPP)复配后应用于PBT中都有很好的阻燃效用。

材料的力学性能对其后续应用会产生重要影响,当前国内外有关三维编织复合材料圆管力学性能的研究还不够深入。针对这一问题,探讨了三维编织复合材料圆管的细观结构特征,如单胞模型、内部编织结构以及单胞特性与编织工艺参数之间的联系等,研究了三维编织复合材料圆管在拉伸、压缩、冲击、扭转、疲劳等不同载荷下的力学行为及破坏模式,总结了三维编织复合材料圆管模拟仿真的思路方法,归纳了材料损伤演化模式/失效机理特性,指出了目前存在的问题及未来三维编织复合材料圆管力学性能的研究方向。

紫胶是唯一的动物树脂,具有粘着力强、绝缘性良好、耐油耐酸等优良性能,广泛应用于国防、医药、食品等行业。紫胶生产过程中会产生含水溶性蛋白、糖、无机盐、色素等复杂成分的有机废水,废水有毒有害,难降解,产量大而分散,不经处理直接排放会严重污染环境。介绍了沉降法、热聚沉法、电解絮凝法、紫外线-芬顿 (UV-Fenton)光催化法、羟基氧化法、生物法等紫胶废水处理方法的研究现状,并总结了这些方法的优缺点。针对紫胶废水有毒、高盐、浓度高、固体悬浮物含量高的特点,指出化学氧化法与生物氧化法的组合技术具有广阔的应用前景。

Cr⁶⁺是高毒性重金属污染物,一般采取还原而降低毒性的方法对其进行处置。光催化还原技术以其经济实用性、简单易操作等优点,成为处理Cr⁶⁺具有应用前景的方法之一。将类石墨相氮化碳 (g-C₃N₄)纳米片 (g-NCN)进行苝四羧酸二酰亚胺 (PTCDA)修饰,成功制备具有可见光响应的PI-g-NCN光催化剂。PI-g-NCN在波长大于420nm可见光条件下可高效光催化还原Cr⁶⁺,在5% PI-g-NCN催化剂投加量1g/L、甲醇体积比浓度为3%的反应条件下,100mg/L Cr⁶⁺ 60min内还原率达100%,反应过程遵循准一级动力学规律。PI-g-NCN光催化剂具有较好的稳定性,循环反应4次,其Cr⁶⁺还原率仍可达99.34%。

首先用显色剂5- (5-溴-2-吡啶偶氮)-2,4-二氨基甲苯 (5-Br-PADAT)在pH=4.5的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中“钓”Co²⁺,将生成的Co²⁺-5-Br-PADAT修饰在氧化铟锡 (ITO)玻璃电极上,然后采用电沉积法将其还原制备成纳米钴/ITO修饰电极。基于此,构置出一种准确性高、灵敏度好的测定水合肼的电化学传感器,并建立了测定肼的新分析方法。结果表明,制备的Co²⁺-5-Br-PADAT络合物可以稳定存在,运用电化学方法还原的纳米钴通过扫描电镜鉴定为球状颗粒,催化结果显示纳米钴对水合肼具有良好的催化作用,且加入显色剂构置的传感器的性能显著优于无显色剂的情况。将该传感器用于模拟水样中水合肼的测定,相对回收率达95%～105%,可以满足环境体系中微量组分的测定。

通过简单的水热反应法,制备了一种可同时降低主流烟气中重金属的钛酸盐纳米线。采用X射线粉末衍射分析 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜 (TEM)和物理吸附仪等手段对合成纳米线的结构进行表征。结果表明:钛酸盐纳米线对有害成分的吸附降解机理表现为物理吸附和化学吸附的共同作用;在卷烟滤嘴中添加钛酸盐纳米线后,主流烟气中铬 (Cr)、镍 (Ni)、砷 (As)、镉 (Cd)和铅 (Pb)的释放量分别降低了30.8%、29.3%、60.4%、53.0%和37.4%。