随着我国对工业废气排放,尤其是重污染工业产生的高温含尘烟气排放标准的提高,耐高温纤维空气过滤材料以其优异的性能越来越受到人们的关注。首先介绍了耐高温滤料常用的聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、芳纶和芳砜纶等有机纤维,以及玻璃纤维、玄武岩纤维和陶瓷纤维等无机纤维的性能特点,然后重点分析了针刺、水刺和静电纺丝三种纤维空气过滤材料的加工工艺和产品性能。

水合盐热化学吸附储热技术具有储能密度高、热损低等优点,其在低品位能源回收利用等领域具有良好的研究前景。从储热密度,实验条件,循环稳定性等角度对热化学吸附储热单质水合盐、复合盐以及系统应用3个方面的研究热点及最新进展进行归纳总结,对化学吸附储热研究中存在的问题和技术缺陷进行了讨论和改进研究探讨。结果表明,对储热材料的传热传质强化以及系统的优化设计是未来热化学储能领域研究的重点。

介绍了MXenes材料的制备方法、性能及应用进展。MXenes材料是一种类似于石墨烯的二维材料,具有良好的导电性和亲水性,优异的电化学、电子、光学和机械性能,是制备多功能纳米材料和纳米复合材料的理想材料,尤其是在能源存储、电子、传感器和催化等领域得到了广泛应用。

简单介绍了三水醋酸钠(CH₃COONa·3H₂O)作为相变储能材料时的优点和缺点,指出相变过程中出现的过冷和相分层现象严重制约了其发展和应用。综述了目前解决CH₃COONa·3H₂O过冷、相分层以及提高热导率的研究进展,分析了各类解决方案的作用机理,并进行了归纳。最后对相变储能材料的研究进行了展望。

光热界面水蒸发利用微纳结构设计,对空气/水的界面进行局域加热来减少热量的损失,极大提高了水蒸发效率,是近年来研究的一个热点。目前高效的光热水蒸发系统主要集中在自漂浮的全亲水碳基材料上。随着界面水蒸发系统光热转换效率的提高,制备高效、耐久的光热水蒸发器件是界面光热水蒸发的关键问题。着重介绍了碳基光热材料的类型和提高碳基材料光吸收率的方法,并对碳基界面水蒸发系统的结构进行了分类;随后从腐蚀和结构的角度介绍了影响系统耐久性的因素,并总结归纳了相应的解决办法;最后对光热界面水蒸发的未来发展方向进行了展望。

作为21世纪新型凝胶材料的地质聚合物正在以其耐高温、耐酸碱腐蚀、早期强度高和节能环保等众多优势受到许多行业的青睐,也因此成为无数学者的研究对象。通过介绍地质聚合物的制备方法、应用领域,以及现存问题和发展趋势,综述了地质聚合物的反应机理、影响地质聚合物材料性能的因素,以及常见的数据处理和分析方法,致力于提升地质聚合物的应用价值,拓宽地质聚合物的应用领域。

聚集体作为生物物理与生物化学领域重要的研究模型,其制备方法一直受到人们的关注。在介绍聚集体制备方法的基础上,重点阐述了机械力作用法、自发聚集法和电铸法的特点,以及电铸法使用的电极材料的现状及未来发展趋势。

腺嘌呤基生物金属有机框架是近年发展起来的一类新型金属有机框架材料,其多孔性和结构多样性使其在各个应用领域都有所建树,如气体吸附与分离,而腺嘌呤作为核碱基的一种更是赋予了金属有机框架材料良好的生物相容性,在医学领域有很好的应用前景。总结了近年来腺嘌呤作为有机配体或修饰材料组装成的金属有机框架材料在气体吸附与分离、催化、医学等领域的应用,并展望其研究前景。

农作物秸秆中富含天然纤维素,将其引入吸水材料的制备,既可降低原材料的成本,又可提高吸水材料的生物降解性。目前,以秸秆为原材料制备吸水材料的主要方法是将极性单体与秸秆进行接枝共聚。总结归纳了制备秸秆基吸水材料的3种不同方法:自由基聚合法、光辐射聚合法和共混合复合法,并对所制备吸水材料的性能进行了分析。结果表明秸秆基吸水材料与传统的高吸水性材料相比,价格更低、工艺流程更简洁、降解性能更佳。

有机材料和无机材料改性聚丙烯酸酯可赋予改性聚合物防水、防污、防油、耐老化、抑菌以及热稳定性等多种性能。阐述了纳米粒子、有机氟、有机硅改性聚丙烯酸酯的方法,重点分析了有机材料和无机材料改性制备聚丙烯酸酯的性能特点,并对目前存在的问题和未来的发展方向进行了展望。

空间航天器需要高效稳定的电源供应,但同时受限于运载火箭运输能力的限制,对电源质量有严格的要求,因此高效轻量化太阳电池是未来空间电源主要的发展方向,成为当前国内外空间电源研究的重点。分析了高效轻量化太阳电池的专利申请趋势,梳理出高效轻量化太阳电池专利申请的地域分布和全球主要专利申请人,通过对主要专利申请人的专利布局进行分析,指导相关研究单位有效进行专利布局,避免产生专利纠纷,降低研发过程中的专利侵权风险;同时通过技术发展路线寻求重点研发方向的技术创新。

石墨烯具有优异的电学、力学和热学性能,过渡金属氧化物具有高的比容量,石墨烯与过渡金属氧化物复合作为电极材料,充分发挥了石墨烯与过渡金属氧化物在电极材料应用方面的优势,在确保高比容量的同时具有良好的导电性能与优异的循环稳定性。综述了过渡金属氧化物/石墨烯复合材料研究进展,首先介绍了过渡金属氧化物/石墨烯复合材料的4种模型结构,即表面固定模型、叠层模型、包裹模型和混合模型,然后从三维纳米结构、杂元素掺杂、使用多元过渡金属氧化物、构建碳壳包裹结构等四方面对过渡金属氧化物/石墨烯复合材料功能化修饰,构建高性能电极材料作了详细分析,最后对过渡金属氧化物/石墨烯复合材料的发展前景作了展望。

铈酸钡(BaCeO₃)基质子导体因其良好的质子传导能力被广泛关注,并有着潜在的应用前景,但其固有的化学稳定性差的缺陷,限制了它的实际应用,因此许多研究者对如何提高其稳定性进行了探究。目前所提出的提高BaCeO₃基质子导体稳定性的方法主要包括元素掺杂、改变Ba的化学计量比或形成核壳结构材料。总结归纳这3个方面的研究进展,为进一步研究BaCeO₃基质子导体稳定性提供参考。

利用溶胶-凝胶法通过加入不同比例有机硅源进行功能化,合成高比表面积,大孔容和不同长径比的棒状有机硅,并通过透射电子显微镜、N₂吸-脱附、红外光谱等手段对样品形貌、结构等进行表征,考察和比较棒状有机硅材料与商业化活性炭(AC)和硅胶(SG)的静、动态吸附性能。结果表明:棒状有机硅材料具有高吸附容量、解吸完全和吸附性能稳定等优点,使其在油气吸附应用领域具有很好的应用前景。

以萘系(SD)及油系(MP)中间相沥青为原料,对比探究两种沥青制备碳纤维的性能差异。采用扫描电镜、X射线衍射仪、纤维强伸度仪和微欧计等手段表征了碳纤维微观结构及力学与导热性能。结果表明:SD沥青灰分126×10^-6,含有约10%的各向同性组分,制得碳纤维拉伸强度1.13GPa,杨氏模量720GPa,热导率790W/(m·K);MP沥青灰分28×10^-6,中间相含量100%,制得碳纤维拉伸强度2.21GPa,杨氏模量821GPa,热导率848W/(m·K)。MP碳纤维较SD碳纤维性能更优异的原因在于其具有更大的石墨微晶尺寸、更高的石墨化度及取向度。

研究了真空辅助树脂注射(VARI)工艺中定型剂用量、预压实压力、预压实时间及注胶温度对注胶工艺、材料内部质量及力学性能的影响,以确定最优的工艺参数。结果表明:综合考虑充模时间,耐温性能及综合力学性能,定型剂用量20g/m²时最优;预压实压力-0.92bar以上,预压实时间2h左右,材料内部质量及性能最优;结合树脂工艺性、充模时间及复合材料内部质量,注胶温度60℃较合适。采用优化后的工艺参数制备厚度不大于8mm的复合材料,其内部质量均匀可控。

基于水压爆破法对碳纤维复合材料薄壁管(CFRP)的模量测试进行了研究,通过软件模拟计算和实验研究了管件壁厚对模量测试结果的影响。研究表明,管件壁厚的增加会导致模量测试结果的偏高,并且纤维模量越高,影响越大。分析认为,径向压缩效应是产生这种影响的根本原因。故水压爆破试样设计时,应在保证样件结构稳定的条件下,尽可能采用小的壁厚。

为了改进环氧树脂(EP)由于自身固化后形成交联网状结构而呈脆性断裂的特性,对其进行填充改性,使用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)与纳米二氧化硅(SiO₂)复合填充,以提升材料的力学性能。通过相转移催化法对SBS进行环氧化处理,得到环氧化程度为29.8%的环氧化SBS(ESBS),然后复合纳米SiO₂对EP进行协同填充。通过核磁氢谱仪、红外光谱仪确定SBS的环氧化程度,然后使用热重分析仪、万能材料试验机和扫描电镜等测试分析了复合材料的力学性能及微观结构,主要研究了不同填料添加量及不同填充方式对复合材料的影响。结果表明,ESBS环氧化程度高低对复合材料的性能有一定影响,环氧化程度过低时,增韧效果不明显;过高时,会导致分散不均匀材料韧性反而降低。单一填充纳米SiO₂可以提高复合材料的韧性;当ESBS添加量为0.5%、SiO₂添加量为0.4%时,复合材料的拉伸强度提高19.52%,断裂伸长率提高19.73%,复合材料由脆性断裂转为韧性断裂,增韧效果明显。

通过模板法制备二氧化硅纳米微球,再将硝酸镍与二氧化硅纳米微球进行水热反应得到空心硅酸镍(NiSiO₃)纳米微球,进一步包覆后高温煅烧制得空心镍基硅酸盐@碳(NiSiO₃@C)复合纳米微球。将硝酸镍替换为等摩尔的硝酸镍和硝酸钴,即可得到空心硅酸镍钴(Ni_0.5Co_0.5SiO₃)纳米微球和空心镍钴硅酸盐@碳(Ni_0.5Co_0.5SiO₃@C)复合纳米微球。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、元素分析(HAADF STEM)等手段对样品的复合结构进行表征,并测试NiSiO₃@C和Ni_0.5Co_0.5SiO₃@C同轴环样品的电磁参数,实验结果表明,NiSiO₃@C同轴环样品介电常数最高值为2.7718,介电损耗最高值为0.1523。

为获得分离性能良好的复合纳滤膜,利用无机纳米颗粒碳纳米管(CNT)对纳滤膜进行改性,并在传统界面聚合反应的基础上增加了水相反应次数。以哌嗪(PIP)、均苯三甲酰氯(TMC)为反应单体,CNT为水相添加剂,磷酸钠(Na₃PO₄)为酸接收剂,聚砜(PSF)超滤膜作为支撑层成功制备了CNT改性复合纳滤膜。利用正交试验较系统地得到了改性纳滤膜的最佳制备条件:第一次水相、有机相、第二次水相、热处理的反应时间分别为2.0min、1.0min、1.0min、10min,Na₃PO₄、PIP、TMC、CNT添加量分别为1.5%(质量分数,下同)、1.0%、0.25%、2.0%。在此条件下复合纳滤膜0.6MPa压力下纯水通量为35.35L/(m²·h),对MgSO₄的截留率为94.1%,膜的亲水性能得到大幅度提高。

针对适用于湿法缠绕成型的环氧树脂体系,以多官能度环氧树脂和芳香胺类固化剂为主体,研制了高性能湿法缠绕环氧树脂。采用非等温固化模型及凝胶模型研究了环氧树脂的固化行为,明确了时间-温度-固化行为之间的关系。该环氧树脂黏度低,适用期长且固化物具有优异的力学性能。在此基础上,采用碳纤维(T700-S)作为增强材料制备了碳纤维复合材料,其中NOL环拉伸强度为2674MPa,拉伸模量为173GPa,剪切强度为68.2MPa;单向碳纤维板拉伸强度为2412MPa,拉伸模量为154GPa,剪切强度为74.5MPa。

以静电纺丝制备的碳纳米纤维(CNF)膜为支撑体,通过表面氧化处理和原位生长,制备了自支撑Cu-BTC/CNF复合电极,并研究了其在超级电容器中的电化学性能。由于CNF膜基体的三维网络结构有效提高了电极的导电性和离子传输能力,Cu-BTC/CNF复合电极在超级电容器中的电化学性能得到了显著提高。研究结果表明,自支撑Cu-BTC/CNF复合电极在1A/g时的放电容量达到263.3F/g,相比CNF电极提升了1.82倍。此外,Cu-BTC/CNF复合电极还具有良好的倍率性能和循环稳定性。

以商业二氧化钛(P25)和LiOH分别作为钛源和锂源,采用两步水热和进一步煅烧法制备具有分级结构的钛酸锂(LTO)材料,通过改变煅烧温度调控材料初级颗粒的尺寸,采用X射线衍射、扫描电镜以及恒流充放电等方法对所制备LTO材料微观结构和电化学性能进行研究。结果表明:所制备LTO材料具有分级结构,煅烧温度为600℃时所制LTO600的纯度高且初级颗粒尺寸较小,因此表现出优异的倍率和循环性能,其在1C、5C、10C、20C、30C、40C和50C下的比容量分别为148mAh/g、141mAh/g、136mAh/g、133mAh/g、131mAh/g、129mAh/g和126mAh/g,当电流密度达到60C时,其比容量仍高达123mAh/g,同时,其在10C、20C和50C下经500次循环后,容量保持率分别为90.0%、90.1%和88.1%。

为了解决锂硫电池的穿梭效应、体积膨胀等问题,制备了复合材料CPM-200-InMn@S/ppy作为锂硫电池的正极材料。实验表明,其在0.1C倍率下首次放电比容量可达952.42mAh/g,循环100圈后容量保持率可达38.56%。CPM-200-InMn@S/ppy同时结合了CPM-200-InMn和ppy的双重优点,不仅具有ppy的高导电性,而且还具有CPM-200-InMn的结构特征和大比表面积,从而可以通过物理吸附和化学催化抑制穿梭效应和体积膨胀。与CPM-200-InMn@S正极材料相比,CPM-200-InMn@S/ppy表现出了高的可逆容量和优异的倍率性能。

丁二酸酐和壳聚糖反应后再与氧化石墨烯复合,加入氯化亚铁和三氯化铁加热反应得到Fe-GO-SAACS吸附剂。对该复合材料吸附剂进行了红外光谱、热重分析和扫描电镜等表征。运用单因素变量法探究Fe-GO-SAACS对茜素红和二甲酚橙的吸附性能,并对吸附饱和的Fe-GO-SAACS进行解吸附,探究其再生循环性。实验结果表明,茜素红和二甲酚橙的最佳吸附投加量均为0.1g,最佳吸附初始浓度分别为300mg/L和200mg/L,最佳吸附温度均为65℃,最佳吸附时间均为80min,最佳吸附pH均为9。Fe-GO-SAACS吸附剂在碱性条件下能够发生解吸附。可见,得到的复合材料能较好地吸附印染行业废水中的有机染料。

氧还原和氧析出是燃料电池、金属空气电池中关键的电化学反应。为了促进氧还原和氧析出反应的动力学过程,剥离制备了表面具有负电荷的氧化石墨纳米片和表面带有正电荷的钴镍纳米片层,基于静电作用通过层层自组装的方法,制备了结构有序的氧化石墨烯负载的钴镍双羟基氢氧化物纳米片层材料,并进一步通过煅烧得到了同样结构有序的具有尖晶石结构的钴镍过渡金属氧化物。通过SEM、EDS和XRD表征了所制备材料的微观结构和组成,通过电化学测试研究了所制备材料对于氧还原和氧析出反应的催化性能。结果表明,自组装制备的氧化石墨烯负载的钴镍双羟基氢氧化物纳米片具有良好的氧还原催化活性,极限电流密度和商品化的碳载铂相当,远远超过了传统的水热法合成的钴镍双羟基氢氧化物。这种催化活性的提高主要来源于自组装方法制备的材料在结构上的高度有序,钴镍双羟基氢氧化物层状结构的优势以及石墨烯的载体效应。同时,由其转变得到的具有尖晶石结构的钴镍氧化物对氧析出反应表现出较好的催化性能。

采用浸渍法将铁基超导材料β-FeSe合金粒子负载于石墨相氮化碳(g-C₃N₄),制备出FeSe/g-C₃N₄复合光催化剂。采用X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对复合材料的结构和性质进行了表征,研究了复合材料可见光下的催化活性。结果表明:FeSe/g-C₃N₄复合材料比g-C₃N₄和FeSe表现出更高的光催化活性,对甲基橙的降解率达到87.5%。此外,复合材料在循环实验中表现出良好的降解稳定性。基于荧光光谱和能带结构,提出了一种可能的机制,即g-C₃N₄受光激发产生的光生电子向FeSe转移,有效地抑制了g-C₃N₄光生电子空穴对的复合,延长了载流子的寿命。

采用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂混晶TiO₂纳米材料,利用XRD、SEM、PL等测试方法对其进行了表征,并以甲基蓝溶液(MB)为目标污染物进行了光催化实验,研究了Zn掺杂浓度对TiO₂晶型结构与光催化性能的影响。结果表明,纯TiO₂为锐钛矿/金红石混合晶型;Zn掺杂能促进锐钛矿向金红石相的转变;当Zn/Ti摩尔比达到8%时,有新相ZnTiO₃生成,并表现出最高的光催化活性。反应进行90min后,对MB的降解率达到56.2%,反应速率常数为0.0079min^-1,分别为纯TiO₂的1.31倍与1.41倍。

制备了有机/无机双液镁空气电池,研究了双液体系中镁阳极的腐蚀与放电性能及放电形貌。有机溶液隔开了阳极与水溶液,提高了阳极利用率。空气阴极侧用NaCl溶液,保持了电池放电活性。双液电池在 Mg(ClO₄)₂-AN/NaCl-H₂O中以1mA/cm²放电时,电池放电性能优良。镁阳极在有机溶液中不发生点蚀,很少有腐蚀产物吸附。

为改善Ti₄Ti₅O₁₂的电化学性能,对Li₄Ti₅O₁₂进行Cu²⁺的Li位掺杂改性处理,制备出了Li_4-xCu_xTi₅O₁₂复合材料,对材料进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)表征;将材料制成电极并组装成扣式电池,采用蓝电电池测试系统和电化学工作站对材料的电化学性能进行测试。结果表明:对Li₄Ti₅O₁₂进行Cu²⁺的Li位掺杂可影响Li₄Ti₅O₁₂的晶型结构,降低颗粒大小,可明显提高Li₄Ti₅O₁₂的电化学性能。Li_3.8Cu_0.2Ti₅O₁₂在0.2C倍率下的首次放电比容量为173.30mA/g,100次充放电的循环持率为96.64%,表现出了优异的充放电循环性能。

采用醇辅助液相沉淀法,将MnO₂纳米颗粒沉积在碳纳米管(CNTs)的表面,从而获得MnO₂/CNTs复合材料。采用两种配料比将其制备成电极并组装成实验室模拟超级电容器,以循环伏安法、交流阻抗法、恒电流充放电法研究了电极在pH=3的Na₂SO₄(1mol/L)、中性Na₂SO₄(1mol/L)、饱和LiNO₃这3种不同电解液中超级电容性能。结果表明:乙炔黑作为电子导体比石墨的性能更好,在酸性电解液pH=3的Na₂SO₄中MnO₂/CNTs比电容最高(169F/g),但循环过程中的容量保持能力较差。中性溶液中,电极在饱和LiNO₃中表现出更高的比电容和循环能力。

通过流变相法合成LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂材料,用MgF₂包覆对其进行表面修饰改性,来改善高温、高倍率下的循环稳定性。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和充放电测试技术研究MgF₂包覆对正极材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。电化学性能测试结果表明,当MgF₂的包覆量为1％时,材料的充放电性能和循环性能最好,初始放电比容量为176.2mAh/g;50次循环后,放电比容量仅降到162.9mAh/g,容量保持率最高,为92.4%,表现出良好的电化学稳定性。这些结果表明,通过对LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂表面进行MgF₂包覆处理,可以提高材料的电子导电率,减少电极材料与电解液的副反应。MgF₂包覆改性使三元正极材料的电化学性能有一定程度的提高。

研究锂空气电池石墨烯正极介观传质的机理,采用Materials-studio软件构建包含石墨烯、H₂O、OH^-、Li⁺和O₂的介观模型,并应用粗粒化分子动力学的方法对体系中各珠子的传质特性进行介观分析,研究温度、石墨烯层数、石墨烯种类和石墨烯浓度对H₂O、OH^-、Li⁺和O₂各珠子扩散系数的影响,以及对Li⁺-OH^-、H₂O-O₂各珠子径向分布函数的影响。结果表明,随着体系内温度的升高,H₂O、OH^-、Li⁺和O₂的扩散系数增大,Li⁺-OH^-、H₂O-O₂径向分布函数峰值降低,分布的有序性降低;随着石墨烯层数的增加,H₂O、OH^-、Li⁺和O₂的扩散系数减小,Li⁺-OH^-、H₂O-O₂径向分布函数的峰值不变;随着不同层数石墨烯种类和浓度的增加,H₂O、OH^-、Li⁺和O₂的扩散系数减小。因此,控制体系温度,减少石墨烯的层数,有利于体系中各珠子扩散系数的提升,提升锂空气电池的整体性能。

以聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)为多元醇组分、4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)为异氰酸酯组分、1,4-丁二醇(BDO)为小分子扩链剂合成了水性聚氨酯(WPU)。通过红外光谱、力学性能和耐水性能测试等手段研究了硬段含量对WPU的羰基氢键化程度、模量和吸水率等性能的影响。结果表明:随着硬段含量增加,WPU的羰基氢键化程度、模量和拉伸强度增大,断裂伸长率和吸水率减小;当硬段含量为27.5%时,WPU具有较低的模量以及适宜的强度和耐水性能。

针对复合材料加筋壁板干筋条湿蒙皮共胶接工艺,提出对已固化筋条进行倒角,消除共胶接过程因筋条导致的蒙皮铺层褶皱和纤维屈曲。通过截面金相显微分析研究了筋条倒角对蒙皮铺层褶皱和纤维屈曲的影响规律,通过建立悬臂梁模型分析了筋条倒角对加筋壁板刚性的影响。结果表明,筋条倒角后,蒙皮铺层褶皱消除,随筋条倒角角度的减小,铺层内纤维屈曲情况逐渐减弱,加筋壁板刚性先增加后降低,在倒角角度为30°时可以得到较优的综合性能。

沙柳因生长特性,资源储蓄量十分丰富,以之为原料制备高比表面积活性炭,可进一步扩展沙柳材的应用范围。通过探究物料比、活化温度、活化时间对沙柳材活性炭吸附性的影响,得到了制备高比面积沙柳材活性炭的关键工艺参数为1∶5∶45(炭粉∶KOH∶水)的物料比、700℃的活化温度、1.5h的活化时间。此工艺下制备的沙柳材活性炭的比表面高达2693m²/g,远超高比表面积活性炭的要求,孔隙结构主要以微孔为主,存在少量的中孔,分布在 2～4nm的孔径范围内。

采用壳聚糖季铵盐(HACC)改性钠基蒙脱土(HACC-MMT)、OMMT、Na-MMT及柠檬酸酯类增塑剂(ATBC)分散于聚乳酸/热塑性淀粉(PLA/TPS)材料中,使用熔融挤出法制得复合材料。测试不同配比复合后材料的力学性能和可降解性能,探索改性MMT增强增韧机理。结果表明:HACC-MMT含量为8%以内时PLA/TPS材料拉伸强度变化幅度较小;不同蒙脱土增强效果为HACC-MMT>OMMT>Na-MMT;改性后材料60天最高降解率达44.5%。

采用氧化锌(ZnO)与丙烯酸(AA)原位生成丙烯酸锌(ZDA)增强氢化丁腈橡胶(HNBR),通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜分析了ZDA对HNBR结构的影响,并研究了ZnO与AA摩尔比、ZDA理论原位生成量和过氧化二异丙苯(DCP)用量对HNBR的增强效果。结果表明:在高温硫化过程中,原位生成ZDA在DCP引发下发生离子型共价键合对HNBR进行增强;HNBR的邵氏A硬度与100%定伸应力随ZnO与AA摩尔比、ZDA理论原位生成量和DCP用量的增加而增加,断裂伸长率持续降低;HNBR的拉伸强度呈现出先增加,出现峰值后再降低的趋势。

以Bi(NO₃)₃5H₂O为铋源,SnCl₄5H₂O为锡源和部分氯源,乙二醇为溶剂,尿素为沉淀剂,利用溶剂热法原位合成了不同尺寸的Sn⁴⁺掺杂BiOCl(简称Sn⁴⁺/BiOCl)。对罗丹明B的降解结果表明,当Sn掺杂量为8%,水热温度为110℃,水热时间为3h时制备的BiOCl光催化性能最好。可见光照3h后罗丹明B完全降解。X射线衍射和扫描电镜表征结果显示Sn的掺杂使BiOCl的晶化温度显著降低,Sn⁴⁺/BiOCl为片层结构排列较为紧密规整的花状微球,粒径约1～2.5μm。紫外-可见光谱表明掺杂Sn⁴⁺明显增强了BiOCl对可见光的光响应性能。

利用1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚、碘乙烷和方酸合成一种非对称吲哚类方酸菁染料(HBIO),可有效识别去离子水中的Cu²⁺,并且不容易受到其他金属阳离子(Ba²⁺、Ca²⁺、Cd²⁺、Na⁺、Cr³⁺、Zn²⁺、Co²⁺、K⁺、Ag⁺、Pb²⁺、Ni²⁺、Al³⁺、Hg²⁺、Mg²⁺和Cu²⁺)的干扰。HBIO的荧光强度与Cu²⁺的浓度在一定范围内可以呈现出良好的线性关系,其相关系数(R²)为0.9961,HBIO与Cu²⁺的结合常数(K_a)约为7.961×10⁹(L/mol)²。此外,通过分析Job's Plot图和红外光谱图,推测出HBIO与Cu²⁺的络合比为2∶1。

TBX-1炸药是一种温压性能优良的黑索今基温压炸药,为推广应用TBX-1温压炸药,对高低温循环、高低温冲击以及老化试验前后TBX-1炸药药柱(Ф20mm×20mm)的微观结构以及力学性能进行了研究。研究结果表明,高低温冲击试验、高低温循环以及老化试验后,炸药药柱的质量均略微减小,体积略微增大,变化率都在4‰以内,该变化率符合压装炸药要求。计算机断层扫描(CT)测试结果显示,TBX-1炸药药柱在轴向与径向方向上没有出现裂纹或者密度疏松区域;经过高低温冲击试验、高低温循环及老化试验后,TBX-1炸药药柱的抗压强度没有发生明显变化。

金属有机骨架材料(MOFs)作为一种具有均匀有序孔结构的典型多孔功能材料,在CO₂吸附领域得到广泛关注。采用水热合成法制备NH₂-MIL-101(Cr),并借助X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、N₂吸脱附等温线等手段对其结构和性质进行表征。发现在25℃条件下,NH₂-MIL-101(Cr)对CO₂和N₂的最大吸附能力分别为1.6和0.08mmol/g。此外,通过原位漫反射傅里叶红外变换光谱技术对CO₂吸附机理进行探究。该工作为开发更高效的CO₂吸附材料提供了理论参考。

为了提高经典光催化剂TiO₂的可见光催化活性,以水热法和真空浸渍煅烧法制备了具有优异催化性能的石墨相氮化碳/TiO₂纳米棒阵列薄膜(g-C₃N₄/TiO₂ NRAs)。通过X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱技术、紫外-可见光和光电化学等测试对样品进行表征。结果表明:g-C₃N₄包裹在TiO₂纳米棒表面,复合薄膜具有良好的可见光响应能力。在可见光照射180min后,g-C₃N₄/TiO₂ NRAs降解偏二甲肼(UDMH)废水的效率是单纯TiO₂的2倍,其光催化性能的提高一方面是因为催化剂对可见光响应能力的提高,另一方面是因为异质结的形成有效地促进了光生电子和空穴的分离。此外,g-C₃N₄与TiO₂ NRAs的复合研究也为光催化降解UDMH废水提供了一种易回收且不易引起二次污染的新思路。

研究炭化秸秆纤维与硅藻土协同作用对秸秆水泥基复合材料净化性能的影响,结果表明,经过600℃煅烧处理的低品位硅藻土表面微孔隙增加,比表面积增大。经过200℃真空炭化20min后,秸秆纤维的毛细管变得更加通透,秸秆炭化后比表面积比炭化前提高了近34倍。当硅藻土掺量占胶凝材料的25%时,测得原秸秆水泥基复合材料24h对甲醛的净化率为82.65%,持久净化率为51.96%;炭化后秸秆水泥基复合材料的24h净化率为88.59%,持久净化率为55.37%。可见,炭化秸秆纤维和硅藻土两者协同作用使秸秆水泥基复合材料对甲醛的净化能力显著提高。

以四氯化钛为原料,采用一步水热法制备出具有介孔结构的二氧化钛(M-TiO₂),并对其光催化性能进行研究。比表面积(BET)分析得出M-TiO₂的孔径约为28nm,比表面积为59.554m²/g,孔容体积为0.3678cm³/g;光电性能测试结果表明,与商用催化剂P25相比,M-TiO₂带隙宽度窄,吸收范围宽,对光的利用能力更高,瞬时光电流强、电子传输阻力小、空穴电子对分离速度快;通过光催化降解亚甲基蓝(MB),其降解效率较高,在80min降解率能达到89%;通过研究M-TiO₂降解MB的作用机制,发现羟基自由基是降解的主要原因,空穴和超氧自由基起次要作用。

镍钴铝酸锂正极材料因高比容量和较低的成本而被认为是最具潜力的下一代高能量密度锂离子电池正极材料。但其结构和界面不稳定性导致较差的循环性能、倍率性能及热稳定性。总结并讨论了镍钴铝酸锂正极材料在充放电过程中的衰减机理及相应的改性研究,并对镍钴铝酸锂正极材料进一步的研究进行了展望。

二维过渡金属碳化物/氮化物/碳氮化物(MXene)作为一种新发现的超薄二维纳米材料,因其良好的导电性和亲水性,被广泛应用于储能、催化、光电等领域。MAX相是包含70多种化合物的庞大家族,目前主要是利用化学蚀刻的手段通过选择性蚀刻掉前驱体MAX相中的A原子层而得到MXene。为了更好地了解MXene,综述了从MAX相到MXene的剥离方法及其在光催化领域的应用,以期为研究者提供思路和参考。

介绍了拒水剂的拒水原理、分类、主要制备方式和性能,以及国内外纺织品用拒水剂的研究进展。概述了五大类常见拒水剂:金属皂类和石蜡类、长链脂肪烃类、有机硅类、含氟类和有机/无机纳米类拒水剂的性能及研究进展,并对拒水剂的发展进行展望,可为新型拒水剂的合成及改性提供参考。

通过电化学阳极氧化和电化学沉积相结合的方法制备了TiO₂纳米管阵列/磷化钴复合纳米电极(TiO₂NTs/CoP)。采用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对复合电极的结构和形貌进行了表征,并利用极化曲线技术测试了其在1mol/L KOH溶液中对电解水析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的催化性能。结果表明:在电催化析氢和析氧反应中,该电极在10mA/cm²电流密度下的过电位分别112mV和320mV,与其他电极相比具有良好的电催化活性,可以作为电解水反应的双功能电催化剂。

膨胀石墨基二元复合相变材料具有相变过程无液相相变材料泄漏以及储能密度大等优点,并在建筑节能领域中具有较好的应用价值。首先,采用步冷曲线法确定CA-PA二元低共熔混合物的最佳配比为CA含量86%,相应的PA含量为14%,此时对应的共晶温度为22.1℃,通过差示量热(DSC)得到CA-PA的熔化温度与潜热分别为21.78℃与154.7J/g,该温度值与通过步冷曲线测得的结果相符合。再采用物理吸附法制备了癸酸-棕榈酸/膨胀石墨(CA-PA/EG)复合相变材料,其中CA-PA与EG的最佳质量比例为8∶1。利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)研究了复合相变材料的微观形貌和结构特征,发现CA-PA依靠物理作用均匀分布于EG的孔隙中,且其经过1000次加速冷热循环后基本没有液相二元相变材料泄漏。因此,该CA-PA/EG复合相变材料可作为建筑节能和空调冷凝热回收等领域的候选材料。

在核电厂运行期间,需要对乙丙橡胶(EPDM)电缆材料的老化状况进行监测评估。采用气体质谱分析仪研究了EPDM电缆材料在γ射线辐照后辐解气体的种类和生成量。通过跟踪其辐照后产生小分子产物来对电缆的老化状况进行评估,采用断裂伸长率测试、红外测试、热重测试和差示扫描量热测试表征其性能,对电缆材料的老化进行监测与评估,并对未来检测技术发展趋势做出展望。

采用丁腈橡胶(NBR)与自制SiO₂包覆片状羰基铁粉(FCIP@SiO₂)混合制备出吸波材料,在1～16GHz范围内,研究了不同含量吸波剂、不同厚度对材料吸波性能和力学性能的影响。结果表明:铁粉片状化有利于磁导率的提高;当吸波厚度为1.5mm,填充85% FCIP@SiO₂时,峰位在2.18GHz,反射率-13.58dB,在低频有较好的吸收效果。经过200℃处理24h后,贴片吸波性能无明显衰减,具有良好的力学性能与耐高温特性。

综述了阻燃型秸秆复合材料的研究现状,主要介绍了秸秆材料的阻燃方式以及秸秆复合板、秸秆发泡材料和木塑材料的阻燃性研究进展,并对其秸秆复合材料的不足之处进行了分析。大量秸秆焚烧造成了乡村以及周边城市的空气环境污染问题加剧,因此,提升农作物秸秆资源的利用率势在必行,随着人们在秸秆材料研究技术上不断地创新,阻燃性秸秆复合材料成为秸秆建筑材料领域的研究热点。

以超柔弹性水性聚氨酯丙烯酸共聚物为基体乳液树脂,通过对防污剂和助剂进行筛选,制备了高柔性水性网材防污涂料,对涂料的防污性、附着力等性能进行了评价。结果表明,制备的防污涂料不含氧化亚铜,绿色环保,其防污期效达12个月,满足水产养殖业单个周期使用要求且储存稳定性高。

黑磷(BP)是一种具有直接带隙、各向异性和高比表面的新型二维材料。块状黑磷被剥离成单层纳米片后,具有优异的光电性能、催化活性,但黑磷纳米片稳定性较差,易发生氧化反应,因此以黑磷纳米片与聚合物、碳纳米管和石墨烯等结合制成的黑磷复合材料,能够有效地解决黑磷纳米片易被氧化的缺点,同时增强其功能性,可被用于储能材料、催化和生物医药等多个领域。介绍了二维黑磷复合材料的应用研究进展,最后展望了未来黑磷的研究方向。

聚偏氟乙烯(PVDF)具备优异的物理性能,其固有的疏水性特点不利于水处理工艺。以PVDF为膜基质加入其他添加剂,是提高膜亲水性能、解决溶质截留和减少污垢的有效途径。考虑到亲水改性在PVDF膜应用中的重要性,在国内外研究者对PVDF改性工作的基础上,总结了添加剂改性提高PVDF膜亲水性的方法,并综述了亲水膜的研究进展,为聚偏氟乙烯膜今后的发展提供了指导性建议。

含硫聚氨酯是一种新型高档镜片材料,具有折射率高、色散系数低、质量轻、耐磨性能和耐冲击性能高的优点。分类总结了合成含硫聚氨酯所需单体异硫氰酸酯和硫醇化合物的合成方法,并概述了国内外含硫聚氨酯的制备方法和研究进展,展望了其发展方向。

为制备电热性能良好的导电沥青混凝土,以石墨烯-碳纤维作为导电相材料,对沥青混凝土的电热性能进行研究。分析了导电沥青混凝土融雪化冰的传热原理及融雪化冰过程中热量产生和传递的计算方法,对导电沥青混凝土的马歇尔试件进行了升温实验,根据成本及发热效率确定了石墨烯最优掺量为0.5%(wt,质量分数),碳纤维的掺量为集料质量的0.3%,在此掺量下对导电沥青混凝土试件进行了升温实验和融雪化冰实验。并对导电沥青混凝土进行了结构设计,并分析了其可行性。

天然硅酸盐矿物蛭石在自然界分布广,具有阳离子交换能力强、比表面积大等特点,经过改性后在水污染修复方面优势突出。介绍了多种蛭石的改性方法、对应的影响因素和改性机理,讨论了改性蛭石对水体污染物的吸附效果和研究进展,为进一步提高蛭石吸附性能和应用于水处理工程提供参考,并对改性蛭石研究发展方向进行了展望。