近年来,开发新型可再生能源与储能设备成为各国竞相研究的重点。在新型储能设备中,结构/储能一体化碳纤维复合材料结构超级电容器兼具结构承载和储能功能,在新能源汽车、航空航天、国防军工等领域具有广泛的应用前景,因而受到人们的广泛关注。主要概述了结构/储能一体化碳纤维复合材料结构超级电容器的基本原理和制备方法,分析了不同碳纤维电极与树脂基电解质改性方法对复合材料结构超级电容器性能的影响,并展望了复合材料结构超级电容器未来面临的挑战及发展趋势。

染料敏化太阳能电池(DSSC)具有成本低、质量轻、来源广等优点,是现有硅太阳能电池的替代品之一,应用前景广阔。DSSC制备的关键在于基材及与之相关的光阳极材料的制备。综述了光阳极近年的发展情况,详细分析了离子掺杂、基于微观结构改性的复合结构、表面处理和替代二氧化钛光阳极。水热法、电沉积法是目前制备高效光阳极的主要方法。最后对光阳极的研究方向进行了总结,并展望了未来染料敏化太阳能的发展趋势。

功能化碳纳米材料(CNMs)正逐步应用于含能材料(EMs)领域,作为配位聚合物与金属离子结合形成配位杂化晶体,制备具有高热稳定性或激光感度较高的新型EMs。CNMs也能够作为添加剂来降低Ems的撞击摩擦感度,增强热稳定性、燃烧热、燃烧效率等性能。对近几年来功能化CNMs在EMs领域的应用研究进展进行综述,并展望了其未来研究方向。

ZnTe宽带隙半导体由于具有高的光学透明度、低电子亲和力和易于掺杂,目前在光电设备和光催化领域应用具有广泛的应用。大量研究表明,材料纳米化可以突破体相材料的应用限制,开发出更多优越的物理化学性能。然而,简单且可控的制备出结构稳定、尺寸均一的ZnTe纳米材料是这一材料进一步应用的技术前提。介绍了通过热蒸发、分子束外延、磁控溅射、水热/溶剂热、密闭空间升华和化学气相沉积等合成ZnTe纳米材料的方法,讨论了不同形貌的ZnTe纳米材料在各种领域的应用。

现代战争中电磁干扰武器干扰能力的不断提高对国防安全带来的压力,以及电子信息技术迅猛发展导致的电磁干扰/污染问题,均对电磁屏蔽材料的性能提出了更高的要求。三维多孔材料独特的微观结构带来的多重反射机制使其具备轻质、屏蔽效能好等优点,因此被广泛应用于电磁屏蔽材料。基于电磁屏蔽的基本原理以及三维多孔材料在电磁屏蔽领域的应用,综述了近年来三维多孔电磁屏蔽材料的研究进展,并对其发展前景进行了展望。

超疏水纺织材料的开发主要基于荷叶效应,其具有优良的防水、防污、自清洁及抗细菌粘附等实用功能,已成为功能性纺织材料的研究热点。从超疏水机理出发,解释构建超疏水表面结构的两个关键因素(微纳米粗糙度与低表面能),同时介绍浸涂、喷涂、溶胶-凝胶、沉积、自组装、等离子体等制备超疏水纺织材料常用方法。最后综述超疏水纺织材料在医疗卫生、油水分离、雾水收集等领域的应用现状,并展望其未来发展趋势。

蚕丝作为传统的纺织纤维,较大的纤维长径比使其具有优异的力学性能,其强度优于钢铁,弹性优于尼龙,同时兼具轻盈透气等优点。将蚕丝织物作为柔性导电材料基材对可穿戴电子产品在医疗检测、运动康复、食品检测等方面的应用具有重要意义。介绍了蚕丝的结构及柔性传感器的传感机理,综述了国内外以蚕丝织物作为基底的柔性导电复合材料在传感器件中的应用进展,并对蚕丝基柔性导电复合材料的发展前景进行了展望。

能源的高效利用越来越受到重视,人们对锂离子电池的高性能化提出了更高的要求。锂离子电池主要包括正极、负极、电解质及隔膜。其中,电解质作为决定锂离子电池特性的关键材料之一,承担着电池内部电荷传递的功能,对电池的各项使用性能有着至关重要的影响。综述了国内外锂离子电池电解质的应用研究进展,着重对电解质的分类、性能和优缺点进行分析总结,讨论了现研究阶段需要解决的主要问题,指出电解质未来面临的挑战,并对电解质的发展作出了展望。

石油基材料的过度消耗及塑料垃圾的产生给周边环境和人类生活造成了不可逆转的伤害,大力发展可替代石油基材料的产品成为当今急需解决的问题。聚乳酸作为一种线性脂肪族热塑性塑料,因具有良好的机械性能及可加工性,成为目前开发最广泛的商业化聚合物之一。立构复合聚乳酸为研发具有优异物理化学性能且可降解的热塑性塑料提供了研究思路。介绍了近年来几种较为新颖的立构复合聚乳酸材料的制备方法,归纳了立构复合聚乳酸材料的结构与性能,并指出其未来的研究方向。

地质聚合物(GP)被视为普通硅酸盐水泥的替代品。与普通硅酸盐水泥一样,GP也具有脆性大、抗拉强度低的缺陷,限制了其推广和应用。研究证明,在GP中添加纤维可有效克服该性能缺陷。在众多纤维中,植物纤维具有长径比大、比强度高、可再生等优点,植物纤维增强GP的研究越来越受到人们的重视。为了让人们了解植物纤维增强GP的国内外研究情况,更好地促进国内在该领域的深入研究,根据所用植物纤维的类型,综述了近些年植物纤维增强GP的研究现状。总结了各类植物纤维对GP的增强效果,提出了植物纤维增强GP研究中存在的问题,并对今后的研究给出了建议,以期为植物纤维增强GP的深入研究与发展提供参考。

介绍静电纺丝技术的原理及纳米纤维膜过滤机理,重点阐述纳米纤维膜、复合纳米纤维膜及功能型纳米纤维膜在空气过滤领域的发展状况,总结静电纺纳米纤维膜在产业化中面临的问题和未来发展趋势。认为低成本、高强度、功能化的静电纺纳米纤维膜是今后的发展趋势。

二硫化钼(MoS₂)的带隙很窄,易于被激发,是水分解、二氧化碳还原以及氮还原光催化剂的理想材料,但是对光利用的局限性,较差的稳定性和较高的光激发电子-空穴复合率也限制了MoS₂在光催化领域的发展,因此可以将MoS₂与其他半导体结合构建异质结来提高其光催化效率。对MoS₂复合材料在光催化领域的应用研究进展进行了综述。

邻苯二甲腈树脂是一类新型的耐高温热固性树脂体系,为了改善其工艺性并满足严苛的环境性能需求,国内外针对邻苯二甲腈树脂体系开展了大量改性研究工作。着重从分子主链结构设计、固化方式及机理、树脂改性和复合材料改性等方面,介绍了改性邻苯二甲腈体系的研究进展,表明其具有优异的工艺性、耐候性和力学特性,展示出良好的应用前景。

将丙烯酸酯共聚物与纳米TiO₂利用羟基之间的缩合反应形成有机-无机杂化材料,涂覆于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜表面后,可提高基体薄膜的透光率,最高可达93.0%,性能优于共混改性材料。此外,薄膜表面接触角也在涂覆后有明显上升。经过热重分析可知,纳米TiO₂缩合改性后的杂化材料热分解温度高于纯共聚物和共混改性材料。

以双酚A(BPA)/双酚AF(BisAF)/双酚AP(BisAP)/双酚B(BisB)为双酚单体,分别与间苯二甲酰氯(IPC)、对苯二甲酰二氯(TPC)通过界面缩聚合成系列三元共聚芳酯(co-PARs)PAR-A、PAR-F、PAR-P和PAR-B。系统研究双酚单体种类对co-PARs及其薄膜结构与性能的影响。结果表明:与传统双酚A型聚芳酯PAR-A相比,PAR-F、PAR-P及PAR-B薄膜的介电性能都得到了明显的改善。其中PAR-F的溶解性、透明性和介电性能最为突出,其薄膜的介电常数仅为1.6,较PAR-A降低了36%,在微电子及5G通讯领域应用前景广阔。

采用两步界面组装法制备石墨烯/MnO₂纳米片(GMTF)三维复合薄膜电极,研究了复合薄膜的电化学性能。结果表明,MnO₂的赝电容和石墨烯的双电层电容相互协调,使得GMTF复合薄膜材料比单一的MnO₂纳米片或者石墨烯材料具有更佳的电化学性能。在三电极体系中,GMTF电极的比电容在5mV/s时达156.54mF/cm²,远高于石墨烯(40.24mF/cm²)和MnO₂纳米片(69.03mF/cm²)。此外,在两电极体系中,基于GMTF复合薄膜的固态超级电容器也显示出较高的面积比电容(120.49mF/cm²)和质量比电容(204.22F/g)、优良的循环性能。在功率密度为39mW/cm³时,能量密度能够达到1.735mWh/cm³。

采用真空辅助成型工艺制备三维浅交弯联Kevlar/EP装甲材料,分别对6种铺层方式及不同含胶量的装甲材料进行弯曲性能测试,并进一步分析材料的弯曲失效机理。结果表明:铺层方式不同时,三维浅交弯联Kevlar/EP装甲材料的弯曲特性曲线类似;纬纱为材料上、下层承载主体时,其弯曲性能明显好于经纱;含胶量在42%～49%范围内时,Kevlar/EP装甲材料的弯曲强度随着含胶量的增加呈现“先增加后下降”的趋势。

随着人们环保的意识的提升,低毒无污染的水性聚氨酯受到了极大关注,但线性的水性聚氨酯耐水性能差,稳定性不好,成膜强度低,限制了其应用。以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,聚丙二醇(PPG-1000)为软段,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂,不同比例的丙烯酸羟乙酯(HEA)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)作为封端剂,合成一系列超支化水性聚氨酯(WPU)乳液。采用傅里叶红外光谱、动态光散射、万能试验机、热重分析仪和扫描电子显微镜等方法对WPU乳液和光固化成膜后的性能进行表征。结果表明:合成的WPU乳液粒径分布均匀,随着TMP和PETA含量的增加,光固化后的WPU薄膜支化度增加,薄膜的耐水性能和热稳定性提高,抗拉强度最高可达23.1MPa,同时还具有56%的断裂伸长率。该超支化薄膜可应用于木制品、皮革、地坪涂料等方面。

采用硅烷偶联剂对SrAl₂O₄∶(Eu²⁺,Dy³⁺)发光材料进行耐水性表面包覆,比较不同包覆材料及用量下包覆效果的差异,并通过耐水性实验、余辉性能实验、超景深显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等手段对包覆前后的发光材料进行微观观察及表征,研究改性前后材料性能、表面形貌与成分的差异。结果表明,当以KH560为偶联剂、包覆比为9%(wt,质量分数)时,硅烷偶联剂能均匀地包覆在长余辉发光粉表面,可有效提高材料的耐水性能,同时发光材料的发光性能未受影响。

采用半封闭一步热解方法,以三聚氰胺为前驱物制备g-C₃N₄,然后以圆筒状硅藻土(DE)为载体,合成DE/g-C₃N₄复合材料。并选取天然鳞片石墨为基本原料,运用Hummers法合成了氧化石墨烯(GO),在一定量的DE/g-C₃N₄粉末中加入不同质量分数的GO,得到DE/g-C₃N₄/GO三元复合光催化材料。通过SEM、BET、EDS、XRD、FT-IR对样品的晶体结构、形貌等进行表征,研究复合材料对罗丹明B溶液的光催化降解性能。结果表明,当GO的烯掺量为5%时,DE/g-C₃N₄/GO在可见光下,120min时,对RhB的降解率为93.74%,分别比DE/g-C₃N₄和g-C₃N₄提高了15.05%和31.03%。

为探索相变调温Lyocell纤维的制备方法及其纤维性能,利用微胶囊法通过原液添加制备了调温 Lyocell纤维,通过电子显微镜、激光粒度仪、差示扫描量热仪以及扫描电镜等多种表征方法,表征了微胶囊分散液在N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液中的分散情况,并研究了微胶囊添加量对纺丝原液和纤维性能的影响,表征了改性后的纤维形貌,测试了在吸放热条件下,实际的升降温情况。结果表明:微胶囊分散液可以良好的在NMMO水溶液中实现分散,随着微胶囊添加量的增加,纺丝溶液的黏度和可纺性未发生显著的变化;适当提高微胶囊的添加量有利于提高纤维焓值,当微胶囊量提高到35%以上时,纤维焓值不再变化;改性后的纤维横截面可以发现微胶囊的嵌入,纤维表面变得凹凸不平;利用相变调温Lyocell纤维制备的无纺布进行吸放热测试,织物具有明显的双向调温功能。

用双酚A型环氧树脂、环氧稀释剂、酸酐固化剂及改性空心玻璃微珠,采用真空复合浇注工艺,制备出了超低密度、高强度的全海深固体浮力材料。通过密度测试、耐全方位静水压测试和力学性能测试等手段对浮力材料进行了表征。结果表明:制备的全海深浮力材料密度为0.638g/cm³,116MPa、24h全方位静水压下的吸水率为0.125%,单轴压缩强度为105.2MPa,剪切强度为35.7MPa,拉伸强度为33.4MPa,破坏强度141MPa,综合性能优异,已成功应用到上海交通大学研制的全海深无人潜水器上。

通过化学接枝法获得了氨基化埃洛石纳米管(N-HNTs),与聚磷酸铵(APP)复配制备了N-HNTs-APP/EP固体环氧树脂复合材料,并对复合材料的固化行为、力学性能、热降解行为、阻燃性能、残炭形貌进行研究。结果表明,添加5% N-HNTs-APP不仅促进了EP的固化反应,而且复合材料的力学性能得到全面提升,其中冲击强度和断裂伸长率较纯EP分别提高了63.9%和28.2%。同时,5% N-HNTs-APP/EP复合材料的极限氧指数(LOI)达31.7%,通过UL-94 V0级别,其热释放速率峰值(pHRR)、总热释放速率(THR)、烟释放速率峰值(SPR)和生烟总量(TSP)较纯EP均大幅下降。

选用一款自制的具有超支化分子结构的环氧树脂(EHBP),引入到双酚A型环氧树脂体系中参与树脂共固化,制备了一种超支化分子改性环氧树脂材料。采用DSC非等温曲线外推法,研究了混合树脂体系的固化反应动力学行为,优化了树脂的固化工艺条件。分析发现,EHBP对双酚A型环氧树脂具有明显增韧改性效果。在 EHBP最优加入量5%的情况下,与未添加超支化分子的对照样相比,固化物的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度和冲击强度均提升了约20%,且拉伸断裂伸长率提高了24%。动态力学分析(DMA)结果表明,EHBP的引入可以显著提升材料的阻尼峰强度,损耗模量从138MPa提高至185MPa,即有利于环氧树脂固化物的阻尼减振性能。单悬臂模式下震动测试频率从1Hz提高至100Hz,材料的阻尼峰从125℃向高温方向移动至156℃,对高频高温下的材料的阻尼性能有一定贡献。

以空心玻璃微珠为无机填料,通过与聚氨酯采取物理混合的方法,经过真空除泡,浇注,高温固化,制备获得聚氨酯/玻璃微珠低介电常数复合材料。通过测试不同含量、不同粒径以及不同湿度下玻璃微珠/聚氨酯材料的介电常数,分析玻璃微珠对聚氨酯材料介电性能的影响。结果表明:添加适当比例的空心玻璃微珠,聚氨酯材料能够在保持较好机械性能的情况下获得更低的介电常数。当空心玻璃微珠含量为15%时,复合材料在保持材料原有力学性能的同时,频率10⁶Hz时的介电常数由3.9降低到2.5左右。当复合材料在空气湿度较大的环境时,经过表面改性的复合材料的介电常数稳定性相比于未改性的稳定性好;玻璃微珠的粒径越小,复合材料的介电常数越低。

为了探索木质素对丙烯腈聚合原液的性能影响,用两种不同的木质素与聚丙烯腈(PAN)进行了不同配比的共混实验,并对共混后的溶液进行黏度、稳态流变性能、固含量、分子量等一系列测试。结果表明,共混溶液的黏度随着温度的升高而下降,60℃左右时相对稳定;随着两种木质素含量的增加,A木质素/PAN共混溶液黏度显著增加,B木质素添加量超过40%后溶液黏度降低;木质素添加量为40%时,L_A溶液黏度较纯PAN溶液黏度增加了192%,L_B溶液黏度大幅提升了133%。这些都与溶液内分子链形态的变化有关,由于木质素添加后,共混溶液表现出典型切力变稀的性质,共混溶液的温度、木质素添加量等因素都会影响溶液切力变稀的临界剪切速率。实验发现,固含量降低没有影响溶液黏度,且A木质素/PAN共混溶液分子量大,分散度也较平均。不同木质素在添加少量时对PAN原液的流变性能影响几乎相近,因此共混溶液中加入30%～40% A木质素较适宜。

采用无水体系气液界面法,制备了高结晶度的Ni₃(HITP)₂,并测试了相关的电致变色性能。其光学对比度达到28.8%,着色响应时间为8.0s,较长的着色时间是由于较高的结晶度,导致离子难以嵌入。尽管如此,结晶度的提高使Ni₃(HITP)₂薄膜的原子排列更加有序致密,提高了结构的稳定性,导致更好的循环性能(100圈仍保持94%以上)。

将Hummers法制备石墨烯产生的副产物经过高温炭化和氢氧化钾(KOH)活化后得到石墨烯残留炭(GR)。以GR、钼酸钠及硫脲为原料,在pH=3的前置溶液中,通过简单的一步水热法制备了二硫化钼/石墨烯残留炭(MoS₂/GR)复合电极材料。通过改变GR的加入量(5%、10%、15%),探究其对MoS₂/GR电化学性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电化学工作站对复合电极材料的结构、形貌及电化学性能进行表征和测试。结果表明:GR的加入会降低MoS₂的结晶度;随着GR加入量的增加,MoS₂/GR的尺寸会逐渐减小。当GR加入量为15%(质量分数)时,制备的样品15MoS₂/GR具有最高的比电容(312.0F/g),相较于纯MoS₂(110F/g)比电容提升了近3倍,并且在5A/g电流密度下循环1000次后,容量保持率为96.3%,表现出良好的循环稳定性。定量动力学计算表明,15MoS₂/GR的储能方式以扩散贡献为主。

多孔聚合物因具有高比表面积、孔结构可调性、孔隙结构丰富、合成方法多样而引起了广泛关注,在储能领域,可将其炭化后应用在超级电容器的电极材料中。在这项工作中用溶剂热法制备出多孔聚合物(PSC),以PSC为前驱体,一步炭化法制备多孔炭PSC-T。结果表明:多孔炭PSC-T具有石墨化结构,含有大量介孔。其电化学性能优异,在电流密度为1.0A/g时,比电容为190.1F/g,经过5000次的循环充放电后,比电容保留率为90%。

以1,1′-二氨基-2,2′-二硝基乙烯(FOX-7)为原料,经肼解反应、酰化反应、硝化环化反应合成了3-硝仿基-5-甲基-1,2,4-三唑(MFT),三步反应收率依次为84%、64%、66%。培养出中间体1-氨基-1-(2-乙酰基肼基)-2,2-二硝基乙烯(AHADNE)、目标产物MFT的单晶并进行了解析,两种化合物的晶体密度分别为1.624g/cm³、1.698g/cm³。采用差示量热/热重(DSC/TG)方法对MFT的热稳定性进行表征,其热分解峰温178.7℃,热稳定性良好。通过量子化学方法对MFT进行几何构型优化,并计算得到其标准固相生成焓为99.4kJ/mol。以Kamlet-Jacob公式计算了MFT的爆轰性能,其爆速为8051m/s,爆压为28.28GPa。

二维多孔Si/Al₂O₃/SiC薄膜材料的透射电镜截面微观结构表征中,存在薄膜易脱落、脆性大、耐磨性差,以及选区制备难度大、制样效率低、成功率低等问题。采用聚焦离子束技术,成功地进行了二维多孔Si/Al₂O₃/SiC薄膜的透射电镜截面微观形貌的表征。结果表明,聚焦离子束技术是一种可以有效减少二维多孔薄膜样品制备过程中的损伤,进行高质量进行透射电镜截面微观结构表征的方法。

采用一步溶胶-凝胶法将镧、氧化石墨烯(GO)和TiO₂三种物质复合,制备出一种高效的具有可见光响应的光催化材料。借助X射线衍射仪、X射线光电子能谱分析仪、扫描电镜等手段对该催化剂的晶体结构和形貌进行了表征,并以酸性红B作为目标污染物,研究了该复合材料在模拟日光辐照下的光降解性能。实验结果表明,镧和GO的掺杂显著提高了TiO₂的光催化活性,当镧掺杂量为0.5%(wt,质量分数,下同),GO掺杂量为0.2%时,对酸性红B的光降解率为95.6%。

运用高温固相法合成掺铈的氮化物荧光粉La₃Si₆N₁₁∶Ce³⁺。采用X射线衍射仪、能谱仪、荧光光谱仪对合成样品的结构、发光性能等进行研究,利用Rietveld方法对其结构精修,并计算了La₃Si₆N₁₁∶Ce³⁺的色坐标、色纯度和色温。结果表明:该荧光粉的色坐标为(0.4165,0.558),落在黄绿光区域,计算得到La_2.82Si₆N₁₁∶Ce³⁺_0.18的色纯度约为92.86%,具有较高的纯度,相关色温为4137K,属于中间色温。通过计算可得掺杂后La₃Si₆N₁₁∶Ce³⁺的带隙值为2.92eV,相对掺杂前略微减少,且La₃Si₆N₁₁∶Ce³⁺体系属于直接带隙结构,从而有利于提高其发光性能。

使用3种不同的上浆剂对碳纤维进行处理,用得到的碳纤维样品制备预浸料,评价了不同上浆剂处理后碳纤维的表面自由能以及丝束的展纱性能,将得到的预浸料制备成标准样件测定了力学性能。结果表明:3种上浆剂处理后碳纤维的表面性能有轻微差别,复合材料的层间剪切强度的差别也不明显。丝束的展纱性越好,复合材料的拉伸强度越高。上浆剂对层压板拉伸强度的影响程度约7.3%。

采用水溶液聚合法制备了蒙脱石/壳聚糖/丙烯酸/丙烯酰胺四元共聚水凝胶,通过单因素实验分别讨论了引发剂、交联剂、中和度、单体配比、反应时间、反应温度和蒙脱石用量等因素对水凝胶吸液倍率的影响;以养殖废水中盐酸强力霉素为目标污染物,初步探索了吸附质浓度、吸附时间、吸附剂用量、温度对盐酸强力霉素吸附效果的影响。

二氧化钛(TiO₂)半导体材料因优异的光电性能在太阳能电池、发光二极管和紫外探测器等光电器件领域得到广泛应用,引入表面活性剂制备的TiO₂纳米粒子具有更好的光电性能。采用低成本的油酸作为表面活性剂,通过溶剂热法在较低的反应温度下得到了具有高结晶性和窄尺寸分布的TiO₂纳米粒子,其粒径分布在10～11nm之间且纳米粒子的形状均一,具有优异的分散性能。热重分析表明500℃时油酸已完全分离,有利于TiO₂纳米粒子在光电器件中的应用。

以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为功能单体,采用分数聚合法合成了聚(苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯)[P(St-GMA)]磁性微球,利用三乙烯四胺(TETA)修饰P(St-GMA)磁性微球,制备表面含有氨基的P(St-GMA)-TETA磁性微球。采用光学显微镜、傅里叶红外光谱(FT-IR)和样品磁力振荡计(VSM)等手段进行表征,并将其应用于对含酸性品红(AF)的模拟废水吸附性能研究。考察了pH、吸附剂用量和吸附时间等因素对[P(St-GMA)-TETA]磁性微球吸附量的影响。结果表明:该吸附剂对AF的吸附符合准二级动力学模型,60min内基本达到吸附平衡,在298K时,最大吸附量高达171.821mg/g,Langmuir等温吸附数学模型能较好地拟合P(St-GMA)-TETA磁性微球对AF染料的吸附。

MoS₂能否高效激发过硫酸盐(PMS)产生高氧化性的过硫酸根基,很大程度上取决于MoS₂纳米片上活性边缘的数量。将MoS₂纳米片垂直生长在TiO₂基底上,能够充分暴露MoS₂的活性位点。通过静电纺丝、碳化和水热法成功地在TiO₂碳纤维上近垂直生长MoS₂纳米片,得到MoS₂@TiO₂/CNFs复合材料。在光照条件下,MoS₂@TiO₂/CNFs复合材料活化PMS后,对亚甲基蓝(MB)的降解率达到97.1%,比仅使用MoS₂@TiO₂/CNFs的催化体系降解速率提升4倍。连续循环5次后,降解率仍能保持在84.8%。以上结果说明MoS₂@TiO₂/CNFs复合材料具有优异的光催化性能和较高的稳定性。

硫酸锰溶液中重金属离子的深度净化,一直是锰行业研究的热点和重点。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)等手段对所制备的δ-MnO₂进行表征,利用Visual Minteq软件模拟硫酸锰溶液中Mn、Co和Ni的离子形态随pH的变化关系,研究不同pH条件对δ-MnO₂吸附硫酸锰溶液中Co²⁺、Ni²⁺的影响。结果表明:δ-MnO₂结晶性较差,缺陷和空隙较多,表面羟基丰富。随着硫酸锰溶液pH升高,δ-MnO₂对于Co²⁺和Ni²⁺吸附率逐渐增加,Co²⁺比Ni²⁺更容易被吸附。在低pH下,δ-MnO₂吸附效果受结构缺陷和空隙影响,pH高于5时,在表面负电荷和羟基的共同作用下大量吸附Co²⁺和Ni²⁺,Co²⁺、Ni²⁺吸附率最高达到99.98%、89.53%。对吸附后δ-MnO₂进行XRD和FT-IR分析进一步验证了吸附机理,为解决锰系电池原材料硫酸锰溶液中重金属杂质离子难去除问题提供一定基础。

以玉米芯半纤维素(木聚糖)为原料,以丙烯酸(AA)、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)为功能单体,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)分析水凝胶吸附金属离子前后的结构,并研究pH、吸附剂用量、温度、金属离子初始浓度、吸附时间对Pb²⁺吸附性能的影响。结果表明:吸附平衡时间约为300min,对Pb²⁺的最大吸附容量为1095mg/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,可以作为重金属废水处理用的生物质吸附剂。

相变材料由于相变温度恒定、储能效果好、稳定性好等特征,在建筑墙体中的应用越来越多。介绍了相变材料的分类及建筑用相变材料的选择原则,分析了影响相变墙体节能效果的因素,总结了相变储能墙体构件形式及特征,并对相变墙体在建筑中的应用节能效果进行了综合对比分析。结果表明,相变墙体的节能效果受到诸多因素的影响,包括相变材料自身特性、气候、墙体形式及材料经济性等。因此需要综合衡量才能得到相变材料在墙体中的最佳应用方式,使相变墙体的节能性能最优化。通过综合布局可以有效地发挥相变材料的高储能性,从而达到降低建筑能耗、提高室内热舒适性的目的。

采用超声分散和机械混合方法制备可打印的氧化石墨烯(GO)油墨,并利用3D打印技术和转印技术在聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上制备了多通道神经电极。结果表明:GO质量分数为7%时,油墨的黏度和储存模量最佳。在掺杂GO质量的50%的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯硅氧烷)(PEDOT∶PSS)后,油墨的稳定性提高,电阻率下降了100倍。同时PEDOT∶PSS的引入提高了GO片层之间的结合力,避免了电极在干燥过程中的开裂。经过氢碘酸的处理后,电极的电阻率降低了近100倍,掺杂了PEDOT∶PSS电极的电荷储存容量增加了近1.7倍。在1kHz时的电化学交流阻抗由108Ω/cm²降低至70Ω/cm²。该研究为通道柔性神经电极的制备和打印油墨的设计提供了一个简单可行的方法。

以自制含木质素纳米纤维素纤丝(LCNFs)为增强相,聚乙烯醇(PVA)为基体,通过一次冻融制备 LCNFs/PVA复合水凝胶。研究LCNFs添加量对复合水凝胶微观结构及含水量、吸水溶胀率、抗压缩性能的影响,以及载药复合水凝胶的药物释放模型及抑菌效果。结果表明,复合水凝胶呈多孔网络结构;其含水量及溶胀率随 LCNFs添加量的增加而降低,抗压缩性能LCNFs随添加量的增加而增加。载药水凝胶药物释放模型符合Korsmeyer-Peppas模型,药物释放率可达95%以上,且对测试细菌有良好的抑制作用,在伤口创面敷料等领域具有潜在的应用前景。

对路面超疏水材料的抑冰性能研究进展进行了综述。首先对超疏水性的基本理论进行了论述,然后系统论述了超疏水材料的防结冰机理和疏冰机理。超疏水材料通过抑制表面液滴的成核过程以及通过自身的低表面能和粗糙结构达到降低冰与基质之间粘附力的效果。且对超疏水在道路工程中的应用进行了论述,同时对其在应用中存在的问题进行了分析,指出发展具有良好耐久性能的超疏水表面将是今后路面抑冰研究的重点。

通过改变工艺条件、润滑油预处理胶粉以及添加外添加剂等3种方法,探究其对橡胶粉改性沥青相容性及其他性能的影响;在此基础上制备3种橡胶粉复合改性沥青,并对其进行基本性能、红外以及热重测试分析。结果表明:工艺条件的改变以及润滑油预处理胶粉对橡胶粉改性沥青相容性改善效果有限,且会对其他性能造成不利影响;在外添加剂中,疏水性纳米白炭黑、偏苯酸酐对橡胶粉改性沥青的相容性改善效果明显,能够达到改性沥青相容性的技术要求(软化点差小于2.5℃)。从物理性能和微观性能分析3种橡胶粉复合改性沥青可知,与其余两种复合沥青相比,复合沥青P-CRMA/E不仅相容性好,且物理性能较为优越,满足改性沥青的各项技术要求。

将被动式辐射冷却结构纳入个人热管理技术,可以有效地保护人类免受日益加剧的全球气候变化的影响。以SiO₂和聚酰胺6(PA6)为原料,采用工业化熔融纺丝方法制备具有被动辐射降温功能的长丝,并通过手动织布机将其编织成织物。测试了SiO₂/PA6长丝的无机粒子分散情况、纤维力学性能及其织物的室内外辐射降温性能。结果表明,无机粒子在纤维中分散均匀;当SiO₂粒径为4μm,质量占比为5%时,性能最优。同时,在模拟夜间冷却效果的实验中,与未添加SiO₂的织物相比,添加SiO₂的织物具有4℃的降温效果。

采用二次熔融的高温固相法合成了一系列Dy³⁺/Tm³⁺共掺钠-钆-磷钨酸盐(NGPW)荧光材料,研究了其光致发光特性和热稳定性,以及CIE与激发波长的映射关系。改变激发波长可以让NGPW∶2% Tm³⁺,xDy³⁺(x=1%、2%、3%、4%、5%)荧光粉的颜色从蓝色-冷白色-暖白色-黄色连续变化。在356nm和363nm激发下,可实现白光发射。对共掺杂荧光粉的荧光衰减曲线进行表征,验证了该荧光粉中Dy³⁺和Tm³⁺之间存在能量转移。详细研究了能量传递效率和能量传递机理。NGPW∶2% Tm³⁺,xDy³⁺荧光粉有望成为极具潜力的色彩可调的单组分荧光粉。

以丙烯酸(AA)、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)、膨润土(BT)、黄原胶(XG)为聚合原料,偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(Va-044)为引发剂,采用水溶液聚合法制备了有机-无机复合吸水树脂。对聚合反应条件进行优化并对吸水树脂的保水性能及在不同溶液中的吸水性能进行了测定。结果表明:膨润土/黄原胶复合吸水树脂的最佳制备条件为:NMBA、Va-044、XG、BT用量分别占AA质量的0.7%、0.7%、2.5%、2%,此时吸水树脂溶胀倍率最大,为272.0g/g。复合吸水树脂拥有良好的保水性能,7d后保水率为83.5%。此外,吸水树脂表现出优良的pH响应性能和盐响应性能。

为了实现可持续发展的未来,固体氧化物电解电池(SOECs)作为一种结合二氧化碳还原和可再生能源利用的高效技术越来越具吸引力。综述了目前常用的SOEC电解CO₂的阴极材料,包括金属氧化物、钙钛矿、双钙钛矿型以及原位析出金属/合金型阴极材料的相关研究工作,并探究了CO₂电解的阴极反应机理,以期为后续阴极材料的研究提供思路。

以回收废PET饮料瓶粉碎料(rPET)为填料,采用熔融共混法制备了聚酰胺6/rPET(PA6/rPET)合金,通过力学性能测试和扫描电镜分析(SEM)等方法,研究了共混物的力学性能和冲击断面形貌,并对合金材料调湿处理前后的力学性能进行了比较。结果表明:rPET含量对合金材料的力学性能具有较大影响,材料的拉伸强度、冲击强度均随rPET含量的增加呈降低趋势,而弯曲强度先增大后减小;相容剂PP-g-MAH能够有效地增加PA6与rPET界面结合能力,从而明显改善合金材料的韧性,其最佳用量为12%;调湿处理能有效地提升合金材料的冲击强度,但高温调湿对合金的拉伸强度和弯曲强度影响较大,常温调湿处理效果好于高温调湿处理;当rPET含量为40%,PP-g-MAH用量为12%时,经常温调湿处理后合金的综合力学性能最佳。

为充分利用当地农业废弃物水稻秸秆,以南粳46水稻秸秆为原料,用氧化还原的处理方法,通过光学表征、红外光谱、微观形貌及元素分析来研究不同浓度硝酸银溶液对纳米银颗粒生成的影响,用热重分析法和抑菌环法测试了薄片的主要性能,探索氧化还原法制备纳米银颗粒在水稻秸秆纤维上的应用。结果表明:氧化还原法在水稻秸秆纤维上较好地负载上纳米银颗粒,具备一定的抑菌效果,不同浓度的硝酸银溶液对纳米银颗粒的粒径和分布影响明显,硝酸银浓度为40mmol/L时纳米银颗粒负载和抑菌效果最佳。

通过西瓜果肉(WMF)和中和丙烯酸(AA)的自由基接枝共聚,成功合成了一种基于生物质材料的低成本、环保型的高吸水复合材料(WMF-co-AA),并通过扫描电子显微镜和红外光谱分析仪对其结构和形态进行表征。探究了WMF含量对复合材料溶胀能力的影响,对复合材料的吸水率、保水性、耐热性、耐盐性进行了研究。结果表明,WMF成功地接枝在丙烯酸单体上,且复合材料在去离子水和0.9%(wt,质量分数)NaCl溶液中的最佳吸水率分别为702g/g和70g/g。在pH范围为4～10的溶液、不同的盐溶液及阴离子表面活性剂溶液中也具有优异的溶胀性能,表明其具有良好的pH稳定性和耐盐性。此外,复合吸水材料对多价金属离子具有一定的吸附性能。

水中2,4-二硝基酚的分析检测具有重要意义。以胡麻籽壳为碳源,1-己基-3-甲基咪唑氯盐为溶剂,绿色制备了铈掺杂的碳量子点(LCQDs)。透射电镜结果表明所得LCQDs呈球状,粒径范围1～9nm。基于2,4-二硝基酚对LCQDs的特异性荧光淬灭作用建立了一种2,4-二硝基酚的荧光分析方法,最佳实验条件下,检出限为1.8μmol/L。该方法用于实际水样检测时,回收率可达94.6%～103.5%。