柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)基电阻式传感器具有大应变测试区间、制备工艺简单、生物相容性好和成本低等优势,在柔性传感器领域呈现巨大的发展前景和应用价值。针对PDMS基柔性电阻式传感材料的组成、主要性能指标、性能调控等的研究,及其在可穿戴设备、生物医学、智能机器等领域的应用进行综述,并对其发展前景进行展望。

微纳层叠共挤技术能够方便快捷地制备具有多层交替结构的聚合物复合材料,通过串联多个层倍增单元可以实现制品层数的指数级增长。概述了微纳层叠共挤技术的发展进程,对近年来国内外微纳层叠功能复合材料的研究进展进行综述,重点介绍了多层交替结构复合材料优异的形状记忆性能、介电性能、阻隔性能和力学性能,以期为利用微纳层叠共挤技术研制功能复合材料及高端应用提供参考。

电磁屏蔽织物作为柔性电磁屏蔽材料,在电子工业、航空航天和军事防护等领域具有广阔的应用前景。电磁屏蔽织物制备方法很多,其中化学镀金属织物由于操作简便、成本低廉,成为目前产业化制备电磁屏蔽织物的主要手段。简述了化学镀工艺流程,并对新型纺织基材前处理方法进行了总结;概述了化学镀金属种类及新型纺织基材类型;归纳了化学镀存在的问题和废液处置方法,并对化学镀金属织物的未来发展进行了展望。

传统TiO₂纳米材料具有较宽的带隙,仅能吸收紫外光且光生电子/空穴的快速重组导致其量子效率较低,因此极大地限制了TiO₂在能源和环境领域的应用。研究人员发现通过Ti³⁺和氧空位的自掺杂可缩短TiO₂的禁带宽度,提高光生电子/空穴的分离效率,显著增强TiO₂的光电催化性能。自掺杂TiO₂纳米材料具有较强的光吸收能力和优良的电子性能,近年来在能源和环境领域受到广泛关注。综述了自掺杂TiO₂纳米材料在光催化、超级电容器、锂离子电池、染料敏化太阳能电池、电催化领域的应用现状,指出了目前自掺杂TiO₂纳米材料在应用过程中存在的问题,并对其发展前景进行了展望。

表面离子印迹聚合物近年来在固相萃取、膜分离、化学生物传感器等领域展现出良好的应用前景。表面离子印迹技术是将离子识别位点设计在载体表面或接近表面的地方,制得的表面离子印迹聚合物与传统的离子印迹聚合物相比,具有目标离子更易接近识别位点、吸附更快、吸附容量更高等优点。简述了表面离子印迹的最新研究进展,根据载体种类分别介绍了以硅材料、磁性材料、碳纳米管、石墨烯等为载体的表面离子印迹技术。

离子液体作为添加剂提高聚合物性能表现出诸多优势。综述了几年来功能化离子液体提高聚合物材料阻燃性能的研究进展。具体讨论了聚合过程中离子液体固化行为机理对提高阻燃性能的研究;总结了离子液体以及离子液体结合无机材料阻燃聚合物研究进展。最后展望了离子液体在阻燃聚合物的应用和研究方向。

近十年来,包括石墨烯薄膜在内的战略前沿材料备受关注,把握前沿材料技术发展水平对中国建设科技强国具有重大战略意义。依托德温特专利索引数据库(DII数据库)获取相关数据,借助软件形成可视化数据图表。采用专利表征技术,以及与排名前四的国家/组织技术态势比较的方法,通过发展速度、R&D主体结构、技术多样性、技术辐射性和技术渗透性五个维度,研究中国石墨烯薄膜技术的发展态势,为加快中国石墨烯薄膜技术发展提供决策信息。

作为一种新型的碳材料,石墨烯优良的导电、导热性能、光学显示性能等成为很多科学研究的焦点。其对聚合物的阻燃效应也日趋得到关注,在聚合物/石墨烯体系中,石墨烯可以促使聚合物迅速碳化,有利于改善聚合物的阻燃性能。主要综述了近5年来石墨烯或者改性石墨烯体系在聚合物阻燃改性中的研究应用进展,并尝试指出此类体系的进一步研究方向。

近年来,高分子材料以其优异的性能被广泛应用于各个领域,但其存在潜在的火灾危险性,在燃烧过程中会伴随着有毒气体的释放。因此,制备具有阻燃性能的高分子材料非常必要。综述了金属氧化物、层状双氢氧化物、金属盐和金属有机框架的阻燃机理及研究进展,简述了其他过渡金属化合物在聚合物中的应用。最后,提出了绿色、高效、多功能的过渡金属阻燃剂将会成为聚合物阻燃行业未来发展的主要方向。

水合盐相变储能材料具有化学性质稳定,无刺激性气味,材料来源广泛且价格低廉等优点,有望成为中低温热利用领域理想的储热材料,在实际生活与生产中具有重要的意义。详细介绍了水合盐相变材料的研究发展和最新研究成果,以及解决过冷度和相分离所需成核剂与增稠剂的研究现状,并对水合盐相变储能材料未来的研究重点与方向做出了展望。

应用文献计量可视化分析软件CiteSpace,立足于CNKI数据库中的主题为“凹凸棒”或“坡缕石”的2068篇文献,对其文献的发表时间特征、文献发表机构和关键词的知识图谱进行分析,整理和总结出关于该领域的研究进程、发展现状和未来趋势。结果显示:文献时间分布总体为缓慢发展后迅猛增长再回落到稳定状态;研究力量方面,凹凸棒领域具有突出贡献的作者和机构,并形成了稳点的研究团队和机构合作网络,但彼此的交流合作不够紧密,学术界整体的资源互置仍需加强;主题词和热点方面,吸附、改性和纳米材料是持续时间较长的研究重点,钝化、热处理等是目前研究的前沿趋势。

相比传统层状氧化物正极材料,阴离子氧化还原正极材料具有很高的充放电比容量,高比容量是氧阴离子参与氧化还原反应的结果,阴离子氧化还原型正极材料是近年来高容量正极材料的研究方向之一。归纳了电极材料氧化还原反应的基本过程,从分子轨道理论对阴离子氧化还原机制和构型不同的层状材料氧化还原过程进行了阐述。概括了不同改性手段(如阴离子掺杂或取代、调控阳离子比例、氧缺陷产生和表面包覆)对材料电化学性能的影响。对阴离子氧化还原反应今后的研究进行了展望。

示踪技术在识别污染源、追踪流体流动路径等方面得到广泛使用。现通用的示踪剂,都是简单的分子或者离子体系,存在不同程度的环境污染问题。随着生物技术和纳米材料科学的进步,DNA作为纳米示踪材料逐渐应用于环境示踪等领域。与传统示踪剂相比,DNA示踪剂具可模块化设计、无背景影响、环境友好等优点,并且检测限低、灵敏度高。DNA示踪剂在多点示踪方面具有巨大的应用潜力。综述了聚合物、二氧化硅及黏土包覆DNA材料的合成方法和性能,以及DNA示踪剂在生物、水文、地层方面的应用情况,最后并对其DNA示踪剂的发展方向进行了展望。

自清洁材料可将表面附着的污染物在自然外力和外界能力的作用下,将材料表面的污染物去除。TiO₂是一种半导体金属氧化物,且具有TiO₂独特的光诱导超亲水性质以及光催化降解有机物的特性,是一种理想的光催化自清洁材料。介绍了基于TiO₂的自清洁材料,包括TiO₂光诱导自清洁、TiO₂光催化自清洁和TiO₂复合光催化材料并进行了总结和展望。

尖晶石型LiMn₂O₄具有原料丰富、价格低廉,安全无毒等优点,因而受到研究者的广泛关注。综述了近20年来Cr掺杂尖晶石型LiMn₂O₄正极材料的研究进展,包括Cr掺杂尖晶石型LiMn₂O₄的机理、Cr掺杂量对LiMn₂O₄结构的影响、Cr单元掺杂及Cr与其他元素复合掺杂对LiMn₂O₄电化学性能的影响,并展望Cr掺杂LiMn₂O₄的发展前景。

智能凝胶材料由于具有特异响应环境信息的能力,被广泛应用于生物或化学传感器,包括重金属离子传感器。由于智能凝胶材料的特征尺寸越小,响应速度越快,因此研究重金属离子响应型智能凝胶材料的微纳尺度结构化对于实现其快速检测具有指导意义。综述了近年来利用微纳结构化智能凝胶材料实现重金属离子快速检测的研究进展,探寻可以制备出简单、可重复性好的重金属离子响应型微/纳结构化智能高分子凝胶材料和元件一体化技术。

为了提高碳纤维的抗氧化能力,采用浸渍-化学转化法在碳纤维表面制备热解碳/氮化硼(Pyc/BN)复合涂层。首先将脱胶、表面活化的碳纤维浸渍硼酸、尿素和酚醛树脂的混合溶液,然后在N₂气氛中,不同温度(700、800、和900℃)下热处理2h。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对Pyc/BN复合涂层的物相、形貌和成分进行分析,研究不同处理温度对碳纤维的力学和热学性能的影响。结果表明,制备的Pyc/BN复合涂层均一性好,其中800℃是最合适的制备温度,使碳纤维的抗氧化温度提高了190℃。

采用溶剂热法合成单斜相氧化钨W₁₈O₄₉纳米棒,通过改变反应物六氯化钨(WCl₆)的质量浓度对纳米棒的形貌进行调节,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜等分析手段对纳米棒的物相、结构以及形貌进行表征。结果表明,当WCl₆质量浓度为0.3mg/mL时,W₁₈O₄₉纳米棒表现出优异的电致变色性能。当施加电压为±2.1V时,波长750nm处电致变色器件的光调制区间达34.3%并显示出良好的循环稳定性。电致变色器件优异的性能可归因于W₁₈O₄₉纳米棒氧缺陷的形成及其形貌的精确调控。

使用锥形量热仪和电缆垂直燃烧实验仪,对配有聚四氟乙烯(PTFE)护套和聚全氟乙丙烯(FEP)护套的两种航空含氟树脂电缆的燃烧和垂直火蔓延特性进行了研究。在三个热辐射强度下对航空含氟树脂电缆进行实验,比较分析了热释放速率、质量损失和烟气产生速率三个主要燃烧性能参数的变化规律,并对反应过程进行了分析。实验结果表明,绕包工艺护套比挤出工艺护套在燃烧早期的热释放速率更高;相比之下,FEP护套电缆的燃烧反应更剧烈,更容易受到热影响而产生质量损失和失效。在标准火焰冲击的垂直实验中,FEP护套电缆的碳化高度更大且火蔓延能力更强,而PTFE护套电缆的工作失效更快。同时,采用火势增长指数和烟气参数评估不同热辐射强度下航空含氟树脂电缆的火灾危险性。

以双酚A(BPA)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、4,4′-二氯二苯砜(DCDS)为共聚单元,在分子主链侧基中引入大体积疏水性的叔丁基,通过调整BPA与DCDS的比例制备了系列聚芳醚砜薄膜,并对薄膜进行了红外表征和性能测试。结果表明:系列薄膜综合性能优异,介电常数(1MHz,2.76～3.05)、介电损耗(<0.75%)和吸水率(0.61%～0.84%)均较低,在力学、热学、光学等性能方面优势显著。

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为偶联剂,以有机溶剂正丁醇为分散剂对微纳米SiO₂颗粒进行改性。利用傅里叶红外光谱仪、扫描电镜(SEM)对改性前后的粒子进行表征分析,结果表明SiO₂颗粒被成功改性,颗粒团聚现象明显改善。将改性后的微纳米SiO₂颗粒与环氧树脂基底复配得到微纳米SiO₂/环氧复合涂层。考察不同微纳米颗粒配比下的分散性能和涂层的硬度、接触角等性能参数,以及在酸碱条件下的起泡及脱落现象。而后将涂层浸泡到旋转挂片机中进行旋转挂片实验,介质为模拟地热水。结果表明:具有多级微纳米复合结构的涂层具有优良的机械性能、疏水性能以及防腐性能;μm-SiO₂∶nm-SiO₂为0.25g∶0.25g时,所制备的微纳米复合涂层综合性能最好;此时硬度为5H,附着力为1级,耐酸碱性、疏水性、在地热水中的防腐性能优良。

超疏水材料因其在防腐、防覆冰、自清洁以及油水分离等领域的广泛应用前景而受到越来越多的关注,发现了一种耐磨超疏水涂层的简易制备方法。该超疏水涂层以含有三氟甲基侧基的聚芳醚酮为主要构筑材料,通过喷涂含氟长链的SiO₂纳米小球(F-SiO₂纳米小球,尺寸480nm左右)、二氯甲烷溶胀和高温处理在涂层表面构筑微纳复合结构。这些微纳复合结构减少了水和涂层的接触面积,降低了水和涂层之间的附着力,因而使水滴在涂层上的接触角由92°增大到156°,涂层由疏水变为超疏水。此外由于含有三氟甲基侧基的聚芳醚酮的分子链与F-SiO₂纳米小球疏水链的相互缠结作用,所获得的超疏水薄膜具有良好的耐磨性能。经过砂纸打磨5次后,水在涂层上的接触角仍然高达143°。这种耐磨超疏水材料具有较高的使用寿命和广泛的实用价值。

合成了甲基丙烯酸二甲氨基乙酯马来酸盐离子液体(DMAEMA-MA),通过共混法制备了DMAEMA-MA改性酚醛树脂和DMAEMA-MA改性酚醛树脂/石墨烯复合材料。探讨了DMAEMA-MA含量对DMAEMA-MA改性酚醛树脂热稳定性、力学性能及导电性能的影响。结果表明:DMAEMA-MA的添加显著提高了酚醛树脂的冲击强度,而弯曲强度降低。DMAEMA-MA的添加提高了酚醛树脂的电导率。在DMAEMA-MA改性酚醛树脂中添加石墨烯显著提高复合材料的导电性能。

以合适比例的耐高温多官能团环氧树脂树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、增韧剂、双氰胺和有机脲类促进剂为原料制备耐高温环氧树脂,然后采用该树脂与东丽T700碳纤维通过热熔两步法制备预浸料。研究了树脂的固化反应特性、80℃(熔胶温度)下的黏度变化规律、耐热性能和固化物的室温与高温(150℃)力学性能,以及复合材料的耐热性能和室温与高温(150℃)力学性能。结果表明,树脂具有高的耐热性能(T_g=242.9℃)、良好的低温稳定性和高温反应性,其力学性能良好,且高温下性能保持率高;复合材料具有高的耐热性能(T_g=239.4℃)、良好的力学性能和优异的高温下性能保持率。

将介孔密胺树脂与无定形磷酸锆复合制得一种广谱性复合吸附材料,考察了复合吸附材料对SO₂和NH₃的吸附性能,采用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪和扫描电子显微镜等对复合吸附材料的结构、形貌、热稳定性进行表征。结果表明:介孔密胺树脂呈网状多孔交联形貌,比表面积为548.81m²/g、孔径为9.25nm;随着磷酸锆含量的增加,复合吸附材料的比表面积下降至103.48～216.03m²/g,孔径缩小50%。与单一吸附材料相比,复合吸附材料对2种有毒气体的吸附能力提高了数倍,推测NH₃的吸附位主要是P—OH,而SO₂的吸附位是锆元素和氮元素,可满足应急事故处理和防护需要。

采用水热制备系列Ag₂Sr(MoO₄)₂∶xSm³⁺红色荧光粉,并对其进行X射线衍射、扫描电镜和荧光光谱测试。结果表明,Sm³⁺的掺入不影响Ag₂Sr(MoO₄)₂∶xSm³⁺晶相的形成,合成的荧光粉体晶粒较小,粒度分布均匀。在紫外灯照射下,Ag₂Sr(MoO₄)₂∶0.08Sm³⁺荧光粉发出更亮的红光,而且具有良好的发光性能。

硅/聚丙烯腈(Si/PAN)纳米纤维通过简单的电纺丝方法制备出锂离子电池的电极材料,并对其进行干燥、热处理和碳化处理制得Si/C自支撑锂离子电池负极材料。该材料尺寸可调,且具有良好的柔性。通过XRD、SEM、TG-DSC、拉曼光谱和电化学性能测试分别对其结构、形貌和电化学性能等进行分析测试。结果表明,硅含量较低时,自支撑结构碳纤维能够有效缓解纳米硅的体积膨胀,提供了足够的空间来适应充电/放电期间的体积膨胀。Si的加入能够有效地增加其容量,当纳米硅粉含量为0.025g时,自支撑材料表现出最佳的综合性能,并且材料柔性极佳,可直接作为锂离子电池负极使用。

以石蜡(PW)作为相变基体,膨胀石墨(EG)和石墨烯协同增强导热,铝蜂窝作为结构增强材料,制备高性能、高导热的复合相变材料(CPCM)。在不同EG和石墨烯含量下,通过扫描电子显微镜、X射线衍射、差示扫描量热仪、热导率分析仪对所制相变材料进行表征与测试分析。结果表明:将EG质量分数控制为10%,复合相变材料的导热系数随着石墨烯质量分数的增加而不断增加,且PW、EG、石墨烯三者之间未发生化学反应;当石墨烯质量分数为2%时,PW/EG/石墨烯/铝蜂窝的导热系数为7.125W/(m·K);将制得的复合相变材料运用于方形锂离子电池,电池的工作温度控制在45℃以内的安全范围,这表明本实验制备的复合相变材料在一定范围内能取得较好的控温效果。

通过水热反应和后续碳化制备了ZnO/C负极材料,并研究了其微观形貌、元素组成、结构和电化学储钾性能。结果表明:ZnO/C粉末呈现由纳米棒组成的直径为6～8μm的海胆状形貌,其中单个纳米棒的直径约为233nm,长度约为3.6μm;在0.1A/g循环充/放电时,海胆状ZnO/C负极的初始放电比容量为339.2mAh/g,可逆放电比容量为228.2mAh/g,即使在高电流密度1A/g循环1000圈时,可逆放电比容量仍保持在119.7mAh/g以上,表现了良好的电化学储钾性能。

采用熔融接枝法,在乙烯-辛烯共聚物(POE)上接枝了不同含量的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),制备了POE接枝物POE-g-GMA,并用于增韧聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。考察了不同GMA接枝量的POE对PET结构与性能的影响。结果表明:在弹性体含量相同时,随着GMA接枝量的增加,GMA中的环氧官能团与PET的端羟基和端羧基反应性加强,从而使PET共混物的加工黏度增加,平衡扭矩升高;PET中POE分散相尺寸显著减小,两相间的玻璃化转变温度差值逐渐缩小,PET与POE间的相容性有所提高;力学性能结果表明随着弹性体含量的增加,PET与纯POE、GMA接枝量为1%的POE形成共混物的缺口冲击强度和纯PET的差别不大,说明纯POE与GMA接枝量为1%的POE不能实现对PET的有效增韧,而GMA接枝量为2%和3%时,随着弹性体含量逐渐增加,PET共混物冲击强度逐渐增加,均超过600J/m,能够有效地增韧PET。但两者的脆韧转变点不同,当接枝量为2%,弹性体含量在25%～30%发生脆韧转变,当接枝量达到3%时,脆韧转变提前,发生在弹性体含量15%～20%。说明在考察范围内,GMA接枝量2%和3%的POE能够有效地增韧PET,且当GMA接枝量为3%时,脆韧转变提前,增韧效果最佳。

采用傅里叶红外光谱研究聚醚醚酮(PEEK)及其复合材料的化学结构,通过差示扫描量热法研究它们的非等温结晶过程,并采用Jeziorny方程进行非等温结晶动力学分析,获得相关非等温动力学参数。结果表明,PEEK与短纤维复合过程中没有发生化学变化,随着升温速率的增加,PEEK及其复合材料的动力学结晶速率常数(Z_t)和非等温结晶速率常数(Z_c)增大,半结晶时间减小,结晶速率加快,n值均约为3。玻璃纤维和碳纤维在PEEK复合材料结晶过程中起到成核剂的作用,生长方式为三维生长。

以木质素为原料改变升温速率制得木质素基固体酸,通过X射线衍射、红外光谱、X射线光电子能谱对催化剂结构进行表征,以还原糖得率为考察指标,探究升温速率对木质素基固体酸结构及其催化水解纤维素性能的影响。结果表明:升温速率对木质素基固体酸的微观结构有较大影响,进而影响其催化性能。随着升温速率的减小,木质素基固体酸芳香碳层片的定向程度增加,尺寸明显增大,脂肪侧链减少,在空间的排列愈加有序;碳载体磺化反应性增强,磺酸基团密度增加,催化剂的吸附能力提高,最终使得还原糖得率明显增加。在升温速率为3℃/min时,磺酸基团密度可高达0.8mmol/g,还原糖得率高达60%,显著地提高了木质素基固体酸的催化活性。

将聚偏氟乙烯(PVDF)与聚全氟乙丙烯(FEP)共混,考察了不同组成PVDF/FEP共混物的相容性、力学性能和微观形貌,并利用动态力学分析(DMA)和差示扫描量热法(DSC)对共混体系的相容性进行了分析。平衡扭矩测试结果表明,共混物组成对共混物的平衡扭矩影响较小。力学测试表明,与FEP相比,PVDF的冲击强度较低,而弹性模量、拉伸强度及弯曲强度较高;将PVDF与FEP共混,二者在力学性能上可以互补。动态力学测试表明,随着PVDF含量的增加,PVDF/FEP共混物的玻璃化转变峰逐渐向PVDF的玻璃化转变峰的位置移动,表明PVDF和FEP二者具有一定的相容性。微观形态表明,共混物呈海岛状结构,不完全相容。而PVDF的含量对共混物的结晶、熔融温度几乎没有影响。

以拉伸强度和伸长率为响应值,选取活性稀释剂、反应型增韧剂和固化剂为自变量进行响应面优化试验,并对增韧改性机理进行分析。结果表明:对拉伸强度和伸长率的影响显著性大小依次为反应型增韧剂、活性稀释剂、固化剂,活性稀释剂和反应型增韧剂用量对拉伸强度及伸长率影响具有显著的交互作用。优化制备工艺条件下拉伸弹性变形达到12.9%,体系的柔韧性和变形能力大大提高,拉伸断裂面有大量近似平行分布的水波状条纹,条纹之间存在扩展和相互融合,从而吸收大量能量,提高了树脂体系的韧性。

以钛酸四丁酯为钛源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了高催化性能的介孔TiO₂光催化剂。以Cr(Ⅵ)作为目标污染物,对比探究了制备过程中不同溶胶pH、CTAB添加量、煅烧温度这3种控制因素对所制备的介孔TiO₂光催化性能的影响。采用Brunauer-Emmett-Teller(BET)法、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段表征了材料的介孔结构、形貌、晶型以及吸光性能。并通过改变Cr(Ⅵ)浓度测试介孔TiO₂在太阳光下的光催化性能。结果表明:介孔TiO₂为锐钛矿型,较不添加模板剂TiO₂孔径增大,粒径减小,吸收边界红移,禁带宽度变窄为2.80eV,有效地提高了光催化活性。

以双键类单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、甲基丙烯酸(3-三甲氧基硅)丙酯(MPS)和甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)为原料,通过自由基聚合法制备了温敏性PNMH共聚物。利用动态光散射仪测试了共聚物在不同水溶液中的水力学直径,考查了温度、pH及盐类溶质对共聚物尺寸、构型及其最低临界溶液温度(LCST)的影响,同时分析了分子内/间作用力的影响规律。结果表明:合成的PNMH共聚物的LCST约为29℃。温敏性共聚物的尺度和构型及其LCST受到水合氢键、非水合氢键和疏水相互作用的综合影响,即水合氢键保持单分子链的尺寸和形态,非水合氢键和疏水相互作用导致分子内卷曲和分子间团聚,静电斥力削弱共聚物的团聚程度。

回收4种新疆农业废弃物制备生物质炭,以亚甲基蓝为模拟物,研究不同炭材料的吸附性能。通过正交响应面试验,探究时间、温度、pH和添加量对炭材料吸附效果的影响。采用吸附动力学曲线、吸附等温线阐明不同炭材料的吸附特点,并对炭材料形貌特点进行表征。结果表明:4种炭材料的吸附率随时间、pH、添加量的增加而增加。吸附效果的大小顺序为玉米秆炭>枣枝炭>棉秆炭>核桃壳炭;吸附条件影响大小顺序为添加量>时间>pH>温度。其中玉米秆炭吸附效果最好,最高吸附率可达99.39%。

利用原子转移自由基聚合技术在玉米芯表面引发丙烯酸甲酯发生聚合反应,再分别通过NaOH和t-BuOK进行水解,制备出两种羧酸盐/玉米芯接枝共聚物(MC-g-PAA-Na和MC-g-PAA-K)。结果表明:两种羧酸盐/玉米芯接枝共聚物吸附Cd²⁺和Ni²⁺是自发、吸热且伴随焓增加的过程,该过程更符合Langmuir模型,属于单层吸附,同时遵循准二级反应机理,属于化学吸附。MC-g-PAA-K对Cd²⁺和Ni²⁺的最大吸附量分别为158.2mg/g和95.51mg/g,是MC-g-PAA-Na对Cd²⁺和Ni²⁺最大吸附量的2.05倍和1.93倍,表明采用位阻较大的t-BuOK溶液可以有效地提高羧酸盐/玉米芯接枝共聚物对重金属离子的吸附容量。

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)介孔硅作为吸附剂对水溶液中Cr(Ⅵ)离子进行吸附脱除,探讨了影响吸附效果的主要因素,并利用正交试验法对吸附条件进行了优化。单因素实验结果表明,溶液pH、脱除时间和吸附剂投加量对Cr(Ⅵ)的吸附产生较大影响。正交试验法优化的最佳吸附条件为pH=5,温度为30℃,吸附剂投加量为20mg,吸附时间为36h。在此最佳条件下,CTAB介孔硅对Cr(Ⅵ)的吸附脱除率为99.3%。研究表明,CTAB介孔硅对Cr(Ⅵ)具有较高的吸附选择性、吸附能力和吸附容量。

通过水热反应法制备了TiO₂,再采用化学方法制备了不同TiO₂含量的聚苯胺(PANI)复合材料,运用扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光光谱仪(UV-Vis)等手段对其形貌和结构进行表征;研究了聚苯胺复合材料吸附甲基橙的性能及其动力学过程,并探讨了TiO₂含量、吸附时间、吸附剂质量等因素对其吸附性能的影响。结果表明:TiO₂、PANI和PANI/TiO₂复合材料形貌均为颗粒状;PANI/TiO₂复合材料对甲基橙的吸附率比纯PANI吸附率较高,TiO₂含量为8%的PANI复合材料对甲基橙的吸附率较高;随着吸附剂质量的增加,PANI/TiO₂复合材料对甲基橙的吸附率呈现不断增大趋势,当PANI/TiO₂质量不大于0.033g时,其吸附率增加较快;对吸附过程通过动力学准一级和准二级方程拟合可知,PANI/TiO₂复合材料吸附甲基橙过程符合准二级动力学方程。

采用水热法制备了MgO/La₂O₂CO₃复合材料(ML)。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对其结构及表面形貌进行了表征,利用Zeta电位仪测定了其零点电位点,并探究了接触时间、初始磷酸盐浓度和初始pH对磷酸盐吸附效果的影响。结果表明,ML呈现板块状堆叠而成的层状结构,零点电位点为4.52。准二级动力学模型和Freundlich模型更适合描述ML对磷酸盐的吸附过程。由Langmuir模型拟合得到最大吸附量可达110.24mg/g。其对磷酸盐的吸附量随pH的升高逐渐下降。

利用微波法快速制备粉末活性炭(PAC)负载四氧化三铁(Fe₃O₄)复合材料(Fe₃O₄/PAC)。通过红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对材料进行了表征。在不同实验条件下分析了Fe₃O₄/PAC作为三维(3D)粒子电极对氨氮去除率的影响。结果表明:PAC∶FeSO₄=3∶1(质量比),微波功率=1000W,时间=60s时制备的复合材料对氨氮的去除率最好。且在电压20V,复合材料投加量为0.3g和初始温度40℃的条件下,电解60min后,氨氮去除率最佳为78.25%。

分别以二水氯化铜(CuCl₂·2H₂O)和过硫酸铵(APS)为氧化剂,将聚吡咯(PPy)均匀地分散到明胶/壳聚糖(Gel/CS)基质中,制备出了Gel/CS/PPy-C和Gel/CS/PPy-A光敏感复合水凝胶,用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对材料结构进行了表征,并考察了材料用于Cr(Ⅵ)的吸附及原位还原的能力。结果表明:经过NaBH₄还原处理后,Gel/CS/PPy-C复合水凝胶对Cr(Ⅵ)表现出更高的吸附能力及原位还原率。此外,制备出的材料表现出优良的光敏感性,通过光照可增强材料对Cr(Ⅵ)的原位还原。

高温厌氧制备玉米芯生物炭,并利用植酸对其改性,获得富含官能团且孔隙率高的高效功能化生物炭复合材料磷酸盐功能化生物炭(IPCB)。以水中U(Ⅵ)为处理对象,探究IPCB对U(Ⅵ)的吸附能力和机制。实验结果表明,U(Ⅵ)初始浓度为10mg/L时,最佳吸附条件为30℃,pH=4,材料投加量0.8mg/L,120min后吸附达到平衡,此时U(Ⅵ)去除率达到95.9%。IPCB对U(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmiur等温模型,以化学吸附为主;且4次吸附-解析实验后,U(Ⅵ)去除率仍然达到91.2%,说明IPCB可以重复利用。EDS和XPS等表征方法证明,植酸改性增加了玉米芯生物炭表面的磷酸基团;IPCB对U(Ⅵ)的吸附机制主要是配位作用和离子交换。

我国北方地区冬季的最低温度可达-40℃以下,传统防水材料存在低温性能较差,易开裂且无法低温施工,聚氨酯防水材料具有高耐候性、固化后可形成完整涂膜防水层,提高了工程抗渗防水能力。主要概述了聚氨酯材料化学反应机理的影响因素、分子结构与性能的关系,可低温使用的聚氨酯防水粘结材料微观和宏观试验方法及结论、施工及适用情况,通过对国内外聚氨酯防水粘结材料研究现状的分析,提出对适用于低温环境的聚氨酯防水粘结材料的展望。

综述了用于氨选择性催化还原(NH₃-SCR)氮氧化物的铜基沸石分子筛催化剂研究进展。介绍了控制大气污染物中氮氧化物的几种常见方法、NH₃-SCR脱除氮氧化物催化剂的类型以及铜基沸石分子筛催化剂用于NH₃-SCR脱硝反应的优点。重点阐述了影响铜基沸石分子筛催化剂脱硝活性的主要因素,如催化剂的拓扑结构、催化剂的制备方法、掺杂其他金属阳离子。最后对铜基沸石分子筛催化剂的研究方向进行了展望。

某低温工程采用模块化的结构单元进行绝热保温处理,需采用具有良好耐低温性能与粘接性能的胶粘剂将绝热结构单元进行粘接,选用聚氨酯胶粘材料。通过人工加速老化的方法对所选用的聚氨酯胶粘材料进行加热老化实验,对材料的拉伸强度随老化时间、老化温度等因素的变化及性能退化趋势进行研究分析,并应用阿累尼乌斯图对聚氨酯胶粘材料进行寿命预测。研究结果表明,该材料满足设计所需的寿命要求。

聚醚醚酮(PEEK)复合材料在耐高低温、自润滑、机械性能、绝缘屏蔽等方面综合性能优异,对提升水下无人装备战技性能具有重要价值。通过对比分析PEEK、纤维增强树脂基复合材料、特种工程塑料等性能特点,研究了水下无人装备发展技术趋势和新材料需求,结合PEEK复合材料国内外技术发展现状,航空航天、兵器、机械、电气电子等应用现状,以及当前自主可控技术要求,提出了PEEK复合材料在水下无人装备上的典型应用场景与性能优势,剖析了PEEK复合材料结构设计与性能改进、自主可控树脂研发、工艺技术实现等关键技术及解决方案,为水下无人装备典型结构设计与选型提供有益参考。

环氧沥青以优于普通沥青的物理和化学性能在诸多领域得到了广泛应用,为推动环氧沥青技术的开发应用,综述了国内外环氧沥青的研究进展。首先,介绍了热固性环氧沥青自身缺陷及面临的技术问题;然后,探讨了环氧沥青的组分、分子结构和工作机理,分析了冷拌、温拌和热拌环氧沥青的使用特点,进而从增韧、相容性和固化剂3个方面讨论了环氧沥青的主要改性形式,并总结了现有技术的应用情况;最后,提出了一种含可交换动态共价键的类玻璃高分子材料,该材料可代替热固性环氧树脂制备热塑性改性环氧沥青,使其具有更好的施工及使用性能并可实现再生。

采用不同煅烧温度(600℃、700℃和800℃)将废弃大麻杆在充满氮气的管式炉中进行回收碳化处理后得到3个硫掺杂的生物质多孔碳材料(C-600、C-700和C-800),并研究了碳化温度对其结构、元素组成及电化学储钠性能的影响。结果表明:3个样品均为硫掺杂的多空碳材料,其中C-600由于具有满意的无序程度和结构缺陷而表现出了最好的电化学储钠性能,即使在1A/g循环500圈仍能保持134mAh/g的可逆放电比容量,高于另外两种碳负极的储钠性能。

动力电池相变控温材料研发作为动力电池热管理技术中的一个分支,近年来逐渐成为一个研究热点。定型封装、导热增强和减小与电池单体表面间的接触热阻是动力电池相变控温材料研发过程中需同时解决的三方面问题。分析了近些年国内外关于这三方面问题的研究现状,指出开发高导热柔性定型相变材料是同时解决这些问题的有效方法,柔性基体选择及平衡热导率与相变潜热之间的关系是高导热柔性定型相变材料研发中需解决的关键问题。

根据以往的研究,硬脂酸因其优良的相变蓄热性能,而受到越来越多的关注。然而,硬脂酸导热性能较差,易发生液相泄露且相变温度单一,限制了其在较多领域的应用。通过分析现有文献,综述了导致硬脂酸热导率低和液相泄漏等问题的原因及解决方法,并指出各方法中的不足之处,总结了硬脂酸复合相变材料的优点,并对硬脂酸复合相变材料的未来发展做出了展望。

作为一种新型热驱动膜分离技术,膜蒸馏具有相较于传统蒸馏及压力驱动膜分离技术更低的操作压力和温度,可充分利用工业余热、地热和太阳能等能源为其提供热动力,再加之其理论上100%的截留性能,使膜蒸馏成为极具吸引力的膜分离技术,已广泛应用于水处理、食品、医药和特种分离等领域。对近年来国内外膜蒸馏应用现状进行综述,并提出膜蒸馏在应用中仍存在的一些需要探讨和亟待解决的共性问题。

选用特种硅油与高温蜡,以2∶1的比例复配制成爽滑母料,分析爽滑母料对双向拉伸聚丙烯(BOPP)烟包装印刷膜性能的影响,并与添加国内普遍使用的某公司的爽滑母料的BOPP薄膜进行对比。结果表明:添加自主研究开发的爽滑母料使BOPP烟包装印刷膜的静、动摩擦系数较低,具有较好的稳定性,在25℃下动摩擦系数保持在0.22～0.24之间,50℃下外侧与外侧的动摩擦系数控制在0.33内;提高了BOPP烟包装印刷膜的光学性能,光泽度大于92.8%,雾度小于1.3%,并在30d内光泽度下降0.4%,雾度上升0.1%;BOPP烟包装印刷膜的拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量、热收缩率及热封强度指标值在烟草包装膜标准(YC/T 266—2008)范围内,稍优于对照样。总体来说,自主研究开发的爽滑母料的使用性能已经超过同类其他公司母料的性能,也优于烟包装印刷膜的标准值,完全能满足烟包装印刷膜的性能。

选择性催化还原(SCR)技术广泛应用于燃煤电厂锅炉的烟气脱硝过程中,SCR工艺中的核心是高效稳定的催化剂。如何提高SCR催化剂的脱硝效率、稳定性和抗中毒能力,一直是国内外科研人员的研究重点之一。目前钒基催化剂广泛应用于工业生产中,但钒基催化剂具有生物毒性,操作温度高且N₂选择性低,因此对环境友好且稳定高效的新型催化剂成为目前脱硝SCR催化剂重要的研究方向之一。重点综述了柱撑蒙脱石催化剂的研究进展,对四类SCR催化剂(贵金属催化剂、分子筛催化剂、金属氧化物催化剂和黏土催化剂)的催化活性、活性组分、抗中毒性能进行了整理总结,并从目前的研究现状出发,展望了SCR催化剂未来可能的发展方向。

以埃洛石纳米管为载体,采用共沉淀法制备磁性埃洛石纳米管复合材料。利用X射线衍射、红外光谱和透射电镜对所得样品的物理结构和性质进行表征,对所得磁性样品进行磁性测定。以含有亚甲基蓝的废水为研究对象,利用磁性埃洛石纳米管进行类芬顿降解的研究,考察了不同降解条件的影响。结果表明:选用磁含量为33%的样品,用量为1g/L,在反应温度为30℃,废水中亚甲基蓝的浓度为100mg/L,H₂O₂投加量为15mL,显示较好的类芬顿降解性能。进一步提高样品用量,可以提高废水中亚甲基蓝的降解率,并且随着溶液pH的升高,降解率不断增加,表明磁性样品适应较宽广的废水pH范围。

化石燃料燃烧后产生的二氧化碳气体的大量排放引起了人们的极大关注。CO₂吸附捕获具有技术可靠、成本低等特点,应用前景广阔。金属有机骨架材料(MOFs)具有良好的化学稳定性和热稳定性,以及独特微孔结构而成为一种高效的CO₂吸附材料。重点介绍了使用MOFs进行CO₂吸附捕集的最新研究进展,总结了MOFs材料的制备、改性方法及CO₂吸附机理,提出了未来MOFs的发展方向。

目前,锂资源主要从盐湖卤水或海水中提取。经过长期的探索,形成了以锂离子筛为基础的吸附提取方式,该工艺因环保、高效及可持续发展而被广泛关注。综述了不同离子筛型锂吸附剂的吸附机理、制备方法,对目前国内外的研究进展进行了总结,阐明了目前离子筛型锂吸附剂的成型方式,并对未来的研究方向进行了展望。

金属钨酸盐由于比表面积大、孔隙率高、粒径小,具有很强的吸附能力,在光照、超声等外界作用下,能够产生大量活性物质,从而有效去除废水中的有机污染物。综述了金属钨酸盐借助吸附及声、光催化等方法处理有机废水的效果,探讨了影响处理效果的因素,提出了可能的机理,并展望了金属钨酸盐处理有机废水的前景。