在当前膜材料发展中,制备可随外界环境刺激变化而发生性能改变的环境刺激响应型智能膜材料,达到性能可控目的,实现膜的“智能化”,依旧是膜研究领域中的热点方向。重点综述了目前热点研究的环境刺激响应型智能膜材料,概述了相关的膜功能以及膜应用过程,并对未来环境刺激响应型智能膜材料的应用和研究前景进行了展望。

金属有机框架材料(MOFs)是一种将金属离子中心与有机配体通过配位键结合起来的一类具有网格结构的材料。由于金属离子以及有机配体的多样性,MOFs的结构也具有多样性。磁性金属有机复合材料是一种新型的复合材料,既结合了MOFs的网状结构及结构多变性的优点,又结合了磁性材料易于分离且可重复利用的特性,使得这种材料在药物载体、多相催化、选择吸附等多种方面都有着较为广泛的应用。以经典的几类MOFs为分类依据,研究了它们与磁性材料结合形成新型复合材料的方法,同时概括了这些新型复合材料在不同领域的应用,最后提出了该材料目前所存在的问题,并对今后的研究方向进行了展望。

近年来,碳量子点作为一种新型的纳米材料,具有低细胞毒性、强荧光性、良好的生物相容性以及制备方法简单等特点,在生物传感、药物传递、细胞成像以及分析检测等领域具有潜在的应用价值,而受到人们的广泛关注。在此综述了碳量子点的制备方法、性质以及应用等,并对其发展前景进行了展望。

物品保质保鲜及节能减排的双重需要,使相变蓄冷材料在冷链物流中的作用越来越重要。主要综述了国内近期关于有机、无机、有机-无机等典型复合相变蓄冷材料在蓄冷方面的研究进展,梳理了国内在改善有机相变蓄冷材料的导热性、解决无机相变蓄冷材料过冷和相分离方面制备典型复合相变蓄冷材料的研究进展,并对复合相变蓄冷材料的发展趋势进行了展望,提出开发冷链物流用高性能复合结构蓄冷材料是未来研究的重点,以期为冷链物流用相变蓄冷材料的发展提供参考。

六方氮化硼(h-BN)是一种石墨烯类二维材料,具有很高的导热性。当将其剥离成二维氮化硼纳米片(BNNSs)时,因其层状材料特殊的电子性能和高比表面积,使其制备技术受到很多研究人员的关注,其剥离方法以机械球磨和液相超声为主。综述了氮化硼二维纳米材料的几种剥离方法、原理及其优缺点,将在塑料导热材料中呈现较好的应用前景。

作为一种新型二维纳米材料,石墨烯因具有优异的电荷传输能力、大的比表面积、高可见光透过率、柔韧的结构以及化学稳定性等特点而被广泛关注。将石墨烯与半导体材料复合已成为新型光电催化电极材料的研究热点之一。综述了石墨烯基光电极的制备以及新型石墨烯基光电复合材料在有机污染物的降解、分解水制氢、还原CO₂等领域的应用。最后,对石墨烯基半导体材料在光电催化领域存在的问题及其未来发展进行了展望。

信息技术的迅速发展和电子设备的大量使用,在环境中产生了如电子噪声、电磁波(EM)、电磁干扰(EMI)、射频干扰等电子污染。综述了EMI屏蔽微纳米材料相关方面的研究进展,简要分析了EMI屏蔽的基本机理和比较了纳米EMI屏蔽复合材料的制备方法,同时对比了金属和碳纳米填料EMI屏蔽复合材料,得到金属纳米EMI屏蔽复合材料,虽具有良好效果,但是存在质量大、成本高和耐腐蚀性弱等缺点。因碳系纳米材料具有质量轻,耐腐蚀性,优异的电学、电介质、热学、机械和磁性等独特特性,可替代金属作为EMI屏蔽填料,且EMI屏蔽效果优良。如多层纳米管(MWCNT)和石墨烯/聚苯胺(GN/PANI)纳米复合材料,并且两者材料的混杂可以协同改善复合材料的屏蔽效果。

超吸水纤维(SAF)是一种具有强吸湿、放湿能力的功能性高分子纤维。它的问世弥补了粉末、颗粒状高吸水树脂作为吸水材料在加工成型等方面上的不足,在某些领域上可替代超吸水纤维,获得更优的性能。而丙烯酸类超吸水纤维是以丙烯酸为原料制得,原料价廉易得,产品吸水率高且吸水速率快,是近年来的研发热点。为此,对丙烯酸类超吸水纤维的制备方式及其实际应用进行了综述。

近年来,随着轮胎等下游行业的快速发展,我国合成橡胶工业发展迅速,已经成为世界上最大的合成橡胶生产和消费国家。分析了我国合成橡胶产业的现状,根据存在的问题,提出了今后应该加强新技术开发,调整产品结构,开发新产品以及积极扩大出口等建议,以确保行业健康、快速发展,提高我国合成橡胶行业在市场中的竞争力。

无卤、无毒聚合型阻燃剂已成为阻燃剂发展的一个新方向,其中磷系、氮系、磷-氮系聚合型阻燃剂是目前最常用的环保无卤阻燃剂。介绍了国内外磷系、氮系以及磷-氮、磷-硫、磷-硅聚合型阻燃剂的研究应用情况,并对不同聚合型阻燃剂的力学及热性能进行了详细介绍。

聚乳酸(PLA)是一种具有生物降解性、生物相容性和无毒的聚合物。其具有较低的加工成本及理想的机械性能,被认为是具有良好生物医学应用和替代石油基的聚合物。但其低的韧性,限制其广泛的应用。对近年来聚乳酸的增韧方法进行了综述,并对其发展方向进行了展望。

综述了一种新型核壳结构灭火剂——干水灭火剂的研究现状和发展方向。分析了干水灭火剂的形成机理、灭火机理以及灭火性能影响因素,介绍了目前国内外干水灭火剂的研究现状;分析总结了干水灭火剂相较于传统灭火剂的优势;通过合理科学的改性方法工艺,改良干水灭火剂的生产工艺,提升其灭火效能是干水灭火剂今后研究的重点和方向。

锂基吸附剂因稳定性强、理论吸附量大、吸附温度较高等优点,成为近年来捕获烟道气中CO₂的研究热点。主要论述了熔融盐掺杂、金属阳离子掺杂和其他元素掺杂的锂基材料对CO₂的捕获效果,并比较了它们的相关性能,对开发锂基吸附材料的研究和发展方向进行了展望。

电解水制氢是目前重要的制氢技术之一,而经济、高效的析氢反应催化剂是这一技术实现工业化的关键之一。简要综述了近3年来二维(2D)碳化钼的主要制备方法及其对电催化性能的影响,并分析了现有制备方法的优势和不足,展望了新型二维碳化钼作为析氢催化材料在电解水中的应用前景。

近年来,基于硫酸根自由基的高级氧化技术在环境污染治理中的应用受到越来越广泛的关注,而炭材料负载金属催化剂在活化过硫酸盐去除环境污染物方面展示出巨大的优势。全面总结了炭材料负载金属离子、金属单质、金属氧化物等而制备的不同催化剂在活化过硫酸盐中的作用机制以及对污染物的降解效果等方面的研究进展,并指出了该类催化剂在活化过硫酸盐氧化中的应用前景与未来的研究方向。

以纯超高聚乙烯(UHMWPE)为基础原料,添加高密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸酯共聚物、纳米SiO₂等改性剂,制备了UHMWPE改性混合物。研究了聚全氟乙丙烯(FEP)的加入和用量,对UHMWPE改性混合物力学性能及磨耗性能、熔融性能及热性能的影响。结果表明:添加FEP前后,改性混合物体系中纳米粒子都有较好的分散,拉伸强度和冲击强度以及热性能变化不大,但添加FEP后聚合物体系的磨耗几乎下降了50%,熔融性有一定的改善。当FEP用量较少时,随着FEP用量的增加,改性混合物的拉伸强度和冲击强度都上升;当FEP用量超过2%时,随着随着FEP用量的增加,改性混合物的拉伸强度和冲击强度都下降;在FEP用量达到2%时,改性混合物的磨耗是最低的。

为了提升相变大胶囊导热性能,拓展相变材料应用范围,通过将石墨烯与海藻酸钠、相变微胶囊共混,并由钙离子交联后制得石墨烯改性相变大胶囊。通过拉曼光谱、扫描电镜表征石墨烯改性相变大胶囊组分及微观结构,通过差式扫描量热仪分析其相变储能性能,并比较了石墨烯改性后样品导热系数的变化。结果表明:石墨烯改性相变大胶囊是由海藻酸钠凝胶连接成簇相变微胶囊,并由石墨烯穿插其中。制备的石墨烯改性相变大胶囊包覆率为58.8%～63.6%,相变潜热为112.5～121.7J/g范围内,石墨烯的添加对相变大胶囊包覆率、相变潜热及相变温度影响不显著。经过石墨烯改性后的相变大胶囊导热系数显著提升,但随着石墨烯添加量的增加其导热系数提升效果降低。所制石墨烯改性相变大胶囊在不显著改变其相变储热性能的同时提升了导热性能,提高了相变大胶囊的换热效率,为进一步开发高性能相变储能发泡材料提供了技术支持。

为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)膜的疏水性和抗生物污染性能,以氧化石墨烯(GO)和膨润土为改性材料制备PVDF复合膜,并对其进行膜通量、截留率、拉伸强度、亲水性、孔隙率及抗生物污染性能研究。结果表明,当GO添加量为0.6%,复合膜的各项性能达到最佳;添加膨润土可以提高复合膜亲水性、拉伸强度、膜通量和截留率,但会导致孔隙率有所下降。此外,还以铜绿假单胞菌为研究对象,研究了复合膜的抗生物污染和抑菌性能,结果表明,复合膜的生物污染过程明显降低,且细菌生长缓慢,说明复合膜具有减缓生物污染的作用,具有一定的抑菌性。

研究了5种不同类型单宁对改善水性环氧树脂(EP)防蚀性能的影响。结果表明:引入低浓度单宁(<1.0%,wt,质量分数,下同),有助于提高环氧树脂涂膜的机械性能。由于缩合类单宁“聚集”效应更强,更容易在环氧树脂表面形成“漏点”,导致涂膜防蚀性能变差。五倍子单宁的引入对环氧树脂防蚀性能改善最佳,且当浓度为0.5%时,涂膜的耐中性盐雾时间可达528h,耐水时间超过180d。

以氢化羧基丁腈橡胶(HXNBR)为基体,加入极性有机小分子2,2＇-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(AO-2246)进行改性,制取了HXNBR/AO-2246复合材料,对其阻尼性能进行研究。结果表明,AO-2246质量分数在40%以内时,随其用量的增加HXNBR/AO-2246复合材料阻尼性能逐渐提高,在40%时状态最佳,此时损耗因子(tanδ)峰值为2.21,对应玻璃化转变温度(T_g)为24.9℃,tanδ>0.3的有效阻尼温域为32.6℃。HXNBR/AO-2246复合材料阻尼性能的提高是基于HXNBR中氰基(—CN)和羧基中的CO与AO-2246中的羟基(—OH)形成了氢键网络作用,以及AO-2246较大侧基所带来的位阻效应。同时,随着AO-2246用量逐渐增加,小分子达到饱和并开始自聚结晶,材料出现两相结构,在AO-2246质量分数为50%时,过多的小分子使得材料阻尼性能下降,但对应Tg继续往高温方向移动。

以2,6-二氨基吡啶、均苯三甲酰氯为水相和油相单体,通过界面聚合法制备吡啶功能化聚酰胺(PA-PY)膜,随后利用酰氯水解羧基和吡啶氮原子与锌离子的配位作用,在膜表面原位生长ZIF-8(类沸石咪唑酯骨架材料-8),制备了ZIF-8/聚酰胺(ZIF-8/PA-PY)双层复合纳滤膜。扫描电镜分析结果表明:原位生长法可在PA-PY分离层生成晶型结构完整、致密的ZIF-8层,且随着原位生长时间的增加,ZIF-8层逐渐增厚。ZIF-8/PA-PY双层复合纳滤膜对负电性染料的截留率较高,原位生长时间为12h时,双层复合纳滤膜对甲基蓝截留率为97.9%,刚果红为99.6%。

由不同的加工工艺来研究对位芳纶/尼龙66(PPTA/PA66)复合材料的力学性能,结果表明:①随着PPTA纤维含量的增多,使用黏度较大的PA66基体进行复合时,PPTA/PA66复合材料的拉伸强度、弯曲强度都随之变大;对于冲击强度来说,PPTA纤维的加入,增加了其脆性,造成PPTA/PA66复合材料冲击强度不如原基体的冲击强度;②PPTA纤维含量在5%的情况下,当挤出机转速达到300r/min时材料的拉伸强度、冲击强度和弯曲强度出现极大值,此时的混合效果最理想;③较高的挤出温度有助于提高复合材料的拉伸强度和弯曲强度,对于冲击强度来说,PPTA/PA66复合材料冲击强度同样不如原基体的冲击强度;④PPTA纤维的长径比集中在65左右,芳纶纤维起到了增强效果。

利用单螺杆挤出机和平板硫化机制备了聚苯乙烯/纳米二氧化钛(PS/纳米TiO₂)的共混物。研究了PS/纳米TiO₂(100/1.5)中聚苯乙烯接枝马来酸酐(PS-MAH)加入量对共混物的拉伸强度、冲击强度、微观结构的影响。结果表明:当PS-MAH加入PS/纳米TiO₂中20g时,共混物的拉伸强度达到最大值。紫外光照射实验结果表明,PS-MAH的加入可有效地提高PS/纳米TiO₂复合材料的抗老化性能,与PS/TiO₂复合材料相比拉伸强度提高30%。

采用乳化交联法制备了壳聚糖微球,并对其进行季铵化表面改性。实验分别考察了溶剂、反应时间和季铵化试剂C₄H₉Br与壳聚糖微球物质的量之比对季铵化壳聚糖微球的影响。研究结果表明,壳聚糖微球在乙腈溶液中分散较好,反应时间为12h,季铵化试剂与壳聚糖微球的物质的量之比为3∶1时,制备的季铵化壳聚糖微球效果较好。对壳聚糖、壳聚糖微球、季铵化壳聚糖微球进行抗菌性能测试,发现其抗菌性能的强度大小依次为:季铵化壳聚糖>壳聚糖微球>壳聚糖,其中季铵化壳聚糖微球的抑菌率为52.1%。

AZO@TiO₂导电晶须是一种导电性能好、白度高、价格低廉的导电材料。目前共沉淀法制备该材料难以实现锌铝元素掺杂均匀及近中性反应条件。本研究采用金属螯合法,以AlCl₃和ZnCl₂为原料,以乙酰丙酮为螯合剂,在无水乙醇中溶解得到稳定的金属螯合物前驱体溶液,再通过水解及煅烧在TiO₂表面包覆一层AZO导电膜制备AZO@TiO₂导电晶须。通过单因素试验探究了包覆比、掺杂比、乙酰丙酮的配比和煅烧温度对晶须导电性能的影响,并通过设计四因素三水平正交试验进一步优化工艺参数。借助扫描电子显微镜(SEM)、四探针测试仪、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)及热重分析仪(TGA)对所制得的导电晶须进行测试表征,结果表明,以此种方法制得的AZO@TiO₂导电晶须表面电阻率最低达到0.318kΩ·cm。

以二水乙酸锌、一缩二乙二醇为原料,通过溶胶-凝胶法制备出氧化锌/螺旋纳米碳纤维(ZnO/HCNFs)复合材料。使用X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等表征手段研究了ZnO/HCNFs复合材料的形貌结构,通过恒流充放电测试仪对材料的电化学性能进行测试。结果表明:ZnO颗粒均匀负载于 HCNFs表面,粒径约为20～50nm。ZnO/HCNFs复合材料在200mA/g的电流密度下,其首次充放电比容量分别达到977mAh/g与788mAh/g,库仑效率为81%,经过100次循环以后,容量仍保持在501mAh/g,电化学性能较优异。

以硝酸钴、硝酸锌、尿素、氟化铵为原料,泡沫镍为基体,在水热法的基础上,利用两性金属的特点,通过引入Zn²⁺离子,并结合碱洗过程,在泡沫镍基体表面合成了高纯度独特的棱柱状Co₃O₄纳米团簇纤维。制备的Co₃O₄/Ni电极的形貌及成分通过扫描电子显微镜与X射线衍射进行了表征,电极的电化学性能利用循环伏安法与计时电流法测试,测试均在1mol/L KOH溶液中进行。结果表明:利用Zn²⁺诱导在泡沫镍表面制备的Co₃O₄呈现一种棱柱状纳米团簇纤维结构。这种结构的Co₃O₄纳米材料具有高的比表面积,在对葡萄糖检测过程中表现出优越的电化学性能,当其作为电极,表现出检测灵敏度高[23430μA/(mmol/L·cm²)],检出限低(1.547μmol/L)和线性检测范围宽(0～2.75mmol/L)的特点。抗干扰实验在+0.5V vs.SCE进行,结果显示制备的Co₃O₄/Ni电极对葡萄糖具有优异的选择性。因此可应用于无酶葡萄糖传感器的电极材料来改善现有无酶葡萄糖传感器材料响应范围小,灵敏度低等问题。

采用高能振动球磨法,制备了Mg₃₅Ti₆₅合金,并添加(10% La_0.4Ce_0.1Pr_0.3Nd_0.2Ni₄Co_0.5Mn_0.3Al_0.2)作为改性剂,制备了储氢合金Mg₃₅Ti₆₅/(10% La_0.4Ce_0.1Pr_0.3Nd_0.2Ni₄Co_0.5Mn_0.3Al_0.2),研究了改性剂的添加及球磨时间对合金显微组织、吸放氢性能的影响规律。结果表明:球磨Mg₃₅Ti₆₅时间为20h时,能获得单一的BCC固溶体相,加入质量分数为10%的改性剂球磨0.5h时能明显地改善其储氢性能,8MPa,573K下100s内吸氢质量能达到3%,随着球磨时间的增加,其相结构发生改变,吸氢量及动力学性能逐渐变差。

以酸化后的高导电柔性碳布为基底,通过电化学沉积及辅助热处理技术在碳布表面均匀地生长了规整排列的四氧化三钴(Co₃O₄)纳米片材料,纳米片厚度约为15nm,片层之间相互交织,形成三维网络多孔结构。这种独特的结构不仅增加了Co₃O₄纳米材料的有效利用率,而且缩短了电解质离子的传输通道,加速了其倍率性能。期待该材料成为组装高性能柔性电容器器件的备选电极材料。

因具有多层次、多维度、多组分的耦合和协同效应,分级异质结构纳米材料的设计与制备已成人们关注的热点。利用氧化石墨烯(GO)的大比表面积片状结构的特点,通过原位低温聚合在其表面制备出聚苯胺(PANI)的纳米阵列,形成以GO为核层,PANI为壳层的GO@PANI微粒。分别研究反应时间、PANI添加量、掺杂酸浓度对GO@PNAI表面形貌的影响。在此基础上,探索GO@PNAI的生成机理,为GO@PNAI分级异质核壳材料的可控制备提供了理论依据。

通过原位生长制备了锑掺杂二氧化锡/还原氧化石墨烯(Sb-SnO₂/RGO)复合材料,再通过水热法生长TiO₂制备了TiO₂/Sb-SnO₂/RGO复合材料。采用X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见光、荧光光谱和光电化学等技术对材料的晶体结构、形貌、光吸收特性和电子复合情况进行了表征。结果表明:TiO₂与Sb-SnO₂形成了异质结构,扩大了复合材料的光响应范围,RGO的引入增强了复合材料在可见光区的响应,并提高了电子迁移速率。与TiO₂相比,TiO₂/Sb-SnO₂/RGO复合材料具有更佳的光阴极保护性能。

选取二氯化钴和硫脲为钴源和硫源,以自制的还原氧化石墨烯(rGO)为载体,采用回流法在乙二醇溶剂中一步合成出Co₃S₄/rGO复合物。利用X射线衍射、扫描电镜和拉曼光谱(Raman)等手段对催化剂进行结构与形貌表征。结果表明:Co₃S₄/rGO样品中生成了具有立方结构的Co₃S₄细小晶粒,生长在rGO上的Co₃S₄晶粒发生聚集,具有较好的分散性。Co₃S₄/rGO的拉曼谱图的峰强比(I_D/I_G)为0.92,Co₃S₄对石墨烯结构无明显影响,石墨烯起到载体作用。在0.5mol/L H₂SO₄电解液中,线扫伏安测试表明,Co₃S₄/rGO催化剂具有良好的氧还原催化性能,氧还原起始电位为0.75V(vs.RHE),在动力学电位区,Tafel斜率和传递系数分别为119.5mV和0.49,氧分子在Co₃S₄/rGO催化剂上按四电子机理直接还原成水。

以纳米氮化硼(BN)为填料,制备不同质量分数的石蜡基纳米复合材料,对其进行热物性表征,并将该材料用于锂离子电池的热管理。实验结果发现,BN与石蜡之间为物理复合作用;复合材料的熔点和相变潜热随着BN含量增加均有所降低,复合材料导热系数发生转折的点对应于熔点;由于BN在石蜡中发生沉降,导致其含量为1%时复合材料热导率最大,为0.3386W/m·K。将1%的复合材料应用于锂离子电池的热管理,发现在3C和5C倍率放电条件下,电池表面最高温度较纯石蜡分别降低1.43℃和3.39℃,具有3.5%和7.6%的降温效果;最大温差分别降低0.24℃和0.35℃,比纯石蜡降低20%以上,电池表面温度更趋于均匀。因此复合相变材料在电池热管理上具有较好的应用前景。

采用简单的一步浸渍法制备了还原氧化石墨烯-贵金属Pd复合改性的泡沫镍电极,采用X射线衍射和扫描电镜对复合电极的微观结构和表面形貌进行分析,通过循环伏安法、线性伏安法、计时电流法对H₂O₂还原反应的催化活性及稳定性进行了测试。结果表明,石墨烯包覆在泡沫镍骨架表面,在石墨烯内均匀分散着贵金属Pd纳米颗粒,直径约为100nm。该复合电极对H₂O₂电还原表现出较好的催化性能。在1mol/L NaOH+0.5mol/L H₂O₂混合溶液中,电位为-0.5V时,电流密度可达164mA/cm²,同时表现出较好的稳定性。

氨化的聚丙烯腈溶液(PAN)是获得均质致密结构、优良理化性能原丝的必要手段。通过丙烯腈(AN)聚合体系加入氨水和聚合结束后在聚合原液中通入氨气,得到不同氨化程度的PAN原液,经干喷湿纺纺丝制成PAN初生纤维和原丝,研究两种氨化方式对PAN纤维截面、初生纤维膨润度和原丝体密度、原丝强度和模量的影响。结果表明,氨化原液容易获得圆形截面的PAN纤维,且聚合体系氨化的原液在氨化度达到16%时,即可获得圆度为0.91的圆形截面,而聚合原液氨化其氨化度需达到28%,才可获得相同圆度(0.91)的截面。氨化后PAN纤维更致密,表现为初生纤维膨润度更低、原丝体密度更高;氨化度小于28%时,聚合体系氨化的原液比聚合原液氨化的原液得到的PAN初生纤维膨润度低、原丝体密度高。氨化度在20%～24%适宜范围,氨化后原丝强度和模量均值较高,且原丝强度和模量CV值明显减少。PAN纤维如需达到相同膨润度、体密度以及强度和模量CV值,聚合体系氨化原液所需的氨化度更低。

以市面常见的6种碳纤维发热电缆为实验材料,利用拉曼光谱技术对实验材料的石墨化程度进行表征,利用数字源表(吉时利2400型)测定每组样品的电阻,以得到样品的电阻率。结果表明:当碳纤维的石墨化程度越高时,其电阻率越低。这是因为石墨化程度越高时,碳纤维成分中石墨碳的含量越高,与此同时碳纤维中非晶态过渡碳结构的芳环共轭程度增加,使π电子的迁移能力增强。随着碳纤维石墨化程度的增加,六元碳层面内的碳碳键距离增大,共价电子向传导电子转移,禁带变小,导带增大。另外,石墨化程度的增加意味着在碳纤维内部石墨的取向越来越好,故而致使电阻率降低。

以不同溶剂尺度的酰胺类溶剂与甲酸混合溶液为溶剂模板,利用溶剂热法制备MOF-808。利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜、X-射线衍射仪和比表面积分析仪对样品进行性能表征。结果表明,溶剂尺度越小,MOF-808孔径越小,比表面积越大,N₂吸附性能越强。当甲酰胺/甲酸混合溶液作为溶剂模板时,MOF-808孔径最小,为1.19nm;比表面积最大,达到1625m²/g。

为了准确表征固化后期热固性粘结炸药(PBX)的固化特性,以确定PBX的固化终点时间。采用力学实验机测试获得PBX在不同固化时间的力-位移曲线,确定50N加载力为其最大载荷加载。结果表明:固化测试头的直径为10mm,加载速率为1mm/min时,测试获得的力-位移曲线较为平直,测试后样品结构完整,可进行下一次测试。力-位移测试方法获得的固化特性数据偏差远远小于硬度计法,可作为热固性PBX固化特性准确的测试研究方法。

采用Shewanellaoneidensis MR-1合成Fe₂O₃/TNTs纳米复合材料,通过高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计等对Fe₂O₃/TNTs的结构和性能进行表征。结果表明,Fe₂O₃成功负载在TiO₂纳米管上;在紫外光照射下,Fe₂O₃/TNTs在60min内对苯胺蓝的脱色率可达到97.5%,表现出较好的光催化活性。Shewanellaoneidensis MR-1协同Fe₂O₃/TNTs纳米复合材料对苯胺蓝脱色率较S.oneidensis MR-1提高了1.63%。

将油酸酰胺以不同份数分别加入到丁苯橡胶/顺丁橡胶(SBR/BR)共混胶中,并通过硫化特性、力学性能和摩擦系数等测试方法来表征胶料的性能。结果表明,随着油酸酰胺份数的增加,硫化胶的摩擦系数明显降低,断裂伸长率和屈挠性能明显提高。当硫化胶中油酸酰胺用量为10份时,与未添加油酸酰胺组相比,拉伸强度降低19.84%,断裂伸长率增大36.14%,硬度减小9.21%,静摩擦系数减小45.51%,动摩擦系数减小37.54%。通过橡胶加工性能分析和扫描电镜(SEM)等测试方法对胶料进行研究,发现油酸酰胺可使填料分散得更均匀。

使用巨正则蒙特卡罗方法(GCMC)对CH₄和H₂在3种具有不同结构的超微孔金属有机骨架(UM-MOFs)中的吸附与分离性能进行了研究。获得了这3种材料对CH₄和H₂分子的单组分吸附。通过分析它们对CH₄/H₂二元混合物的吸附数据,获得了相应的吸附选择性分布曲线,探索了UM-MOFs对CH₄/H₂分子的吸附与分离机理。

以3,4,9,10-苝四甲酸二酐为原料,设计合成了含咪唑阳离子基团修饰的苝酰亚胺衍生物(PDI-OH)。通过紫外吸收可见光谱、荧光光谱、黏度实验等技术方法研究合成化合物与小牛胸腺脱氧核糖核酸(ctDNA)的相互作用。结果表明:PDI-OH与ctDNA相互作用后发生明显的减色效应和微弱红移;ctDNA能够使PDI-OH发生荧光猝灭现象,其相互作用荧光猝灭机制为静态猝灭和动态猝灭共存;PDI-OH与ctDNA作用后相对黏度明显减小;ctDNA存在下PDI-OH的Stern-Volmer图为一条曲线,二者以部分嵌插和静电混合作用模式相结合。

以海藻酸钠(SA)为原料,以羧基化多壁碳纳米管(cMWCNTs)为改性剂,再通过涂敷浸渍的方法与热塑性聚氨酯(TPU)导电无纺布复合得到改性SA阳离子交换膜。利用热失重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、绝缘电阻测试仪和万能材料试验机对SA阳离子膜的结构和性能进行表征。结果表明:与SA阳离子交换膜相比,经cMWCNTs和TPU导电无纺布改性后膜的电阻率显著降低,导电能力提高;改性SA阳离子膜的表面平整、光滑,未出现气泡等缺陷,TPU导电无纺布与SA膜间界面结合力较强;改性后,膜的热稳定性和力学性能得到显著提高。

采用微波辅助共沉淀法制备了纳米氧化锌/氧化镁(ZnO/MgO)光催化剂,并对催化剂样品进行了X射线衍射、透射电镜、红外光谱以及紫外-可见吸收光谱等表征。以亚甲基蓝(MB)为目标降解物对不同锌镁比的ZnO/MgO催化剂样品及相同方法下合成的ZnO及MgO进行光催化降解实验。结果表明:合成的纳米ZnO/MgO光催化剂由立方相的ZnO和非晶相的MgO组成,其尺寸均匀,在40nm左右,并在紫外区域吸收性能良好。光催化降解MB实验表明,锌镁比为2∶1时ZnO/MgO催化剂的光催化性能最佳。

以重金属Pb(Ⅱ)为目标污染物,制备了MnO₂@还原氧化石墨烯(MnO₂@RGO)复合吸附剂。考察了吸附剂投加量、溶液pH、初始浓度和反应温度等因素对Pb(Ⅱ)去除效果的影响。结果表明:MnO₂@RGO对废水中的Pb(Ⅱ)吸附效果显著,在Pb(Ⅱ)浓度50mg/L,MnO₂@RGO投加量0.15g/L,pH为6.0,吸附时间3h的条件下,吸附量可达到124.3mg/g,Pb(Ⅱ)去除率可达到75%。纳米MnO₂@RGO可用Langmiur等温模型和伪二级动力学方程来描述,为单分子层吸附,以化学吸附为主。在MnO₂@RGO吸附剂的X射线衍射图谱中出现了MnO₂的特征吸收峰,其附着于RGO表面,印证了MnO₂@RGO吸附剂的成功制备。

采用水热法制备了铜修饰钒酸铋/膨润土(Cu-BiVO₄/BTT)复合材料,借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)对其进行表征。XRD分析显示,所制备的催化剂中BiVO₄均保持单斜结构,SEM结果证实了钒酸铋负载到了膨润土上,XPS结果显示Cu元素以CuO形式存在于催化剂表面,DRS结果显示复合材料在可见光区域的吸收增强。研究表明,当Cu与Bi的摩尔比为1.2时,复合材料光催化活性最高,经可见光照射3h,对模型汽油脱硫率达91%。

在最近几年中,纯有机小分子构建的室温磷光材料因其能够同时利用单线态激子和三线态激子,且相较于重金属掺杂体系和高分子体系,具有低毒性、制备简单等优点引起了人们极大的兴趣。通过介绍近几年含有卤素的有机小分子材料的室温磷光发光类型,讨论了室温磷光小分子在分子设计时需要综合考虑的各种因素。

为获得具有良好表面活性的水溶性改性聚己内酰胺(PA6),利用脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯对PA6进行改性。研究了反应物质量比、反应时间、反应温度等工艺条件对产物水溶性、黏度、表面活性、接触角及热稳定性等性能的影响,得到了水溶性PA6合成的最佳工艺条件。使用傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱对产物结构进行表征。利用场发射扫描电镜对碳纤维表面形貌进行表征。结果表明:最佳工艺条件下改性产物热稳定性较好,500℃时未改性PA6几乎完全分解,8102PK的残留率为24.12%,而8102PPAK的残留率达到27.59%;其1%水溶液的表面张力为22.6mN/m,具有良好的表面活性;使用1%乳液对碳纤维上浆处理后,碳纤维与水的接触角达到51.23°,与改性前85°相比,纤维表面亲水性提高。当上浆浓度和施覆量分别在1%和4mg/g时,碳纤维表面形成一层均匀的浆膜,纤维表面粗糙度达到最小,纤维表面的缺陷得到修复。

以采用稀碱抽提法从植物残料中提取的半纤维素为原料,通过化学交联法,自由基聚合将单体接枝到半纤维素链上,并交联温敏性单体,促使形成共聚交联网络结构,得到温度敏感性水凝胶。通过物理交联法,半纤维素与壳聚糖物理交联,制备半纤维素基水凝胶。采用交联度测定、溶胀动力学研究、红外光谱、差示量热等手段对化学交联和物理交联两种方法制得的半纤维素基水凝胶温度响应性能进行表征。结果表明:10% NaOH提取的半纤维素得率最高;化学交联法和物理交联法制得的半纤维素基水凝胶,都具有温度负响应特性,为温敏性水凝胶。作为当下较为热门材料,广泛应用于医疗、农业和生物组织工程材料等领域。

以TiCl₃为钛源,水热法制备高散射性能的锐钛矿TiO₂空心微球。以商业TiO₂(P25)/NaYF₄∶Yb³⁺,Er³⁺混合材料为底层薄膜,TiO₂空心微球为反射层组成双层结构光阳极薄膜,优化了太阳能电池性能。结果表明:新型结构的太阳能电池短路光电流(J_sc=16.81mA/cm²)、开路光电压(V_oc=0.78V)、填充因子(FF=0.66)和光电转化效率(η=8.65%),其光电转化效率与纯P25(6.70%)光阳极和P25/NaYF₄∶Yb³⁺,Er³⁺(7.35%)光阳极相比较分别提升了29%和18%。

富锂锰基材料(LMNC)由于电压平台高、比容量高,在锂电池材料研究中受到广泛关注。针对LMNC材料在首次充放电过程中不可逆容量损失较大、倍率性能差等问题,运用包覆改性方法改善材料性能。首先采用溶胶-凝胶法制备LMNC富锂锰基材料,采用Nb₂O₅、SiO₂、钛酸锂进行包覆改性,并通过激光粒度测试仪、XRD、SEM等方法对材料的宏观形貌和微观结构进行测试表征。结果发现,Nb₂O₅、SiO₂包覆改性使材料性能变差,钛酸锂包覆改性后材料的放电比容量提升了10～20mAh/g。

利用水热浸渍法,以柚子皮为前驱体,在KOH活化作用下制备得到分级多孔炭电极(HPC)。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪表征了材料的形貌和结构。采用循环伏安、恒定电流充放电和交流阻抗测试了材料的电化学性能。结果表明:材料呈现出由大孔、微孔和中孔组成的多孔结构,当前驱体和KOH质量比在1∶9时,获得的HPC材料(HPC-9)的电化学性能最好。电化学测试表明,在5mV/s下,HPC-9质量比电容高达306F/g,是未活化样品的23.5倍。在10000次循环下HPC-9容量无衰减。因此,这种利用生物质制备的分级多孔炭具有优异的电容性能,可望有良好的应用前景。

纸作为常见的广告载体,因具有成本低廉、易于控制、内容详尽、针对性强、覆盖范围广泛等优点深受欢迎。然而,纸易受潮、变黄、褪色,难以长期保存,且相对较薄,易被拉断,这些缺点又限制了其应用。因此,本研究以聚二甲基硅氧烷(PDMS)、疏水型SiO₂、甲苯为基本原料,制备自清洁溶液,将配制好的溶液喷涂在广告纸表面,室温固化后将其浸泡在氟硅烷溶液,加热烘干即可获得具有自清洁、防涂鸦性能的广告纸。采用扫描电镜(SEM)对基底表面形貌和粗糙度进行测量,发现涂层表面形貌变得粗糙不平;通过接触角测量仪检测广告纸表面润湿性的变化,发现纸张变为超疏水;用电子万能试验机测试涂层的抗拉强度,发现由5.5MPa增加到14.8MPa。

采用溶液浇铸法,以二氯甲烷作为溶剂,制备了聚己内酯/羟基磷灰石晶须(PCL/HAw)复合多孔支架,并进行了正交试验,综合分析了不同配方量的PCL和HAw对材料机械性能的影响。结果表明,可通过控制PCL的量来控制支架的力学性能,通过加入HAw提高支架的亲水性能,支架的接触角实验显示其接触角为81°;PCL的结晶度会随着HAw含量的增加而增强,复合多孔支架的抗拉强度为1.43M～9.21MPa,并在PCL与HAw的质量比为100∶3时达到最大;细胞毒性实验显示,PCL/HAw复合多孔支架细胞毒性为0,满足生物材料使用要求。

作为一类兼具应用价值和经济效益的新型功能高分子材料,水凝胶越来越受关注。以天然可降解的壳聚糖为载体,通过自由基接枝共聚法制备了壳聚糖水凝胶,重点研究了其吸附性及药物控释性能。结果表明:该水凝胶20d左右可以完全降解,降解性能良好。在25℃条件下,铜离子浓度为1200mg/L时,壳聚糖水凝胶对铜离子的平衡吸附量可达225.8mg/g。以亚甲基蓝为药物模型的控释实验结果表明,温度以及初始药物投加量对控释性能影响较大,48h累积释放率达70%左右,可在一定程度上实现缓释控释效果。

使用六亚甲基-1,6-二异氰酸酯(HMDI)、邻苯二甲酸酐(PA)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(KL-E4370)、巴斯夫扩链剂Joncryl^?(ADR-4468)、环氧扩链剂、端基环氧基硅油对聚对苯二甲酸乙二醇酯回收料(R-PET)进行扩链改性。研究了单一扩链剂的种类、用量对R-PET的特性黏度、端羧基含量、熔指、结构、结晶性能的影响。结果表明:水分对特性黏度有一定的影响,R-PET经真空干燥后,特性黏度增加了6.54%～12.01%;筛选出ADR-4468为最优扩链剂,当添加质量分数为1.0%时,R-PET的特性黏度由0.48dL/g上升到0.69dL/g,端羧基含量显著降低。

针对偏高岭土-水硬石灰砂浆材料抗拉强度低、极限延伸率小、性脆的问题,为了提高其韧性和稳定性,增强其抗裂能力,设计并制备了聚乙烯醇(PVA)纤维掺杂偏高岭土-水硬石灰砂浆材料,开展了PVA纤维不同掺量、不同长度下偏高岭土-水硬石灰砂浆材料收缩率、波速、抗压强度、抗折强度及劈裂抗拉强度的试验研究,通过扫描电镜观察分析了PVA纤维在偏高岭土-水硬石灰砂浆材料中的微观作用机理。结果表明:PVA纤维改变了偏高岭土-水硬石灰砂浆的收缩率和内部结构。试样的抗折强度和劈裂抗拉强度随着纤维增加而增大,抗压强度会在纤维长度一定时随着掺量的增多而降低。PVA纤维对砂浆材料整体性有明显改善,受压后仍能够保持着较好的原样性,纤维和砂浆基体之间产生了机械铆合作用,具有较好黏结性。

为了评价高黏改性剂对沥青性能的影响,采用高速剪切法制备了苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青、废橡胶粉改性沥青和两种SBS/橡胶粉复合改性高黏沥青。通过三大指标试验、黏度试验、高温车辙试验和低温小梁弯曲试验,研究了高黏沥青的高低温性能、感温性能及沥青混合料路用性能。结果表明:4种改性沥青的高低温性能随各自改性剂掺量的增加逐渐提高,掺加10%北美岩沥青或2.5%多聚磷酸(PPA)的高黏沥青感温性能更稳定,较大幅度提升了黏度值,高温性能改善明显;掺加2.5% PPA的高黏沥青及其混合料能够更好地抵抗高温条件下的性能衰减,保证了使用效果,更适用于温度较高地区;掺加10%北美岩沥青的高黏沥青及其混合料在低温条件下性能良好,推荐在低温地区使用。

为了研究胶粉加工参数对活化胶粉/丁苯橡胶(SBR)复合改性沥青性能的影响,得到胶粉的最佳加工参数,采用废食用油来活化胶粉,选取不同掺配比例(胶粉质量∶废食用油质量)、加热温度、加热时间制备活化胶粉,复配SBR制备复合改性沥青。通过沥青常规性能试验、旋转薄膜加热试验(RTFOT),对复合改性沥青的高温性能、低温性能、黏度、存储稳定性和抗老化性能进行分析研究。结果表明:胶粉加工参数对复合改性沥青的综合性能影响显著;胶粉的最佳加工参数建议为掺配比例1∶1、加热温度160℃、加热时间90min;复合改性沥青的常规性能与90^#基质沥青相比提升显著且优于SBR、活化胶粉改性沥青。

为探究纳米粘土与聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)复合改性沥青的流变特性和抗老化性能,采用物理试验、动态剪切流变(DSR)、多应力蠕变回复试验(MSCR)和弯曲梁流变试验(BBR),对旋转薄膜烘箱加热老化试验(RTFOT)前后的不同纳米粘土掺量的纳米粘土/SBS复合改性沥青进行对比,探讨短期老化前后不同纳米粘土掺量下纳米粘土/SBS复合改性沥青的抗老化性能。结果表明:添加纳米粘土能明显地提高SBS改性沥青的高温、低温性能和抗老化性能;随着纳米粘土掺量的增加,纳米粘土/SBS复合改性沥青短期老化后的抗车辙因子、不可恢复蠕变柔量等性能指标不同程度改善;十六烷基三甲基溴化铵活化的纳米粘土表现出较好的化学活化效果和抗老化性能。