无机荧光材料主要由基质和激活剂构成,具有吸收能力强、转换率高、物理化学性质稳定等特点。综述了无机荧光材料的发光原理及制备方法。无机荧光材料的制备方法主要包括高温固相法、溶胶-凝胶法、化学共沉淀法、水热合成法、微波辐射法、燃烧合成法等,介绍了不同制备方法的优缺点并对无机荧光材料的研究方向进行了展望。

随着便携式可穿戴电子产品的快速发展,人们对柔性储能器件的需求愈加迫切。超级电容器是一种新型电化学储能器件,具有功率密度高和使用寿命长等特点,因而成为柔性储能器件研发的一个重要方向。近年来,纸由于具有柔韧性和多孔的结构、环境友好等优点,在柔性超级电容器研究方面引起了广泛关注。总结了纸基柔性超级电容器电极材料的相关研究,并对其发展趋势进行了展望。

通过硬模板自组装技术可将无序的纳米颗粒组装成为结构有序、易于调控的复合型纳米材料,与其他制备有序微纳米结构的方法相比,这种由自组装方法制备的纳米材料成本较低,适合大规模生产,同时相对于单个纳米颗粒具有优异的电磁、光学和催化性能。这些特性使其在催化剂、新材料和生物医学等领域有着广泛的应用前景。为此,对常见的硬模板进行分类,介绍了不同类型硬模板的制备方法,以及近年来基于硬模板自组装技术研究领域国内外的发展现状,分析了以模板为基底通过物理或化学作用力实现纳米颗粒阵列排列的作用过程,最后对硬模板自组装纳米颗粒技术的发展前景进行了展望。

聚合物材料的自愈合能延长材料的使用寿命,减少资源的浪费。聚氨酯材料因具有特殊相态结构而广泛用于自愈合研究。与动态非共价键相比,聚氨酯材料中引入动态共价键,不仅可以实现自愈合,也能赋予材料较好的力学性能。综述了自愈合聚氨酯材料中引入动态共价键的类型、愈合条件以及力学性能,指出平衡动态共价键的刺激条件、愈合效率和力学性能之间的矛盾是今后的研究方向。

碳在自然界中分布广泛,在生物质中含量尤为丰富。依据碳材料的特殊组构性能,综述了生物质在水热条件下所制备碳微球的组成结构,讨论在底物中加入添加剂对碳微球物理化学性质的影响,并分析其形成机理。阐述水热法制备碳微球在环境修复、催化载体、电化学电极、电容器与生物医药等相关领域的应用。最后对碳微球的应用与前景进行展望,并提出复合碳微球将是今后的主要发展方向。

随着化石燃料需求的增加,CO₂大量排放,温室效应日益严重,目前面临的最大问题是如何经济且高效地捕获CO₂。虽然沸石和活性炭等一些传统吸附剂已被广泛应用,但其造价相对较高,因此需要开发廉价且高效的CO₂吸附剂。综述了从黏土和废料中开发低成本CO₂吸附剂的研究进展,从物理化学方面讨论吸附剂对CO₂吸附性能的影响,最后对廉价高效CO₂吸附材料进行了展望。

频发的原油泄漏事故可以对海洋生物和水体环境造成不可逆转的破坏,越来越多地引起了大家的关注。此外,工业发展和人类活动也会产生废油,这些油类污染严重损害了渔业和旅游业,甚至导致周围人类健康和居住出现问题。到目前为止,还没有切实可行的方法来有效地减少原油泄漏所造成的破坏。众多科学家开始致力于开发用于清洁油污的环保高效吸收剂。在当前众多研究中,生物质气凝胶已被证明可以用作油水分离的优异吸收剂,在解决泄露原油问题领域极富潜力。

卟啉由于具有独特的电学、光学和催化性能,在可见光光催化应用中表现出巨大的潜力。简述了近年来基于卟啉超分子组装体的构筑和光催化应用的最新进展,并且介绍了卟啉与二维共轭材料的纳米结构复合材料在光催化降解和分解水产氢中的应用。通过讨论目前卟啉超分子自组装体系光催化剂存在的问题,提出今后的研究重点。

TiO₂半导体材料由于具有催化活性高、成本低廉且化学性质稳定等优点,在环境治理及能源转化领域受到广泛关注。然而TiO₂本身禁带宽度较大,仅在紫外光范围内具有较高的催化活性,且电子-空穴对的再复合率较高,导致其对于太阳光的利用率较低。如何提高TiO₂半导体材料对于太阳光的利用率并促进电子-空穴对的快速分离成为当前的研究热点。从TiO₂纳米材料微观结构调控以及负载改性方式两方面综述了其最新研究进展,以期对进一步改善TiO₂基纳米材料的光催化性能提供一定的指导意义。

整体式催化剂因压降低、催化效率高和机械性能好等优点而被广泛应用于各个领域,堇青石是整体式催化剂常用的载体,但是存在比表面积小的缺点。因此,制备高性能的涂层是整体式催化剂制备的关键。总结了以堇青石为载体的整体式催化剂涂层的制备方法及研究进展,并对整体式催化剂涂层的制备进行了展望。

ZnO因其具有较高的紫外光催化活性、无毒、价廉而受到人们的广泛关注。但ZnO带隙较宽,只能在波长较短的紫外光照射下才能被激发,ZnO量子产率较低,光生载流子复合率较高,限制了ZnO在光催化领域的应用。采用Ag修饰可以显著地提高ZnO光催化性能,根据Ag-ZnO的不同制备方法进行了分类,综述了国内外Ag-ZnO复合材料的制备工艺及其光催化性能研究的最新成果。

电泳涂料的合成与应用是涂料行业的一个突破性进展。综述了环氧丙烯酸电泳涂料的研究进展,主要介绍了环氧丙烯酸树脂的合成方法,环氧丙烯酸电泳涂料研究的概况,简要概述了环氧丙烯酸电泳涂料的应用领域及未来展望。

静电纺丝纳米纤维膜因其多孔结构、高渗透性和特殊的表面性能,使其在油包水乳液分离中具有极大的应用潜力。综述了国内外采用静电纺丝技术制备油水乳液分离膜材料的部分成果和使用现状,介绍了电纺不同材料和经过不同后处理工艺制备的不同结构的纤维膜在油水乳液分离中的应用和分离性能。

简要介绍了碳纤维的性质、应用以及上浆剂对碳纤维增强树脂基复合材料界面性能的增强作用,并详细阐述了纳米SiO₂、碳纳米管、石墨烯或氧化石墨烯等纳米粒子改性上浆剂对碳纤维复合材料界面性能的影响。

以三氧化钼、草酸、盐酸多巴胺为原料,通过水热和高温煅烧的方法制备了碳化钼与氮掺杂碳纳米管(Mo₂C/N-C)复合材料。采用X射线衍射仪、热重分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱等表征手段研究了Mo₂C/N-C复合材料的化学组成、结构与形貌,并使用电池测试系统对材料进行了电化学性能测试。结果表明:Mo₂C/N-C复合材料具有棒状碳纳米管结构,长径比较大,Mo₂C纳米微晶均匀分布在氮掺杂的碳基质中。Mo₂C的纳米微晶缩短了Li⁺离子的扩散路径,纵横比较大的棒状结构缩短了电解质中离子迁移路径,且氮掺杂的碳基质加速了电子转移并在放电/充电循环期间缓冲了Mo₂C的体积变化。用Mo₂C/N-C作为锂离子电池的负极材料,电流密度为100mA/g时,复合材料初始放电比容量为1146.5mAh/g,充电比容量为855.2mAh/g,库伦效率为74.59%。经过100次充放电循环后,复合材料放电比容量为574.2mAh/g,库仑效率为98.08%,表现出优异的电化学性能。

采用简单的机械球磨法和高温热解法将热解碳包覆在纳米硅表面,再通过二次球磨制备出碳包硅/石墨复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对复合材料的微观结构和表面形貌进行表征,并将该复合材料制成扣式电池,对其进行恒流充放电循环性能测试和交流阻抗测试。研究发现,碳包硅/石墨复合材料首次可逆比容量为1026mAh/g,经过50次循环后,比容量仍然保持在875.4mAh/g,容量保持率为82.27%。循环稳定性远高于单一的碳包硅材料,极大地提高了硅基材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。

首先阐述了电子设备对高效散热和电磁兼容问题的迫切解决需求,同时说明了材料导热和吸波的基本原理,分析出材料导热性能的提升与吸波效能之间存在的矛盾,并以复合添加羰基铁粉、碳基吸波剂、Al₂O₃、ZnO为功能填料,采用高温模压成型工艺制得导热吸波硅橡胶。结果表明:所制备的导热吸波硅橡胶反射率<-10dB(10～14GHz),导热系数>1.5W/(m·K),在保证高效电磁波吸收特性的基础上显著地改善了硅橡胶的导热性能,并从微观组织结构的角度解释了材料高性能热传导机制和电磁波吸收机理,结合实际应用背景,说明了导热吸波硅橡胶典型的应用方式,为解决电子器件散热和电磁干扰问题,提出了一种便于操作、行之有效的新型方法。

采用无钯化学镀法将镍薄层沉积到粉煤灰空心微珠表面,再利用原位聚合法制备了镍包覆粉煤灰空心微珠/聚吡咯复合材料。通过X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪和扫描电子显微镜对复合材料的结构和形貌进行了表征,利用矢量网络分析仪研究了复合材料的吸波性能。结果表明:镀镍粉煤灰空心微珠与聚吡咯复合后,吸收频带变宽,吸波性能得到改善;镍包覆粉煤灰空心微珠/聚吡咯复合材料最小反射损耗在出现在14.5GHz处,为-9.6dB,反射损耗小于-5dB的频带宽为8.1GHz。

采用高温固相法,成功制备了Dy³⁺离子掺杂的CaWO₄∶Dy³⁺发光材料。利用X射线衍射、拉曼光谱和荧光光谱对其结构和荧光性能进行表征,探讨了Dy³⁺浓度对CaWO₄∶Dy³⁺结构和发光性能的影响。结果表明:Dy³⁺可以有效掺入到CaWO₄基质中,且不改变基质原有的晶体结构,获得单一的白钨矿结构。用基质吸收峰激发CaWO₄∶Dy³⁺晶体,由发射谱推测样品中基质和Dy³⁺之间存在能量传递。对比不同掺杂浓度下Dy³⁺的离子发射光谱,发现随掺杂浓度的不同,480nm(蓝)和575nm(黄)的发射强度有明显变化,证实浓度为4%(摩尔分数)时强度达最大。

采用共混-紫外接枝法制备亲水膜,以聚偏氟乙烯(PVDF)为铸膜液原料,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,纳米碳酸钙、纳米二氧化硅为共混剂,二苯甲酮(BP)为光引发剂接枝丙烯酸。用光学显微镜、接触角测量仪对制备的共混膜的均匀性和亲水性进行表征。结果表明,当PVDF的含量为12%(质量分数),搅拌时间为3h时,制备的亲水膜均匀性较好,接触角为72.41°;当纳米碳酸钙添加量为5%(相对PVDF的量)、接枝时间为50min、BP用量为0.3mol/L、丙烯酸用量为5%时,制备的亲水膜均匀性较好,接触角为26.26°;当纳米二氧化硅添加量为5%(相对PVDF的量)、接枝时间为40min、BP用量为0.4mol/L、丙烯酸用量为6%时,制备的亲水膜均匀性较好,接触角为27.49°。以上结果表明,通过共混-紫外接枝法能够提高膜的亲水性。

在聚酰亚胺(PI)制备阶段,将SiO₂气凝胶粉末加入到N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和聚酰胺酸(PAA)中分别制备复合薄膜,对比研究了在PAA聚合前后加入SiO₂气凝胶粉末对PI热稳定性及隔热性能的影响。扫描电子显微镜分析表明在PAA聚合前加入SiO₂气凝胶粉末能够使气凝胶在PI基体中分散均匀,形成均匀的热阻网络,同时也保留了气凝胶的孔洞结构。热失重分析表明PI的热稳定性随着SiO₂气凝胶含量的增加而提高,当SiO₂气凝胶含量为20%时(wt,质量分数,下同),聚合前加入SiO₂气凝胶制备的复合薄膜热失重初始温度提高了180℃,而聚合后加入SiO₂气凝胶则只提高了87℃。导热系数测试结果表明SiO₂气凝胶的加入提高了PI的隔热性能,当SiO₂气凝胶含量为20%时,聚合前加入气凝胶制备的复合薄膜的导热系数为0.071W/(m·K),聚合后加入气凝胶制备的复合薄膜导热系数为0.1343W/(m·K)。说明在PAA聚合前加入SiO₂气凝胶粉末更能发挥气凝胶的优异性能。

以高强度、高开孔率、低厚度聚酯机织物为新型增强基材,首次采用双刮刀共涂布法,结合铸膜液黏度选择,实现了聚砜铸膜液在机织物表面上的超薄、低缺陷涂布,并通过非溶剂致相分离和界面聚合,成功制备了织物增强型薄层复合正渗透膜。该膜具有活性层-织物嵌入式多孔支撑层两层结构,整体厚度约60μm,拉伸强度和杨氏模量分别约为90MPa和370MPa。该膜结构强度满足了正渗透膜规模化生产与使用的要求,具有良好的实际应用价值。此外,由于增强机织物嵌入多孔支撑层内部,所制备的正渗透复合膜内浓差极化现象较轻,结构参数低至303.0μm,以1.0mol/L的NaCl溶液作汲取液,正渗透(FO)模式下膜渗透通量可达21.8LMH。

以外型-1,4,4a,9,9a,10-六氢-9,10(1′,2′)-桥苯亚基-1,4-桥亚甲基蒽(HBMN)和5-正己基-2-降冰片烯(HN)为单体,通过开环易位聚合、氢化、季胺化等系列反应,制备了9种阴离子交换膜(AEM)。通过核磁共振氢谱仪对聚合物的结构进行表征,并计算出聚合物的氯甲基化程度和离子交换容量,研究了阴离子交换膜的电导率、吸水率、溶胀率及力学性能随离子交换容量的变化规律。结果表明:当HBMN与HN摩尔比为65∶35时,制备的阴离子交换膜(Cl-H-HMHN-b-30)具有最优的综合性能,其离子交换容量为2.16mmol/g;20℃时阴离子交换膜的电导率、吸水率和溶胀率分别为20.6mS/cm、34.1%和3.20%;80℃时,阴离子交换膜的电导率和吸水率分别为85.4mS/cm和55.8%。

锂金属具备超高理论能量密度3860mA·h/g和最低的电极电位-3.04V等优点,受到了人们的广泛关注。但锂金属枝晶问题严重,极大地限制了锂电池的商业化进程。基于固有微孔聚合物DMBP-TB((其中DMBP为二甲基联苯,聚合物属于Trger′s base TB聚合物,故命名为DMBP-TB)为负极保护膜,可实现对金属锂的高效保护以及高库仑效率的长循环。DMBP-TB聚合物一方面可为锂离子沉积提供通道,另一方面可缓冲锂金属充放电过程中体积变化带来的应力变化。采用固有微孔聚合物包覆,可在面电流密度高达2mA/cm²时高效循环150周。该多孔聚合物拥有良好的成膜特性,因而可用简便的旋涂法实现大面积的制备,便于金属锂负极进一步实现商业化。

利用芳砜纶的阻燃性和金属丝的导电性制备了芳砜纶/不锈钢丝阻燃导电织物,并研究了织物的力学性能、阻燃性能和电磁屏蔽性能。结果表明:用细度为20S/2的芳砜纶做包覆材料纺成的包芯纱断裂强度和断裂伸长率最大,用该规格包芯纱制备的导电织物阻燃性能最好,燃烧损毁长度为56.34mm;织物的电磁屏蔽效能与织物层数、层压角度有关,在导电织物层压角度为0°/45°/90°/-45°/0°/45°和0°/90°/0°/90°/0°/90°且织物层数为4层时,3种导电织物的平均电磁屏蔽效能比单层时约提高9dB;当织物层数为5层及以上时,电磁屏蔽效能比单层时平均提高约15dB,电磁屏蔽效能显著增加。

采用溶胶-凝胶法制备钴铝酸锂,用氧化石墨烯将其包覆,然后通过溶剂热法将氧化石墨烯还原,最终得到石墨烯包覆钴铝酸锂正极材料(LiAl_0.15Co_0.85O₂/GO)。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和循环充放电测试了LiAl_0.15Co_0.85O₂/GO的晶体结构和电化学行为。结果表明,在电压范围为3～4.5V,0.2C倍率下,LiAl_0.15Co_0.85O₂/GO的首次放电比容量为178mAh/g,循环50次后容量保持率为93.6%。

通过超声分散官能化石墨烯及聚硅氧烷溶胶得到石墨烯浆料,并与环氧乳液、无机填料、成膜助剂等逐步分散,得到一款具有良好防腐、高效散热效果的新型功能涂料,能够显著提升户外散热设备的能源利用率与使用寿命。

用接枝后的聚四氟乙烯(PTFE)对酚醛树脂进行化学增韧改性并探究最佳工艺及配方,以提高酚醛树脂的力学和磨削性能。通过钠-萘四氢呋喃活化液对PTFE进行化学活化后进行丙烯酸接枝,以期获得带有羧基的PTFE(PTFE-g-PAA),并通过返滴定法测定其接枝率。利用羧基与羟基的酯化反应使得PTFE-g-PAA参与酚醛树脂的合成反应,测定酚醛树脂的力学性能和磨削性能。结果发现,采用20mL浓度为0.3mol/L的钠-萘四氢呋喃活化液活化3min的PTFE活化效果最佳。在50℃、过硫酸铵浓度8×10^-3mol/L、反应20h条件下,PTFE-g-PAA的接枝率最高为8.02%。随着PTFE-g-PAA接枝率的增加,改性酚醛树脂的抗冲击强度、抗折强度、硬度和磨削比均提高;随着PTFE-g-PAA加入量的增大,PTFE-g-PAA改性酚醛树脂的抗冲击强度、抗折强度和磨削比先提高后下降,而硬度一直上升。PTFE-g-PAA接枝率越高,对材料的力学性能提高越明显,而当PTFE-g-PAA的添加量为1%～2%时,材料的综合性能最佳。

采用有机粘土(OC)填充溴化丁基橡胶(BIIR)制备OC/BIIR纳米复合材料(BIIRCNs),研究了OC用量对BIIRCNs的动态加工性能、气体阻隔性能、微观相态和力学性能的影响。结果表明:振幅扫描测试时,OC含量越高,OC/BIIR混炼胶的Payne效应越明显,剪切变稀的行为越明显,但损耗因子的值越低;频率扫描测试时,OC含量越高,OC/BIIR混炼胶的储能模量越大,剪切变稀的行为越明显,损耗因子的值越低;OC均匀分布在BIIR基体中,使复合材料的气体阻隔性能和力学性能提高,当OC为10份时,BIIRCNs气体透过系数较纯BIIR下降76.5%,当OC为5份时,BIIRCNs的拉伸强度较纯BIIR提高142%。

为了改善商业纳米氧化锌的光学性能,寻求最佳载银氧化锌的配比,对不同比例的复合材料进行研究。采用化学还原法制备纳米银,由恒温磁力搅拌将其和纳米氧化锌制成摩尔比分别为0.05%、0.1%、0.5%、1%、5%的载银氧化锌纳米复合材料。通过X射线衍射仪、透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计等手段对样品进行表征。结果表明:当纳米银含量为0.5%时,复合材料光学吸收性能最佳,约为纯氧化锌的1.8倍;当纳米银含量为0.1%时,复合材料光致发光性能最佳,约为纯氧化锌的1.3倍。该制备方法成功地将纳米银负载于纳米氧化锌上,在不改变纳米氧化锌晶体结构的基础上,增加了纳米银的特征,有效地提高了纳米氧化锌的光学吸收性和光致发光性能。

采用静电纺丝法制备的明胶组织工程支架耐水性和力学性能较差,无法直接作为软骨组织工程支架使用。为改善其物理化学性能,分别采用1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺(EDC)与戊二醛(GA)对明胶电纺膜进行交联,分析对比了两种交联方法对纤维形貌、溶胀比、交联度、力学性能、细胞毒性及降解性能的影响,并考察了不同交联剂浓度对明胶膜物理和化学性能的影响。结果表明,与GA交联相比,采用1.5% EDC交联可以维持明胶膜的表面形貌,交联度可以达到65%,并且无细胞毒性,更有利于其作为骨及软骨组织工程支架的生物学应用。体外降解实验结果表明,采用GA和EDC交联的明胶膜在降解60d时降解率均为70%左右,基本符合软骨的修复要求。

为了研究一种具有降温性能的沥青路面材料,选用石墨和聚乙二醇以不同质量比制备复合相变材料,再将制备出的复合相变材料加入到苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性沥青中研究石墨/聚乙二醇-SBS(G/PEG-SBS)改性沥青胶浆的降温效果、高低温性能和改性机理。结果表明:G/PEG与SBS改性沥青时通过物理共融粘结与包裹交接在一起的;随着G/PEG掺量的增加,所形成的改性沥青胶浆降温效果越好,但所形成的沥青胶浆三大指标性能和抗高低温性能下降明显;在保证所制备出的沥青胶浆的抗高低温性能与SBS改性沥青的性能变化不大的前提下,G/PEG采用1∶5的比例最好,不仅沥青胶浆抗高低温性能良好,同时降温效果也不错,降温热损失仅有10%。因此,以1∶5的比例将G/PEG掺加在SBS改性沥青中可以在保障沥青胶浆的抗高低温性能同时具有良好的降温效果。

利用向日葵提取液绿色合成碳纳米管负载纳米铁复合材料(N-Fe/CNT),用于去除水体中的铀。考察投加量、pH、U(Ⅵ)初始浓度、反应温度和反应时间等因素对N-Fe/CNT去除铀的效果,利用X射线衍射、扫描电镜、X射线能谱和红外光谱等技术对N-Fe/CNT微观结构进行表征分析。结果表明:在投加量为5g/L、pH=5、U(Ⅵ)初始浓度为10mg/L、反应温度为40℃、反应时间为90min条件下,N-Fe/CNT对铀的去除率为97.2%。

采用配体辅助再沉淀法来制备钙钛矿材料CH₃NH₃PbX₃(X=Cl、Br、I),通过优化调控添加剂油胺的量,由产率进行比较分析,确定了3种钙钛矿材料的最佳制备条件。对合成的每种钙钛矿材料,利用扫描电子显微镜(SEM)对其进行组织形貌分析。X射线衍射仪(XRD)发现钙钛矿材料在(110)和(220)晶面存在明显的衍射峰。吸收光谱和荧光光谱的表征结果发现随着CH₃NH₃PbX₃中X原子序数的增大,吸收带边红移和荧光发射峰均呈现红移,CH₃NH₃PbCl₃、CH₃NH₃PbBr₃和CH₃NH₃PbI₃特征荧光发射峰分别在446nm、478nm和774nm附近。

采用癸二胺、对苯二甲酸和间苯二甲酸为原料,通过熔融缩聚法制备了耐高温共聚酰胺10T/10I(PA10T/10I),并通过差示扫描量热仪对不同PA10I单元含量的PA10T/10I的非等温结晶动力学进行了研究。结果表明:随着PA10I单元含量的增加,在相同降温速率下,PA10T/10I聚合物结晶峰温度降低,相对结晶度增大;在较低的降温速率下,结晶时间缩短,但降温速率较高时,结晶时间又有所延长。通过Jeziorny法处理发现PA10T/10I成核可能同时包含均相成核和异相成核,PA10I单元质量分数超过5%后,结晶前期晶体增长速率较快,后期晶体生长空间缩小,生长向低维转变;通过Mo法处理发现随着PA10I单元含量增加,PA10T/10I结晶速率加快,可在较低的降温速率下获得较高的相对结晶度;通过Kissinger理论得到PA10T/10I非等温结晶活化能绝对值随着PA10I单元含量增加逐渐减小,结晶变得较为容易。

以玻璃纤维膜为基体,通过等离子体表面处理和化学接枝季铵盐,制备出一种季铵盐型抗菌玻璃纤维膜材料。采用红外光谱、X射线光电子能谱、热重和Zeta电位等表征手段研究了改性前后玻璃纤维膜结构与性能的变化,考察了改性玻璃纤维膜的抗菌性能。结果表明:季铵盐分子成功接枝到材料表面。抗菌测试结果表明:改性玻璃纤维膜对大肠杆菌有明显的抗菌效果,接触20min抗菌率达到98.5%,经通水过滤500L/m²后该材料的抗菌率仍保持在95%以上。

以三聚氰胺和多聚甲醛为原料,研究了溶剂组成、原料配比、反应时间和固含量等工艺条件对纺丝原液成纤性、纤维性能的影响。结果表明:在n(F)/n(M)=2.5、固含量60%、W(DMF)∶W(H₂O)=1∶1、反应温度90℃、反应时间150min的工艺条件下制备的纺丝液,不添加助成纤剂即可直接湿法纺丝或干法纺丝,湿法纺丝工艺制备的纤维的断裂强度为1.36cN/dtex、断裂伸长率为8.65%,干法纺丝工艺制备的纤维的断裂强度为1.39cN/dtex、断裂伸长率为9.13%。

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,并还原制得还原氧化石墨烯(rGO),将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与所制rGO共混作为纺丝溶液,采用静电纺丝法制备了石墨烯/PVP复合纤维。通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和四探针测试仪等手段对石墨烯及电纺复合纤维进行表征与导电性能研究。结果表明:随着还原时间的增加,石墨烯电导率逐渐增大,当还原8h时,电导率最大为321.2S/cm;PVP含量10%,rGO含量1.5%,无水乙醇作为溶剂,静电纺丝制备的复合纤维直径分布均匀,表面光滑,电导率达到最大值3.012S/cm。

超细TiO₂颗粒因无毒、稳定性高,成为一种化妆品中的重要无机紫外线防护材料。将TiO₂粉体分散在液体介质中形成紫外防护能力强、稳定性好的分散液受到了学术界的关注。为了控制分散液的分散稳定性,使用3种带有不同支链结构的硅氧烷作为分散剂。结果表明:当使用聚甘油和烷基支链的硅氧烷作分散剂时,随着剪切速率的增大,黏度基本不变,表现为牛顿流体,无明显的絮凝沉降结构,而选用聚醚和烷基支链的硅氧烷作分散剂时,分散液表现出剪切稀化现象,有明显的絮凝结构。同时考察了3种分散液的储能模量。随着剪切应力的增加,聚甘油和烷基支链改性的硅氧烷分散剂制备的分散液的储能模量基本不变,结构没有破坏,而聚醚和烷基支链改性的分散剂制得的分散液在30Pa时,储能模量明显下降,表明体系内有粒子絮凝且结构被破坏。光学测量结果证实紫外保护性能随着絮凝程度的增加而降低。因此,聚甘油和烷基支链改性的分散剂能够很好地分散TiO₂,所得分散液无明显的絮凝结构,紫外保护能力强、储存稳定性好。通过流变学参数为桥梁,建立了分散液的絮凝结构与紫外保护性能的反比关系。

采用水溶液聚合法,以丙烯酸、丙烯酰胺、海藻酸钠、高岭土、纳米TiO₂和长链季铵盐为原料,N,N-二甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂,制备可降解保水剂(WRA),研究了反应条件对保水剂降解性能的影响。结果表明:海藻酸钠能够提高保水剂的生物降解性,海藻酸钠用量为单体总质量的0～12%时,保水剂在土壤中90d的降解率从3%增加到25%;TiO₂能够显著的提高保水剂的光降解速率,保水剂中TiO₂用量为单体总质量的0～2%,在紫外灯下照射40d,保水剂的降解率从8.60%增加到18.48%,但TiO₂基本不影响保水剂的生物降解速率;长链季铵盐能够提高保水剂的抗菌性,延缓和控制保水剂的生物降解速率,可以通过控制长链季铵盐的用量,调节保水剂的降解速率来延长保水剂的使用寿命。

以二苯基氯化膦和笼状磷酸酯胺(DTDO)为原料,合成了一种有机笼状膦氮阻燃剂,即二苯基亚膦酰-N-1-氧-1-磷杂-2,6,7-三氧杂辛烷基(DATPO)。探究不同摩尔比、反应温度和反应时间对产率的影响,得到最佳反应条件:n(二苯基氯化膦)∶n(笼状磷酸酯胺)=1∶1,在100℃的条件下反应5h,产品得率为96.0%。通过FT-IR、¹H-NMR、TG-DTA对产物的结构及性能进行了表征,并将产物单独应用或分别与MCA、MPP复配后应用于PBT进行极限氧指数测试。结果表明,该产物有较好的热稳定性和良好的阻燃效果。

发展了一种制备石墨烯/金属硫化物纳米片的通用技术,包括石墨烯/硫化锌纳米片、石墨烯/硫化镉纳米片、石墨烯/硫化铜纳米片。并以石墨烯/硫化锌纳米片为研究对象,使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)、拉曼光谱(RL)和X光电子能谱(XPS)等手段对样品进行形貌观察和物相分析,并对其光催化性能进行了研究,本通用技术对于研究其他石墨烯/金属硫化物具有重要的借鉴意义。

贴补是复合材料修补中一种重要的修补方式,研究了贴补的补片直径和补片厚度对树脂基复合材料层压板弯曲强度恢复值的影响,确定了最佳的贴补工艺参数。并通过有限元分析建立了修补模型,对贴补工艺参数进行了优化。

采用溶剂热法原位合成CuFe₂O₄/Cu-金属有机框架(CuFe₂O₄/HKUST-1)。首先通过溶剂热法合成CuFe₂O₄,生成的CuFe₂O₄在加热的过程中会释放出Cu²⁺,释放出的Cu²⁺和有机配体结合进行原位生长形成HKUST-1,最终得到CuFe₂O₄/HKUST-1复合物。用合成的复合物样品对水溶液中的多元环芳烃-萘进行吸附测试,在吸附过程中CuFe₂O₄不但提供吸附活性位点,而且因其良好的磁性,在外部磁场的作用下易于回收再生。将CuFe₂O₄负载在HKUST-1上,能增强CuFe₂O₄小尺寸颗粒的稳定性和分散性,提高了对萘的捕获能力和吸附能力。经过测试,吸附剂的用量为0.5g/L时,对萘的吸附效果达到90%。最后,通过动力学模型和热力学模型来说明其吸附机理。

围绕利用聚烯烃软段设计制备高性能聚氨酯(PU)的思路,分别采用聚丁二烯(HTPB)及氢化聚丁二烯(H-HTPB)为软段合成了PU,在120℃下进行加速热氧老化实验,详细研究材料的老化机理与性能。结果表明:含H-HTPB软段的PU在外观、表面平整度、力学性能等方面均表现出较强的抗老化性,在老化后综合力学性能较好,韧性较高,加速老化120h后断裂伸长率仍达252.5%±18.5%。为构建高性能抗老化型PU提供了重要的优选思路与方法。

酶联免疫吸附测定(ELISA)已被广泛用于临床检测、生物、食品检测和环境监测等许多领域,以玻璃为材料微流控ELISA芯片和二氧化硅包覆的磁珠均需要进行表面处理,以提高对待测分子的吸附能力。利用3-氨丙基三甲氧基硅烷和戊二醛作为交联剂对玻璃表面进行了改性处理。ELISA产物的颜色和紫外-可见分光光度计的结果均表明,改性后的玻璃对生物分子的吸附能力得到很大提升,并且解决了改性-恢复-再改性的问题。最后通过X射线光电子能谱分析了玻璃改性前后的表面化学元素的变化。

以三聚氰胺-尿素-甲醛树脂(MUF)为壁材,十八烷为芯材,采用原位聚合法制备出了表面光滑、分散均匀的相变微胶囊。通过扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、红外光谱(FT-IR)和偏光显微镜等方法分别测试了微胶囊的表面形貌、相变性能、化学结构和粒径分布;并采用偏光显微镜研究了微胶囊相变过程中的形貌变化。结果表明:乳化剂(SDS)用量和固化pH对微胶囊形貌有很大的影响,当SDS浓度为4%,pH为5.5～6时,制备的微胶囊表面光滑、分散均匀,平均粒径为12.2μm;DSC测试结果表明微胶囊熔融焓(ΔH_m)为223.5J/g、结晶焓(ΔH_c)为223.0J/g,芯材含量为95%,微胶囊的相变温度与芯材基本相同。

以碱式碳酸铜为铜源,葡萄糖为还原剂,通过液-固两相水热还原法,在氮化碳(g-C₃N₄)表面原位沉积制备了系列氧化亚铜-氧化铜/氮化碳(Cu₂O-CuO/g-C₃N₄)光催化剂。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能量色散谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计和X射线光电子能谱仪表征分析了催化剂的微观形貌、晶型结构、表面元素价态和氧空位情况。研究结果表明:Cu₂O-CuO的引入可使g-C₃N₄催化剂的光吸收发生显著红移,具有更宽的可见光响应;随着Cu⁺含量的增加,催化剂样品氧空位(O_ads/O_latt)的变化规律遵循Cu₂O-CuO/g-C₃N₄-100>Cu₂O-CuO/g-C₃N₄-50>Cu₂O-CuO/g-C₃N₄-10。光催化性能研究表明:对于罗丹明B与亚甲基蓝的光催化降解,Cu₂O-CuO的引入可提高g-C₃N₄的光降解性能;同时O_ads/O_latt的提高有助于提高其光催化性能。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无毒、透明性好、抗拉强度高,在纺织、食品、医药等领域应用广泛,改性PET可以弥补PET韧性差、结晶速率慢、加工温度高等缺陷。介绍了共混改性、纳米粉体改性、熔融缩聚、固相缩聚、化学增黏等PET改性方法,指出了PET工业化生产过程中需要解决的问题,并对PET的发展前景进行了展望。

阳离子聚丙烯酰胺是一种线性高分子材料,具有良好的去浊、粘合、脱色性能,广泛应用于化工环保、石油、造纸、建筑、食品等领域。综述了水溶液聚合法、反相乳液聚合法、反相微乳液聚合法、分散聚合法以及模板聚合法等阳离子聚丙烯酰胺的制备方法,介绍了阳离子聚丙烯酰胺在水处理、石油工业、造纸业等方面的应用并对其发展趋势进行了展望。

为了改善改性双基推进剂的力学性能,并提高推进剂的能量,用纤维素甘油醚硝酸酯(NGEC)替代硝化纤维素,采用吸收-压延法制备推进剂样品并进行了研究。对NGEC的基本理化性能进行了测试;采用靶线法测试了推进剂的燃速,并计算了压力指数,发现随着NGEC的加入,推进剂燃速与原配方样品均有所增加;高低温力学性能实验结果显示,含NGEC配方样品抗拉强度及延伸率均有不同程度的改善,尤其在高能高固推进剂配方中,低温条件下抗拉强度增幅达到43.2%,延伸率增幅达66.7%,充分证明NGEC能够改善双基推进剂低温脆的缺点;爆热测试结果显示NGEC的加入能够小幅提高爆热。

使用种子生长法合成出两种双金属核壳结构的纳米银方块:银包金棒纳米长方块(AuNR@Ag NCs)和银包金颗粒纳米方块(AuNS@Ag NCs),并将两种材料作为表面增强拉曼散射光谱(SERS)基底。随后利用结晶紫(CV)作为拉曼探针分子和塑化剂邻苯二甲酸丁基苄酯(BBP)分别考察两组材料的SERS性能,优选出AuNR@Ag NCs为检测塑化剂的最优基底。结果表明:两组材料形貌均匀规则,壳层厚度相近。AuNR@Ag NCs基底因其独特的结构从而产生了横向与纵向的局域表面等离子体共振(LSPR),相较于AuNR@Ag NCs基底能够产生更多的热点,拥有更强的SERS性能。同时,AuNR@Ag NCs基底具有良好的灵敏度与重复性,对BBP的检测限可达到10^-9mol/L,并且白酒中添加中毒剂量(1.3mg/kg)的BBP也能够成功检测出,该基底与SERS的结合有望实现酒水中塑化剂的快速灵敏检测。

采用液相自组装-高温还原法,以纳米TiO₂和氧化石墨烯(GO)为原料,制备得到了还原氧化石墨烯@纳米TiO₂(rGO@TiO₂)复合材料。利用X射线衍射、红外吸收光谱、扫描电子显微镜及能谱分析和拉曼光谱对样品的晶体结构、表面形貌、元素组成进行了表征;采用接触角测试对样品的疏水性进行了评价;以染料亚甲基蓝为目标降解物,以紫外光为光源,对rGO@TiO₂的光催化活性进行了评价。结果表明:该方法成功制备出rGO@TiO₂复合材料,且复合材料中rGO很好地吸附在TiO₂表面;rGO@TiO₂表现出一定的疏水性,水接触角可达129.4°;而且rGO@TiO₂对亚甲基蓝具有很好的光降解作用,10min内的降解率达到75.9%。

采用原位化学沉淀法合成稻壳基三维分级多孔碳/二氧化锰(RHC/MnO₂)复合材料,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、自动物理吸附仪等对复合材料的表面官能团结构、微观形貌和氮气吸附-脱附等温线及孔径分布进行分析。结果表明:MnO₂均匀地分布在稻壳基三维分级多孔碳(RHC)表面,其中RHC呈无规则蜂窝状孔洞结构,比表面积高达1024.5m²/g,含有丰富的大孔、介孔和微孔。高度多孔和导电的碳骨架可以有效地增强纳米MnO₂的电化学性能。在电流密度0.5A/g条件下,RHC/MnO₂复合材料的比电容达到212.0F/g,为RHC比电容的1.5倍;电流密度为5A/g时,循环3000次后复合材料比电容保持率保持在85.0%,表现出良好的倍率性能和循环性能。利用稻壳基RHC微观结构中相互连接的分层孔隙,将RHC与MnO₂结合实现了纤维素资源的有效利用。

为探索纳米TiO₂/聚乙烯醇(PVA)复合水凝胶膜对纺织材料的保护作用,以纳米TiO₂对PVA水凝胶膜进行改性,改变纳米TiO₂含量,考察了这一系列膜的结构与性能。结果表明:纳米TiO₂的加入量为5.0%时,其综合性能较佳,此时复合水凝胶膜的拉伸强度为9.41MPa,最大紫外透过率仅为74.94%,透明度达69.82%,选取纳米TiO₂含量为5%的复合水凝胶膜,以白棉为例,将合成的复合水凝胶对纺织材料样品进行处理,发现处理后的样品在经紫外光照射一段时间后,其性能变化不大,而未处理的样品在经紫外光照射后,其纤维结构有明显损伤,失重率达6.77%、力峰值损失达18.28%、白度值也明显下降,这表明合成的水凝胶对纺织材料具有保护作用。

通过溶液分散法将量子点分散在聚己内酯多元醇增韧的环氧树脂混合物中,得到量子点/环氧树脂胶液,将量子点/环氧树脂胶液与固化剂甲基六氢苯酐及促进剂四乙基溴化铵混合加热固化,制备了量子点功能化的环氧树脂光学薄膜。通过紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱等方法对量子点/环氧树脂光学薄膜的性能进行研究。结果表明,量子点/环氧树脂光学薄膜不仅保留了量子点在溶液状态下的紫外吸收和荧光发射的光学性能,而且具有优良的发光性能和力学强度,适合作为光学器件使用。

以废弃瓦楞纸纸浆为原料,溴化锂溶液为溶剂,通过溶解再生法和冷冻干燥法制备了废纸浆气凝胶,并进一步利用甲基三氯硅烷(MTS)对气凝胶进行疏水改性。采用扫描电子显微镜、全自动比表面及孔隙度分析仪、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪和接触角测量仪等手段对气凝胶进行表征。结果表明:气凝胶材料具有良好的成形和吸附能力,呈相互交联的三维网络多孔结构,比表面积为61.31m²/g,孔体积为0.22cm³/g,平均孔径为15.58nm。FT-IR分析表明MTS成功改性了气凝胶,气凝胶疏水吸油性能测试表明疏水性气凝胶由亲水型变成疏水型,接触角约为136°,对油类和有机试剂具有较好的吸附能力。

为评价蓄盐类沥青混合料路用性能与融冰特性,采用等体积置换法设计沥青混合料配合比,探究抗凝冰材料掺量对混合料路用性能与融冰性能的影响,提出合理的掺量范围。结果表明:蓄盐类抗凝冰材料的添加对沥青混合料路用性能有所降低,但在一定掺量范围内满足规范要求。蓄盐类抗凝冰材料通过降低冰点达到主动融冰作用,并且随着掺量的增加,混合料融冰性能越好。综合考虑蓄盐沥青混合料的路用性能与融冰性能,提出蓄盐类抗凝冰剂合理掺量范围为4%～6%。

以微晶纤维素(MCC)为原料,利用NaOH/尿素/H₂O作为溶剂体系,采用溶胶-凝胶和冷冻干燥反应制备纤维素气凝胶,再以氨丙基三甲氧基硅烷(APS)为改性剂,对纤维素气凝胶进行氨基化修饰,通过红外光谱和扫描电镜对合成产物进行表征,并探讨吸附剂用量、初始浓度、吸附剂用量、溶液pH和吸附时间等参数,考察合成的氨基硅烷改性纤维素气凝胶对Zn²⁺的吸附效果。结果表明:当初始浓度为400mg/L,吸附时间为150min,吸附剂用量为0.4g,pH为6,吸附量达到最大值为45.1mg/g,吸附效果较好,可为实际处理Zn²⁺污染提供理论依据。

优化设计的功能水凝胶是一种优良的药物缓释载体。以聚乙烯醇(PVA)和羧甲基壳聚糖(CMCS)为原料,以两种物理交联方法相结合,制备了具有互穿网络结构的PVA-CMCS复合水凝胶。通过形貌特征分析、X射线分析、热重分析、红外分析和溶胀性能等一系列表征考察了复合凝胶的物理化学性能。探索了PVA-CMCS复合水凝胶的最佳制备条件,并进行了载药和释药行为研究。结果发现:CMCS浓度、甘油磷酸钠(GP)用量及冻融次数均会影响复合水凝胶的形态和溶胀性能。其中5% PVA与3% CMCS等量混合、加入0.6g GP、冻融4次的复合水凝胶,在形态和溶胀上的结果最好。然后分别以大分子药物牛血清白蛋白(BSA)和小分子药物盐酸二甲双胍(MH)为模型药物,经释药研究表明,该复合水凝胶具有明显的pH敏感性,而且对大分子药物表现出更好的缓释效果。该复合凝胶制备方法简单温和,在作为大分子药物缓控释输送载体方面具有潜在的应用前景。

采用硫酸法提取钛铁矿的产物制备纳米TiO₂和聚乙烯亚胺(PEI)修饰的Fe₃O₄(Fe₃O₄/PEI),进一步采用组装法制备Fe₃O₄/TiO₂复合材料。表征复合材料的物相结构、化学组成、粒径、Zeta电位和磁性能,并以降解罗丹明B溶液的效果评价其光催化性能。结果表明,PEI修饰增强了Fe₃O₄与TiO₂的结合力;随着TiO₂与Fe₃O₄/PEI质量比的增大,复合材料的TiO₂含量增多,在紫外光下光催化活性增强;TiO₂中的微量Fe离子赋予复合材料良好的可见光催化活性,投料比为20时性能最佳。适中的尺寸、快速的磁响应能力,以及在5次重复使用中良好的催化稳定性和高于90%的收率,显示该复合材料具有良好的工业应用前景。

全无机卤化钙钛矿CsPbX₃(X=I,Br,Cl)近年来引起了越来越多的关注,并由于其优异的光电性能而被广泛用于太阳能电池和发光二极管。将全无机卤化钙钛矿应用于有机污染物的光催化降解领域,通过重结晶法在室温下合成高纯度的Au-CsPbBr₃@GO复合光催化剂,进一步降低了钙钛矿型复合光催化剂的制备成本。Au-CsPbBr₃@GO复合光催化剂用于降解水中不溶性致癌物质苏丹红Ⅲ,表现出优异的可见光催化性能。结果表明:在可见光的作用下,15mg复合光催化剂在60min内降解了60％的苏丹红Ⅲ,并且在200min内的降解率达到了80％,空穴和羟基自由基是可见光催化降解苏丹红Ⅲ的主要活性物种。

以污泥作为基质,经高温碳化后利用乙酸/过氧化氢(HAc/H₂O₂)氧化法制备碳量子点。通过荧光光谱仪和紫外-可见分光光度计对制备的碳量子点进行表征。结果表明:碳量子点在激发波长为320nm时荧光强度最高,达到9999,可与以传统石墨粉、碳棒为基质制备的碳量子点相媲美,并且在波长320nm和400nm处有明显的紫外吸收峰。傅里叶变换红外光谱分析表明,碳量子点表面含有丰富的含氧官能团,有利于其进一步功能化。以污泥为基质、采用HAc/H₂O₂氧化法制备的碳量子点具有较高的应用潜力,能够为污泥的资源化利用开辟新途径。