石墨烯储氢是近年来储氢领域研究的一个热点,而电化学储氢因条件温和且经济有效也备受关注。简述了石墨烯的储氢性能以及提高石墨烯储氢性能的方法,综述了石墨烯基复合材料在电化学储氢领域的应用,以及石墨烯作为碳载体负载不同催化剂(如金属、非金属、金属化合物)对电化学储氢性能的影响,分析了石墨烯电化学储氢机理,指出利用石墨烯基复合材料构建高效、可逆、便携、廉价的电化学储氢系统是未来的研究方向。

近年来,氢能源因燃烧性能好、发热值高、可再生、无污染等优点而被广泛关注,但由于其难以在高密度下存储,且在存储过程中会释放大量热量,因此寻找低温环境的储氢材料成为科学家面临的巨大挑战。MXene作为一种新型二维过渡金属碳化物或氮化物,因性能优异,具有高的比表面积、优异的热力学稳定性、可调控的层间距,而在储氢领域备受关注。综述了MXene材料的制备方法,并利用第一性原理从理论上分析其储氢机理,探究了MXene复合材料的储氢性能,指出现阶段MXene在储氢领域存在的问题并对其发展方向进行了展望。

膨胀石墨(EG)是多孔吸附材料中具备优良传热效果的材料,但不同的制备方法和条件对复合相变储能材料的孔隙结构及导热性能有很大影响。通过对EG的孔隙结构、制备方法与导热性能的关系简述,分析EG含量及孔隙结构对复合相变材料热性能的影响,对比不同种类相变材料及配比对复合材料的影响。同时,比较相变储能材料的制备方法的优点与不足,分析制备方法及压缩密度与导热性能的关系。最后,对于目前EG基相变材料导热性能领域内的不足进行分析,提出EG基相变储能材料的制备优化方法,并指出,为提高相变储能材料的热性能需要研究压制成型条件。

锂离子电池隔膜是锂离子电池的关键组成部分之一,锂离子电池隔膜的性能直接影响着锂离子电池的服役性能。综述了锂离子电池隔膜的制备技术,针对目前几种主要方法,如制备聚烯烃隔膜的干湿法和制备纤维基锂离子电池隔膜的静电纺丝法、离心纺丝法,从技术原理、优缺点、发展趋势等方面进行了详细分析。分析指出,针对目前常用的聚烯烃隔膜存在耐热性差以及孔隙率低等问题,主要改进和发展方向可归纳如下:①基于干湿法通过物理涂覆或嫁接某些官能团进行改进,以获得更高的机械强度、更好的电解质润湿性和热稳定性;②基于静电纺丝法、离心纺丝法制备纤维基隔膜;③研究基于新型材料[例如,将聚丙烯腈(PAN)和聚氧化乙烯(PEO)混合,或将聚丙烯腈(PAN)和聚偏氟乙烯(PVDF)混合]制备隔膜。

有机相变储能材料在电子器件冷却、新能源、温室建筑等领域具有良好的应用前景,其热物理性质直接决定其应用领域和应用效果。综述了目前国内外有机相变材料的最新研究进展,介绍了有机相变材料的各种强化传热方法,并指出其未来研究方向。

羟基封端聚二甲基硅氧烷是脱醇型密封硅橡胶的基础聚合物,将聚二甲基硅氧烷分子链端的羟基采用烷氧基官能团进行取代后得到烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷降低了与催化剂之间的反应速度,避免了体系黏度突然增加对胶料配制过程的影响,同时也增强了硅橡胶与基材的粘结强度。综述了烷氧基封端聚二甲基硅氧烷的各种制备方法及性能检测方面的最新进展,主要包括采用缩合反应、硅氢加成反应及烷氧基甲硅烷基化反应制备烷氧基封端聚硅氧烷的方法,介绍了不同制备方法得到的烷氧基封端聚二甲基硅氧烷封端程度的判别方法和烷氧基封端聚二甲基硅氧烷的用途及其对硅橡胶性能的影响。在此基础上,提出了利用硅羟基与烷氧基硅烷之间的缩合反应构建活性和惰性聚硅氧烷的发展方向,并对烷氧基封端聚硅氧烷的发展前景进行了展望。

随着聚合物燃烧事件的不断增多,阻燃引起了人们的关注。石墨烯及其衍生物因优异的阻燃性能成为阻燃剂的研究热点,对石墨烯及其衍生物在环氧树脂、聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯方面的阻燃进行了综述。

长余辉发光纳米粒子(PLNPs)具有优异的光学性质,在生物医学领域受到广泛关注。随着科学技术的发展,PLNPs基质材料从硫化物基质发展到铝酸盐基质、硅酸盐基质以及极具发展潜力的镓酸锌(ZGO)基质。ZGO基PLNPs具有三维尖晶石结构,其大量的反位缺陷、较宽的带隙差、超长的近红外余辉发射能够消除生物组织的自体荧光干扰,被广泛应用于生物检测、诊疗一体化及生物成像等领域。综述了不同基质PLNPs的研究进展,介绍了ZGO基PLNPs在生物检测、成像以及诊疗一体化中的应用,并对未来ZGO基PLNPs的发展趋势进行了展望。

有机相变材料具有化学性质稳定、高潜热等众多优点,被广泛应用于潜热储能系统中解决能源供耗失配、利用不合理等问题,但是有机相变材料导热系数低,限制其在工业中的应用。结合近年来国内外学者研究情况,回顾了纳米有机复合材料的制备方法和添加纳米粒子强化有机相变材料导热性能的研究进展,对复合有机相变材料的导热系数和潜热进行分析,重点阐述温度、纳米粒子浓度和纳米粒子表面改性对有机复合相变材料热物理性质的影响;阐述了纳米有机复合材料稳定性研究的最新进展;最后对纳米有机相变材料在实际中的应用做了简要说明。

目前直接甲醇燃料电池(DMFC)常以铂基材料作为甲醇氧化反应和氧还原反应的催化剂,由于铂储量低、成本高等原因,开展非铂基催化剂的研究显得尤为重要。综述了近年来DMFC阳极和阴极非铂基催化剂的研究进展,介绍了DMFC催化剂使用的载体,并对未来DMFC的发展趋势进行了展望。

剪切增稠胶(STG)是一种新型的功能材料,其“轻折柔软,高冲硬化”的特性非常适合在人体防护等领域应用。概述了国内外STG的发展历程及研究动态,介绍了STG在人体防护等方向的实际应用,并对其剪切增稠机理进行了分析。针对近年来该领域涌现出的新型防护材料,重点提出了多功能STG、智能复合防护材料等创新研究思路。对未来STG领域的研究以及新型防护材料的发展进行了初步的展望。

共轭微孔聚合物(CMPs)是一种新型微孔材料,具有永久的微孔骨架。CMPs具有物理化学性质稳定、比表面积高、孔径大小可调控等优点。具体介绍了CMPs在气体吸附和分离、有机物封装、能量存储、阻燃和抑制细菌等方向的应用。同时介绍了CMPs的理论模拟进展,并对CMPs的未来发展前景进行了展望。

新型纤维隔热材料具有韧性好、孔隙率高、热阻大、可塑性强等特点,被广泛应用于冶金、建材、电力、能源和航空航天等领域。介绍了纤维隔热材料的作用机理,综述了有机纤维隔热材料、无机纤维隔热材料、纤维复合气凝胶隔热材料的研究进展及其常用制备方法,并对纤维隔热材料未来的发展方向进行了展望。

通过溶剂热法制备了UiO-66、UiO-66-NH₂、UiO-66-(COOH)₂等3种UiO-66-X材料,将UiO-66-X作为填充剂添加到聚砜(PSF)基底中,通过相转化法制备了混合基质膜(UiO-66-X/PSF)。通过X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、热重和氮气吸附等手段表征了UiO-66-X和UiO-66-X/PSF。探究了不同的UiO-66-X添加量、不同测试压力、不同混合气体组成等对气体渗透性、选择性的影响,以期为工业上废气处理提供一种可行的思路。

蒸发苯亚甲基富勒烯1,2-PhCHC₆₀(1)的间二甲苯(m-C₈H₁₀)溶液,制备了微米花状结构的自组装膜。高分辨透射电镜(HRTEM)和选取电子衍射(SAED)结果表明该微米花状结构具有清晰的晶格条纹,晶格间距为0.98nm。结合拉曼光谱测试结果,推测微米花状结构中化合物1分子的C₆₀笼为平行排列。核磁氢谱(¹H-NMR)结果表明,该微米花状结构是摩尔比为1∶m-C₈H₁₀=1∶0.7的溶剂化物。掺杂的间二甲苯分子具有高结晶性,阻碍了化合物1分子的自由旋转与振动,非辐射跃迁减少,因此该微米花状结构薄膜的光致发光(PL)性能显著提高。

以4,4'-二氨基-2,2'-双三氟甲基联苯(TFDB)和4,4'-联苯醚二酐(ODPA)为单体,采用不同亚胺化方式制备三种无色透明的聚酰亚胺(PI)薄膜,并对其性能进行了性能表征。结果表明,通过化学亚胺化得到的无色透明PI薄膜各方面的性能都优于热亚胺化得到薄膜;其中化学亚胺化后在依次经过析出、烘干、溶解、流延得到的PI-03薄膜性能更优,玻璃化温度为273.96℃,热失重温度为590.88℃,热膨胀系数达到24.99×10^-6/K,黄色指数为1.8,且具有更好的溶解性。

以MCM-41作为载体,通过后嫁接法将硅烷偶联剂3-氯丙基三甲氧基硅烷接枝在MCM-41分子筛上,制备出功能化的含氯介孔材料MCM-41-Cl作为一种新型的超疏水材料。利用FT-IR、马尔文激光粒度仪、SEM来确定其结构,利用接触角测量仪等实验对材料进行性能评价。结果表明,3-氯丙基三甲氧基硅烷成功接枝在MCM-41上,功能化的MCM-41-Cl与水的接触角为157.9°,是一种分子筛基超疏水材料;并且考察MCM-41-Cl对不同油品及有机溶剂达到吸油饱和时的吸油率,发现MCM-41-Cl对甲苯的吸油率高达290.98%,呈现出良好的超疏水吸油性能。

采用溶剂热的合成路线,制备了α-Fe₂O₃多级结构的纳米微球。重点考察了α-Fe₂O₃多级结构纳米微球的可控合成及气敏性能条件优化。结果表明,在气敏测试温度为150℃时,合成温度为150℃,反应时间为12h,HNO₃的加入量为5mL,前驱体在300℃下焙烧2h得到的α-Fe₂O₃纳米微球,其对10×10^-6 H₂S气体的气敏响应值可达到10Ra/Rg,是理想的H₂S气敏传感器材料。

通过设计不同SiO₂含量的聚酰亚胺漆,得到SiO₂含量适宜的耐电晕聚酰亚胺漆。进一步制备耐电晕聚酰亚胺漆包线和自粘性耐电晕聚酰亚胺漆包线,随后对两种漆包线进行性能研究。结果表明,自粘性耐电晕聚酰亚胺漆包线依然保持着耐电晕聚酰亚胺漆包线的优良性能,同时通过引入海因环氧自粘漆,可以大大简化线圈绕组的制造工艺,节约电能提高效率。

采用简单廉价的一步热解法制备了具有良好热稳定性和阻燃性能的氮掺杂石墨烯(NG),经透射电镜表征,NG具有类石墨烯碳纳米片层结构,可观察到高度透明的纹理,以及褶皱交叉连接的薄膜片层形貌。经X射线光电子能谱(XPS)表征,NG含有碳、氮、氧元素;XPS分析结果表明,NG由大量碳和少量的氧、氮元素组成;微型量热仪分析结果表明,800℃下制备的NG的热释放速率为0W/g,总热释放量为45J/g,低于石墨烯(98J/g);热重分析表明,NG在800℃下残炭剩余量高达29%,高于卤系阻燃剂。可见,氮元素的掺杂可有效地改善石墨烯片层的热稳定性,使NG表现出良好的热稳定性和阻燃性能。

以二苯基硅二醇和六甲基二硅氧烷为原料,合成六甲基二苯基三硅氧烷,确定最佳反应条件,以强酸性阳离子树脂为催化剂,用量为总质量的10%,反应温度为70℃,原料配比n(六甲基二硅氧烷)∶n(二苯基硅二醇)=1.1,以甲基环己烷为溶剂,用量为二苯基硅二醇和六甲基二硅氧烷总质量的50%,反应时间为120min。

为了改善基于复合相变材料控温的电池热管理中复合相变材料热导率低与泄漏率高的问题,制备了一种基于散热片辅助散热的复合相变材料:石蜡(PW)作为相变体,膨胀石墨(EG)和散热片作为导热增强材料,低密度聚乙烯(LDPE)作为定形材料,同时以自制导热硅胶涂覆于锂电池与复合相变材料的接触面。对样品进行材料表征,发现80% PW/15% EG/5% LDPE/散热片复合相变材料具有较好的导热率和较低的泄漏率;充放电实验结果表明,该复合相变材料用于锂离子电池的控温具有良好的效果。

以结晶紫内酯、双酚A和十四醇制备的热致变色复配物作为芯材,以三聚氰胺-甲醛树脂作为壁材,通过原位聚合法制备热致变色微胶囊。通过对乳化转速、乳化剂浓度和芯壁比这三个因素进行单因素实验,并以包覆率和粒径作为判断依据,确定了制备微胶囊的优化条件。通过对优化条件下的微胶囊进行DSC、FT-IR和SEM测试,分析了微胶囊的形貌、化学组成和热稳定性能。

采用微波辅助液相燃烧法制备了一系列LiMo_xMn_2-xO₄(x=0,0.01,0.03,0.05)正极材料,通过XRD、SEM、CV等表征分析了材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能。XRD和SEM数据表明,掺杂钼不会改变尖晶石型锰酸锂的结构,但能够提高材料的结晶性,掺杂钼后的样品颗粒分散均匀,形状更为规整。电化学性能测试结果表明,x=0.01时,样品的性能最佳,在室温、1C的放电条件下,LiMo_0.01Mn_1.99O₄的首次放电比容量可达116.9mAh/g,高于纯锰酸锂的首次放电比容量(108mAh/g)。由此可见,适量钼的掺杂能够改善锰酸锂材料的结晶性,并提高材料的首次放电比容量。

以自制改性纳米TiO₂为填料,聚氨酯(PU)作为基体,充分反应后,通过红外光谱和扫描电镜图分析,证实制得改性纳米TiO₂/PU复合材料。测试结果表明,当纳米TiO₂含量分别为3%、6%和2%时,复合材料的冲击强度、拉伸强度和体积电阻率达到最大值,分别为16.63kJ/m²、45.68MPa和4.8×10¹⁶Ω·cm。

以纳米SiO_x粉体为载体,通过共价接枝修饰,制备出烷基化聚乙烯亚胺接枝SiO_x纳米抗菌剂。通过红外光谱、热失重等技术对样品进行表征,实验结果表明,纳米SiO_x粉体已经成功接枝上了有机高分子基团,制备的烷基化聚乙烯亚胺接枝SiO_x纳米抗菌剂对大肠埃希氏菌的最低抑菌浓度(MIC值)为400mg/L,对金黄色葡萄球菌的MIC值为200mg/L,具有较强的抗菌能力,并且能耐受较高的温度。此抗菌粉体可以添加到塑料等材料中,从而制备相应的抗菌材料来。

采用一步水热法成功制备出了具有完整微球形貌的氧化铁/还原氧化石墨烯/钨酸铋(Fe₂O₃-rGO-Bi₂WO₆)异质结复合光催化剂。将不同光催化剂复合、离子掺杂、氧化石墨烯(GO)复合这3种钨酸铋(Bi₂WO₆)催化性能改性方法有效地结合在一起。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(FE-SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)等手段系统地研究了不同Fe/Bi比值下Fe₂O₃-rGO-Bi₂WO₆样品形貌、晶体结构和可见光光催化性能及其变化规律。结果表明:在石墨烯、异质结以及少量Fe³⁺离子掺杂的协同作用下,随着Fe/Bi比值从0到1,Fe₂O₃-rGO-Bi₂WO₆样品的吸收波长出现先红移再转变为蓝移的现象,禁带宽度相应的先减小后增大,光催化降解速度先增快后逐渐减慢。

通过接枝改性氧化石墨烯制备了氧化石墨烯/迷迭香酸(GO-RA)纳米复合材料。采用FT-IR、UV-Vis、XRD、TGA、SEM和TEM等方法对GO-RA纳米复合材料进行表征,以大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)为模型菌,通过细菌生长抑制实验和杀菌率测试综合评价了纳米复合物的抗菌性能。结果表明,RA成功地接枝到GO上;GO-RA对E.coli生长繁殖的抑制作用强于GO,GO-RA对S.aureus的抑制作用与GO差别不大;GO-RA与E.coli和S.aureus接触2h的杀菌率分别为97.6%和94.3%,在相同条件下与GO相比,GO-RA对上述两种细菌均表现出更好的抗菌活性,杀菌率分别提高了19.3%和5.5%。

以酸化处理的二氧化钛(TiO₂)纳米带为基底,通过共沉淀法制备了三维多孔Bi₂MoO₆纳米片/TiO₂纳米带复合材料。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、氮气吸脱附曲线测试以及紫外-可见分光光度计等测试手段表征样品的形貌、物相、孔结构和光催化性能。以亚甲基蓝为模拟有机污染物,考察了 n(Bi₂MoO₆)∶n(TiO₂)、水热反应温度、反应时间对复合材料光催化性能的影响,结果表明:n(Bi₂MoO₆)∶n(TiO₂)=4∶1,反应温度160℃,反应时间24h时,Bi₂MoO₆/TiO₂复合材料光催化性能最好,降解率最高可达92.4%。

研究了机用碳纤维/ABS复合材料人工智能辅助成型工艺关键技术,设定复合材料使用的厚度为2.0～3.0mm,长度为355mm,宽度为210mm,分析材料的流动性、表面熔接痕和变形程度。以M40碳纤维和J47A胶膜作为原材料,强调了制备过程的温度、压强和压力时间点问题,通过真空蒸镀处理、喷漆处理和在模内加入注塑工艺实现表面处理。设定实验检测机用碳纤维/ABS复合材料人工智能辅助成型工艺关键技术制件性能,结果表明,在同等强度条件下,该技术制件的厚度更小,重量更轻,拉升强度和弯曲强度都大大增强。

以改性煤矸石为载体,以Ti(SO₄)₂为钛源,采用水热法制备纳米TiO₂/改性煤矸石复合材料,并以其为吸附剂,用于甲基橙模拟印染废水的吸附实验。研究了复合材料中TiO₂的质量分数、吸附剂用量、吸附时间、模拟废水浓度和pH对吸附性能的影响。正交试验结果表明,TiO₂质量分数为25%,吸附剂用量为3g,模拟废水浓度为 5mg/L,pH为4,在25℃恒温条件下,震荡吸附210min,甲基橙的吸附去除率达到94.83％。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线,属于单分子层吸附。用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对吸附剂进行表征,结果显示,TiO₂以锐钛矿型结构形式被成功负载于改性煤矸石表面,复合材料表面的羟基和钛氧键等官能团提高了对甲基橙的吸附脱色性能。

以T700级别的某国产碳纤维和进口碳纤维为研究对象,使用Weibull法分析了两种纤维的单丝强度,利用Minitab工具分析了连续纤维长程强度的统计分布特征,通过NOL环复合材料拉伸强度分析了两种纤维复合材料强度的离散特性,并通过圆筒复合材料的爆破强度及其破坏形貌分析了两种纤维复合材料的失效形式。结果表明:与进口碳纤维相比,国产碳纤维单丝拉伸强度的一致性较差。国产碳纤维在连续纤维长程上的拉伸强度极差更大,极小值更低,容易导致其复合材料在较低应力下发生破坏,这可能是导致目前国产碳纤维复合材料强度转化率低于进口碳纤维的主要原因。

利用简单的搅拌将铁掺杂入NiMoO₄纳米管,得到Ni_1-xFe_xMoO₄纳米管,将其作为电催化析氧催化剂,表现出比纯NiMoO₄纳米管优异的多的活性,特别是Ni_0.75Fe_0.25MoO₄纳米管催化剂性能最为优异,超过了绝大多数钼酸镍催化剂。结果表明:Ni_0.75Fe_0.25MoO₄纳米管催化剂在电流密度10mA/cm²下只需要253mV的过电势,塔菲尔斜率只有41mV/dec,比贵金属催化剂IrO₂更加优异,而且其具有良好的时间电流稳定性。Ni_0.75Fe_0.25MoO₄纳米管催化剂优异的催化活性和超强的稳定性让其有可能应用在大规模电催化上。

分析聚丙烯腈(PAN)基碳纤维生产工艺及成分结构变化,采用电子扫描显微镜、强度仪和小角散射系统对条带纤维、微原纤维和皮芯纤维3种PAN基碳纤维结构进行表征,获取微观结构信息。利用计算机仿真技术,模拟PAN基碳纤维性能,由模拟结果可知,PAN基碳纤维性能并不是由一种微观结构决定的,而是由不同性能综合表征结果体现的。PAN基碳纤维孔隙率取决于拉断断口,条带纤维是三种纤维中孔隙率最低的。依据子午衍射谱图上的晶面衍射峰值,计算纤维微晶间距和沿轴向平均尺寸,确定PAN基碳纤维拉伸强度。采用小角X射线散射方法测定纤维微孔结构,发现回转半径决定PAN基碳纤维微孔细长程度和沿纤维轴向程度取向。在仿真实验下,将传统方法与计算机仿真技术模拟方法的模拟精准度进行对比分析,发现计算机仿真技术模拟方法模拟精准度更高,能够较真实地反映PAN基碳纤维的性能。

将富勒烯(C₆₀)与蒙脱土(MMT)复配,作为膨胀型阻燃剂(IFR)的协效剂用于聚丙烯(PP)的热稳定和阻燃改性中,通过对比不同比例的C₆₀和MMT在PP基体中的热性能和阻燃性能的差异,探索C₆₀与MMT协同效应对PP热稳定性和阻燃性能影响及其作用机理。结果表明:C₆₀的自由基捕捉能力和MMT的炭层效应之间存在较好的协效作用,1%的C₆₀/MMT就可使PP/IFR的氧化诱导时间(OIT)和极限氧指数(LOI)分别提升了14.3min和约2.9%,并且可有效地降低锥形量热测试中的最大热释放速率,并延长最大热释放速率对应的时间,且残炭也变得更为致密连续。

植酸具有优异的耐火性和亲水性,通过在水溶液中合成植酸锡并将其沉积在氢氧化镁(MH)表面,制备出植酸锡包覆氢氧化镁阻燃剂,引入植酸锡生物质类阻燃剂能够提高MH的阻燃性。将MH、植酸锡和氢氧化镁混合物(PA-Sn/MH)及植酸锡包覆氢氧化镁(PA-Sn@MH)这3种阻燃剂通过原位聚合法添加到聚脲(PUA)基体中,制备聚脲复合材料。结果表明:PA-Sn@MH阻燃剂对聚脲复合材料的阻燃性能有明显改善,纯PUA的极限氧指数(LOI)为19.7%,PUA/10% PA-Sn@MH的LOI可提高至26.9%。纯PUA峰值放热率为680.73MJ/m²,PUA/10% PA-Sn@MH峰值放热率可降至640.52MJ/m²。此外,植酸锡的引入明显地改善了MH在聚脲基体中的相容性。

二甲基乙酰胺预活化处理时,微晶纤维素中吸附水被二甲基乙酰胺分子取代,使纤维素分子链间距离增加。预活化使纤维素分子链的氢键断裂导致微晶纤维素在氯化锂-二甲基乙酰胺体系中溶解度增加。在高温下微晶纤维素/氯化锂-二甲基乙酰胺溶液发生不可逆凝胶化,形成相互连接的丝状多孔结构。微晶纤维素的预活化路线和溶解温度影响微晶纤维素/氯化锂-二甲基乙酰胺溶液的溶胶-凝胶转变温度。微晶纤维素在溶胶-凝胶转变后再生时主要保留Ⅰ型聚集态结构,结晶度为71%。

聚丙烯腈(PAN)溶液是制备高性能碳纤维原丝的纺丝溶液,通过氨化改性PAN溶液进行纺丝,可获得结构均质、致密、性能优良的原丝。在丙烯腈/甲基丙烯酸甲酯/衣康酸(AN/MA/ITA)三元聚合体系中加入不同量氨水,研究不同氨化度对PAN转化率、分子量及分布、黏度和亲水性等的影响。结果表明,当氨化度低于20%时,对PAN转化率和分子量及分布影响较小;当氨化度大于20%时,PAN溶液转化率由91.73%降低至87.2%,重均分子量由28.5×10⁴降低至24.5×10⁴,数均分子量由9.4×10⁴降低至7.6×10⁴,分布系数由2.98升至3.4,对聚合反应进程和原液指标有明显影响。聚会体系加入氨水后,随着氨化度增加,聚合原液旋转黏度和接触角持续降低,原液旋转黏度由11.9×10⁴cP下降至9.8×10⁴cP,接触角由70.1°降低至60.3°,原液亲水性明显改善。

采用浓硫酸对新型粉末状聚苯乙烯气凝胶(PPA)进行表面改性,进一步研究了改性粉末状聚苯乙烯气凝胶(mPPA)对溶液中Cd(Ⅱ)的吸附特性。结果表明:浓硫酸表面改性对PPA纳米形貌和孔结构影响不大,PPA和mPPA均呈现独特的微孔-中孔-大孔呈层次化分布的孔结构特征。表面改性可以大幅度提升气凝胶对Cd(Ⅱ)的吸附率,适当增加表面改性时间、溶液pH、吸附温度和吸附时间,有助于mPPA对溶液中Cd(Ⅱ)的吸附,其吸附率可达99.2%。mPPA对Cd(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学方程;该吸附为自发进行的吸热过程,属于物理吸附和化学吸附的协同作用,但以物理吸附为主。

采用动态差示扫描量热法(DSC),对4,4'-二氨基二苯砜(DDS)、4,4'-二氨基二苯甲烷(DDM)两种固化剂与席夫碱环氧树脂4,4'-二羟基二苯亚胺(DEI)组成的不同体系的固化反应过程进行了研究。根据不同升温速率下的DSC固化反应参数,用Kissinger、Ozawa和Flynn-Wall-Ozawa三种方法求得DEI与DDS、DDM固化反应的平均活化能分别为72.75kJ/mol、68.99kJ/mol。另外,利用固化反应温度与升温速率的关系,分别确定了DEI与DDS、DDM的固化温度和固化时间。

水凝胶材料与生物组织相似,已被广泛应用于生物医药、组织工程等医学领域。以壳聚糖(CS)和透明质酸钠(SH)为主要原料,利用1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)活化透明质酸钠来与壳聚糖偶联制备出了化学交联的CS/SH偶联水凝胶。测试并分析偶联水凝胶微观形貌,红外光谱,细胞增殖,溶胀比,力学性能和降解速率。结果表明:制备的偶联水凝胶材料在皮肤、创伤修复、软骨、药物载体等领域具有很大前景。

采用分子自组装技术,以Si为基底,在3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)的浓度为3mmol/L,组装温度为70℃的条件下,通过调控反应时间制备APTMS自组装单分子层扩散阻挡层。通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)、四点弯曲测试及半导体分析仪对扩散阻挡层进行表征,并探究组装时间对自组装分子层形貌、结构和性能的影响。结果表明,APTMS以Si—O—Si键、C—C键、C—Si和C—N键为主,在组装时间为1h时,APTMS的成膜效果最佳,其表面粗糙度为0.160nm。APTMS自组装分子层的引入,使Cu/APTMS/SiO₂/Si的漏电流从10^-2A/cm²减小至10^-5A/cm²,结合能增大至6.58±0.21J/m²。APTMS自组装分子层有效地抑制了Cu向Si基底的扩散,有较好的阻挡效果,提高了器件的可靠性。

采用紫外光引发的原位聚合法制备了丙烯酸酯共聚物及其与液体玻璃的复合物涂层,在涂层上分别培养了人脂肪干细胞和成纤维细胞,通过细胞计数分析了涂层上细胞的生长情况。采用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜对涂层进行了表征,结果表明纳米SiO₂与丙烯酸酯共聚物发生了相互作用。细胞实验表明较薄的致密复合物涂层有利于细胞的生长,具有小孔径共聚物涂层及含有均匀分散的更小纳米SiO₂颗粒的复合物涂层更有利于脂肪源性干细胞(hASCs)的生长,相反则对成纤维细胞具有更好的亲和选。

以丙烯酸为单体,接枝淀粉,添加由十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性的4A沸石,采用水溶液法制备了低成本的淀粉接枝丙烯酸/有机4A沸石复合高吸水性聚合物。通过红外吸收光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等表征手段对4A沸石、有机4A沸石、有机4A沸石/淀粉接枝丙烯酸复合高吸水性聚合物的结构和形貌进行分析,讨论了CTAB用量对4A沸石和复合材料结构和形貌的影响;研究了CTAB用量对复合高吸水性聚合物吸水倍率和溶胀动力学的影响。结果表明:CTAB对沸石的改性仅存在于沸石表面,CTAB的引入不会对4A沸石的晶体结构造成影响;当CTAB用量为4A沸石阳离子交换容量(CEC)的200%时,复合高吸水性聚合物的吸水倍率和初始溶胀速率均达到最大值,分别为355g/g和4.77g/(g·min)。

以木质素磺酸钠作为酚源,通过其与甲醛(CH₂O)在悬浮剂聚乙烯醇(PVA1788)、共交联剂及钛酸四丁酯(C₁₆H₃₆O₄Ti)前驱体的溶胶-凝胶反应,再对所得凝胶产物进行高温碳化处理,成功得到了负载纳米TiO₂的木质素基酚醛碳微球材料,并对最终产物的组成结构、粒径、形貌和比表面积等进行了表征。结果表明:共交联剂的种类和用量对微球粒径、形貌和比表面积调控存在影响。当使用1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDE)作为共交联剂,在适宜用量下,可制得粒径在224nm左右的复合微球。微球粒径均一,形貌可控,而且具有光催化活性,可在紫外光下催化水中的双酚A降解反应。

采用柠檬酸络合溶胶-凝胶法,以稻谷壳为模板和Si源制备SiO₂-BiVO₄光催化剂,结合SEM、XRD等手段对其进行表征。考察了源物质物质的量之比、烧结温度、降解时间、起始溶液浓度、催化剂用量、初始pH和反应温度等因素对光催化降解刚果红脱色率的影响。结果表明,在源物质物质的量之比为1∶1,烧结温度为450℃,染料初始浓度为30mg/L,初始pH为3.0,催化剂用量0.3g/L,光照35℃恒温反应90min时,光催化降解刚果红溶液的脱色率可达到92.82%,脱色反应动力学方程符合准一级反应。

采用水热法有效制备出一维纳米TiO₂材料。运用X射线衍射、透射电子显微镜和紫外-可见光谱等手段表征了样品的结构和性质,探讨一维纳米TiO₂材料形成机理,并考察其光催化降解气相苯的活性。结果表明:水热反应时间对TiO₂晶型及形貌具有较大影响,其中水热时间为8h所制备的TiO₂纳米管,光吸收出现明显的“蓝移”,反应80min后,去除81%的气相苯,CO₂终产物的浓度为640mg/m³,表现出最佳的光催化活性。

转换器(插排)产品在非正常使用过程中,如过载使用时出现异常温升,存在起燃着火的风险,针对此问题,研究智能灭火材料在可移动式插座上的工艺实现方式,并完成试验火源设计、灭火试验、有效期表征等工作。结果表明:在插座中合理的布局气溶胶灭火贴片方案可在产品内部出现明火时实现自动监测及灭火功能;灭火贴片在高温高湿环境,尤其是高湿环境下灭火效能下降。

制备出高效的石墨相氮化碳/二氧化钛(g-C₃N₄/TiO₂)复合光催化剂,将其加入到基质沥青中形成 g-C₃N₄/TiO₂型光催化沥青,利用红外光谱(FT-IR)和原子力显微镜(AFM)表征手段研究g-C₃N₄/TiO₂对沥青性能的影响;然后将g-C₃N₄/TiO₂材料用于单层碎石封层去除汽车尾气中的一氧化氮(NO)气体。降解实验结果表明:g-C₃N₄/TiO₂对NO的降解效率为82.47%。FT-IR测试发现g-C₃N₄/TiO₂和沥青之间的吸附抑制了羧基(CO)的形成,导致了亚砜基(SO)光谱强度为老化光催化沥青>老化沥青>基质沥青。AFM测试表明g-C₃N₄/TiO₂光催化剂的加入使沥青表面更为光滑。应用研究证明在碎石封层中加入138g/m²的光催化剂对NO降解效率达到13.96%。

在震动力场下燃烧普通硅橡胶复合材料,很容易被烧穿。通过添加莫来石纤维(MF)作为陶瓷层的桥梁骨架,制备陶瓷化防火震动硅橡胶复合材料,并研究MF含量对硅橡胶复合材料抗震动燃烧性能的影响。结果表明:随着MF含量的增加,硅橡胶复合材料的耐火性能得到明显的提升,防火等级达到V-0级,弯曲强度达到2.914MPa,陶瓷化率提高84.4%,线性烧蚀率大幅度降低,在1050℃,5g的震动加速度下燃烧15min,试样仍然没有被烧穿。

活性炭纤维作为一种性能优异的吸附材料,具有比表面积大、吸附性能好、化学性质稳定、不会造成二次污染等优点。综述了以化学纤维或天然纤维为原料,制备活性炭纤维的原理及其特点。重点介绍了活性炭纤维表面改性方法的原理及其优缺点,对活性炭纤维的表面结构特点与其吸附性能的关系进行了详细阐述。同时,对活性炭纤维表面改性方法的研究方向进行了展望。

金属-有机框架配合物(MOFs)是一种新型的多孔晶型聚合物材料,锆基金属有机框架配合物材料(Zr-MOFs)是金属有机框架材料里的重要分支之一,其稳定性比较突出,功能应用较为全面,在催化、吸附、传感和光催化等众多领域都有着实际的应用价值,为此综述了Zr-MOFs的分类、合成方法及在气体存储、吸附、光催化方面的应用研究,并对Zr-MOFs的发展进行了展望。

二氧化钛纳米管(TiO₂NTs)阵列作为一种新型的三维立体纳米材料,凭借其独特、规整有序的空心管状结构、良好的化学稳定性、生物相容性以及优异的光电化学性能,在环境、新能源和生物传感领域展现出巨大的应用价值。综述了TiO₂NTs阵列常见的制备方法,指出了当前TiO₂NTs阵列的研究现状和亟待解决的问题,并对今后的研究重点和方向提出了新的展望。

简单介绍了影响聚苯醚/尼龙(PPO/PA)合金性能的主要因素。PPO含量的增加,使合金的热变形温度和弯曲强度升高,阻燃性增强。马来酸酐接枝PPO(PPO-g-MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝PPO(PPO-g-GMA)、苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)等接枝物都能改善两组分之间的相容性,进而改善合金的力学性能。马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯共聚物(SEBS-g-MAH)、聚烯烃弹性体(POE)-g-MAH等材料可在增容的同时起到增韧的作用,大幅度提高材料的冲击强度。但添加量过大会引起材料刚性的下降。采用合适的加工工艺和螺杆组合也可以增加材料之间的相容性。碳纤维、石墨烯和碳纳米管可以提高材料的导电性和刚性,玻璃纤维的添加也可以提升合金的刚性,但它们都会引起材料冲击强度的降低。

角蛋白多存在于动物毛发中,是胱氨酸含量高、结构稳定、具有良好生物性能的可再生资源。介绍了角蛋白的结构性能,综述了为改善角蛋白性能而采用的增塑、交联、接枝共聚、共混改性方法的研究进展,以及角蛋白膜在医学、包装、废水处理等领域的应用,并对未来角蛋白的开发和应用进行了展望。

特殊形貌结构光催化材料的模板法制备一直是研究的热点,其制备工艺简单,所得产品性能高效,一直被广泛地应用于吸附领域。综述了常见模板的种类及其特点,对模板法制备的样品在吸附剂和光催化剂的应用进行了介绍。并对今后的模板法研究方向及应用提出了总结和展望。

纳米粒子的应用一直受到人们的关注,但由于其在溶液中极易团聚沉降,常常需要进行表面改性以增强其分散稳定性。主要从纳米粒子分散团聚机理出发,总结归纳了纳米粒子改性的方法和分散稳定性的评价方法,指出目前研究存在的不足,并展望了未来研究方向。

电化学氧化技术是一种新兴环保的废水处理技术,利用电化学氧化过程中产生的羟基自由基可将环境毒性危害大、难降解的邻苯二甲酸酯类物质(PAEs)转化为可生化降解的有机物或完全矿化。电极材料直接影响着电催化氧化效果,是整个处理技术的关键因素。概述了电催化氧化法的基本原理,根据所用的电极材料分类介绍了现阶段国内外关于电催化氧化PAEs的相关研究,总结了各种阳极材料对PAEs的去除效果,并对未来研究方向进行了展望。

环氧树脂因具有稳定的理化特性、自我修复能力以及对金属基材的优异附着力而被广泛用于工业生产中。利用环氧树脂与两种纳米粒子(疏水SiO₂和TiO₂)进行复配制备有机-无机复合涂层。相较使用单一的纳米粒子,纳米SiO₂和纳米TiO₂的共同使用能更好地提升环氧树脂复合涂层的疏水性和自清洁性。此外,这种通过复配制备超疏水涂层的方法生产成本低,制备步骤简便,对设备要求低且适合大面积制备。

利用壳聚糖所带氨基和羟基与锌原子的螯合作用,通过改变壳聚糖与锌盐配比、碱液浓度和溶剂组成,由化学沉积法分别制备了具有球、锥、棒3种结构的壳聚糖-氧化锌(CS-ZnO)杂化粒子。通过X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和热重分析(TGA)确定了杂化粒子的形貌与结构组成。将杂化粒子作为抗菌剂加入到淀粉膜中,在3%的添加量下,研究复合膜的抗菌性能和力学性能,探讨杂化粒子的抗菌性能与形貌的关联性,发现含有杂化粒子的淀粉复合膜具有良好的机械性能和优异的抗菌性能,3种结构杂化粒子的抗菌性能由强到弱排序为球状>锥状>棒状。