锂离子电池因其能量密度高、充电速度快、循环寿命长等优点而得到广泛应用,已成为手机、相机、笔记本电脑等日常电子产品的一部分,但锂离子电池仍存在的锂金属反应性高、库仑效率低、安全隐患等问题限制了锂电池的生产。改性锂离子电池隔膜可以解决此类问题,但有机材料用于锂电池隔膜改性存在着对于环境危害大等缺点,无机材料如氮化物、陶瓷材料、石墨烯及石墨烯氧化物、氢氧化物对于锂电池隔膜的改性可以显著提升隔膜安全性能、容量及循环性能,因此无机材料对于锂电池隔膜的改性已成为科研的热点。

锂硫电池具有理论能量密度高(2600Wh/kg)、成本低、环境友好等优点,有望成为下一代最具潜力的高容量储能电池。然而单质硫和放电终产物Li₂S₂/Li₂S的导电性差、多硫化锂的“穿梭效应”仍是造成锂硫电池容量衰减的主要原因。研究表明,碳基材料用作活性硫的载体是提高锂硫电池电化学性能的有效途径。近年来,生物质碳材料因具有独特的化学组成、来源广、低成本和易制备的优点,已被广泛应用于构筑锂硫电池正极材料。综述了不同的制备方法对各种生物质碳材料的孔结构及其碳硫复合正极材料电化学性能的影响。分析了各制备方法与生物质多孔碳硫复合物存在的缺陷,并对其未来的发展方向做出了展望。

导电聚合物水凝胶作为电极或电极涂层是当前的研究热点之一。简要介绍了导电聚合物的合成原理以及导电聚合物水凝胶的3种制备路线,概述了聚吡咯、聚(3,4-乙基二氧噻吩)及其衍生物、聚苯胺水凝胶在超级电容器电极、电池电极以及生物医用电极领域的应用进展。

P2型锰基层状氧化物在开发高能钠离子电池正极材料方面具有潜在的应用前景,但其循环稳定性、倍率性能和表界面稳定性需要进一步提高。针对上述问题,研究人员开发出包括元素掺杂、微观组织结构调控、表面包覆、复合改性等在内的多种改性方法。为此,对这些改性方法的最新研究进展进行综述,将为钠离子电池储能技术的研究和规模化应用提供基础。

柔性导电纺织材料是指在纺织纤维材料中混入导电介质如金属纤维、碳纤维、石墨烯等制成的材料。这类材料具有质地轻、柔韧、可洗易折叠,及优良的化学稳定性等特性,在抗静电、柔性传感器、超级电容器、航天、医疗等领域有着广阔的应用前景,近年逐步成为研究热点。针对目前石墨烯基柔性导电纺织材料中导电纤维的制备方法、导电机理进行综述,并详细介绍石墨烯基复合物在柔性导电纺织材料中的应用研究进展。

智能穿戴设备的快速发展对其材料提出更高的要求,对硅橡胶、氟橡胶、热塑性弹性体、硅基热塑性弹性体等智能穿戴设备常用柔性材料的性能及应用进行了综述。硅基热塑性弹性体综合性能优异,具有丝滑的触感以及良好的耐磨性、包覆性等,符合可穿戴电子设备材料需求,对硅基热塑性弹性体的企业生产现状、研究现状等做了介绍,并对材料的未来研究方向进行了展望。

熔融沉积增材制造(FDM)是3D打印成型技术中应用最为广泛的形式之一,表现出操作简单、实用性强、可个性化定制等特点。聚乳酸(PLA)作为一种FDM技术最常用的可生物降解材料,其制品在医学、工业等领域有潜在的广泛应用。然而,与传统成型方法比较,经FDM打印成型的PLA制品的机械力学性能较低,其使用范围受到限制。因此,重点综述了近几年FDM在制备高性能PLA基复合材料方面取得的研究进展,并提出未来的挑战和发展方向。

功能化纤维素由于其优异的性质及广泛的来源引起了越来越多的关注,近年来,有关纤维素的研究集中在纤维素纳米纤维素(CNF)上,由于生产CNF的高能耗和高成本的缺点,纤维素的化学预处理对于改善纳米原纤化和降低能耗至关重要。此外,由于CNF的亲水性和凝胶状行为等缺点,制备功能化CNF成为了目前纤维素研究的重点。主要对CNF改性的方法,并对所合成的功能化CNF的应用进行了综述,旨在总结纤维素制备CNF及功能化CNF合成的方法,并讨论未来功能化CNF的合成方向。

材料信息学利用以数据为中心的方法促进材料科学的发展,从现有的材料数据库中提取材料特征,使用机器学习进行新材料的预测和研究。从机器学习方法(有监督学习、无监督学习、主动学习和半监督学习)的角度,总结了各种学习方法在性能预测、结构预测和算法优化方面的相关研究进展,并对机器学习在材料科学研究中还未解决的问题和未来可能的发展热点进行了分析与展望。

碳纳米管(CNTs)是一种拥有巨大应用前景的纳米材料,但较低的产能和高昂的造价限制了其广泛应用。目前,批量制备碳纳米管普遍采用的是流化床催化化学气相沉积法(CVD)。综述了制备碳纳米管过程中,碳纳米管独特的团聚现象及流化特性,近年来碳纳米管颗粒流化的实验和理论研究,以及碳纳米管流化增强的方法,并提出未来较有价值的研究方向。

金属有机骨架(MOFs)材料是一种结构可设计、高比表面积的多孔材料,已知成功合成的MOFs种类已经多达2000多种。但MOFs材料大多存在固有缺陷,在一定程度上限制了其在光催化领域的广泛应用。UIO-67的合成对于MOFs稳定性的研究具有重要意义,与大部分MOFs材料相比,UIO-67系列有着更出色的热稳定性、化学稳定性及发达的微孔结构。首先介绍了UIO-67理想状态下的结构特征,并通过与同系列的UIO-66及UIO-68结构上的对比,阐述了其营造缺陷结构的催化机理。其次,对UIO-67系列材料在光催化领域进行了分类介绍,综述了近年UIO-67系列材料在光催化裂解水制氢、光催化还原CO₂及光催化降解有机污染物方面的应用。最后提出UIO-67系列材料及功能化衍生物在光催化应用中面临的挑战和发展趋势。

纳米流体作为一种新型传质增强技术,能有效地降低传质阻力,提高传质速率。综述了纳米流体强化CO₂吸收的研究现状。阐述了纳米流体的气液传质增强机制,重点讨论了纳米颗粒的种类、尺寸、表面官能化、浓度及初始CO₂浓度等因素对CO₂吸收的影响,简要介绍了几种纳米流体增强CO₂吸收的数学模型。最后对纳米流体在CO₂捕集领域的应用前景进行了展望。

纳米ZnO是一种常用的环境友好催化剂,对ZnO半导体材料适当改性可拓宽其光谱响应范围,实现光生电子-空穴对的有效分离,从而增强其光催化活性。介绍了ZnO半导体材料的改性方法,并调研了其在光催化产氢、二氧化碳还原、固氮等能源领域应用的新进展,为设计优化ZnO基光催化剂及开发其在能源领域应用提供了新思路。

随着科技的腾飞与社会的发展,重金属工业污水对自然环境的污染与金属资源的不可再生这两大问题日益严重。无机吸附材料作为一种原料来源广泛、种类繁多的吸附材料,吸附容量较大且成本低廉,在水处理领域实用性较强。系统地介绍了无机吸附材料的种类与物理化学特性,着重介绍了矿物类吸附材料的研究现状,并对无机吸附材料在水处理领域中的吸附机理与工程应用进行了综述。阐述了重金属离子选择性吸附材料与可降解生物质基吸附材料的研究现状与发展趋势,最后对吸附材料的发展方向进行了展望。

纳米铁氧体材料结合了铁氧体的电磁特性和纳米材料的独特优势,使材料表现出优异的磁性和吸附性能,其作为吸附剂在污水处理中的应用具有操作简单、吸附容量高及易回收等优点。单一的铁氧体的吸附容量有限,因此对铁氧体材料进行改性显得尤为必要。概述了铁氧体的微观结构形貌和性能特点,并着重从掺杂改性方面综述了纳米铁氧体材料的制备研究进展,以及其在吸附废水中重金属、有机物、无机物等方面的应用进展,指出掺杂多金属可以大大改善铁氧体材料的磁性和吸附性能。最后对纳米铁氧体吸附剂的未来发展趋势进行了展望。

利用二甲基亚砜(DMSO)/1.8-二氮二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)/二氧化碳(DMSO/DBU/CO₂)溶剂体系,对纤维素进行荧光功能化改性,制备用于pH和Fe³⁺检测的纤维素基荧光材料。研究结果表明,用该材料制备的薄膜具有较好的pH响应能力,在pH=7～14范围内通过明显的颜色变化对pH进行测定,同时对pH在11～14范围内的识别能力较强,且可重复使用。所制备的纤维素基荧光薄膜还能用于Fe³⁺的检测,检测极限为0.81μmol/L。该材料在环境检测领域具有较大的应用潜力。

采用高温固相法合成新型Sr₂YSbO₆∶Sm³⁺红色荧光粉。使用X射线衍射仪(XRD)、荧光粉激发光谱与热猝灭分析系统、稳态-瞬态光谱仪等手段对样品的物相结构、光致发光光谱、荧光淬灭等性能进行分析。结果表明:合成的样品不含杂质相,在405nm光激发下可以发射出色坐标为(0.598,0.399)的红光;Sm³⁺最佳掺杂浓度为2.0%;Sm³⁺之间的交换相互作用是导致Sr₂YSbO₆∶Sm³⁺样品荧光浓度猝灭发生的原因;Sr₂Y_0.980SbO₆∶0.020Sm³⁺样品的荧光寿命为1.37ms,在293～480K之间具有比较好的热稳定性。因此,Sr₂YSbO₆∶Sm³⁺红色荧光粉有望作为白光LED用红色荧光粉。

将单一硫脲同时作为硫源和氮源,三嵌段共聚物表面活性剂F127聚醚作为软模板剂,利用水热法合成了氮/硫共掺杂介孔碳复合材料。结果表明,合成的复合材料中硫原子主要以C—S、C—SO/C—S—O和SO^2-₄的形式存在;氮原子的2种存在状态分别是N-6、N-5,表明氮和硫被引入到介孔碳的骨架中。氮原子和硫原子的引入对介孔碳的电化学性能有明显提升。电化学性能测试结果表明,基于水热法合成的氮/硫共掺杂介孔碳复合材料NSMC-4的性能最优,比电容可达到200F/g。杂原子硫和氮作为一种富含电子的活性元素,以表面官能团的形式嵌入到碳骨架中,修饰材料的表面,产生电荷转移动力学以增强材料的电容,合成的氮/硫共掺杂介孔碳复合材料具有作为电极材料的潜力。

采用动态硫化手段制备合成杜仲胶(TPI)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)的新型热塑性弹性体,制备了不同橡塑比的弹性体,通过动态热机械分析、扫描电镜、门尼黏度仪、转矩流变仪和力学性能测试等手段,探究制备的TPI/LLDPE热塑性弹性体的基本性能。结果表明:当橡塑比为RP/73时,塑料与橡胶的分布形态最理想,而综合性能也较好,拉伸强度为10.06MPa,断裂伸长率为279%,加工门尼黏度为22.61,邵氏硬度D为42,断裂回弹率为80.86%。

以木材液化物为原料,利用乳液法制备树脂球,经半固化、溶解、二次固化、炭化、活化制备木质基空心炭球(HCS)。通过扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱、比表面及孔隙度分析仪研究了半固化时间(3min、10min、20min、30min)对木质基空心炭球表面形貌、石墨化程度、表面官能团、空隙结构的影响,并探讨了HCS的电化学性能。结果表明:随着半固化时间增加,HCS壁变厚,空腔体积变小,石墨化程度先增大后减小,表面官能团C—C键先减少后增加,C—O键先增加后减少。半固化10min时,制备HCS的比表面积高达1610m²/g,总孔容达到0.93cm³/g,在以6mol/L KOH作为电解质的三电极体系中进行测试,发现当电流密度为0.5A/g时比电容高达139.8F/g,经3000次循环测试后,其比电容保持率为77%,显示了优异的倍率性能。

将各有3种梯度(0.4%、0.8%、1.2%)的纳米SiO₂与木质素按不同配比加入到羟丙基甲基纤维素(HPMC)/聚乙烯醇(PVA)薄膜基质中。对复合薄膜的性质进行检测,并对葵花籽油进行包装。结果表明:随着木质素含量的增加,薄膜获得紫外光阻隔性、韧性提高,当薄膜中木质素含量达到1.2%时,UVA光线的透过率(T_UVA)<10%,UVB光线的透过率(T_UVB)<1%,断裂伸长率增至纯膜的2.5倍;少量纳米SiO₂的加入能够提高薄膜的拉伸强度及阻隔性。在所有实验样品中薄膜4^#(SiO₂:0.4%,木质素:1.2%)的综合性能最好。

以硬脂酸钠(SS)为表面改性剂,采用液相直接沉淀制备的方法,原位制备疏水性的ZnO纳米粒子(M-ZnO)。采用激光粒度仪(DLS)针对所制备出的M-ZnO粒径对反应温度、反应时间、SS添加量以及滴加时间进行优化。通过X射线衍射、扫描电镜、红外光谱和接触角分析仪进行表征,改性后的纳米氧化锌具有良好的疏水性,其接触角可以达到125.5°。利用此种疏水氧化锌与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂制备的ZnO/ABS复合材料,具有良好的加工性能,且因氧化锌的价带作用,有效地改善了ABS树脂的耐老化性,同时还提高了ABS树脂的白度。

采用水热法合成石墨烯气凝胶,将其研磨成粉末与低表面能物质聚二甲基硅氧烷混合喷涂在棉织物表面,制备了石墨烯基超疏水导电纺织品。采用红外光谱仪(FT-IR)、X射线能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对石墨烯气凝胶和超疏水导电纺织品进行了测试表征。研究不同含量聚二甲基硅氧烷对整理棉织物水接触角和电阻率的影响。结果表明:水热反应制备的石墨烯气凝胶具有良好的三维网络粗糙结构,利于构建超疏水表面所需的微观粗糙度,同时由于其特有的导电性能,为超疏水导电材料制备提供了有利条件。当聚二甲基硅氧烷浓度为5%时,整理棉织物兼具优异的超疏水性能和导电性能,水接触角高达160.4°,且电阻率仅为340Ω/cm,具备良好的导电性,同时实现了优异的抗污、防水性能。

探讨导热填料的改性工艺,并以二甲基硅油、自主改性的铝粉和氧化锌为主要原料制备高导热低热阻硅脂。结果表明:当偶联剂用量为1.5%、反应温度为100℃和反应时间为60min时,改性得到的导热填料吸油值最小。使用不同粒径的复合导热填料比单一粒径导热填料更能提高硅脂的导热性能。当铝粉和氧化锌以质量比为5∶1进行复配,总质量含量为92%时,导热系数达到4.53W/(m·K),热阻为0.049℃/W。硅脂经过高温、高温高湿和冷热冲击等条件老化1000h后,胶体未出现变干粉化现象,仍保持柔软状态,热阻基本不变。

以5-(4-羟基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉作为卟啉单体,通过反丁烯二酰基桥联合成出一种卟啉二联体(DP),并将其与多种金属离子配位得到了一系列金属卟啉配合物。通过金属配合物与氧化石墨烯(GO)杂化复合,制备出新型的金属卟啉二联体-GO复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、红外光谱(FT-IR)等手段进行表征。结果表明:该二联体与GO的结合方式为π-π非共价键堆积。为了研究该复合材料的光降解性能,选用亚甲基蓝(MB)为模型有机污染物,研究不同光源条件下复合材料的催化降解效率。

考察了V⁵⁺、Mo⁶⁺共掺杂对TiO₂纳米粉体相变的影响,分析了不同煅烧温度下V⁵⁺、Mo⁶⁺共掺杂TiO₂粉体的晶体结构、晶粒尺寸,以及金红石相对含量的变化情况。结果表明,共掺杂TiO₂复合凝胶在350～420℃附近由非晶态向锐钛矿相转变;在煅烧温度为600℃左右时,TiO₂复合凝胶开始由锐钛矿向金红石相转变;共掺杂制备的TiO₂凝胶对锐钛矿向金红石的转化起到促进→抑制→促进的作用。

以甘油为增塑剂,通过海藻酸钠(SA)分子中的—COO^-与聚赖氨酸(PL)分子中易形成的—NH⁺₃盐式键交联制备了复合纤维。通过扫描电子显微镜观察纤维表面形貌,采用傅里叶变换红外光谱仪、电子单纱强力仪、热重分析仪和X射线衍射仪分别研究了所制备纤维的基本化学性质、力学性能、热稳定性和晶面结构。最后对该复合纤维的抗菌能力进行了评价。结果表明:SA与PL发生了有效交联,SA/PL复合纤维有着较好的力学性能,其断裂强度可达到2.84cN/tex,断裂伸长率可达到10.46%。纤维热稳定性良好,当PL浓度为8%时,对金色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率可达74.83%和99.69%,且抗菌效果随着PL浓度升高而增大。

采用熔融共混法制备了一种适用于0～3℃冷链物流领域的三元复合相变材料。首先以十二醇(LA)和十六醇(HA)为原料制备了不同配比的LA-HA二元混合体系,在LA-HA的最低共熔点体系中加入正辛酸(OA),形成LA-HA-OA三元体系。实验结果表明,LA与HA质量比为82∶18时形成二元共熔物,其共晶温度为16.6℃,未出现过冷现象;LA-HA与OA质量比为54∶46时形成三元复合相变材料,其相变温度为1.8℃,过冷度为1.3℃,相变潜热达到149.8J/g。红外光谱测试表明,二元和三元复合相变材料在分子力的作用下结合,并未发生化学反应。LA-HA-OA三元复合相变材料在经过100次-10～10℃热循环后,材料的相变温度的变化不大于0.2℃,未发生相分离现象,热稳定性良好,可应用于冷链物流领域。

通过热溶剂法制备了空心Fe₃O₄/碳纳米管(CNT)复合材料,并对其结构、磁性和吸波性能进行研究。发现空心球是由尺度为30nm的Fe₃O₄纳米粒子组成,空心球的平均尺寸约为400nm,CNT与Fe₃O₄空心球表面结合紧密。吸波性能研究发现含有40%复合材料的石蜡样品在5.0mm厚度下,具有最佳吸收性能(-29.8dB),当样品厚度为3.0mm时,有效吸收带宽为2.47GHz(7.2～9.67GHz)。复合材料的吸波性能,主要来源于CNT的介电损耗和Fe₃O₄的磁导率贡献,两者达到了良好的阻抗匹配。

利用碲粉和氯化镉为原料,巯基乙酸为稳定剂,在水溶液中获得CdTe量子点。随后将涤纶针织物浸入量子点悬浮液中,而后使用激光诱导器进行处理,在紫外光的照射下织物表面会呈现预先设计的“Jeep”的荧光量子点图案。结果表明,根据傅里叶红外光谱图、透射电镜图、荧光光谱图等均说明在水相中合成了CdTe量子点;且量子点的荧光发射强度和最大发射波长随着回流反应时间的变化而变化,最佳加热回流反应时间为2h;而激光诱导技术还可进一步影响量子点的荧光发射行为,使其产生“红移”。该技术可灵活有效地用于量子点的可控图形化,有很好的应用前景。

为了探究固体推进剂药柱缠绕包覆用的树脂性能参数,采用EP-170环氧树脂、四乙烯戊胺和增韧剂CYH-277构建固体推进剂药柱缠绕包覆用中低温固化环氧树脂体系的试样,对试样的热物理性能、黏度和适用期进行了测试,并结合T700碳纤维制备成纤维增强塑料环形试样,对其力学性能进行了试验考核。结果表明:当温度低于340K时,随着温度的升高,该树脂体系的热传导系数呈增加趋势,比热容增加速率较快,当温度高于340K时,随着温度的升高,该树脂体系的热传导系数开始下降,比热容增加速率变缓;该树脂体系在环境温度25℃条件下的黏度为0.6Pa·s,随着时间增长,黏度呈增加趋势,在10h内该树脂体系的黏度随时间增加趋势较为缓慢,具有良好的工艺性,适用期较长;纤维缠绕输送张力由40N增长到80N,试样的力学性能增加幅值较小,选择40N的纤维缠绕输送张力即可满足推进剂药柱湿法缠绕包覆工艺。

对制备的8层碳/芳纶试验件分别进行了拉伸和疲劳实验,得到其强度和弹性模量分别为574MPa、47.89Gpa,试验件的疲劳寿命随应力水平系数的增加而减小。通过数字图像相关方法,对拉伸过程中的试验件表面进行拍摄,获取了表面的应变云图,并通过电子显微镜对失效后的试验件断口进行观察。静载拉伸结果表明,试验件会产生脆性断裂,但不会出现分层现象,纤维在交织点处的应变大于其他部位的应变,且随着时间的变化,纤维横、纵交织点处的应变呈周期性变化。疲劳实验结果表明,试验件在断口处存在絮状物,且出现分层现象。

采用柱支撑策略,以刚性含苯环芳香族羧酸作为配体,以2,5-二(4-吡啶基)-1,4-二甲苯为辅助配体,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,利用溶剂热法,合成一种新型Zn金属有机骨架材料,并通过X单晶衍射和热重分析等手段对其结构与性能进行了表征。X单晶衍射表明合成的新型金属有机骨架材料为三维结构,此种金属有机骨架材料的组成为Zn(L₁)₂L₂,主配体和辅助配体均与金属配位,证明柱支撑策略有效。并且此种金属有机骨架材料的晶体形态呈现为空心的管状结构,具有良好的热力学稳定性。

首次通过水相悬浮造粒法制备了硝化纤维素(NC)/N-丁基硝氧乙基硝胺(Bu-NENA)/1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷(RDX,40%,质量分数)复合球形药。采用扫描电镜、差示量热-热重、爆炸概率法、甲基紫法、密闭爆发器等方法,研究了NC/Bu-NENA/RDX复合球形药的微观结构、热分解性能、机械感度、热安定性和燃烧性能。结果表明:水相悬浮造粒法制备的NC/Bu-NENA/RDX复合球形药球形度高、结构致密、微观结构缺陷少;NC/Bu-NENA/RDX复合球形药热分解活化能为144.5kJ/mol,与NC/NG/RDX复合球形药相比,提高了5.1%,热稳定性增加;Bu-NENA替代NG后,复合球形药摩擦感度和撞击感度分别降低了57.8%和90.1%,热安定性提升了57.1%;燃烧性能方面,NC/Bu-NENA/RDX复合球形药起始缓燃,燃烧性能稳定。

采用改进的Stöber溶胶-凝胶法,以氨水为碱性催化剂,通过改变乙醇和水的比例,制备出粒径范围为230～430nm的均匀SiO₂微球,并探究了反应时间、正硅酸乙酯(TEOS)滴定速度对其粒径和均匀度的影响。扫描电镜(SEM)及动态光散射测试显示,改变乙醇和水的比例、反应时间及TEOS的滴定速率可以很好地调控SiO₂微球的尺寸和圆滑度。研究结果表明,随着乙醇浓度的增大,SiO₂粒径减小;随着TEOS滴定速率的减小,SiO₂粒径相对减小且更加均匀圆滑;反应时间延长,粒径逐渐变大,最后在4h后粒径逐渐趋于稳定且保持不变。同时,微球通过垂直自组装法形成的光子晶体薄膜具有明显的结构色,进一步验证了改变乙醇和水的比例能得到尺寸均一、高圆滑度的SiO₂微球。

采用水热法制备了MoS₂/g-C₃N₄催化剂,以二甲基亚砜(DMSO)为目标污染物,对比不同反应体系下(过硫酸盐体系、超声体系、超声协同活化过硫酸盐体系) DMSO的去除效果。探究了MoS₂/g-C₃N₄催化剂在超声协同活化过硫酸盐体系中,催化剂投加量、过硫酸盐浓度、超声功率、反应体系的pH及不同离子对DMSO去除效果的影响。确定了降解DMSO的最佳条件为:pH=3.13,DMSO浓度20mg/L,催化剂投加量0.5g/L,过硫酸盐浓度6mmol/L的条件下,DMSO的去除率在60min时可达到100%,SO₄·^-与·OH是该体系中的主要反应自由基。系统考察了催化剂的重复利用性和稳定性。

为提高剪切增稠胶(STG)的抗冲击与阻尼性能,以交联淀粉(CS)、STG为主要原料制备CS-STG。采用X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)、偏光显微镜(PM)、扫描电子显微镜(SEM)和旋转流变仪分析考量了CS-STG的化学成分、微观结构、流变性能,探究了CS对STG流变性能的影响。结果表明,CS-STG样品表面C、O、Si元素均匀分布,含量与STG相近;加热过程中CS与STG反应生成Si—O—C键,极大地增强受力时应力传播的范围;交联反应能保护淀粉在制备CS-STG时不被高温破坏;CS与STG两相相容性较好,未发生微观相分离;CS-STG的剪切增稠效果及耗能能力均强于目前常用的CaCO₃和SiO₂无机颗粒,其中在STG中添加CS(质量分数为50%)的样品在大振荡模式下能量耗散为STG的1549%,剪切模量达到STG的2835%。

以半纤维素(木聚糖)为原料,以丙烯酸(AA)、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,在光引发剂安息香二甲醚(DMPA)紫外引发下,通过接枝聚合,制备水凝胶吸附剂,利用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)分析水凝胶和水凝胶吸附金属离子前后的结构,并研究pH、金属离子初始浓度、吸附时间对Cd²⁺、Zn²⁺吸附性能的影响。结果表明:吸附平衡时间约为240min,对Cd²⁺和Zn²⁺的最大吸附量分别为520mg/g和337mg/g。水凝胶对金属离子的吸附为离子交换机制,吸附行为符合动力学准二级模型和Langmuir方程,半纤维素基水凝胶对重金属废水具有显著的吸附效果,可作为重金属废水处理用的生物质吸附剂。

以制备的氮掺杂二氧化钛复合纳米微晶纤维素和还原氧化石墨烯材料(N-TiO₂/NCC-rGO)为载体,CuCl₂为前驱体,分别采用浸渍法和水热法制备了铜负载氮掺杂二氧化钛复合纳米微晶纤维素和还原氧化石墨烯(Cu/N-TiO₂/NCC-rGO)复合催化材料,并通过X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、漫反射光谱等手段对其进行表征。在可见光照射下评估了复合材料对苯酚降解的光催化性能,研究了负载方法及负载量对复合材料催化活性的影响。结果表明:Cu负载未对锐钛矿型TiO₂的结构产生影响;两种负载方法制备的Cu/N-TiO₂/NCC-rGO吸收边带分别红移至482nm和459nm,提高了材料在可见光区的吸收,增强光催化活性。在蓝光照射下,Cu①/N-TiO₂/NCC-rGO的可见光催化苯酚降解率最终达78.91%,Cu②/N-TiO₂/NCC-rGO的可见光催化苯酚降解率最终达75.08%,快速反应阶段由负载前的120～180min变为0～60min,大大提高了反应速率。

采用水解法结合高温煅烧合成了一种高效的α-Fe₂O₃/石墨相氮化碳(g-C₃N₄)复合材料,通过控制前驱液中Fe³⁺的含量设定复合材料中α-Fe₂O₃的质量分数依次为1%,3%,5%和7%,考察了复合材料在可见光照射下对罗丹明B(RhB)的光降解性能。光催化实验结果表明:与纯g-C₃N₄相比,复合材料的光催化性能均得到有效提升,α-Fe₂O₃的最佳含量为3%(质量分数);90min内用量为20mg的3% α-Fe₂O₃/g-C₃N₄复合材料对高浓度(20mg/L)RhB溶液的降解率高达87%,而相同条件下纯g-C₃N₄的降解率仅为27%;一级动力学拟合曲线揭示3% α-Fe₂O₃/g-C₃N₄的光催化降解速率最高为0.0167,是纯g-C₃N₄降解速率的9.36倍。复合材料的高催化活性归因于α-Fe₂O₃的引入,在材料内部形成了p-n结,有效地抑制了光生-电子空穴对的复合。

以玉米淀粉/高岭土为基体,采用超声波辅助二次聚合法制备了淀粉/高岭土-g-(AA-AM-AMPS)高吸水性聚合物。利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和热重分析(TG)对聚合物进行表征分析。考察了淀粉与高岭土质量比对聚合物吸水性能的影响,聚合物在不同浓度的硫酸铜溶液和硫酸铁溶液中的吸附特性,并采用准一级动力学模型、准二级动力学模型研究了聚合物对Cu²⁺、Fe³⁺的吸附行为。结果表明,当m_(淀粉)∶m_(高岭土)=4∶1时,制得的聚合物吸水倍率最高;在CuSO₄初始浓度为0.005～0.05mol/L的范围内,聚合物对Cu²⁺的最大吸附量为217.27mg/g,Cu²⁺最佳去除率为64.17%;在Fe₂(SO₄)₃初始浓度为0.005～0.05mol/L的范围内,聚合物对Fe³⁺的最大吸附量为325.93mg/g,对Fe³⁺的最佳去除率为64.30%;准二级动力学模型能更好地描述淀粉/高岭土-g-(AA-AM-AMPS)对Cu²⁺、Fe³⁺的吸附行为。此研究可为淀粉/高岭土复合基高吸水性聚合物在废水处理领域的开发应用提供参考。

通过共沉淀法将铈盐固定在介孔二氧化硅(MS)上制备了吸附剂(Ce-MS),用于有效地去除水中磷酸盐。仪器表征分析了改性对Ms表面形貌和结构的影响,吸附实验考察了吸附过程中不同条件对Ce-MS吸附性能的影响,并讨论了吸附过程中的动力学和热力学。结果表明:在25℃,吸附时间为180min,吸附剂用量为0.07g,pH范围为2—5,初始磷酸盐浓度20mg/L的条件下,Ce-MS对磷酸盐表现出优良的吸附性能。准二级动力学模型和Langmuir模型能更好地拟合磷酸盐吸附过程,最大吸附容量为22.17mg/g。

水凝胶独特的三维结构,提供了足够的容量容纳小分子、聚合物和粒子等材料,其中显示出抗菌性能的被称为抗菌水凝胶。抗菌水凝胶可应用于医疗设备和植入涂层、灭菌、伤口敷料以及预防和治疗耐多药感染的抗菌乳膏等多个领域。高分子水凝胶分为天然高分子、合成高分子水凝胶。天然高分子水凝胶自身具有抗菌性,合成高分子水凝胶需要通过改性增加抗菌性。介绍了不同基材抗菌水凝胶的抗菌机理、研究进展及合成高分子水凝胶的改性方法,并展望了未来抗菌型高分子水凝胶的发展前景。

在蒸发电流135A、基片盘到蒸发源距离13cm条件下,单因素改变基片盘转数和蒸发铜质量,在2024铝合金表面真空蒸发镀铜,研究了基片盘转速(1～17r/min)和蒸发铜质量(1～9g)这2个参数变化对镀铜薄膜抑制树脂枝孢霉生长性能的影响。通过对镀铜薄膜表面金相细观进行观察,揭示了其抑菌率变化与上述制备参数变化之间的内在机理。结果表明:镀铜薄膜对树脂枝孢霉的生长有显著的抑制效果;基片盘转速为1r/min、蒸发铜质量为9g时制备的镀铜薄膜抑菌性能最佳。

银作为一种传统的抗菌材料,其纳米结构和可调的物理化学性质可以通过释放银离子(Ag⁺)和诱导活性氧和活性氮等自由基表达等作用机制共同防止耐药性产生和增强抑菌效果。目前,纳米银抗菌效果的发挥受限于纳米银颗粒粒径和表面正电荷等因素的影响,将纳米银尺寸缩小或将其掺入到其他材料中制备出不同载体的载银纳米复合抗菌材料,可以有效地提高抗菌效果。重点就纳米银和多种载银纳米复合抗菌材料的种类、合成、抗菌性能及抗菌机理进行综述,并对未来纳米银抗菌材料的发展趋势进行展望,以期为纳米银在抗菌领域的后续应用研究提供一些参考。

挥发性有机化合物(VOCs)毒性大、挥发性强、扩散性强,对人类健康和生态环境健康都会造成极大的威胁。目前,公认催化燃烧技术是一种处理VOCs行之有效的方法。钙钛矿催化剂是一种较为低廉易得的催化剂,在催化燃烧中起着重要作用。基于钙钛矿及其掺杂元素分类的基础上,对近年来钙钛矿作为VOCs燃烧催化剂的研究成果进行了分析和综述。

水质的迅速下降和全球对水资源的需求日益增长,推动了对高性能水净化材料的追求。介绍民水中存在的污染物类型及其有效去除所面临的挑战。综述了近年来活性炭、碳纳米管、石墨烯及其复合材料等新型净水材料在净水方面取得的研究进展,并展望了净水材料的未来发展。

钒酸铋(BiVO₄)具有合适的禁带宽度,出色的化学和光子特性等优点,引起了国内外研究人员的高度重视,成为可见光响应有前途的光催化材料之一。综述了BiVO₄光催化剂的改性研究,主要介绍了掺杂金属/非金属元素、沉积贵金属、构建异质结以及耦合碳和金属有机骨架等改性方法,总结了近年来BiVO₄光催化剂改性的最新研究进展,同时总结了各种改性方法的优缺点,并展望了改性BiVO₄光催化剂的未来发展方向。

以三聚氰胺泡沫为基体,采用一步原位氧化聚合法使吡咯与硝酸银反应,在泡沫骨架表面沉积聚吡咯颗粒及银颗粒,通过对泡沫骨架表面粗糙度进行改变来降低泡沫的表面能,从而提升改性泡沫的疏水性能。结果表明:制备的改性三聚氰胺泡沫具有较好的疏水性能及油水选择性,接触角达到138.52°,吸油倍率达到46.3,能够有效的在油水混合乳液体系中将油水分离,具有良好的实际应用前景。

对陶瓷膜进行4种表面改性(纳米粒子、纳米棒、磺化、多巴胺),并两种运行模式下(水循环与抽真空),观察改性膜对水蒸汽回收性能的影响。结果表明,在水循环模式下,多巴胺改性陶瓷膜对水蒸汽的回收性能优于磺化与纳米粒子改性膜,改性膜对水蒸气回收性能最好的膜为多巴胺改性陶瓷膜,在循环水温度为10℃,烟雾量1.8L/h,烟雾温度50℃时,多巴胺改性陶瓷膜回收水量达19.904L/m²·h。在抽真空模式下,多巴胺改性陶瓷膜在抽真空时对水蒸汽回收水量最好。在1.2L/h的烟雾量,烟气温度50℃,真空度为0.03MPa时,多巴胺改性陶瓷膜回收水量为14.154L/m²·h。将多巴胺涂层应用于有机膜聚四氟乙烯(PTFE),发现循环时间越长即多巴胺沉积时间越长,亲水性能越好,改性PTFE膜对水蒸汽的回收水量越高。

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,氯化锌、磷酸和乙酸锌为活化剂,通过静电纺丝技术,制备了PVP基碳纳米纤维,探究了不同活化剂对PVP基碳纳米纤维微观结构和形貌、比表面积、孔径分布以及对亚甲基蓝吸附性能的影响。结果表明:PVP基碳纳米纤维有较高的长径比,结构完整;此外,通过对比3种活化剂的活化效果表明乙酸锌对PVP基碳纳米纤维的活化效果最好,所对应碳纳米纤维的比表面积和总孔容分别达到965.46m²/g、0.6075cm³/g;最后用Langmuir方程分析了所制PVP基碳纳米纤维对亚甲基蓝的吸附性能,结果表明乙酸锌活化的PVP基碳纳米纤维的饱和吸附量达到255mg/g,相较于未活化PVP碳纳米纤维提升了77.1%。

化学气相沉积法能够大面积合成石墨烯,但将生长的石墨烯转移到应用基底上是十分重要的问题。传统转移方法能够将石墨烯转移到特定的基底上,但不可避免有裂缝、残胶和褶皱等不足,综述了石墨烯薄膜的转移和直接在绝缘基底表面生长的方法,并介绍了选择性刻蚀石墨烯生长基底或制造石墨烯纳米孔的新方法和应用前景。

纳米氧化铜作为各种反应的催化剂及催化剂的主要活性成分,其与聚合物复合制成纳米杂化纤维,经高温煅烧过程制备出纳米多孔氧化铜,在传感材料、电催化材料、热电材料以及医学等领域具有广泛的应用潜力。分析了静电纺丝制备氧化铜纳米纤维过程中参数影响和所合成纳米材料结构及形貌的影响规律,归纳和总结了氧化铜纳米材料的制备方法以及对纳米氧化铜的改性,指出了静电纺丝法制备氧化铜纳米杂化材料存在的问题,并提出了一种新型氧化铜纳米杂化材料修饰电极的方法。

为解决低树脂含量制动材料成型难的问题,采用压塑料预处理及热压成型方法制备树脂基摩擦材料,研究酚醛树脂含量变化(3%～7%)对材料摩擦磨损性能、物理性能和力学性能的影响。摩擦磨损实验表明,在轮胎粉含量一定的条件下,降低酚醛树脂含量可增大摩擦材料的高温摩擦系数,改善材料的摩擦性能稳定性,但同时会导致体积磨损率增大。当树脂含量为5%时,100～300℃温度范围内试样的平均摩擦系数为0.456,摩擦系数波动系数在 -7.9%～+5.6%变化,平均体积磨损率为0.29×10^-7cm³/N·m。物理和力学性能实验表明,降低树脂含量可减小材料的洛氏硬度值和耐冲击韧性值,提高制动材料的应用范围。

提高混凝土材料的力学性能已经成为防灾减灾工程及防护工程领域关注的热点问题。通过在混凝土基体中掺入占水泥质量比为0%(素混凝土)、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%的碳纳米管,以及体积分数为0.1%、0.2%、0.3%和0.4%的碳纤维,分别开展不同碳纳米管、碳纤维掺量条件下混凝土的静态力学实验,并结合压汞实验从微观角度分析碳纳米管和碳纤维对混凝土静力特性的影响机理。结果表明:随着碳纳米管、碳纤维掺量的逐渐增大,碳纳米管混凝土的抗折强度表现出增强的趋势,而其抗压强度则表现出先增强后减弱的趋势;碳纤维混凝土的抗压强度和抗折强度均呈现出先增强后减弱的趋势。碳纳米管混凝土的大孔减少而过渡孔增加,与之相反,碳纤维混凝土大孔增加而过渡孔减少。

多孔有机聚合物(POPs)因其高的比表面积和稳定的化学性能而受到广泛关注。由于其具有丰富的苯环结构、高的比表面积、均匀的孔径分布和永久性的孔隙等一系列特点,使其成为适合吸附CO₂气体的吸附剂。主要综述了具有代表性的POPs对二氧化碳的捕获,介绍了它们的设计方法和结构特点,并提出了总结意见和未来的研究方向。

吸附法是废水处理工艺中常用的方法,主要介绍了改性生物类吸附剂、改性矿物类吸附剂和改性工业废物类吸附剂对废水中六价铬离子的吸附处理,并对它们的未来发展进行了展望。三种改性吸附剂的原料大部分来源于自然,价格低廉,比表面积大,可以有效处理废水中的铬离子。