氧化石墨烯(GO)作为新型纳米材料,因良好的理化性能,近年来在膜改性方面应用广泛。介绍GO的理化特性、制备方法,主要围绕利用GO改性聚酰胺复合膜的表面活性层及亚层,归纳了各类改性方法的优点,针对活性层,主要有表面涂层、表面接枝、逐层组装和掺杂改性等方法;针对亚层,主要有表面改性和掺杂改性等方法。并提出了目前改性技术所面临的挑战。

碳纤维性能优异,应用广泛,目前市场上的碳纤维主要是来源于石油和煤炭的聚丙烯腈基和沥青基碳纤维。近年来,随着石油和煤炭等不可再生资源的消耗,探索和发展生物质基碳纤维再次兴起,针对纤维素和木质素两种生物质基碳纤维前驱体原料,综述了粘胶基、Lyocell基、Ioncell基三种纤维素基碳纤维的研究现状,同时对木质素基碳纤维干喷湿纺碳化和熔融纺丝两种工艺做了简单介绍。最后,对生物质基碳纤维未来的研究重点和发展方向进行了展望。

高效纳米吸波材料可以有效地抑制军事和民用领域日益严重的电磁污染,其中纳米纤维以其较大的长径比、高比表面积和合成工艺多样化等优点被广泛应用于吸波领域。静电纺丝是目前用于制造纳米纤维的最有效和最通用的方法之一,通过该法可制备出工艺简单且具有优异性能的纳米纤维材料。结合国内外研究现状,阐述静电纺丝技术制备纳米纤维吸波材料的结构特点与吸波机理之间的联系,并对静电纺丝纳米纤维吸波材料的研究方向和前景进行展望。

半纤维素广泛存在于植物中,是一种优质的可再生生物质资源。但是,由于半纤维素自身结构的复杂性,使其很难被广泛利用。因此,将半纤维素改性制成半纤维素衍生物,提高其综合应用价值引起了人们的广泛关注。简单回顾了半纤维素的结构特点,介绍了近年来国内外半纤维素主要的改性技术,并综述了半纤维素及其衍生物在生物医药、食品、造纸、吸附等应用领域的研究进展。

高压静电纺丝技术是最近二十年才发展起来的用于制备纳米纤维的重要方法,通过此技术已经实现了直径由几纳米到数百纳米范围内不同种类聚合物纳米纤维的制备,并在光电子、传感器、电化学电极、催化剂、环境和生物医学等领域展现出极大的应用潜力。总结了静电纺丝不同基体包括天然高分子、合成高分子、无机物等常用种类及其基体特性,概括了复合纳米纤维不同的结构调控和组分设计方法,以及在复合过程中的相分离方式和结构,以期对纳米复合材料的具体研究有所启发。

锂硫电池因具有超高的理论比容量和能量密度而有望成为下一代储能体系,但多硫化锂的穿梭效应等技术难题严重阻碍了其实际应用。二维金属有机骨架(MOFs)兼具二维材料和MOFs材料的双重优势,在锂硫电池研究方面引起了广泛关注。综述了当前二维MOFs及其衍生材料在锂硫电池正极、夹层和隔膜应用的最新研究进展,并对其应用前景进行了展望。

综述了膨胀石墨基定形复合相变材料的特性及其应用研究进展。膨胀石墨基定形复合相变材料具有良好的导热性能、储能效果、热性能且可有效解决液相易泄漏问题。将传统建筑材料与膨胀石墨基定形复合相变材料结合,能够制备出具有适宜相变温度、相变潜热、抗压强度的相变储能建筑材料,将其应用于建筑节能、太阳能利用等领域可充分发挥材料储能控温特性,提高能源的利用效率,有效缓解能源危机。

针对新冠状病毒,简要介绍了几类常见消毒剂,包括醇类消毒剂、含氯消毒剂、季铵盐类消毒剂、过氧化物消毒剂和手消毒剂。并通过市场调研,对疫情期间的热销产品进行归纳总结,最后对未来市场的发展趋势进行分析。

在有机相变材料中,石蜡由于优越的性能得到了学者们的广泛关注。然而,较低的热导率和较差的蓄/释热特性,也是制约其发展和应用的巨大瓶颈。碳基材料因具有较高的热导率,常被用作导热添加剂来提高相变材料的热性能。综述了不同维度碳基材料对石蜡/碳基复合相变材料传热性能和储热性能的影响,总结了其热性能研究进展中的不足之处,并指出了石蜡/碳基复合相变材料热性能研究的未来发展方向。

聚氨酯改性有机硅树脂广泛应用于胶粘剂、医用材料和涂料等行业。其中聚氨酯改性有机硅涂料具有良好的装饰性,涂膜耐磨性和耐溶剂性优良,广泛应用于家用电器、汽车及海洋船舶等行业。综述了聚氨酯改性有机硅树脂的制备方法及其在防污涂料方面的应用现状,分析了防污涂料现存问题和改进方向,并对聚氨酯改性有机硅防污涂料的发展前景进行了展望。

二硫化钼是一种二维金属硫化物,具有比表面积大、理论容量高、制备成本低等特点,是具有光明前景的锂离子电池负极材料。介绍了二硫化钼的制备方法和结构特性,归纳了其在锂离子电池负极中的具体应用,并分析了目前二硫化钼作为锂离子电池负极材料在应用中存在的问题。指出对二硫化钼的研究,应利用其比表面积大和多孔层状结构的特点,通过微纳化以及与其他材料复合两种途径,获得高性能锂离子电池负极材料。

锂离子电池在消费类电子产品、电动汽车和储能等领域得到了广泛的应用。但低温条件下,由于电池的阻抗增大,极化增强;会出现析锂现象、脱嵌锂不平衡,导致容量衰减、循环性能下降等问题,严重影响锂离子电池性能的发挥。针对影响锂离子电池低温性能的关键因素:电解液、电极材料以及工艺因素等方面进行系统地分析和总结,旨在探索制约锂离子电池性能的关键因素,促进锂离子电池的行业发展。

二维材料因性能优异而被广泛研究,但高质量二维材料的制备存在难度。化学气相沉积法制备的二维材料有着超高的结晶度,被认为是制备高质量二维材料最有潜力的一种方法。但是,化学气相沉积法制备的二维材料也存在诸多问题。基于此,对化学气相沉积法制备二维材料的研究进展进行综述,重点围绕衬底、生长温度、载气流速、系统压力等影响因素进行探讨,为化学气相沉积法制备更高质量的二维材料奠定基础,也为化学气相沉积法制备其他新型二维材料提供借鉴。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种非金属半导体材料,具有低成本、合适的带隙和对可见光响应等特点,被广泛应用于光催化领域。在可见光的照射下,g-C₃N₄的空穴和电子对会与周围水和氧气反应产生活性氧来抑制细菌的生长。然而,g-C₃N₄的抗菌性仍面临着比表面积小、空穴-电子对易复合等问题。为克服这些缺陷,通过将 g-C₃N₄与其他纳米材料偶联或形成独特的结构来提高光催化性。根据对g-C₃N₄不同形貌、贵金属沉积、异质元素修饰和构筑异质结来进行分类,综述了国内外g-C₃N₄基纳米复合材料的制备工艺及抗菌性能的最新进展。

金属有机框架(MOFs)阻燃剂是一种新型的高分子材料添加剂,在对防火性能要求较高的环境中应用,可降低火灾隐患。与传统阻燃剂相比,基于MOFs的阻燃剂在化学成分、纳米结构和孔隙率等方面表现出优异的特性。综述了近年来国内外在阻燃聚合物材料方面取得的最新进展,分析了各种MOFs基阻燃剂在高分子复合材料中的阻燃效果及其阻燃机理。最后,对聚合物材料中MOFs基阻燃剂未来发展面临的研究机遇和挑战进行展望。

垃圾渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中产生的高浓度有机废水,其成分十分复杂。光催化氧化技术是一种能够有效地降解垃圾渗滤液的新技术,以催化剂为核心的光催化氧化技术在解决环境和能源问题方面有着巨大的应用前景。概述了垃圾渗滤液与光催化氧化技术的特点,重点介绍了近年来国内外学者在光催化剂的制备和其在光催化氧化处理垃圾渗滤液中的研究进展,展望了该领域的研究和发展方向,以期为今后制备具有高效、稳定、可回收的光催化剂材料提供指导和参考。

针对临床血液透析材料聚醚砜(PES)进行改性,利用伽马射线在PES膜表面引发辐射接枝聚合反应,接枝亲水性对苯乙烯磺酸钠(SSS),改善PES膜的亲水性和血液相容性。并进一步在其表面引入具有抗菌性的碘和纳米银,赋予膜材料抗菌性。采用红外光谱、水接触角、场发射扫描电镜和Zeta电位等方法表征改性的PES膜;同时优选接枝改性工艺,确定最优辐照工艺条件为0.3g/mL的SSS浓度和15kGy的辐照剂量。最后,通过血液相容性实验和抗菌实验表明,改性PES膜材料具有良好的血液相容性和抗菌性能。

采用前驱体粉末发泡法,以3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)、3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐(BPDA)和4,4′-二氨基二苯甲烷(MDA)为原料,制备了一系列的聚酰亚胺泡沫。通过傅里叶红外光谱仪、扫描电镜、热失重分析仪和导热系数测定仪等手段对酯化后的二酐在不同比例下制备的产物形貌、热稳定性、隔热性能等方面进行了表征。结果表明:生成的聚酰亚胺泡沫已完全亚胺化;热失重10%的分解温度均在500℃以上;泡沫的导热系数表明其隔热性能较好。

以双氰胺和柠檬酸钠为原料制备分散性非常好的蓝色荧光碳量子点,对制备条件进行了优化,通过实验制备的碳量子点溶液在反应时间为4h、双氰胺和柠檬酸钠的质量比为2.5:1,200℃反应4h时制备的碳量子点荧光强度最高位为3777。通过荧光分光光度计、透射电镜、傅里叶变换红外光谱仪、紫外分光光度计等手段对碳量子点进行了表征。结果表明:在聚乙烯醇中分别加入0mL、5mL、10mL、15mL、20mL、25mL、30mL的碳量子点溶液,制备出了一系列碳量子点掺杂量不同的紫外荧光防伪膜。

通过PTMG-NDI型聚氨酯预聚体改性环氧树脂E-51,合成了固化时间短、力学性能与耐热性能优异的聚氨酯改性环氧树脂,分析了聚氨酯改性环氧树脂的合成工艺与最佳组成、固化剂的优选与复掺比例。结果表明,当合成条件为80℃×1h,环氧树脂:PTMG-NDI型聚氨酯预聚体:固化剂=100:10:40,复掺固化剂某酰胺:某酚醛胺=32:8时,聚氨酯改性环氧树脂性能最佳,其表干时间为3.92h,完全干燥时间为12h,拉伸强度20.12MPa,断裂延伸率103.34%,弯曲强度50.14MPa,弯曲变形11.60mm,粘结强度1.69MPa,玻璃化转变温度300℃。最后,通过红外光谱与扫描电镜对其增韧机理进行分析,结果达到预期。

为了提高超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)纤维与树脂间的界面性能,采用无机纳米颗粒和有机聚合物结合的策略,利用溶胶-凝胶法制备SiO₂包覆ZnO纳米颗粒加入环氧树脂制备纤维表面涂层溶胶。结果表明:基于这种方法增强复合材料界面剪切强度与原纤维和SiO₂纳米颗粒聚合物涂层相比,界面剪切强度提高了 38.85%～50.97%。通过红外光谱和X射线衍射分析证实了ZnO和SiO₂之间形成了化学键合。为具有良好界面性能的UHMWPE纤维涂层方法提供了一种可能。

在粉煤灰基地聚物中添加有机物是复合材料发展的趋势,但有机物的添加会对地聚物的性能产生影响。把有机碱和亲水性有机聚合物与粉煤灰复配制备地聚物复合材料,考察有机物添加种类、添加量和不同龄期下制备的地聚物的抗压性能,对地聚物断裂面的微观形貌进行分析。结果表明:少量碱性有机物可以促进地聚物强度的提高,羟乙基纤维素、聚氨基甲酸酯未能有效地提升地聚物的抗压强度,但都改善了地聚物的抗压破坏特征。通过总结有机物的添加对地聚物抗压性能的影响,为粉煤灰基有机无机复合地聚物材料的应用研究提供参考。

生物基聚合物及其复合材料作为一种绿色环保、可持续发展的材料备受瞩目。通过离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)液相剥离六方氮化硼,得到六方氮化硼纳米片(BNNS)作为填料填充到聚乳酸(PLA)中,制得PLA/BNNS复合材料并对其各方面性能进行了研究,结果表明:制备的PLA/BNNS复合材料为不透光材料,阻燃效果明显,随着填料BNNS含量不断增加,复合材料的导热系数不断增大,熔点也有所上升,在BNNS含量为30%时,达到最大值,分别为3.37W/(m·k)和173.4℃,而当BNNS含量为15%时,拉伸性能达到最大为78.3MPa。

以氧化石墨烯为前躯体,利用热膨胀法制备出热膨胀石墨烯(RGO),并通过红外光谱、X射线光电子能谱技术、X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜和比表面积(BET)对其进行表征。结果表明:所制备的热膨胀石墨烯为无定型碳结构,存在少量含氧官能团,缺陷较多,表面形貌类薄纱状,并伴随着褶皱和层叠,为多层结构,层数大约为10层,层间距约为0.4nm,比表面积为223cm²/g,孔径分布以介孔为主。

将纳米菱方氮化硼粒子(RBN)经烘干预处理后,加入氰酸酯树脂(CE)基体,二月桂酸二丁基锡(BDTL)作为引发剂,制得CE/RBN系列浇铸体复合材料。对浇铸体复合材料的力学想能、玻璃化温度、热分解温度和热失重性能实测表明,RBN质量分数为4.0%时,复合材料冲击强度为15.02kJ/m²,较纯基体固化产物提高了71.65%;弯曲强度达到163.60MPa,较纯基体固化产物提高了93.60%;RBN加入质量为有机基体质量的4.0%时,复合材料玻璃化转变温度(T_g)为289.50℃,比纯基体固化产物提高了13.30%;热分解温度为458.30℃,提高了10.73%;质量保持率为72.40%,比纯基体固化产物提高了41.41%。综合各方面因素考虑,RBN加入的质量分数为有机基体质量的4.0%时,复合材料性能得到综合提升。

氧化镧(La₂O₃)是一种环境友好、稳定性高的传感候选材料。以硝酸镧、尿素为原料,采用微波-超声辅助合成法制备棒状结构的p型半导体氧化镧。通过差热-热重综合分析仪(TG-DTA)对氧化镧形成机理进行分析,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积测试(BET)等分析技术对氧化镧进行表征,并对其气敏性能进行测试。结果表明:微波功率为300W,超声波功率为150W,反应时间为2h,煅烧温度为750℃时,得到宽度为220nm,长度为1.2μm的棒状氧化镧,该样品在400℃的工作温度下,对乙醇具有良好的选择性及快速响应(响应时间6s),响应值高达54.3。

采用化学氧化法,通过控制表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的用量,在室温下制备得到微观形貌各异的聚苯胺(PANI)电极材料,利用红外光谱、扫描电镜、透射电镜、比表面积等方法对其进行结构表征,研究了SDS添加量对PANI微观结构的影响,以及SDS作为软模板调节苯胺聚合成纳米管状结构的机理,同时测试了材料的电化学性能。结果表明:SDS添加量为0.03g时,得到多孔纳米管状结构的PANI。在1mol/L H₂SO₄电解液中,电流密度为1A/g时,比电容高达630F/g,经2000次充放电循环之后,电容保持率仍可达到74.5%。当电流密度从1A/g增加到10A/g时,其容量保持率仍可以达到71.7%。

在聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的制备过程中,氧化过程在碳纤维生产中占据大量的时间,制约了碳纤维生产效率和产品成本。采用自制细旦化原丝,通过缩减氧化温区数量的方式,利用温时等效原理匹配合理的氧化温谱,缩短了氧化时间,提高了氧化效率,在未影响碳纤维性能的前提下实现了PAN原丝的高效氧化。

以单一水溶性无机铵盐过硫酸铵(APS)为引发剂,在水/二甲基甲酰胺(H₂O/DMF)混合溶剂中,采用沉淀聚合工艺合成了高分子量的丙烯腈/丙烯酰胺(AN/AM)共聚物(即PAN聚合物)。主要探讨了高H₂O含量下的混合溶剂配比和单体配比对聚合反应转化率和产物黏均分子量的影响,并采用元素分析仪(EA)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、广角X射线衍射仪(WAXD)和差示扫描量热仪(DSC)对PAN聚合物的结构和性能进行了表征。结果表明:随混合溶剂中H₂O含量增加,PAN聚合物黏均分子量逐渐降低,聚合反应转化率先升高后降低。随喂料中AM共聚单体的含量增加,PAN聚合物黏均分子量和聚合反应转化率呈先升高后降低的趋势。同时,PAN聚合物中O元素含量逐渐增加,表明共聚物中AM单元含量增大,且FT-IR谱图中氰基(C≡N)和羰基(CVO)基团伸缩振动峰的存在,表明AN和AM单体发生了共聚合反应。AM单体的引入破坏了PAN共聚物的规整性,其结晶度整体上呈现降低趋势。不同DSC放热峰起始温度(T_i)和放热速率(ΔH/ΔT)先降低后升高的变化趋势表明,AM单体较好地缓和了PAN聚合物的放热反应。

采用水热合成法制备Pr掺杂NiAl双金属氢氧化物(Ni-Al-Pr LDH)和Ni-Al-Pr LDH/还原氧化石墨烯(Ni-Al-Pr LDH/rGO)电极材料。使用X射线衍射仪、红外光谱和扫描电镜等手段对样品的成分、结构和形貌进行表征,并考察添加rGO对Ni-Al-Pr LDH材料电化学性能的影响。结果表明:加入4% rGO所制复合材料Ni-Al-Pr LDH/rGO,在1A/g电流密度下比电容为1101F/g,表现出较高的电化学性能,而且其电化学性能远优异于Ni-Al-Pr LDH电极材料(比电容为439F/g),复合rGO可在一定程度上提高电极材料的电化学性能。

以丙二腈为原料,合成2-肟基丙二腈及其钠盐,通过核磁共振、红外光谱分析、元素分析对其结构进行确认和表征。研究结果表明,由于乙酸和亚硝酸钠的加料顺序不一致,会生成两种不同的中间产物。以两种中间体为原料,合成呋咱环产物的收率分别为61.4%和63.6%,且2-肟基丙二腈钠盐的热稳定性比2-肟基丙二腈更好。合成2-肟基丙二腈钠盐的反应过程更剧烈,最大放热速率为47.37W,反应体系温升达10℃左右,两个反应的绝热温升相差不大。该研究可为中间体2-肟基丙二腈及呋咱环的合成和工艺安全操作提供依据。

以十二酸(LA)和十四酸(MA)为原料,采用熔融共混法制备了一种LA-MA二元共晶相变材料。利用步冷曲线确定了质量分数对LA-MA混合物结晶温度的影响,通过绘制混合体系相图获得共晶点,LA-MA二元混合物共晶体系的质量比为3:1,共晶温度为32.7℃,LA-MA二元共晶体系相变潜热为160.5J/g。傅里叶红外光谱测试表明,二元复合材料中LA和MA在分子作用力下相互结合,未发生化学反应。经过500次20～70℃冷热循环后,复合材料相变温度波动不大,稳定性好。热重分析表明,温度不超过100℃时未有明显的质量损失,LA-MA二元复合相变材料适用于墙体等建筑围护结构。

通过溶胶-凝胶法合成SiO₂纳米颗粒,经硅烷偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷表面修饰双键,以甲基丙烯酸二甲氨乙酯为阳离子单体,自由基聚合接枝聚合物刷,获得表面阳离子化的纳米SiO₂。颗粒表面性质通过红外光谱、接触角、Zeta电位及粒径分析、热重等表征。结果表明:叔胺聚合物接枝纳米SiO₂颗粒表面带正电,具有良好的水分散性,可以和阳离子拒水剂CWR-8GT复配,能在不影响原有拒水剂稳定性及不改变操作条件的情况下在织物表面构筑粗糙结构,提高整理后织物的疏水性能。

为克服纳米ZnO颗粒在抑菌和有机污染物去除方面的应用局限性,采用静电纺丝技术制备出乙酸锌/聚乙烯吡咯烷酮[Zn(Ac)₂/PVP]纳米纤维,通过高温煅烧得到ZnO纳米纤维。在实验室条件下,对静电纺制备ZnO纳米纤维材料的工艺参数,如溶剂、聚合物、进液速度、电压、煅烧终温及升温程序等进行了优化,并通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪和X射线能量色散谱仪对材料的性能进行了表征。实验结果表明以二甲基甲酰胺为溶剂,相对分子质量为130×10⁴、质量分数为10%的PVP和Zn(Ac)₂为溶质,在接收距离为13cm、进液速度为0.6mL/h、电压为17kV、煅烧温度为550℃条件下,得到形貌良好、数量多和粒径均一的ZnO纳米纤维。

低温工程一般采用聚异氰脲酸酯(PIR)作为绝热材料。结合在低温服役环境的实际情况,通过人工加速老化的方法,对PIR绝热材料进行加热老化实验,对材料的拉伸强度与弯曲强度等随老化时间、老化温度等的变化情况及性能退化趋势进行研究分析,并应用阿累尼乌斯图对所选用型号的PIR绝热材料进行寿命预测。研究结果表明,该材料满足工程运行的寿命要求。

为探究环氧沥青混合料的耐酸雨侵蚀性能及作用机理,采用周期干湿循环浸泡实验、接触角实验和路用性能实验对环氧沥青混合料、SBS改性沥青混合料和70^#基质沥青混合料的耐酸雨侵蚀性能进行研究。结果表明,酸雨可显著降低沥青的粘附性、沥青混合料的路用性能和老化耐久性。与SBS改性沥青和70^#基质沥青相比,环氧沥青与集料间的粘附性最优,其混合料的耐酸雨侵蚀能力最强,且可应用于OGFC沥青混合料。环氧沥青具有的极性基团、高强内聚力和低收缩率的热固性树脂可使其粘附性增强,从而有效抵御水分的侵蚀、剥落和温度应力开裂。废橡胶粉和改性竹纤维的加入可使环氧沥青混合料中的“结构沥青”增多、空隙率降低而具有良好的致密性,形成的空间网络结构可起“加筋”和“增韧”作用,进一步增强混合料的力学性能、抗渗性能和耐酸雨侵蚀能力。

采用水溶液聚合法,以海藻酸钠(SA)、高岭土、丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,合成SA-P(AA/AMPS)-高岭土耐盐性高吸水性树脂(SRSAR)。利用FT-IR、SEM和TGA等测试手段分析了SRSAR的微观结构及热稳定性能,并对其进行保水性、耐盐性、反复吸水性和智能膨胀性测试。结果表明,最佳条件下合成的SRSAR吸水倍率和吸盐水倍率分别为641.5g/g、83.2g/g,与传统高吸水性树脂相比,耐盐性和热稳定性得到明显提高;在室温下能较长时间保持含水,且反复吸水5次后吸水能力仅损失2.7%,吸盐水能力损失11.5%,具有良好的重复使用性能和智能膨胀性能。

分析山地生态友好型地膜降解机理,以此为基础设计地膜生物氧化降解方案,通过扫描电镜对不同降解阶段的地膜表面进行扫描,分析地膜的外观形貌与微观结构,获取降解失重率指标,以此明确生态友好型地膜的降解程度,实现山地生态友好型地膜降解过程与机理分析。选取三种不同类型的山地生态友好型地膜作为测试对象,通过拉伸强度、羰基指数与结晶度指标验证方案产品的性能。测试结果显示,该方案在120d时,地膜拉伸强度、羰基指数与结晶度均高出标准水平,表明该方案可有效提高地膜的降解程度,可以在实际应用中进一步推广。

通过巨正则蒙特卡洛方法计算了三种金属有机骨架材料(HKUST-1、PCN-14、Ni-PCN-14)对 ¹⁴CH₄/N₂二元混合物的吸附选择性,结果表明,Ni-PCN-14对 ¹⁴CH₄具有很强的吸附能力,对 ¹⁴CH₄/N₂混合气体的选择性最大,且选择性随温度的升高而降低。采用分子动力学模拟,发现Ni-PCN-14孔径与 ¹⁴CH₄的动力学直径最为接近,因此自扩散系数最低。并计算了无限稀释吸附热,发现 ¹⁴CH₄在Ni-PCN-14中吸附热最大,可达4.671kcal/mol。

通过利用超声C扫检查内部缺陷并测试力学性能的方法,对比研究碳纤维机织物CF3031与J-352结构胶配比工艺组合,确定44％含胶量为优选工艺组合。然后分别采用复合材料湿法浸润胶接、预制止裂孔、机械连接三种修理方法对10mm和4mm两种规格含裂纹铝板实施修理,对比不同修复方法的疲劳性能。针对10mm含裂纹铝板,证明打止裂孔加复合材料湿法浸润胶接方法可以大大提升修理效果。针对4mm含裂纹铝板,对比胶接修理与机械连接修理效果,证明针对较薄铝板,采用复合材料湿法浸润胶接方法具有较好的修理效果。

利用光化学合成法制备了SnO₂和SnO₂/RGO两种半导体材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对材料进行表征,并研究了它们对Cr(Ⅵ)的光催化还原性能。结果表明,SnO₂/RGO对Cr(Ⅵ)表现出比SnO₂更好的光催化还原性能。催化动力学研究发现,SnO₂/RGO的表观速率常数几乎是SnO₂的4倍,体现了SnO₂/RGO比SnO₂更为优异的催化特性。紫外可见漫反射光谱分析发现,SnO₂和SnO₂/RGO都具有对可见光的响应性能,可作为有前景的吸收可见光的光催化剂。

以自制氢氧化钛和碳酸铯为原料,采用高温固相法制备了离子筛前驱体Cs₂Ti₆O₁₃,用0.2mol/L盐酸对离子筛前驱体进行酸改型,得到铯离子筛。并通过XRD、SEM、TEM、N₂吸附脱附等方法表征,考察了铯离子筛的形貌及吸附选择性能。结果表明,在焙烧温度为800℃、铯钛摩尔比为1:1.5条件下制得的铯离子筛呈片状型貌,分散均匀,结构稳定;对铯的饱和交换容量为311.4mg/g,5次循环吸附脱附后,铯离子筛的交换量维持在初始吸附量的79.51%以上,可以循环使用。

为了有效地去除印染废水中甲基橙(MO)等合成染料,以CO₂和1,6-己二胺为原料,采用无催化剂、无脱水剂法制备了CO₂基聚脲(CO₂-PU)多孔材料,并对材料进行表征,研究了CO₂-PU对MO的吸附性能和机理。结果表明:CO₂-PU对MO具有良好的吸附性能,当pH为4,吸附时间为20min时,5mg CO₂-PU对MO的吸附率和吸附量分别能达到96.4%和96.4mg/g,并且CO₂-PU具有良好的循环使用性能。CO₂-PU对MO的吸附过程符合准二级动力学模型,吸附行为与Langmuir吸附等温线模型一致。

以溶剂热法制备了一种多壁碳纳米管-四氧化三铁(MWCNT-Fe₃O₄)复合材料,并以此作为分散电极,制备了三维电催化氧化电解池,对蒽醌染料分散蓝2BLN进行脱色。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)对MWCNT-Fe₃O₄复合材料进行相组成、形貌及结构分析表征;以分散蓝2BLN的脱色率作为评定标准设计正交试验,通过极差和方差分析探讨电压、电解盐浓度和催化剂用量对脱色率的影响规律;探讨分别以MWCNT-Fe₃O₄、MWCNT和Fe₃O₄作为附加电极时,对染料脱色率的影响。结果表明:各因素对脱色率的影响程度由大到小依次为电压、电解盐浓度和催化剂用量;以MWCNT-Fe₃O₄作为附加电极,在电压为17V,电解盐浓度为1mol/L,催化剂用量为75mg/L的条件下,对分散蓝2BLN脱色,3h后脱色率可达到98.79%。

相变储能技术已成为可再生能源利用领域的研究热点,将相变材料(PCM)与建筑围护结构相结合可有效地储存和利用太阳能,对实现建筑节能和环境保护具有十分重要的意义。基于国内外学者在PCM应用于建筑被动式储能系统中的研究,归纳了PCM的不同定型封装方法及其优缺点,分析了影响PCM储放热性能的因素,讨论了PCM应用于建筑围护结构中的设计规则,并对不同定型封装形式的研究方向进行了展望。

石墨具有导热性能好、无毒、无腐蚀等优良性能,通过对其进行高温膨化可得到高孔隙率且质轻的膨胀石墨,以膨胀石墨为支撑材料的定形相变材料的制备及研究是近年来国内外储能领域关注的热点。介绍了石墨的膨化处理方法,综述了不同类型石墨基定形相变材料的制备方法、性能以及液相渗漏的研究进展,最后对石墨基定形相变材料的发展前景进行了展望。

在卷烟滤嘴棒中添加各种吸附材料对卷烟烟气中有害成分进行一定程度的选择性吸附,成为一种降低卷烟烟气中有害成分的便捷方法。综述了金属修饰材料、纳米贵金属催化材料、网络高分子材料、多孔材料以及碳纳米材料等作为吸附剂时对卷烟烟气有害成分吸附效果和吸附机理的研究进展,对将来的发展趋势进行了展望。

低磁钢在长期使用过程中会出现腐蚀破坏,影响使用寿命。以环氧树脂601作为成膜树脂,通过试验选出合适的活性稀释剂和固化剂,同时添加适当的颜填料,制备出一种可在低磁钢表面应用的高固体分环氧防腐蚀涂料,该种涂料在低磁钢表面具有优异的附着力、耐冲击性和耐介质性能,施工性能良好,可以满足低磁钢在不同环境下的防腐要求。

淀粉基吸水凝胶材料是由淀粉、接枝单体或其他物理共混材料构成,具有成本低、吸水性能好、生物相容性好及可降解性等优点,被广泛应用于组织工程、药物输送、农业、环境保护等领域。介绍了淀粉基吸水凝胶材料的发展进程,综述了淀粉接枝单体水凝胶、淀粉复合水凝胶的研究进展及应用情况,并对未来淀粉基水凝胶的研究方向进行了展望。

表面增强拉曼光谱(SERS)技术以其便捷性、灵敏性和指纹特征,可用于检测环境中微量的多环芳烃。制备的新型SERS基底,由硫醇修饰的银纳米线-石墨烯-金纳米球叠层复合而成,具有丰富的电磁场增强区域,能够通过π-π堆积作用和疏水作用协同选择性吸附环境中的多环芳烃,实现对其拉曼信号的放大。该基底对芘、苯并芘、蒽、菲的最低检测浓度均为10^-6mol/L,特征峰强度与浓度对数的相关性系数均大于0.98,且具有良好的均一性。该材料能够快速、准确地实现对多环芳烃的定性和定量检测,为改善化工生产和环境中多环芳烃的污染形势提供技术支持。

针对国产舱内阻燃复合材料性能数据严重匮乏、考核及使用经验不足等问题,介绍了舱内阻燃复合材料的特性及国内外研究和应用现状,提出了成套技术指标及试验方法,研究与评价了国产舱内阻燃复合材料的全面性能,大幅缩短了国内外差距。

新型光催化剂纳米铁酸锌(ZnFe₂O₄)带有磁性,因具有合成简单、成本低廉、光化学稳定性良好等诸多优点成为光催化领域的研究热点。对近年来纳米ZnFe₂O₄的制备方法,如共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法、模板法及静电纺丝法等进行了归纳总结并分析了各种方法的优缺点以及产品的性能,对未来纳米ZnFe₂O₄催化剂的研究方向进行了展望。

以一种溶剂型膨胀钢结构防火涂料为例,使用酒精喷灯模拟火灾现场的高温环境,对防火涂料的膨胀倍数和耐火极限进行研究。采用热重/差热(TG-DTG)对涂料的热稳定性进行分析,采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对炭层的组分、结构和形貌进行表征。结果表明:该涂料在耐火极限达到180℃时所需时间为110min,此时膨胀倍数为9.0。TG-DTG分析发现,防火涂料热稳定性良好;FT-IR分析暗示,炭层主要由—OH、—CH₂、CC、C—O、Ti—O等构成;XRD分析说明炭层中形成的物质主要为TiO₂与TiP₂O₇,SEM形貌观察发现,炭层呈“蜂窝状”结构。该涂料是一种性能优异的钢结构防火涂料。

针对传统石墨烯存在成本高、与基质沥青相容性和分散性差的问题,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对石墨烯(PVP-G)进行处理,基于针入度分级体系、PG分级体系与黏度分级体系指标评价了PVP修饰石墨烯复合苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青混合料的常规针入度指标性能、流变特性、黏度特性,优化了适宜的PVP-G掺配比例,在此基础上,采用三大路用性能试验、浸水汉堡(APA)试验、半圆弯拉(SCB)疲劳试验与室内MMLS1/3试验,探讨了PVP-G/SBS复合改性沥青混合料的路用性能、疲劳性能与长期稳定性能。结果表明:添加PVP-G改善了SBS改性沥青的高温、低温和抗老化特性,增强了沥青胶结料的弹性恢复性能与抗变形性能,改善了低温抗断裂性能与应力释放性能。1.5% PVP-G/4.0% SBS复合改性沥青混合料有优异的高温抗永久变形性能、抗疲劳性能和抗水损害性能。在高温长期荷载及高温浸水综合作用下,1.5% PVP-G/4.0% SBS复合改性沥青混合料比5% SBS改性沥青混合料表现出了更优异的抗永久变形能力与耐久性。

木质素是一种储量丰富的可再生资源,是自然界唯一能够提供可再生芳基化合物的非石油资源,热解可将木质素直接转化为焦炭、生物油和气体,具有广阔的应用前景。分别从实验研究和理论计算研究两个方面,综述了木质素快速热解所取得的最新研究进展,阐述了热解温度、催化剂、木质素提取方法和原料类型对木质素热解过程产生的影响,总结了不同类型的木质素模型化合物的主要热解反应路径,明确了木质素热解过程中产物的形成机理。

木质素来源广泛、价格低廉且环境友好,其结构中功能基团及化学键可与重金属离子配位螯合,因此可作为低成本吸附剂。另外,我国农业废弃物及造纸废液中的木质素利用率极低,将其用于吸附废水中重金属符合“以废治废”理念。但未改性的木质素吸附能力较低,主要从磺化改性、接枝共聚改性、交联聚合改性、酚化改性和胺化改性等5个木质素的化学改性方法综述了近年来化学改性木质素吸附水中重金属的研究进展。

近年来,植物还原法制备贵金属纳米颗粒(NMNPs)作为一种新颖和颇具发展前景的方法,越来越受到研究者们的重视。同时,植物提取物制备的NMNPs由于在各种催化反应中出色的表现而被认为是一类具有较高价值和广泛应用前景的纳米催化剂。基于此,对植物还原法制备的贵金属纳米催化剂在氧化反应、氢化反应、环境污染物降解、偶联反应、光催化等方面的研究进展进行了总结和阐述,并且对植物还原法制备贵金属催化剂在催化领域的发展方向进行了展望。

针对耐药型细菌感染等疾病问题,利用共价固定法将光敏剂竹红菌素负载于细菌纤维素/壳聚糖复合材料上,制备具有光动力抗菌功能的纳米纤维膜。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪等手段分析比较固载竹红菌素前后纤维膜的形貌、结晶度、化学结构和热稳定性,并研究固载竹红菌素前后纤维膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌能力。结果表明:固载竹红菌素后,结晶度和热稳定性略有降低;在暗室条件下,纤维膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有良好的抗菌效果,在光照条件下,竹红菌素与壳聚糖的协同抗菌作用,使纤维膜对金黄色葡萄球菌的抗菌率提至99.9999%。

TiO₂是一种光催化性能非常好的半导体材料,将其固载在合适的基质上形成复合催化剂可以达到化学性质稳定、易于回收、降低成本等目的。泡沫材料凭借其比表面积大、流体流动阻力小等优点,是负载TiO₂的优良载体,有望解决TiO₂规模化应用的问题。从TiO₂光催化原理入手,分别介绍了有机泡沫材料、泡沫金属、泡沫陶瓷负载TiO₂复合光催化剂的研究进展。最后结合泡沫材料负载TiO₂光催化剂的现状,展望未来泡沫材料负载TiO₂复合光催化剂的研究方向。