聚集诱导发光特性解决了传统有机分子在固态或高浓度状态荧光淬灭问题,从而扩展了荧光材料的应用范围。近年来,四苯乙烯及其衍生物作为经典聚集诱导分子被广泛用于材料科学和生物医学领域。有机力致发光材料作为一种独特的发光现象已在生物成像、防伪加密和新型光源等领域被广泛研究。聚集诱导效应和力致荧光响应模式结合,增强了材料的机械力致特性,并为其在刺激响应性材料、智能开关等方面提供了新思路。总结了近年来四苯乙烯衍生物在有机力致发光材料中的研究进展,并展望了其发展趋势。

环氧树脂是一种历史悠久、用途广泛的热固性树脂材料,因其有优良的力学性能、介电性能和耐化学腐蚀性,可以作为工程塑料、层压材料、模压料、涂料等,被广泛应用于航空航天、车辆工程、军工等高技术领域。但是由于纯环氧树脂固化物普遍存在着脆性大、可燃等缺点,并且随着科技的发展,各个应用领域对材料性能的要求越来越高,因此对环氧树脂进行改性是其未来发展趋势之一。对近几年环氧树脂改性研究现状进行综述,其中包括不同类型固化剂改性EP,新型结构环氧树脂的制备,以及对环氧树脂合金体系和环氧树脂复合材料的研究,对改性效果进行详细阐述,讨论改性机理。

与氧化石墨烯(GO)相比,修饰改性后的GO在有机溶剂中具有更好的相容性与分散性,其复合材料表现出的优异性能受到研究学者的关注。基于现有研究,简单介绍了非共价法、机械化学法、点击化学法、RAFT聚合法和硅烷偶联剂改性法等改性GO的制备方法,主要综述了改性GO在聚氨酯、环氧树脂、沥青、水泥等道路建筑材料中的应用研究进展,并对改性GO复合材料的未来发展进行展望。

气体分离膜以其节能效果好、环境效益优、成本低等优势,在工业分离领域具有极大的应用前景。传统气体分离膜的渗透系数较低或选择性较差,已越来越难以满足日益增长的工业需求,而聚芳醚材料在气体分离中表现出良好的特性。在简要介绍气体分离膜分离机理的基础上,重点介绍了聚芳醚基气体分离膜的研究进展,并对其未来发展趋势进行了展望。

石墨烯/聚苯胺复合材料具有新颖的结构,并拥有优良的导电、防腐、机械等性能,一直是材料领域研究的热点。主要介绍了石墨烯/聚苯胺复合材料的发展现状、主要制备方法,以及该复合材料在超级电容器、传感器、防腐以及燃料电池等方面的应用,并对石墨烯/聚苯胺复合材料的不足以及发展前景进行了展望。

光催化被认为是解决环境问题十分有前景的方法之一。三维石墨烯气凝胶(3DGA)是一种新颖的光催化材料,具有独特的多孔结构和优异的载流子迁移性能,常被用作支撑和增强半导体催化活性的催化剂。分析了负载光催化剂的3DGA的催化机理,并综述了3DGA在空气污染物、水污染物和抗生素等环境领域的部分处理方法,举例了解了如元素掺杂、构建异质结、Z型异质结等常见的3DGA光催化机制。

近年来随着科技的发展,石墨烯薄膜、石墨烯基复合涂料、六方氮化硼(h-BN)、二硫化钼(MOS₂)等二维纳米材料引起了科研人员的关注,尤其是h-BN因具有优异的物理、化学特性而得到广泛应用。介绍了h-BN的基本结构、制备方法、功能化改性以及应用领域,对比了各种制备方法的优缺点,并指出了目前h-BN研究中需要解决的问题。

二维层状二硫化钼和二硫化锡作为典型的类石墨烯材料,具有独特的热物理性质,在微电子器件领域有广泛的应用前景。综述了二硫化钼、二硫化锡及其声子热输运机理,分别从实验研究、经典分子动力学模拟和第一性原理计算的角度,阐述了目前二维层状二硫化钼与二硫化锡热输运性质方面的研究进展。最后,针对目前二硫化钼和二硫化锡的热输运研究中尚未有统一和明确的结论,提出并展望ShengBTE计算方法在类石墨烯材料热输运研究领域的应用。

太阳能驱动界面水蒸发装置可将吸收的太阳辐射能量定位到光热转换材料的上表面,使太阳能加热表面少量的水产生水蒸汽这一过程发生在光热转换材料表面的薄层空气与水的界面处。与传统对整个水体加热获取淡水资源的技术相比具有光热转化效率高,所用能源为清洁、可再生太阳能等优点正受到越来越多的关注。由于光热转换材料在太阳能驱动水蒸发装置中发挥着至关重要的作用,对不同材料的光热转换原理进行了简介,重点对金属纳米材料、半导体材料、碳基材料和有机聚合物材料在太阳能驱动界面水蒸发装置中的研究与应用进行了综述,并对光热转换材料在海水淡化领域的发展趋势进行了展望。

气凝胶以其独特的纳米多孔三维网格结构、超细颗粒、高孔隙率、高比表面积和低密度等特性,使其在催化领域拥有较高的应用价值。如何更好地发挥气凝胶的特性,并将气凝胶更广泛地应用到催化领域也是近年来气凝胶材料重点研究方向之一。分别综述了气凝胶的制备和气凝胶在催化方面的应用,主要阐述了气凝胶在环境治理和工业催化方面作为催化剂的应用,并展望了研究方向。

目前化石能源被过渡的开采,且燃烧时放出大量的有害气体和温室气体。因此,寻找新的可再生的清洁能源成为全人类亟待解决的重大问题。采用光催化分解水产氢可以实现太阳能向氢能的转化,为解决能源和环境问题提供了新思路。如何开发出可见光吸收范围宽、价格低廉、绿色环保的光催化剂已成为目前科研人员研究的重要方向。g-C₃N₄因具有良好的热稳定性、化学稳定性以及较为合适的能带而使其有着良好的催化性能,近年来逐渐成为光催化产氢领域研究的热点。为了提高g-C₃N₄的光催化效率,研究人员开发了多种改性策略,如化学掺杂改性、微观结构调控等。主要综述了g-C₃N₄光催化剂改性的国内外研究进展,并对g-C₃N₄的研究发展方向进行了展望。

水污染问题严重影响人类社会的可持续发展。吸附法凭借其成本低廉、操作简单及吸附效率高等优点已成为解决上述问题的重要方法之一。贻贝仿生化学是近年来受贻贝粘附蛋白启发新兴的能够用于几乎任何基体材料界面改性的方法,具有反应条件温和、改性效率高、粘附性能优异及通用性强等特点。从基于贻贝仿生化学聚多巴胺(PDA)改性纳米吸附材料的设计与调控的角度出发,总结归纳了近年来基于贻贝仿生化学PDA改性纳米吸附材料的制备和应用研究现状,主要包括PDA改性零维纳米吸附材料、PDA改性一维纳米吸附材料及PDA改性二维纳米吸附材料这3个方面,探讨了PDA改性纳米吸附材料的共性与存在的关键性问题,并对未来高效PDA改性纳米吸附材料的研发方向进行展望,旨在为制备综合性能优异的纳米吸附材料提供参考。

微生物燃料电池(MFC)是一种新兴的生物电化学技术,它能够将污水中的有机物分解并同时产生生物电能。MFC较低的产电效率是其大规模应用的限制因素,而MFC反应体系中阴极催化材料是解决该问题的关键。综述了目前阴极催化材料领域的研究进展,为进一步开发成本低廉、性能优异的催化材料提供参考。

钠离子电池(SIB)是新兴的低成本储能技术,因其在大规模储能领域中具有较好的应用前景而受到科研工作者的广泛关注。硫化亚锡(SnS)因具有理论容量高、成本相对低、环境友好等优点,而被认为是SIB负极的潜在选择。然而,SnS负极材料的导电率较差,而且在充放电过程中伴随着巨大的体积膨胀,容易造成电极材料的结构坍塌。基于SnS材料目前存在的问题,主要从结构调控、与碳材料复合和构建异质结构这3个方面对相关研究工作进行了总结,以期为SnS负极材料的发展提供有益的认识。

采用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯792(SBS792)和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯796(SBS796)分别填充改性环氧树脂(EP),探究不同弹性嵌段含量对EP的力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明,3% SBS792/EP复合材料的拉伸强度和冲击强度分别达到25.29MPa和20.33kJ/m²,与纯EP相比,分别提高137.97%和57.17%;3% SBS796/EP复合材料的拉伸强度和冲击强度分别达到23.94MPa和22.06kJ/m²,与纯EP相比,分别提高125.26%和70.60%。两种EP复合材料均由脆性断裂转为韧性断裂,SBS792/EP复合材料拉伸强度高于SBS796/EP复合材料,冲击强度低于SBS796/EP复合材料,故SBS796/EP复合材料韧性优于SBS792/EP复合材料,弹性体的加入使EP增韧效果明显。SBS792/EP复合材料摩擦学性能略有改善,而SBS796/EP复合材料摩擦学性能变化较为显著,0.5% SBS796/EP复合材料摩擦系数最小为0.47,磨损率最小为0.03×10^-3mm³/(N·m),与纯EP相比,分别降低25.12%和21.93%,摩擦磨损性能较好。通过对SBS792/EP复合材料和SBS796/EP复合材料的接触角测试,SBS796可以将亲水性EP转化为疏水性EP。结果表明,弹性嵌段比例较大的SBS796/EP复合材料的力学性能、摩擦学性能和疏水性能均优于弹性嵌段比例较小的SBS792/EP复合材料。

采用马来酸酐(MAH)接枝改性氧化石墨烯(GO)制得MAH功能化改性GO(MAH-GO),采用乳液共混法制备MAH-GO/天然胶乳(MAH-GO/NR)复合材料。考察MAH-GO用量对MAH-GO/NR复合材料力学性能、分散相态与动态加工性能的影响。结果表明:MAH成功接枝改性GO;MAH-GO含量为1.0%时,复合材料的拉伸强度为25.63MPa,较NR的14.13MPa提高了81.4%,且分散较为细致均匀;随着MAH-GO含量的增加,复合材料的Payne效应越明显,且剪切变稀行为更显著。MAH接枝改性GO,有助于提高填料在橡胶基体中的分散及复合材料抵抗变形的能力,可制备高性能的石墨烯/橡胶复合材料。

制备了含有烷基磺酸侧链的聚磷腈(PFSPP),对氧化石墨烯进行改性制备了季铵盐化氧化石墨烯(QGO),通过共混法制备了QGO/PFSPP质子交换复合膜。通过对复合膜的吸水率、溶胀度、抗氧化性和电化学性能测试,表明复合膜的吸水率和溶胀度都低于纯PFSPP膜;并且具有较优异的抗氧化性能。复合膜PFS-3-QGO在80℃条件下具有最高的质子传导率,为0.09S/cm。研究结果表明,具有稳定性能的复合膜QGO/PFSPP可以作为质子交换膜的潜在备选材料。

石墨烯水凝胶是一种十分优异的超级电容器电极材料。以高浓度氧化石墨烯(GO)溶液和对氨基苯酚为反应前驱体,使用一步水热法合成了对氨基苯酚功能化石墨烯水凝胶(AFGHs)。通过X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜和红外光谱等手段表征了AFGHs的晶体结构、缺陷、形貌和化学组成。电化学测试结果表明,基于AFGHs的对称型超级电容器在0.3A/g电流密度下的比电容达到了243.2F/g。

以单一脂肪酸、脂肪酸/石蜡混合相变材料和脂肪酸/石蜡/石墨复合相变材料为腐蚀介质,研究了相变材料对不锈钢的腐蚀性能。研究结果显示,脂肪酸、石蜡类相变材料及添加石墨后的复合相变材料对不锈钢的腐蚀性均很小,其中硬脂酸系列的相变材料腐蚀性最小,可作为不锈钢制相变储热换热装置的理想储能介质。

基于四苯乙烯结构合成了一种大尺寸聚集诱导发光配体,进一步通过溶剂热法与Mn离子配位合成了一种新型聚集诱导发光金属有机框架taTPE-Mn,通过单晶X射线衍射与荧光光谱对其结构与光学性能进行了表征。配合物taTPE-Mn是具有单斜晶系的三维结构,节点为三中心Mn原子通过6个羧基基团交联形成。此种金属有机框架可以通过荧光淬灭选择性地识别硝基芳香环类含能分子,并进一步应用于2,4,6-三硝基苯酚的高灵敏检测,具有良好的光学传感与应用价值。

锂硫电池作为新一代锂二次电池拥有更为广阔的发展前景,但其本身也存在一定缺陷。例如,发生在锂硫电池内部的穿梭效应,严重影响了电池的电化学性能。采取适用于工业化生产的简单方法,一步固相法合成硫化锌(ZnS),将其用于隔膜的表面修饰。结果表明,合成的ZnS是闪锌矿结构,具有不规则的块体形貌,将其涂布在隔膜正极侧表面能够有效抑制锂硫电池的穿梭效应,改善电化学循环寿命,0.1C下首次放电比容量为1090mAh/g,1C倍率下为600mAh/g,在0.5C下,可以稳定循环1000圈,平均每圈衰减率仅为0.057%。

通过两步反应合成一种新型双环氧端基季铵盐TQ,以该季铵盐为交联剂,利用其结构中的环氧基与一种聚苯并咪唑(H₂N-PBI)的侧氨基反应,通过控制环氧基与氨基的摩尔比,制备了一系列具有不同离子交换容量的新型聚苯并咪唑阴离子交换膜H₂N-PBI-TQ(x/y)(x/y指聚合物H₂N-PBI的侧氨基与季铵盐TQ的环氧基团摩尔比)。以双酚A二缩水甘油醚为共交联剂,通过控制这两种交联剂的摩尔比,制备了一系列具有不同交联密度的新型聚苯并咪唑阴离子交换膜H₂N-PBI-TQ(x)-A。结果表明:这些阴离子交换膜具有良好的力学性能和热稳定性,且随着离子交换容量的升高,膜的吸水率、溶胀率及离子电导率也相应升高。与由Nafion212膜组装的钒液流单电池相比,由H₂N-PBI-TQ(1∶1.0)-A组装的单电池在电流密度80mA/cm²下,有更大的充放电容量以及更高的能量效率,并且在该单电池充放电循环100圈之后,库仑效率、电压效率以及能量效率均未出现明显的下降,同时还保持了比较高的放电残余容量(57%),显示出良好的循环稳定性。

选用十二水合磷酸氢二钠(Na₂HPO₄·12H₂O)、五水偏硅酸钠(Na₂SiO₃·5H₂O)、十水碳酸钠(Na₂CO₃·10H₂O)、十水硫酸钠(Na₂SO₄·10H₂O)以及五水硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃·5H₂O)做为储热剂混合制备出3种类型的三元相变储能材料。分别以硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)、纳米碳酸钙(CaCO₃)作为成核剂,通过步冷曲线、差示量热(DSC)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等多种测试手段,研究了2种成核剂对三元相变材料的影响。结果表明:用十二水磷酸氢二钠、十水碳酸钠、五水偏硅酸钠制备的三元相变材料性能最优;纳米CaCO₃优于硼砂,当其掺入量为9％时,三元相变材料的过冷度从2.5℃降至1.8℃,相变焓由132.6J/g提高至167.5J/g,且无相分离,满足北方地区室内人体舒适温度的要求。

具有高理论比容量的二元金属氧化物作为高性能锂离子电池的负极材料,正受到越来越多的关注。然而,循环期间的大体积变化极大地阻碍了负极材料在锂离子电池中的实际应用。为此,采用简单的一步水热法合成了含有吡啶-3,5-二羧酸(H₂pdc)和1,10-菲罗啉(Phen)配体的新型Co、Fe双金属有机框架CoFe-MOF,以不同方法添加活性炭生成CoFe-MOF/C(1-4),然后在惰性气氛中煅烧,获得Co、Fe双金属氧化物复合材料标HP-CoFe₂O₄/C(1-4)。活性炭的结合使电池的性能更加优异,不仅可以提高电子电导率,还可以缓冲复合材料在锂化/脱锂过程中的体积变化。电化学测试表明,HP-CoFe₂O₄/C-1复合材料相对于其他掺碳方法有着更好的电化学稳定性,当电流密度为200mA/g时,该复合材料的首次放电比容量可达到984.5mA·h/g,100次循环后仍能保持451.9mA·h/g的可逆容量。

利用氨水脱掺杂的本征态聚苯胺为电极材料,研究了本征态聚苯胺在不同类型质子酸电解液(硫酸、硫酸-磺基水杨酸、硫酸-柠檬酸、硫酸-对甲苯磺酸)中的赝电容性能,探讨了不同类型的质子酸电化学掺杂对本征态聚苯胺微观结构和电化学性能的影响。结果表明:质子酸电解液在外加电场的作用下对本征态聚苯胺发生电化学掺杂,继而利用界面氧化还原化学反应产生赝电容,在所有的酸性电解液中,本征态聚苯胺均表现出较高的导电率和比电容,有机酸类型对其微观形貌和电化学性能有较大影响,经硫酸和对甲苯磺酸掺杂的本征态聚苯胺具有疏松的颗粒和棒状结构的混合体,在电流密度为1A/g的条件下,比电容高达864.6F/g,经2000次循环充放电后,电容保持率达到54.9%。

以干燥荷叶为前驱体,经一步活化制备氮氧共掺杂层次孔炭。采用扫描电镜、透射电镜、氮气吸附仪、X射线衍射、拉曼光谱和X射线光电子能谱对层次孔炭的形貌及微观结构进行表征。结果表明:当KOH与前驱体的质量比为1,活化温度为700℃时制备的层次孔炭(AC-1-700)呈现出不规则虫孔状形貌和相互连通的炭骨架,具备高比表面积(1229m²/g)、高总孔容(0.550cm³/g)、适度中孔率(18.7%)和高氮氧掺杂量(3.68% N和12.35% O)。在这些特征的协同作用下,在3mol/L KOH电解液体系中AC-1-700//AC-1-700超级电容器在0.05A/g电流密度下的单电极质量比电容达到260F/g,即使在5A/g下比电容仍保持208F/g。充放电循环10000次后电容保持率高达96.6%。

为了使超疏水织物兼具耐紫外和抗静电性能,首先通过水热法制得二氧化铈(CeO₂)纳米颗粒,再以其为核心合成C/CeO₂复合颗粒,采用浸凃工艺使C/CeO₂复合颗粒附着于织物纤维表面,并协同聚二甲基硅氧烷(PDMS)的低表面能修饰,制得耐紫外抗静电超疏水织物。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪和紫外老化测试等对样品的形貌、结构和性能进行了表征。结果表明:超疏水织物表面水接触角达到了153.6°,单位长度电阻为4.6MΩ/cm,具有良好的超疏水性和抗静电性能。此外,超疏水织物经紫外线照射72h后,水接触角仅下降了2.7°,表现出优异的耐紫外稳定性。

合成了聚乙烯亚胺(PEI)改性果胶-四氧化三铁(Fe₃O₄)磁性吸附剂,分别用红外光谱、扫描电镜等对样品进行表征,并考察了时间、浓度、pH等条件对吸附效果的影响。结果表明:合成了PEI改性果胶-Fe₃O₄磁性吸附剂,其表面粗糙,有连续的沟壑结构;PEI改性果胶-Fe₃O₄对灿烂绿的吸附过程符合准二级吸附动力学方程、Freundlich等温吸附模型,对灿烂绿的吸附是化学吸附且为多层吸附。确定的最佳吸附条件为:在吸附时间90min,灿烂绿初始浓度为400mg/L,吸附温度50℃,pH为3—5的范围内,磁性吸附剂投放量0.01g,吸附剂的平均吸附量为787.3mg/g并且在循环使用数次后,去除率尚佳。

通过甘氨酸-EDTA-硝酸盐燃烧法(GNP)制备了La₂NiO_4-δ、La₂Ni_0.9Fe_0.1O_4-δ、La₂Ni_0.8Fe_0.2O_4-δ、La₂Ni_0.6Fe_0.4O_4-δ这4种阴极材料,分析其结构;测试阴极粉体与电解质粉体的化学相容性;测试阴极材料的抗铬中毒性能;采用直流四端子方法测定其电导率;测试热膨胀系数;最后测试了对称电池的极化电阻。通过对材料进行的上述研究和测试,对不同阴极材料的固体氧化物燃料电池的性能有了初步了解。结果表明:La₂NiO_4-δ为纯相,在La₂NiO_4-δ基础上掺杂Fe元素,当掺杂的Fe元素量逐渐增加,粉体结构逐渐改变,通过分析发现了新相四氧化三铁。4种阴极粉体与电解质都具有良好的化学相容性。随着Fe元素掺杂量的增加,抗铬中毒性能更加优越,电导率逐渐变低,极化阻抗增高。以期对以后固体氧化物燃料电池性能的研究创造更为便利的条件。

通过在前驱体和锂源的高温固相反应阶段加入五氧化二钒作为掺杂剂,制备了钒掺杂的富锂锰基正极材料Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂。结果表明,钒掺杂后,材料的电荷转移阻抗明显降低,倍率性能也得到有效的改善;对于0.5%(wt,质量分数)钒掺杂的正极材料来说,在0.5C、150次循环后,钒掺杂正极材料的容量保持在164.18mAh/g,容量保持率从原始的58.2%提高至86.3%。这主要归因于钒掺杂后,V—O键较强的键能有效抑制了晶格氧的不可逆脱出,缓解了材料的晶体结构转变,改善了材料的循环稳定性和倍率性能。

为提高超疏水棉织物的使用寿命,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)和硬脂酸为原料,棉布为基体材料,采用浸涂法制备出具有自修复功能的耐磨损超疏水棉织物。考察了该棉织物的耐磨损性能,并研究了超疏水溶液浸涂次数、修复时间及修复温度等因素对其自修复性能的影响。结果表明:超疏水棉织物具有良好的耐磨损性能,浸涂次数较多的棉织物具有较好的耐磨损性能。此外,超疏水棉织物还具备良好的自修复性能,浸涂3次超疏水溶液的棉织物接触角仅需12h即可恢复至153.6°;且随修复温度的升高,修复速度显著加快。

为研究三维深角联对位芳纶/环氧树脂(Kevlar/EP)复合材料沿经向、纬向的弯曲性能及其失效机制,建立材料的1/2几何对称模型,利用ANSYS有限元软件分别沿材料经向、纬向进行0.5mm弯曲位移载荷的数值模拟。分析材料沿经向、纬向的弯曲性能并结合三维深角联的结构特征观察其力学响应。结果表明,三维深角联 Kevlar/EP复合材料沿不同方向的弯曲性能及失效机制不同。材料沿经向弯曲加载至0.5mm时的载荷为123.66N,其中经纱是承载主体,材料失效的主要原因是与上压头直接接触处的经纱断裂;材料沿纬向弯曲加载至0.5mm时的载荷为193.64N,其中纬纱是承载主体,材料失效的主要原因是与上压头直接接触处的纬纱断裂。

为了探讨醇溶剂对三元复配物变色性能的影响,以结晶紫内酯为隐色剂,双酚A为显色剂,分别选用十四醇、十六醇、十八醇为溶剂,制备三元复配物,结合差示量热(DSC)分析醇溶剂对复配物变色趋势及变色温度的影响;此外分别以十六醇与十八醇为溶剂,固定结晶紫内酯质量,改变复配物中双酚A与醇溶剂比例,通过变色性能测试确定十六醇/十八醇复配物满足复配物变色性能好坏的临界值配比。结果表明:不同醇溶剂所制备复配物的变色温度区间及变色时间为十四醇(26～38℃、6min)、十六醇(34～48℃、8min);十八醇(37～58℃、12min);十四-十八醇(30～43℃、7min);由色差值分析可得,以结晶紫内酯为隐色剂、双酚A为显色剂、十六醇/十八醇分别为溶剂的三元复配物临界值配比分别为1∶4∶40、1∶3∶40。

以聚丙烯酸(PAA)、氨水和水(H₂O)反应生成的混合物为模板,模板表面的NH⁺₄催化正硅酸乙酯(TEOS)水解,并缩合形成中空二氧化硅纳米粒子(HSNPs)。通过TEM、激光粒度分析、Zeta电位和紫外吸收等一系列测试,对HSNPs的形貌、粒子尺寸与分布,PAA/NH₄OH模板表面ζ电位,以及模板溶液中的游离氨含量进行分析。结果表明,PAA的量能控制模板的尺寸,从而影响HSNPs的尺寸,同时影响HSNPs的尺寸分布。使用不加H₂O的模板溶液,当模板乳液中PAA的相对含量为0.2mmol/L时,所得预氨化模板较为均匀,所得HSNPs的平均尺寸约为179.9nm,尺寸分布宽度为5.5nm。随着预氨化阶段加H₂O量的增加,模板的尺寸减小,HSNPs的平均尺寸可从179.9nm减小到106.0nm。H₂O的添加对获得单分散性良好的HSNPs具有重要作用。当H₂O添加量为3mL时,HSNPs的尺寸分布最窄可达1.2nm。

云母是一种来源广泛的天然层状黏土,具有优异的特性。针对云母在硅橡胶中分散性差的问题,首先将绢云母活化再进行插层改性和超声粉碎处理得到纳米云母,再与硅橡胶复合制备了纳米云母/硅橡胶复合材料。研究结果表明,将云母作为填料可提高复合材料的热稳定性;随着纳米云母含量的增加,复合材料的紫外透过率和水蒸汽透过率都显著降低,显示出良好的光学屏蔽效果和隔离水蒸汽的性能,杨氏模量和拉伸强度都先增加后减小;当纳米云母质量分数为1%时,复合材料的杨氏模量和拉伸强度均达到最高,分别为2.43MPa和1.64MPa,相比纯硅橡胶分别提高了247.74%和72.63%。

通过甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)对超支化聚缩水甘油醚(HPG)进行改性得到具有双键功能的大分子交联剂超支化丙烯酸甲酯聚甘油(HPG-MA)。HPG-MA作为大分子交联剂可与两性离子丙烯酰胺磺酸基甜菜碱(DMAAPS)进行自由基聚合形成交联的网络结构,制备出具有抗菌性和粘附性的HPG-MA/DMAAPS水凝胶。对HPG-MA/DMAAPS的水凝胶溶胀率、水蒸汽透过率、粘附性和抗菌性能进行测试。结果表明:所制两性离子质量分数为92％的水凝胶的溶胀率达到543％,并在达到溶胀平衡时仍能保持其形状;同时,其水蒸汽透过率为2129g/(m²·d),与纱布相比可以提供一个更保湿的环境;通过平板菌落计数法发现HPG-MA/DMAAPS水凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有良好的抑制作用。

越来越多有机热致变色材料的应用研究受到关注,不同材料的变色机理也不尽相同,将热敏红、不同显色剂和溶剂(十二醇)分别先后制备了二元复配物和三元复配物,通过观察复配物的红外光谱和热变色情况,重点研究分析了以热敏红为显色剂的三元体系可逆变色的机理,有机热致三元复配物的可逆变色依赖于分子间相互作用力的大小变化。

以双酚A型环氧树脂(E-51)为基体,硅烷偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)表面处理的玉米秸秆颗粒(KHCS)为改性剂,2-甲基咪唑(2-MI)为固化剂,制备了环氧树脂复合材料。通过傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪对环氧树脂复合材料进行表征分析,结果表明,与未经表面处理的玉米秸秆颗粒(CS)相比,经KH560表面处理的玉米秸秆颗粒与环氧树脂(E-51)的界面作用力增强,两相之间相容性提高,且表面处理后的秸秆颗粒可以明显提高环氧树脂的韧性。

以农业生产废弃物玉米秸秆制取纤维素和矿业开采废弃物风化煤提取腐植酸(HA)为原材料,采用水溶液聚合法合成玉米秸秆-腐植酸基吸水树脂(CO-HA-PAA),以期提高树脂吸水率、耐盐性能和耐酸碱性能,同时实现废弃物资源化综合利用。通过正交试验和单因素实验得到吸水树脂的最佳制备条件为秸秆用量0.5g、腐植酸用量1g、75%中和度的AA用量11g、AM用量5g、MBA用量0.02g、KPS用量0.3g、合成温度95℃,最佳制备条件下CO-HA-PAA的吸水率最高可达779.36g/g,其耐酸碱性、保水性和重复吸水性能较优。红外光谱分析表明CO-HA-PAA秸秆和腐植酸接枝共聚成功;扫描电镜分析表明CO-HA-PAA表面粗糙,孔洞明显,褶皱较多,有利于树脂吸水和保水性能提高;热重分析表明CO-HA-PAA的热稳定性良好。

以钢渣为主要矿物原料制备钢渣基多孔地质聚合物(PGS),采用正交试验对PGS的制备工艺进行优化。通过极差分析研究水玻璃掺量、H₂O₂掺量、H₂O掺量以及固化温度这四个因素对PGS的总孔隙率、抗压强度、体积吸水率、表观孔径以及比表面积的影响规律。选择优化样品为吸附剂,进行Pb²⁺静态吸附实验,最终得到最佳工艺参数。结果表明:固化温度对PGS的物理性能与孔结构影响最显著。当水玻璃掺量为20.4%,H₂O₂掺量为4%,H₂O掺量为60%,固化温度为50℃时,制备的PGS对Pb²⁺的去除率可达到99.48%,饱和吸附量达到19.896mg/g,同时吸附过程符合准二级动力学模型,主要受化学作用控制。

以硝酸铁和硅酸钠为原料,采用共沉淀法制得聚铁硅盐掺杂羟基氧化铁(PISS-FeOOH),由PISS-FeOOH活化过硫酸钾(PS)构成PISS-FeOOH/PS体系,用于降解甲基橙(MO)。采用FT-IR、XRD和SEM-EDS对样品的结构和形貌进行表征,以MO为目标污染物,考察了溶液初始质量浓度、初始pH、反应温度、PISS-FeOOH和PS投加量对PISS-FeOOH/PS降解MO的影响,初步探究了体系中起主要作用的自由基。结果表明,PISS-FeOOH/PS可有效降解MO,当反应温度为25℃,MO的初始浓度为10mg/L,初始pH为3,PISS-FeOOH和PS的投加量分别为0.5g/L和90mg/L,反应180min后,PISS-FeOOH/PS对MO的去除率可达87.55%。自由基淬灭实验结果表明,·SO^-₄和·OH在降解MO过程中起主要作用。

以硫代乙酰胺(TAA)为硫源,采用简单的一步水热法合成MgIn₂S₄复合金属硫系化物三元半导体光催化剂,并利用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)进行表征。进行光催化降解酸性湖蓝A实验,探讨了MgIn₂S₄量对样品催化性能的影响。结果表明:MgIn₂S₄的光生电子更易迁移,使复合催化剂的降解能力增强,表现出更优越的光催化性能。通过响应面优化法得出MgIn₂S₄样品最优量,并且降解30min后,降解率达到99.8%,达到较高的利用率。

介绍了壳聚糖的基本结构与性质,其结构中的官能团自由基与化学键能够与重金属离子进行配位螯合,其丰富的羟基和氨基等基团对重金属离子具有较强的吸附效果,可作为低成本吸附剂。但未改性的壳聚糖吸附能力较低,在进行化学改性后壳聚糖表面的活性基团增多,其对金属离子的吸附效果显著提高,主要从交联改性、接枝改性、离子印迹法、复合改性等几种壳聚糖化学改性方法综述了近年来化学改性壳聚糖吸附水中重金属的研究进展。

采用化学共沉淀法制备了CeO₂掺杂不同含量的TiO₂-Ag₃PO₄复合光催化剂(CeO₂/TiO₂-Ag₃PO₄),考察了该催化剂对LAS废水中有机物的光催化降解性能。结果表明:CeO₂掺杂比为0.5％的三元复合光催化剂,对溶液中甲基蓝(MB)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)均有最佳的降解效率,催化剂最佳投加量为1.00～1.10g/L,紫外光照射30min,在不调节溶液pH条件下,对SDBS的光催化降解效率可高达99.86％;同等反应条件下,SDBS的去除率随着溶液初始浓度的升高而降低,通过动力学拟合分析,发现该催化剂对SDBS的催化降解反应遵循二级动力学特性。催化剂的光催化活性在酸性溶液条件下明显要优于中性和碱性条件;重复使用5次,催化剂降解SDBS仍表现出较好的循环稳定性和高效催化性;光催化机理实验表明紫外光下复合光催化剂降解SDBS的过程中主要的活性物种是超氧自由基。因此,该方法制备的负载型催化剂具有催化活性高、性能相对稳定、可重复循环使用等优点,对LAS废水和印染废水后处理环节均具有潜在的应用前景。

金属-有机框架材料(MOFs)凭借其比表面积巨大、结构可自主设计、催化活性高等优势,已在水处理领域得到广泛关注。首先归纳总结了MOFs材料常用的制备方法;其次介绍了国内外应用MOFs改性材料催化降解水中有机染料的效果和机理;同时分析了不同环境条件(pH、氧化剂用量、干扰离子等)对MOFs材料催化降解染料的影响;最后对改性MOFs材料的应用现状做出总结并对其未来发展做出展望,以期为MOFs材料的实际应用提供理论依据和技术支撑。

以废旧棉纤维为原料,K₂CO₃为活化剂,经预活化和高温碳化制得了棉纤维活性炭。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶转变红外光谱仪(FT-IR)、BET比表面积分析仪、X射线衍射仪(XRD)和亚甲基蓝吸附实验对棉纤维活性炭的形貌、结构和染料吸附性能进行了表征。结果表明:当预活化棉与K₂CO₃质量比为1∶1,碳化温度为820℃时活性炭表面蜂窝状微孔分布均匀且凹陷深,其比表面积高达1778.89m²/g,对亚甲基蓝吸附量594.02mg/g,吸附率达99%,呈现出优异的染料吸附作用,可望在染料废水处理领域广泛应用。

简要介绍了木质素基生物质胶粘剂的发展趋势和木质素的结构、来源以及利用方式。综述了近几年木质素羟甲基化、酚化、去甲基化、水热反应、生物改性等改性方法在木质素基胶粘剂制备中的研究进展,主要阐述了各种方法的原理、优缺点。最后展望了木质素基生物质胶粘剂的应用前景。

为了提高聚偏二氟乙烯(PVDF)复合纳滤膜在染料废水处理中的通量及将染料和盐进行有效的分离,在共沉积与界面聚合组合法制备聚酰胺/聚多巴胺/聚偏二氟乙烯(PA/PDA/PVDF)复合纳滤膜的过程中,通过在多巴胺/聚乙烯亚胺(DA/PEI)共沉积液中添加纳米TiO₂,对PVDF复合纳滤膜选择层的微观结构、亲水性、通量等进行调控。通过红外光谱、原子力显微镜、扫描电镜、水接触角及过滤实验对PVDF复合纳滤膜选择层的化学结构、微观结构、表面粗糙度、亲水性及过滤性能的表征,探讨了共沉积液中纳米TiO₂含量对PVDF复合纳滤膜选择层结构与性能的影响。结果表明:随着纳米TiO₂含量的增加,PVDF复合纳滤膜选择层厚度变薄、表面粗糙度增加,亲水性增强,纯水通量大幅度提高,截留率略有下降。对模拟活性黑5和NaCl(RB5&NaCl)染料废水的处理情况表明,纳米TiO₂修饰后的PVDF复合纳滤膜染料溶液通量有大幅度提升,染料截留率略有下降,染料和盐的截留率的比值明显上升。运行稳定性研究表明纳米TiO₂质量含量在0.006%以下时,PVDF复合纳滤膜在模拟RB5&NaCl染料废水处理中能良好地稳定运行。

采用溶胶-凝胶法制备出了YVO₄∶Eu³⁺荧光粉,在高温下对YVO₄∶Eu³⁺荧光粉进行退火处理以改善其发光性能。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光分光光度计对YVO₄∶Eu³⁺荧光粉的微观结构和发光性能进行表征和测试。结果表明:退火后的YVO₄∶Eu³⁺荧光粉具有明亮的红光发射,将高性能的YVO₄∶Eu³⁺荧光粉应用于手印显现技术中,可实现潜在手印的显现,且清晰度高。

纳米纤维素是一种新型的生物高分子功能材料,具有高强度、大比表面积、高透明性等优良性能,已成为目前纳米材料领域研究的热点。综述了纳米纤维素的分类、制备和纳米纤维素在药物载体、特种纸张、透光材料和食品包装中的应用,并对纳米纤维素的应用前景进行了展望。

金属纳米粒子的尺寸及形貌对其催化性能有很大影响,因此,实现金属纳米粒子形貌的可控制备具有重要的学术研究意义和工业应用价值。铂纳米粒子由于具有优异的催化加氢活性,其不同形貌对于加氢产物选择性的调控已成为研究人员关注的重点。总结了近年不同形貌铂纳米粒子的制备方法,及其在选择性催化加氢应用方面的研究进展。

以甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和苯乙烯(St)为单体,二乙烯苯为交联剂,失水山梨醇油酸酯(Span80)为乳化剂,偶氮二异庚腈(ABVN)为引发剂,通过反相高内相乳液法制备大孔超疏水聚(甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)吸油材料。采用傅里叶变换红外光谱仪、光学显微镜和接触角测量仪对大孔超疏水吸油材料的结构、形貌和疏水性能进行表征,考察了单体配比和吸油时间对大孔超疏水吸油材料吸油率的影响,评价了材料的油水分离能力。结果表明,以m(BMA)∶m(MMA)∶m(St)=7∶1∶2制备的大孔超疏水材料吸油保油性能最佳,对二氯甲烷的吸附量高达45.901g/g,离心保油率达到97.18%。此外,该材料具有超疏水和亲油性,水接触角可达到155°,15s内可完全吸附水中的甲苯,在油水分离中具有潜在应用价值。

采用环氧氯丙烷(ECH)接枝法,将聚乙烯亚胺(PEI)引到麦秸杆(MWS)表面,制得改性阳离子吸附剂PEI-MWS。红外光谱(FT-IR)分析、定量元素分析显示,PEI负载在麦秸秆表面。研究了时间、温度以及溶液pH对PEI-MWS吸附性能的影响。结果表明:在pH为3.4,浓度为0.8g/L的条件下,吸附效果最好。303K时的吸附量达到30.0mg/g。吸附平衡过程符合Koble-Corrigan模型,吸附动力学可用准二级动力学模型来拟合。热力学结果表明,吸附过程是自发的、熵增的过程。改性麦秸杆在0.01mol/L NaOH中再生效果最好,可作为一种良好的吸附剂。

钨酸铋是一种复合氧化铋层状化合物,具有对可见光的响应能力且禁带宽度窄,是优良的可见光光催化剂。在查阅大量文献基础上,从钨酸铋的合成方法和改性方法进行介绍,综述固相法、水热法、溶剂热法、微波辅助加热合成法、微乳液法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、熔盐法和静电纺丝法等合成方法的原理、优缺点。从能带结构优化、光生载流子复合问题优化、吸附能力优化、光响应范围拓宽4个方面介绍钨酸铋的改性研究。最后,从钨酸铋合成方法和改性方面进行了展望。

金属有机框架(MOFs)材料具有孔隙率高、比表面积大和大量的未饱和金属中心以及均匀可调的孔等优点,使其作为一类催化材料具有良好的发展前景。通过简单水热法合成了复合催化剂MIL-101(Fe)/Mn-ZSM-5;采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、傅里叶红外光谱仪及热重分析对催化剂的晶体结构、表面形貌和热稳定性进行分析,并研究其在催化湿式过氧化氢氧化技术(CWPO)下对酸性大红GR的降解效果和机理。结果表明:MIL-101(Fe)/Mn-ZSM-5晶体结构完整、结晶度良好、并呈现典型的八面体几何结构;催化剂投加量为0.2g、H₂O₂投加量为0.7mL、初始pH为3、温度为70℃时,反应20min,酸性大红GR的降解率达到95.6%;3次循环实验后,MIL-101(Fe)/Mn-ZSM-5催化剂对酸性大红GR的降解率仍达到90.3%,具有良好的稳定性。因此,MIL-101(Fe)/Mn-ZSM-5降解酸性大红GR染料废水具有良好的应用前景。