作为高性能储氢材料,氢氧化钾(KOH)改性多孔碳因具有极高的比表面积和孔体积、宽范围的孔径分布、稳定的理化性能和低廉的制造成本而受到科研工作者的青睐,对其进行全面研究更有理论和实际意义。综述了近年来KOH改性碳材料在储氢领域中应用。根据碳源不同,分别分析了KOH对生物炭材料、高分子合成材料基碳材料、煤炭基碳材料和特殊构型碳的改性机理及影响因素。研究发现,通过化学改性法优化多孔碳材料的理化性质来提高其储氢性能的进步空间仍然很大,特别是KOH碳材料与其他材料的复合使用,将会给储氢材料领域的发展带来更多的选择和契机。

亲水性渗透汽化分离技术可打破传统的分离方式理念,以更节能、高效、环保的方式实现对乙醇脱水。综述了近年来亲水性渗透汽化膜材料的结构特点、物化特性,以及对乙醇/水混合物的渗透汽化性能,最后对亲水性渗透汽化未来的研究重点和发展方向进行了展望。

石墨烯具有高的比表面积、高的硬度、超高的载流子迁移率、良好的热稳定性以及化学稳定性等特性而受到国内外研究者的关注,广泛应用于能源、医药和航空航天等多种领域。同时,近几年人们对电磁污染的高度重视促进了石墨烯基材料在电磁波吸收领域的迅速发展。通过对国内外最新研究进展的总结和分析,重点阐述了电磁波在石墨烯基材料中的微波响应机制,微波吸收材料设计原则并展望了石墨烯基微波吸收材料未来的发展方向及应用前景。

概述了环氧树脂复合材料增韧设计的研究现状,主要介绍了无机纳米粒子、橡胶弹性体、互穿网络聚合物、超支化聚合物、热致性液晶聚合物、热塑性树脂、核壳聚合物和柔性链段固化剂增韧环氧树脂的方法及机理,并对环氧树脂增韧设计的研究方向进行了展望。

碳纤维及其复合材料具有密度小、强度高、各向异性、易于整体成型等优异性能,可广泛应用于各类卫星结构产品制造,是实现我国宇航制造强国目标的关键材料。概述了国内外碳纤维材料的发展状况及产品特点,介绍了碳纤维及其复合材料在国内外卫星制造领域的应用现状,以及目前航天用国产碳纤维材料的产品性能水平,并根据我国卫星装备任务需求提出了碳纤维产品实现自我保障的重点突破方向,最后对我国碳纤维产业发展提出了一些指导和建议。

金属有机框架材料(MOFs)是一种金属离子或金属簇与能提供孤对电子的有机配体通过自组装的方式形成的网状配位聚合物,具有高比表面积、有机配体可功能化、活性位点多且分布均匀等特点。由于MOFs材料本身具有较多孔道,且孔道内存在大量均匀分布的不饱和金属位点,这赋予了其优异的催化性能。主要从MOFs材料作为催化载体材料,金属离子、金属簇、有机配体或修饰过的有机配体作为活性位点进行催化反应等方面介绍其在多相催化方面的应用,并对MOFs材料在催化领域的应用前景进行展望。

驻极体空气过滤纤维具有抗菌、节能低阻与高效的特性,对微尘颗粒具有良好的过滤效果。通过驻极体纤维过滤特性、制备、过滤数值模型及应用进展的阐述,为防护口罩的开发提供参考。

化石燃料的大量燃烧导致全球CO₂排放过度,给全球气候带来了严重的影响。金属-有机框架(MOFs)材料作为一种CO₂物理吸附剂因吸附量大成为吸附CO₂的主力军并展现了巨大的节能环保潜力。相较于其他MOFs材料,具有等网状结构的MOFs(IRMOFs)材料因特殊的结构表现出更出色的CO₂吸附性能。从IRMOFs的结构性质出发,概述了目前合成IRMOFs的基本方法,介绍了IRMOFs吸附CO₂的原理、吸附效果、吸附选择性、吸附产生的阶梯性现象,以及IRMOFs增强CO₂吸附性能的改性方法并展望了IRMOFs未来的发展趋势。

纳米铝热剂薄膜因具有高能量、快速点火燃烧等特性,在微点火器件等领域有一定的应用。介绍了电泳沉积制备铝热剂薄膜的原理及技术优点,总结了多种类型铝热剂薄膜的制备工艺,简介了电泳沉积技术制备三维多孔铝热剂薄膜的进展,提出了优化纳米铝热剂薄膜的方向以及在微点火器上的应用。

介绍了纳米粉体填料改性环氧树脂防腐性能的研究,主要包括纳米氧化物、纳米非金属填料和纳米金属填料改性环氧树脂,并对环氧树脂防腐蚀未来的研究方向进行了展望。

通过分析近10年Web of Science核心合集数据库中环氧树脂阻燃与增强的相关文献,综述了环氧树脂阻燃增强的主要方法,介绍了通过阻燃剂分子设计、同时添加阻燃剂和无机纳米粒子或纤维填料实现环氧树脂阻燃与增强的研究成果,并通过极限氧指数(LOI)、最大热释放速率(PHRR)以及冲击强度、拉伸强度、弯曲强度等性能参数对复合材料的阻燃性能和力学性能进行了评价。指出了目前阻燃增强环氧树脂方法存在的不足,并对其未来的研究方向进行了展望。

纤维金属层压板(FMLs)由薄金属层板和纤维增强聚合物材料层交替堆叠而成。作为新型飞机的主要结构材料,FMLs具有优异的抗冲击性能、抗疲劳性能、耐腐蚀性能和安全性高等特点,广泛应用于航空航天领域。本文总结性介绍了FMLs的性能、分类、性能测试及表面改性方法,并对未来FMLs的发展前景进行了展望。

角蛋白是构成哺乳动物和鸟类毛发的最主要成分,来源广泛,并可生物降解,但其大量废弃会造成资源浪费、污染环境等问题。近年来,废弃角蛋白循环再生应用成为了社会普遍关注的热点,作为生物塑料应用还可以缓解日益枯竭的石油危机,但对其研究还处于科学探索阶段。从提高角蛋白在生物塑料中应用的综合利用性能出发,对近几年来角蛋白物理改性、化学改性的研究进展进行了综述,并加以讨论,以期为制备出理想的角蛋白生物塑料提供有益参考。

碳微球由于具有优异的物化性能,在许多领域都有着不可取代的优势和应用前景。在资源日益紧缺,环境问题日益严峻的今天,为了降低不可再生资源的消耗速度和环境负担,加强对废弃生物质资源的利用成为各界学者关注的热点。就这两个方面综述了利用常见的废弃生物质,包括稻草、玉米芯、废纸盒等制备碳微球的方法及其应用。

通过真空抽滤和物理粘接制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)导电纸/碳纤维复合材料,研究了MWCNTs用量对复合材料电磁屏蔽效能的影响,并对复合材料的微观形貌和导电性进行了表征。扫描电子显微镜观察显示复合材料中的MWCNTs与再生纸纤维相互连接,搭建出良好的三维空间导电网络。导电性和电磁屏蔽效能分析表明:复合材料的电磁屏蔽性能随其导电性的增加而得以提升,MWCNTs用量为110mg时,复合材料表面电阻值最小,为11.7Ω/sq;电磁波频率在8～12GHz范围内,复合材料具有优异的电磁屏蔽性能,电磁屏蔽效能最高可达35.2dB。随着复合材料中MWCNTs用量的增加,其平均电磁屏蔽效能从6.2dB增至31.8dB,MWCNTs导电纸/碳纤维复合材料的屏蔽原理主要是通过吸收电磁波来实现电磁屏蔽。

制备了还原氧化石墨烯/磺化聚苯胺复合材料,将其分散于水中得到了还原氧化石墨烯/磺化聚苯胺导电油墨。利用扫描电镜、傅里叶红外光谱、拉曼光谱等方法对复合材料进行了形貌和结构表征,采用四探针法对导电油墨的导电性进行了研究。结果表明,磺化聚苯胺纳米颗粒负载于石墨烯上,它们之间的π-π相互作用显著改善了石墨烯在水中的分散情况,得到了均匀、稳定的导电油墨。磺化聚苯胺的存在还有利于石墨烯中含氧基团的去除,减少了石墨烯中的晶格缺陷。当导电油墨中还原氧化石墨烯/磺化聚苯胺质量含量为15%时,导电油墨具有较好的导电性能,方阻达到2.48MΩ/□。此外,采用直写法制备的电子线路具有较好的均匀性和耐弯曲性能,表明该油墨具备应用于柔性电子线路制备的潜力。

以酚醛环氧树脂、双酚F型环氧树脂和自配环氧树脂A 3种树脂为基体组合树脂,导热填料采用微米级不同粒径的Al₂O₃,通过共混、熔融、丝印和热固等工艺制备Al₂O₃/复合材料。研究了不同粒径配比对所制备复合材料的微观组织和性能的影响。结果表明,当Al₂O₃的填充量为80%(wt,质量分数)时,大小粒径填料的质量之比为 2:1,酚醛环氧树脂、双酚F型环氧树脂和自配环氧树脂A的质量配比为1:1:3时,所制备的复合材料的导热系数为1.53W/(m·K),击穿电压为43.82kV/mm。

通过手糊的方法制备了γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)含量不同的玻璃纤维/环氧树脂(GF/EP)复合材料。结果表明:与未添加GPTMS的GF/EP复合材料相比,加入质量分数5%的GPTMS不仅提高了复合材料的机械性能,而且改善了其吸水性能。但是,随着GPTMS含量的增加,复合材料机械性能开始下降,吸水能力开始提升。玻璃纤维和环氧树脂界面结合强度的变化极大地影响了复合材料的机械性能和吸水量。此外,当GPTMS质量分数达到10%和15%时,可以明显观察到复合材料的脆-韧转变现象,这归因于复合材料自由体积的增加。

使用硫酸处理纳米活性炭(ANC)得到酸蚀纳米活性炭(ATANC),将ATANC与马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)反应制备功能化纳米活性炭(FANC),通过傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜对其结构进行了表征。在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)中添加不同含量FANC,以NaCl为致孔剂,采用模板-滤取法通过热压成型工艺制备多孔UHMWPE仿生骨材料,研究了仿生骨材料的孔隙率及抗拉伸性能,采用扫描电子显微镜对其断面和表面微孔形貌进行分析。结果表明,在PE-g-MAH与ATANC质量比为12.5:1、FANC质量分数为3%、NaCl质量分数为60%时,制备的多孔UHMWPE仿生骨材料孔隙率可达38.4%,且微孔排列较均匀,抗拉强度可达到14.3MPa,与天然软骨材料基本相当。

以正硅酸乙酯为交联剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷为功能单体、苯酚为模板分子制备磁性苯酚印迹材料。在对制备方法进行优化的基础上,采用透射电镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱等方法进行分析表征,测定印迹材料对苯酚的吸附能力,并进行Scatchard模型分析,同时对苯酚类似物的吸附选择性进行考察。结果表明:印迹材料对苯酚的最大吸附量达到8.31mg/g;当动态吸附时间90min时达到吸附平衡,印迹因子最大为4.160,选择性因子最大为2.960,说明了该印迹材料对苯酚具有较好的特异性和选择性吸附性能,可用于化妆品中苯酚的快速富集与分离。

采用水热合成法-高温固相法合成三元层状正极材料(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂),探讨了不同表面活性剂对材料形貌、结构及电化学性能的影响。使用XRD、SEM对其形貌和结构进行表征,采用CV、EIS、循环、倍率等手段研究了材料的电化学性能。实验结果表明,使用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为表面活性剂的效果最好,获得了形貌均匀、分散性好、球形形貌的纳米颗粒。在2.5～4.6V电压、0.5C放电倍率条件下,其初始放电比容量达到184.66mAh/g,经过100次循环后容量保持率为87.03%。表明所制备的正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂具有良好的电化学性能。

为了获得具有海绵状结构和精准分离性能的聚醚砜膜,系统地研究了固含量,甘油、聚乙烯吡咯烷酮以及丙酮含量对溶液相转化法下制膜性能的影响机制。结果表明:甘油,聚乙烯吡咯烷酮含量可用于调控膜材料结构,实现海绵状结构分离膜的制备;固含量以及丙酮含量分别影响膜孔致密程度以及分离层的亚稳态,通过改变两者含量可以获得具有不同分离精度的聚醚砜膜。即当聚乙烯吡咯烷酮含量为11.0%～13.0%,甘油含量为5.0%,可以有效地控制海绵状结构;保持聚醚砜16.0%～18.0%的固含量,通过改变铸膜液中丙酮含量可以实现分离膜孔径在10～200nm的精准调节。

采用沉淀法制备具有高催化性能的Ag₂CrO₄/ZnO复合光催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计等测试手段对催化剂的结构和形貌进行了表征。利用可见光催化降解有机染料罗丹明B(RhB),考察复合光催化剂的光催化性能及稳定性。结果表明:Ag₂CrO₄均匀地附着在ZnO纳米棒上,当Ag₂CrO₄与ZnO摩尔比为1:2时催化剂表现出最优的光催化性能,90min内对RhB的降解率可达86%。经过5次循环实验,复合光催化剂对RhB的降解率仍可达82%,而纯Ag₂CrO₄降解率仅为24%。Ag₂CrO₄/ZnO复合光催化剂表现出的优异光催化活性及稳定性,主要由于Ag₂CrO₄和ZnO之间稳定地负载,能有效分离光生电子和空穴,降低了活性位点,提高了催化剂的光催化活性和稳定性。

以木质素磺酸钠为原料,采用水热法成功制备木质素基碳微球。水热反应温度和水热反应时间是影响碳微球球形度、石墨微晶结构完善性以及电化学性能的主要因素。水热反应温度为230℃、水热反应时间为12h时制备的碳微球粒径为5～7μm,表现出最佳的电化学性能,0.1C充放电可逆比容量达389.4mAh/g,1C充放电容量达180mAh/g,1C倍率下循环100次后容量保持率高达97.8%。

使用络合沉淀法将立索尔红有机颜料沉积在涂覆有纳米二氧化钛的中空玻璃微球(BX)表面,形成一种双层沉积的中空多彩复合颜料。并探究了不同立索尔红有机颜料的添加量,对复合颜料及涂层的平均反射率和隔热性能的影响。测试发现,复合颜料在波长为600nm左右开始呈上升趋势,相较于其他有色颜料,其在可见光波段有较高的反射率;随着有机颜料添加量的增加,复合颜料颜色加深,但反射率及隔热性能没有大幅度改变;在有机颜料与无机颜料质量配比为1:1时,复合颜料与立索尔红颜料的色差为9.6,全波段平均反射率高达62.72%,涂层的隔热温差在17.9℃左右。对涂层进行耐酸测试发现,在酸中浸泡20h,涂层的平均反射率和隔热性能分别仅下降了10%与6%。

详细探究二乙基次膦酸铝(AlPi)、勃姆石(BM)复配使用对玻纤增强尼龙PA6T-66的阻燃协效作用。AlPi加入质量为14%时,复合材料试样通过UL 94 0.8mm/V级阻燃测试;极限氧指数(LOI)由纯玻纤增强树脂的24.5%提高至45.3%。AlPi的添加质量继续提高至16%或者复配1.5% BM时,复合材料试样通过UL 94 0.8mm V-0级阻燃测试,且14% AlPi/1.5% BM的阻燃性能甚至优于16% AlPi,显示了AlPi与BM的明显阻燃协同作用。热重分析测试表明,加入BM后,热氧降解过程中结焦量和最终残留率都明显增加,这可能是导致BM和AlPi间阻燃协效作用的主要原因。复合材料燃烧行为的锥形量热仪表征结果表明,AlPi和BM复配使用能够显著地降低热释放速率(HRR)和总热释放量(THR)等。

通过离子交换一步法合成了K₂SiF₆:xMn⁴⁺,yTi⁴⁺系列红色荧光粉,研究了Mn⁴⁺、Ti⁴⁺掺杂量对荧光粉结构及发光性能的影响。采用X射线衍射仪表征了荧光粉的晶体结构,发现少量Mn⁴⁺、Ti⁴⁺掺杂对荧光粉的空间结构未产生显著的影响,制备的红色荧光粉呈立方体面心结构。荧光光谱分析表明,位于353nm和455nm处的激发峰分别属于Mn⁴⁺(3d³)的 ⁴A₂→⁴T₁和 ⁴A₂→⁴T₂的电子跃迁。以波长455nm的蓝光作为激发光源,Mn⁴⁺掺杂量为1%(摩尔分数)的K₂SiF₆:1% Mn⁴⁺荧光粉在580～750nm范围内出现3个尖峰,分别位于616nm、634nm、650nm处,对应于Mn⁴⁺的 ²Eg→⁴A₂跃迁,Ti⁴⁺的掺杂使得荧光粉在634nm处的发射强度提高了7倍左右。当温度上升至420K时,K₂SiF₆:1% Mn⁴⁺荧光粉在634nm处的发射强度仅仅降至室温时的65.8%,表现出优良的热稳定性。

为更好地提高稀土配合物的发光性能,采用非共价方法制备了一种新型的高发光性能材料。发现苯甲酸(BA)和1,10-邻菲咯啉水合物(Phen)与Sm³⁺和La³⁺配位形成异核稀土络合物。通过傅立叶变换红外光谱、X射线电子光谱、荧光光谱、有机元素分析仪和紫外光谱等手段对制备的产物进行表征。结果表明:复合材料具有较强的发光强度、较长的使用寿命和较好的热稳定性。此外,La³⁺离子对材料有很强的敏化作用,对提高材料的发光强度有显著作用。然后利用单因素实验和响应曲面相结合的方法对实验进行优化。

通过简单的一步水热法制备了TiO₂核壳微球。所得TiO₂为锐钛矿晶相,具有不规则的核壳结构,微球表面由规则的八面体粒子组成。气敏性能测试结果显示,样品对甲醛气体具有优良的响应,对10×10^-6的甲醛气体具有明显的光电流响应,对30×10^-6的甲醛气体响应值最大。样品的电荷微观动力学特性显示,其具有优良的光生电荷载流子分离和传输效率。良好的气敏性能可能与其粗糙的表面及大的比表面积有关,特殊形貌促进了其对气体的吸附,且提供了大量的表面活性位点与甲醛发生催化反应。

通过熔融共混法制备了十八酸-十四酸(SA-MA)二元相变材料,采用施罗德公式理论计算,并采用步冷曲线法测试SA-MA二元体系的温度变化过程,得到最低共熔点的质量配比均为39:61,共晶系理论相变温度为42.32℃,步冷曲线法测得的相变温度为41.70℃。通过DSC和FT-IR测试方法表征复合材料的性能,发现其相变温度为42.72℃,相变潜热为169.6J/g,并且各组分之间无化学反应。复合材料经过600次冷热循环后相变温度降低了1.6℃,说明该二元相变材料具有良好的热稳定性。因此,SA-MA二元相变材料适用于建筑节能领域。

制备了硬脂酸和62^#石蜡组成的二元混合相变材料,通过差式扫描量热仪研究了其相变温度和相变潜热的变化规律。同时实验研究了添加石墨后硬脂酸、62^#石蜡以及硬脂酸与62^#石蜡复合相变材料的相变温度和相变潜热。以期为复合相变材料在储能领域的应用提供参考。

采用高温固相法制备了SrLu₂O₄:Tm³⁺/Yb³⁺上转换发光材料,并使用X射线衍射、荧光光谱和CIE色度坐标对其结构和荧光特性进行了研究。结果表明:在980nm激发下,SrLu₂O₄:Tm³⁺/Yb³⁺呈现出较强的蓝光发射和较弱的红光发射,并且掺杂浓度对荧光强度和色度具有重要影响。随着掺杂浓度的增加,蓝光和红光的相对荧光强度发生变化,其荧光色度由浅蓝区域逐渐向白光区域靠近,显示出发光颜色的可调性。该研究成果极大地扩展了上转换发光材料在白光发光二极管中的应用。

为制备适用于岩棉生产使用的水性酚醛树脂,通过理论分析和实验总结,研究了甲醛/苯酚(醛/酚)摩尔比、催化剂种类、催化剂用量、反应时间、改性剂和固化剂等因素对水性酚醛树脂制备产生的影响。通过复配优选确定使用某种有机胺类化合物和氢氧化钠作为合成催化剂,在适宜的反应条件下,制备出水溶性良好、不挥发分含量较高、游离醛酚较低的水性酚醛树脂。

以一定分子量的硅烷封端聚醚为基础,添加增塑剂、纳米碳酸钙等辅助添加剂,制备得到了一系列的密封胶,并探讨了各组分对密封胶性能的影响。实验结果表明,不同分子量的硅烷封端聚醚对密封胶的拉伸强度有影响;纳米碳酸钙的种类和比例对密封胶的伸长率有明显的作用效果;除水剂会对密封胶的储存稳定性起到关键作用;以浙江皇马03系列硅烷封端聚醚为基胶,PPG2000为增塑剂,纳米碳酸钙(重质活性碳酸钙和纳米活性碳酸钙按比例混合)为填料,再添加除水剂、偶联剂和催化剂等原料制备得到的密封胶综合性能优良。

针对某型飞机某部位复合材料加筋板蒙皮不同深度分层损伤,验证胶接挖补修理工艺效果。开展修理用胶粘剂的选型试验,设计了修理所需胶粘剂在不同试验温度环境下的拉伸剪切试验和90°剥离试验,通过研究胶粘剂的剪切强度和90°剥离强度随温度升高的变化规律,对比验证了J-200-2胶粘剂和J-272中温固化胶膜的性能参数。结果表明:J-272胶膜对高低温环境更敏感,性能差异较大,确定可采用J-200-2作为修理用胶粘剂;为验证采用J-200-2胶粘剂胶接挖补修理的效果,对典型加筋板蒙皮1/2和1/4处分层损伤进行修理,并进行轴压试验,对比修理试验前后数据,发现加筋板承载能力分别提高了20%和14.3%。选取典型加筋板蒙皮1/2处分层损伤,利用有限元分析软件验证修理效果,发现破坏载荷较未修理的409.8kN提升至501.1kN,经挖补修理后承载能力较未修理提高22%,具有较好的修理效果。

为了研究老化引起的浸渍活性炭性能、结构上的变化,对在现场应用老化后的浸渍活性炭,开展了其关键物理性能、微观结构等变化特征的实验分析。结果表明:对于老化后除碘效率不合格的浸渍活性炭,其物理性能项中粒度、强度变化并不显著,仍可满足标准要求;但其pH已从9.6显著下降至7左右,与除碘效率、CCl₄吸附率的下降趋势一致;扫描电镜和N₂吸附测试表明,老化后的浸渍活性炭微观孔结构变化显著,孔道堵塞、边棱磨损严重,比表面积减小、孔径增大。这些物理性能的变化是造成浸渍活性炭老化失效的重要原因之一。

采用差示扫描量热法(DSC)研究了绝缘拉杆用环氧树脂体系的固化行为,并结合n级动力学模型和自催化模型进一步得到体系的特征温度、动力学参数及所对应的动力学方程。结果表明,树脂体系符合自催化模型。将所得模型与实际测试结果进行对比,发现模型与实验测试结果基本吻合。另外,进一步利用模型得到了不同温度下合适的固化时间。

采用静电纺丝技术制备了γ-Al₂O₃负载纳米Pd的纳米纤维Pd/γ-Al₂O₃。实验考察了不同氯化铝和氯化钯溶液浓度对Pd/γ-Al₂O₃纳米纤维直径和形貌的影响,采用扫描电镜、X射线粉末衍射、傅里叶红外变换光谱和能量色散谱分析等测试技术对Pd/γ-Al₂O₃纳米纤维进行表征。结果表明,制备的纳米纤维的丝径尺寸较为均匀,平均直径为230nm;Pd纳米粒子均匀分布在纤维表面,其平均直径为70nm;氧化铝主要以γ-Al₂O₃形式存在;随着氯化铝溶液浓度的增加,纤维直径随之增大,而负载纤维表面的Pd纳米粒子的直径随之减小;随着氯化钯溶液浓度的增加,纤维直径也会增大。

以1,4-双(2′-三氟甲基-4′-氨基苯氧基)苯(6FAPB)和3,3′,4,4′-二苯醚四酸二酐(ODPA)为原料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为第一溶剂,丙酮为共溶剂,配制6种成分配比不同的制膜溶剂,然后采用热亚胺化法制成了6种聚酰亚胺薄膜。采用傅里叶红外光谱对其结构进行表征,并对其表面形貌、溶解时间、拉伸强度和热性能进行测试。结果表明:溶剂中添加丙酮制出来的薄膜,在有机溶剂中的溶解时间有着较大的区别。

采用高压静电纺丝技术制备了聚酰亚胺纳米纤维膜。首先通过低温溶液缩聚合成聚酰亚胺的前驱体—聚酰胺酸(PAA)溶液,静电纺丝制得PAA纳米纤维膜;然后程序升温热酰亚胺化获得聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜。研究了PAA固含量、施加电压、接收距离、推注速度对纳米纤维膜形态的影响。利用傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对其化学结构和结晶情况进行表征,通过扫描电镜对纤维形态进行表征。结果表明:PAA固含量为15%(质量分数),施加电压为16kV,接收距离为21cm,推注速度为0.01mm/min时获得的纤维较好,PAA溶液的推注速度对电纺效果有显著影响。

以松针为原料,采用KHCO₃辅助活化制备活性炭,采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电镜(SEM)和氮气吸附-脱附等手段对材料结构和形貌进行表征,并利用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)、电化学阻抗(ESR)等探讨其对应电极材料的电化学性能,结果表明:活化温度为800℃,使用KHCO₃得到的活性炭材料电容值为138F/g(1A/g,6mol/L KOH),经10000次循环后的电容保持率为95.5%。

通过水热法制备了铁掺杂TiO₂催化剂,采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜对其结构和形貌进行了表征,研究了催化剂在可见光照射下对铬天青S溶液的催化效果。结果表明:粉末状催化剂晶体为纯锐钛矿型TiO₂;1600cm^-1、3730cm^-1附近出现的吸收峰说明催化剂中含有大量—OH,预示催化剂具有良好的光催化活性;催化剂由大量微小的纳米晶体定向聚集形成复杂的三维花状结构,每个纳米晶呈八面体型。掺杂铁离子有助于提高催化剂的光催化效率,铁离子掺杂量为3%(摩尔分数,下同)时,催化剂光催化活性最好,光照65min时其光催化效率比纯锐钛矿型TiO₂催化剂提高12.9%。通过实验得出光催化降解的优化条件:铬天青S溶液初始质量浓度为20mg/L、溶液pH=4、铁离子掺杂量为3%、催化剂用量为0.6g/L、室温25℃、40W白炽灯为光源、光照时间65min。在优化条件下,铬天青S降解率达到87.1%。

以FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O为原料,采用化学共沉淀法制备了Fe₃O₄磁性纳米粒子;然后采用Stber法,利用正硅酸乙酯的水解和缩聚反应成功制备出Fe₃O₄@SiO₂复合粒子;最后利用氨基与羧基的缩聚反应在颗粒表面结合上螯合剂乙二胺四乙酸二钠(EDTA),成功制备出Fe₃O₄@SiO₂@EDTA磁性复合微球。利用红外光谱、热重、纳米粒度仪、扫描电镜和透射电镜等手段对复合微球进行表征,并研究了磁性复合微球对Cr⁶⁺、Mn⁷⁺重金属离子的吸附效果。结果表明:Fe₃O₄@SiO₂@EDTA磁性复合微球对Mn⁷⁺的平衡吸附量达到11.85mg/g左右,对Cr⁶⁺的平衡吸附量达到8.0mg/g左右。可以有效地去除水溶液中的重金属离子,而且可以磁分离。同时吸附动力学模型符合准二级动力学模型;吸附等温模型符合Langmuir吸附模型。

采用超声浸渍法成功制备了锰锌铁氧体/硫化镉(MZFO/CdS)磁性异质结,并在可见光照射下以磺胺甲噁唑(SMZ)为目标降解物研究了MZFO/CdS的光催化性能。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜分别表征了MZFO/CdS的结构和形貌。结果表明:复合MZFO有助于CdS的结晶和分散,MZFO/CdS具有很好的磁性。在pH=7、SMZ浓度为20mg/L的条件下,MZFO/CdS对SMZ的去除效果最好,相对降解率最高达到93.6%,绝对去除量最高达到35.53mg/g。

采用水热法对介孔水合TiO₂光催化剂进行掺铁改性;通过静态氮吸附、X射线衍射、透射电镜、紫外-可见吸收和X射线光电子能谱等手段对掺杂产物进行了表征;以氙灯为可见光源,以亚甲基蓝为目标物研究分析了掺铁产物的光催化活性。结果表明:铁以Fe³⁺掺入介孔水合TiO₂中,铁的掺入虽然会抑制介孔水合TiO₂晶粒的生长而减小其比表面积和介孔体积,但能明显地提高介孔水合TiO₂在可见光照射下的光催化活性;催化活性提高的重要原因是掺铁会使其光吸收阀值降低而增加可见光的吸收;当掺铁量为0.69%(Fe/Ti摩尔比n)时催化活性最高,其对亚甲基蓝的降解效率是未掺铁产物的1.5倍,光催化循环4次后的降解率仍大于80%。

研究了700℃热解的银杏叶生物炭(GBBC)对罗丹明B(RB)和酸性红1(AR)的吸附作用,同时针对实际染料废水的特点,考察pH、吸附时间、溶液初始浓度和生物炭用量等因素对吸附效果的影响。采用SEM和BET对吸附剂的性质进行探究。实验结果表明,GBBC是一种优良的吸附剂,适用的pH范围宽(2～12)。在初始浓度为150mg/L,吸附时间55min,生物炭投加量0.3g时,对溶液中RB的吸附率达到99.61%,对AR的吸附率为97.81%(初始浓度为100mg/L,吸附时间120min,生物炭投加量0.3g)。RB吸附过程符合Pseudo-second-order动力学模型(R²=0.9534),AR吸附过程符合Elovich动力学模型(R²=0.9655)。吸附等温线拟合发现,Langmuir-Freundlich(R²=0.9888)和Langmuir(R²=0.9923)模型分别能很好地描述RB和AR的吸附行为。由此可见,GBBC是一种高效吸附剂,但对不同染料的吸附性能存在较大差异。

稻壳是我国最为丰富的生物质资源之一,对其进行科学的开发与利用具有重要的社会与经济意义。综述了稻壳及其燃烧产物的理化性质及其在化工领域的研究进展,展望了未来我国稻壳资源回收再利用的发展方向,为今后开展稻壳利用相关研究提供思路和方法。

自水滑石被发现以来,其独特的层状结构引起科研人员的广泛关注,而其层间阴离子/阴离子团的可交换性更是赋予其不同的性质,得到具备不同功能的新材料。主要讨论水滑石在电催化、超级电容器及二次电池方面的研究进展。

异相催化方式相对于均相催化展现出优异的分离和回收性能,而被研究人员广泛开发和利用。多孔有机聚合物作为一种新型多孔高分子功能材料,因其稳定的共轭骨架、高比表面积和设计合成的高灵活性,广泛应用于气体吸附分离、检测和(光)催化等领域。材料的捕光及不溶特性亦使其在异相光催化领域展现了出色的催化能力,在能源和环境方面也显示出巨大的潜力。围绕此类材料在异相光催化领域的研究及发展现状,分析了光催化的优势和困境,并结合光催化方式提出多孔有机聚合物提高光催化效率的有效措施。

以花生壳和钛胶为原料,利用溶胶-凝胶法合成了花生壳改性TiO₂晶体。以甲基橙为降解对象,研究花生壳改性TiO₂的光催化性能,探讨了掺杂量、煅烧温度对光催化剂活性的影响。结果表明:采用溶胶-凝胶法制备的花生壳改性TiO₂对甲基橙具有一定的光催化活性,能够将其降解;在100℃下煅烧,100mL钛胶掺杂1g花生壳所制得的催化剂对甲基橙的降解效果最佳,可见光光照2h,甲基橙降解率达到95.7%。

采用溶胶-凝胶法成功制备了TiO₂/镀铜炭黑(TiO₂/Cu/CB)复合材料,并利用SEM、XRD等对TiO₂/Cu/CB复合材料进行微观结构表征。结果表明,TiO₂在镀铜炭黑中分布均匀,改善了TiO₂的导电性。电化学测试表明,与未复合镀铜炭黑的纯TiO₂相比,TiO₂/Cu/CB复合材料具有更高的储锂活性和倍率性能。TiO₂/Cu/CB复合材料在0.1A/g的电流密度下循环100圈后的可逆容量为200.8mAh/g,而单纯TiO₂的可逆容量仅为47.7mAh/g。可见,TiO₂和镀铜炭黑之间的协同效应提高了复合材料的电化学性能。

以聚醚F-6和含氢硅油为反应原料,合成了聚醚改性有机硅柔软剂,并将其应用到吸湿性差的合成纤维涤纶上,通过测定涤纶织物的白度、断裂强度、柔软性、折皱回复角、吸湿性等性能,得出聚醚改性有机硅对涤纶整理的较佳工艺,并通扫描电镜(SEM)表征应用前后的涤纶织物。结果表明:在整理液浓度为50g/L,焙烘温度为180℃,焙烘时间为2min的条件下,对应用前后的涤纶织物进行SEM表征,整理后的涤纶纤维具有很好的服用性能。

制备了复合材料泡沫夹层结构板-芯缺陷试样,并对板-芯缺陷试样进行了注射修补。通过对修补区域进行钻孔,并使用医用注射器将DG-8胶黏剂注射入修补区域,利用热补仪将注射修补后的区域进行加热固化,并对注射修补完成后的复合材料夹层结构试样进行无损检测、力学性能测试以及微观结构分析。结果表明:注射修补后的试样拉伸强度恢复率达到97%以上,弯曲强度恢复率达到75%以上,试样修补区域的胶黏剂与修补件间胶接质量良好。

尼龙65盐是以等摩尔的戊二酸和己二胺为原料制备的,将其作为单体通过聚合反应可以合成尼龙65。有机溶剂结晶法和水溶液法是制备尼龙65盐的主要方法,尼龙65的制备方法包括界面缩聚、熔融缩聚及其他方法。综述了尼龙65盐以及尼龙65的制备方法,对其发展趋势以及应用前景进行了分析和展望。

钠离子层状氧化物因成本低廉、资源分布广泛、工作电压高、比容量较高且安全性好等优点,逐渐成为研究的热点。综述了钠离子层状氧化物正极材料的主要制备方法、容量衰减的原因以及改性方法;分析了常用制备方法的优缺点及容量衰减的可能原因;展望了层状氧化物正极材料未来的应用及发展方向。

微孔层(MPL)对改善质子交换膜燃料电池(PEMFC)的水管理和性能具有重要作用。MPL的特性主要受孔径分布、孔隙率、亲疏水性、电导率等因素影响,而这些因素由MPL使用的材料和制备方法决定。介绍了MPL的类型、使用的材料及制备方法,并对比分析了各种制备方法的优缺点,指出探索使用不同材料,改进MPL制备方法,降低生产成本对提高PEMFC性能具有重要意义。

连续切片扫描电子显微镜(SBF-SEM)三维重构技术是一种利用计算机图像处理方法获得材料三维空间结构的表征手段。通过SBF-SEM技术重构了冰偏析诱导自组装法石墨烯气凝胶(GA)的网络结构并研究了其对石墨烯相变复合材料(GPCM)热导率的影响。结果表明:该GA具有沿冰晶生长方向的取向结构,石墨烯片层间隙在50～150μm之间,并且该GA制备的GPCM的热导率也具有各向异性。为深入研究石墨烯骨架对GPCM导热改性机理提供了理论基础。

首先以Co(NO₃)₂·6H₂O和C₄H₆N₂为原料合成基于Co的金属有机框架结构(Co-MOF),在空气中煅烧后获得片状Co₃O₄多孔材料。该材料所具有的有序孔道结构不仅提供了大量的电催化活性位点,并且有助于电解液、待测物和中间产物的扩散和吸脱附,改善了电催化动力学,获得了较高的电催化活性。作为葡萄糖的检测电极,Co₃O₄修饰的玻碳电极(Co₃O₄/GCE)在2.3μmol/L到1.0mmol/L线性范围内灵敏度为617.4μA/(mmol·cm²),检测限为0.23μmol/L,响应时间为5.9s。同时,Co₃O₄/GCE对葡萄糖检测表现出优异的选择性、可靠的重复性和稳定性,证明该Co₃O₄材料在葡萄糖电化学传感器领域具有实际应用的价值。

目前普通外墙涂料存在粘结强度较低、不防水、施工工艺复杂、施工成本较高等不足,在陈旧的瓷砖表面进行翻新施工难以实现。因此,开发了一种水性底面合一涂料,该涂料在腻子、水泥砂浆以及瓷砖表面均能施工且具有防水功能。经测试,该涂料耐洗刷性测试12000次,漆膜未出现破损、露底以及起泡现象,表明该涂料漆膜具有优异的耐洗刷性;透水性测试为0.1mL,表明漆膜具有优异的致密性和一定防水能力;粘结强度测试表明该涂料在多种处理条件下的水泥基层和釉面瓷砖表面均具有极强的粘结强度和附着力。水性底面合一涂料可免底漆,降低施工成本,且具有一定的防水功能,是一种具有巨大应用前景的多功能水性外墙涂料。

复合材料夹层结构在轻量化结构设计方面的应用越来越广泛,在航空航天、轨道交通等领域已成为不可或缺的一部分。在很多工况条件下,夹层结构连接件需要承载比较大的载荷作用,这就对连接件的设计提出了比较严格的要求。为此,设计了双T型螺纹连接组合结构,对比分析了几种常见金属预埋或后连接件,并从装配角度介绍了其应用方法;通过有限元软件对组合结构进行了仿真分析。以期为复合材料夹层结构连接方式提供一定的参考价值。

通过埃洛石纳米管内壁正电荷与聚合物分子链上负电荷的静电作用,将大分子链负载于埃洛石纳米管内壁。利用负载大分子链作为交联点,通过Pickering乳液法将纤维状埃洛石纳米管构筑为三维气凝胶网络状态,制备了埃洛石纳米管气凝胶。利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、热重分析仪等分析气凝胶的微观形貌、孔结构和热稳定性。结果表明,通过静电作用负载聚硅氧烷,通过Pickering乳液法成功制备具有微孔和介孔结构的球状埃洛石气凝胶,该材料可用于建筑保温、载体、环境净化等领域。

如何定性分析涂层材料/混凝土界面微结构的作用机制是研究混凝土表面防护机理的一个难题。在已有界面理论中,通过对该体系两相材料的物理化学性质分析,发现化学键理论、浸润理论和啮合理论适用于该体系。在多数微观表征方法中,采用电子显微镜技术和光谱分析方法可以对该体系作微观表征。在已有的数值模拟方法中,利用有限元分析可以对该体系进行建模模拟。

介绍了热反射型涂料的降温原理,并从树脂、填料、助剂等基本组成方面以及主要应用领域方面的研究发展综合叙述了热反射型降温涂料的研究现状。针对目前研究存在的一些阻碍其发展应用的问题,提出了热反射降温涂料未来的研究发展方向。