Vitrimer材料在高温下可进行再加工,通过可逆的交换反应进行材料内部网络拓扑结构的重排,释放材料内部应力,并且具有优于热塑性材料的力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能等特点。主要介绍了Vitrimer材料的研究背景和特性;讨论和对比了以结合键类型为基础的分类反应机理;阐述了近几年Vitrimer材料的研究进展;以及对Vitrimer材料的应用前景作出展望,以期能够为Vitrimer材料的研究提供新的研究思路和研究方向。

功能高分子因其轻质、廉价、良好的加工性,已成为制备材料的热门选择。碳纳米管是一种具有一维管状结构和优异热学、电学、机械等性能的碳纳米材料。功能高分子/碳纳米管复合材料由于不同成分之间可以产生协同效应,使其各种物理化学性能得到增强,因而复合材料在很多领域有着极大的应用前景。以功能高分子/碳纳米管复合材料为综述对象,讨论了在超级电容器、太阳能电池、传感器以及其他领域中的应用进展,同时也对其发展前景进行了展望。

沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)作为金属有机框架材料(MOFs)的分支,不仅具有较大的比表面积,而且可包覆、吸附粒子。因而成为催化、分离等领域的研究热点,但在阻燃聚合物应用中研究较少。基于此,论述了ZIFs的基本结构,重点综述了近年来国内外ZIFs作为各种聚合物复合材料的高效阻燃添加剂及其对阻燃性能的影响。最后,对ZIFs阻燃剂未来发展的机遇和挑战进行展望。

脂肪酸相变材料是目前重要的储热功能材料之一,因其稳定的化学性质和优异的物理性能被广泛关注,但是也存在相变温度不理想、易泄漏和热性能不稳定等问题。通过现有文献,总结了对脂肪酸相变材料相变温度不适宜和热导率低的改良方法;针对易泄露的问题讨论了多孔介质吸附和微胶囊化两种有效的解决方法;对比了两种制备方法得到的脂肪酸复合相变材料微观结构的差异,并分析了两种制备方法的优缺点;综述了脂肪酸复合相变材料热稳定性能的影响因素。最后就脂肪酸复合相变材料发展现状提出了今后的研究方向,为建筑节能材料的发展提供理论基础。

针对当前可穿戴电子产品不断发展对柔性供能器件提出的小型化、灵活化以及可弯曲、折叠的要求,介绍了柔性纤维状锂离子电池的结构,总结了近年来柔性纤维状锂离子电池材料及固态电解质材料的研究进展,指出发展安全可靠、适应性强且性能稳定的柔性纤维状锂离子电池材料是未来可穿戴供能器件的发展重点。

随着现代社会的快速发展,对酚醛树脂的韧性、耐热性、耐水性等方面有了更高的要求,以腰果酚部分替代苯酚后合成腰果酚改性的酚醛树脂,不仅能够提高其韧性及耐热性,还能大大降低生成产成本,绿色环保。因此,腰果酚用作酚醛树脂的生物质改性剂具有较强的应用价值。介绍了腰果酚的结构与性质,简述了腰果酚改性酚醛树脂的制备方法、改性方法,及其在摩擦材料、模塑料、酚醛泡沫、涂料、复合材料等领域的应用。

随着工业的发展,废水排放量的不断增加,对环境造成了极大的污染。因此,需要一种高效的废水处理方法。膜分离技术是去除水中污染物的一种可持续、高效的现代分离技术,已被广泛应用于废水处理方面。TiO₂作为一种常用的去除污染物的催化剂,具有化学稳定性好、无毒无害、催化活性高等特点。而将TiO₂纳米颗粒添加至聚合物基质中制备的TiO₂复合膜,不仅可以避免TiO₂在水溶液中易团聚的问题,而且能提高聚合物膜在高温下的渗透选择性和稳定性。重点介绍了TiO₂复合膜的制备方法,探讨了复合膜的改性技术及降解废水中污染物的机理。并针对TiO₂复合膜材料在污染物降解应用中存在的问题,提出了相关研究趋势,旨在为TiO₂复合膜材料的理论研究和工业推广应用提供参考依据。

锂离子电池因其高能量密度、长寿命和低自放电率而成为目前占主导地位的移动电源。锂离子电池的安全性一直受到人们的关注。隔膜作为锂离子电池的重要组成部分,既为锂离子的传输提供了通道,同时又隔离了正负电极,防止了电池短路,对锂离子电池的安全性起着重要的作用。近年来,研究人员从方法、材料和实际要求的不同角度致力于开发各种多功能安全隔膜。主要关注高热稳定性、高安全性隔膜的最新进展,用于高安全锂离子电池。此外,还提出了下一代高安全性、锂电池隔膜的未来发展方向和挑战。

TiO₂纳米管阵列是一种比表面积大、光电催化性能高效稳定、成本低廉、无毒的新型半导体材料,在光催化降解污染物、光解水制氢和新能源电池等领域有着广阔的应用前景。但由于TiO₂禁带宽度大,只能吸收紫外光,可见光利用率低,因此要对TiO₂纳米管进行改性,拓宽其光谱吸收范围,提高其光电转换效率。综述了近年来TiO₂纳米管阵列的制备、改性及应用等方面的研究进展。

有序介孔材料因其具有较大的比表面积和适中的孔径被广泛应用于催化、吸附、生物医药等领域。利用固体废弃物及硅酸盐矿物合成有序介孔材料具有成本低的优点,因此受到了研究者的广泛关注。总结了利用农业固废、工业固废及硅酸盐矿物合成有序介孔材料的相关研究进展,讨论了预处理方式、合成方法及材料中各元素对有序介孔材料的影响。最后,指出了利用不同原料合成有序介孔材料所面临的问题并展望了未来的发展方向。

由于间歇性可再生能源供应的不断增加,电池储能系统在能源消费方面有巨大需求,钒氧化还原电池系统因其可扩展性和稳定性备受关注。膜材料是该类电池系统的关键组件,对电池系统的性能和运行成本有较大影响。基于Nafion基质子交换膜的钒离子选择性低和材料成本高等问题,研究者进行了大量探索。通过材料改性或使用替代材料可以提高膜性能、降低膜成本,进而促进该类电池系统的工业化应用。综述了不同类型膜材料的研发进展,分析了决定膜性能的重要因素,指出了未来可能提高电池系统性能、降低电池成本的新型膜材料的发展方向。

光催化技术具有绿色、清洁、环境友好等优点,被广泛应用于降解水体中的有机污染物。其中,TiO₂光催化剂由于其独特的优势,被认为是一种十分具有前景的光催化剂。然而,其本身存在着带隙能较宽可见光响应不足与载流子复合几率高等缺点导致光催化活性受限。为解决以上问题,TiO₂与异质结的结合引起了研究者的兴趣。并且采用一定的改性手段制备的非常规TiO₂基异质结,具有很高的光催化降解能力。但这些新型光催化剂在实际应用中仍具有极大的挑战,例如成本较高、稳定性较差以及副产物毒性风险高等等。基于此,对现有TiO₂基异质结的相关研究进行了系统全面的综述,以期为后续研究提供一定的理论支持。

在半导体光催化材料中,磷酸银(Ag₃PO₄)表现出优异的光催化活性。Ag₃PO₄与其他物质复合形成Z型Ag₃PO₄基异质结时,能够显著增强光催化活性及其稳定性并扩宽可见光响应范围,弥补Ag₃PO₄的易光腐蚀、颗粒尺寸较大等缺点。围绕Z型Ag₃PO₄基异质结光催化复合材料的研究现状、制备方法、微观结构与组成、性能分析和应用进行阐述,最后对该材料未来的发展趋势进行了展望。

针对三元乙丙橡胶(EPDM)的非极性特点所带来的界面粘接性能较差的技术问题,采用密炼机改性及单螺杆挤出工艺,对EPDM进行接枝极化改性,获得了不同接枝率的改性EPDM(g-EPDM)。并将g-EPDM作为第二基体制备了EPDM绝热材料,研究了其对EPDM绝热材料的加工性能、力学性能、烧蚀性能和粘接性能的影响。结果表明,g-EPDM接枝率的增大及其添加量的增加都有助于提高EPDM绝热材料与金属的粘接强度;当g-EPDM添加量为30份时,接枝率为0.305%的g-EPDM(0.305%-g-EPDM)填充的EPDM绝热材料具有较优异的加工性能和粘接性能,其与铝片的粘接性能达3.8MPa,相较不添加g-EPDM的绝热材料提高了79.2%。0.305%-g-EPDM添加量为15份时,EPDM绝热材料的综合性能最佳,其抗拉强度为11.4MPa,断裂伸长率达500%以上,线烧蚀率为0.058mm/s,与铝片的粘接剪切强度为3.06MPa。

以PP等材料作为塑料组分,以丙烯酸酯橡胶(ACM)、氯丁橡胶(CIIR)等制得的硫化胶作为橡胶组分,采用动态硫化的方法制得ACM/PP热塑性弹性体,并对其进行流变性、力学性能、表面形貌和动态热机械分析。研究结果表明,添加10份经过改性的白云母(1250目)、10份EPDM-g-MAH作为增容剂,以及松香、酚醛树脂作为增粘树脂,均能提高ACM/PP热塑性弹性体的力学性能。分析ACM/PP热塑性弹性体的表面形貌发现,添加EPDM-g-MAH和酚醛树脂能够提高弹性体中各组分的相容性,弹性体中白炭黑和片状白云母在基体中分散较为均匀、聚集体少。添加了白云母、EPDM-g-MAH、松香、酚醛树脂后,所制得的热塑性弹性体具有较宽的阻尼温域和较高的阻尼性能。在-60～70℃,使用酚醛树脂制备的ACM/PP热塑性弹性体阻尼性能更佳。

利用层层自组装法在碳纤维表面构建多组分氧化石墨烯/聚醚胺/碳纳米管,在碳纤维表面构建新型界面相,从而提高碳纤维与树脂基体的结合能力。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和显微共焦拉曼光谱仪分析了碳纤维表面结构和官能团,采用热导仪测试了碳纤维复合材料的热导率,采用万能试验机测试了碳纤维复合材料的层间剪切强度(ILSS)、复合材料的弯曲强度和弯曲模量。结果表明:当碳纤维表面氧化石墨烯/聚醚胺/碳纳米管循环组装2次后,碳纤维复合材料的热导率提高了51.5%,层间剪切强度提高了52.2%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了33.3%和60.1%。

首先用混酸法对碳纳米管(CNTs)进行酸化,制得羧基化碳纳米管(C-CNTs)。以C-CNTs作为填料,采用溶剂混合法制备了羧基化碳纳米管/环氧树脂(C-CNTs/EP)复合材料,通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、电子万能试验机、宽频介电阻抗谱仪等对产物进行了表征和分析测试。结果表明:CNTs经羧基化后,长径比相对变小,搭接和缠绕程度相对降低,当C-CNTs质量分数为2%时,C-CNTs/EP复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别比EP提高46.1%、27.1%和33.5%;玻璃化转变温度比EP提高8.6℃;当C-CNTs质量分数超过1%,C-CNTs/EP复合材料的介电常数随C-CNTs质量分数的增加而快速增大。

Ti₃C₂T_x基于其金属导电性和表面可调性,被广泛被应用于能量转换与存储领域。通过对比研究盐酸、氢氟酸、氢溴酸及各种酸液组合对Ti₃AlC₂刻蚀产物Ti₃C₂的物相、形貌及电化学性能的影响,探索各卤族酸对Ti₃AlC₂的刻蚀机理。实验结果表明,HCl+HF+H₂O混合酸液在60℃下对Ti₃AlC₂刻蚀结果较佳,刻蚀产物Ti₃C₂T_x的纯度较高,底液具有类手风琴状;上清液为薄片状,且具有较好的韧性和丁达尔光学效应。通过结合氢氟酸的强腐蚀和盐酸的强酸,在考虑安全与环保的前提下,制备出的Ti₃C₂T_x纯度高,电化学性能好。

为拓展碳纳米纤维在环境清洁领域的应用,提高碳纳米纤维的水接触角,改善膜表面的疏水性能,获得疏水性较好的碳纳米纤维薄膜,利用静电纺丝法将纳米纤维素(CNFs)与碳纳米纤维前驱体复合,获得具有低表面能和良好疏水性能的纳米碳纤维/纳米纤维素复合纤维膜。通过对纳米纤维素含量进行调控,经预氧化和碳化处理后得到一系列具有规则三维空间网络结构的复合纤维膜,并探究不同纳米纤维素含量对复合纤维膜疏水性能的影响。结果表明:纳米纤维素修饰复合纤维膜随着碳化程度的提高其表面能呈现逐渐降低的趋势,其对水的接触角也逐渐增大,疏水效果得到较大幅度提升。随着纳米纤维素含量继续增加,复合纤维膜的水接触角呈上升趋势,未添加前接触角为36.13°,当纳米纤维素添加质量为20％时,水接触角最大为132.14°,提高了366%。

以Co(NO)₃·6H₂O为钴源,(NH₄)₂S₂O₈为聚合引发剂和硫源,通过原位聚合和煅烧两步法制备Co₉S₈/C复合材料,同时,为了进一步提高其电化学性能,在原位聚合过程中掺杂碳纳米管(CNTs),得到Co₉S₈/CNTs/C复合材料,并研究CNTs掺杂对Co₉S₈/CNTs/C复合材料电化学性能的影响。结果表明:复合物中CNTs的作用主要在于提高复合材料的电子和离子传导特性,使所制备的复合材料表现出更高的比容量。当CNTs掺杂量为0.2g时所制备Co₉S₈/CNTs/C-0.2复合物在0.1A/g、0.2A/g、0.3A/g、0.5A/g、1.0A/g和2.0A/g时比容量分别为1117mAh/g、985mAh/g、916mAh/g、846mAh/g、793mAh/g和710mAh/g,当电流密度返回到0.2A/g时,其比容量为938mAh/g,表现出良好的倍率性能,其在1.0A/g电流密度下经400圈循环后的比容量为472.6mAh/g,容量保持率为69.1%,表现出良好的循环性能。

采用高分子网络凝胶法制备了Fe、Ce单掺和共掺TiO₂粉体,采用热重(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光(UV-Vis)对粉体的热效应、晶体结构、吸收光谱进行了研究。结果表明:与纯TiO₂相比,无论单掺还是共掺,TG变化基本上是一致的,但是掺杂后明显提高了锐钛矿相向金红石相的转变温度。Fe、Ce离子的掺杂并未改变TiO₂的物相组成,Ce离子的掺杂会抑制锐钛矿向金红石的转变而Fe离子会促进转变进行。Fe、Ce单掺与共掺TiO₂,形貌无明显变化,掺杂后都可以细化TiO₂晶粒,从而增大粉体的比表面积。共掺比单掺可见光吸收性能要好,当掺杂量为1.0% Fe-0.5% Ce时,样品光吸收带边红移最明显,达到556.8nm。

基于酚醛/聚乙烯醇缩丁醛(PF/PVB)树脂体系开展阻燃改性研究,以乙醇为溶剂,分别采用苯并噁嗪树脂(BOZ)、10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO-HQ)和羟基乙叉二膦酸(HEDP)这3种改性剂对PF/PVB树脂进行阻燃改性研究,制备了成膜性良好、阻燃性和热稳定性优异的改性酚醛树脂薄膜。结果表明:使用3种改性剂阻燃改性酚醛树脂薄膜的极限氧指数(LOI值)从19.8%分别提高到22.2%、22.4%和26.6%,600℃残炭率分别从31.8%提高到39.9%、45.7%和42.6%,3种阻燃改性剂具有不同的阻燃机理。当体系配比为PF/PVB/HEDP=60/40/5时,树脂薄膜具有最佳的阻燃性能。

采用手工铺料法制备了水性无机硅树脂/玄武岩纤维中空织物复合材料,在其表面涂覆防火涂料,三次固化制备出防火玄武岩纤维中空织物复合材料。采用电子万能试验机、氧-乙炔烧蚀试验机、热重分析仪表征了复合材料的力学性能、阻燃性能和耐高温性能。详细考察了防火涂料用量和固化工艺对复合材料力学性能和阻燃性能的影响,研究了材料的结构和耐高温性能。结果表明:防火涂料用量为14.5%,第一次固化温度80℃/固化时间5h,第二次固化温度120℃/固化时间4h,第三次固化温度120℃/固化时间1.5h,在上述固化工艺条件下复合材料的力学性能和耐烧蚀性能较好;其拉伸强度、弯曲强度、质量烧蚀率分别为34.97MPa、60.36MPa、61mg/s;复合材料热失重15%的温度为683.9℃;防火涂料的涂覆有助于提升复合材料的耐高温性能。

以全氟辛酸(PFOA)和2-氨基2-甲基-1,3丙二醇(AMPG)自制含氟长链的二元醇(FMPG),采用HDI三聚体(HDT)和二乙醇胺(DEOA)合成了六羟基多元醇(HDPO),采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、含氟二元醇(FMPG)、二羟甲基丙酸(DMPA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)和六羟基多元醇(HDPO)为主要原料合成了氟改性的UV固化水性星型聚氨酯(FWPU)。研究了FMPG含量对星型水性聚氨酯涂层材料性能的影响。结果表明:随着FMPG含量的增加,材料疏水性与耐水性会提高,涂层材料的耐热性也会得到进一步增强,当FMPG添加量在8%时对涂层材料的太阳光谱透过性能几乎没有影响,综合性能最佳。

以泡沫镍(NF)为基底,通过一步水热法制备不同镍钴比的层状双氢氧化物(NiCoMo-LDH/NF)纳米催化剂,并借助X射线衍射和扫描电镜对催化剂的物相和形貌进行表征分析,研究催化剂元素组分调控对其电催化性能的影响。通过元素组分的调控,改变催化剂的显微结构,当Ni∶Co=1∶2(摩尔比,下同)时,Ni₁Co₂Mo-LDH/NF催化剂密集的纳米片结构,有利于活性位点的暴露和中间体吸脱附,以及电荷的快速传输,进而促使析氧反应的进行。电化学测试表明,在1mol/L KOH溶液中,电流密度达到10mA/cm²时,Ni∶Co=1∶2的纳米材料过电势仅为266mV,塔菲尔斜率为82.45mV/dec。此外,经12h的时间-电流稳定性测试后,材料的催化性能和形貌未有明显改变。可见,当Ni∶Co=1∶2时,材料表现出优异的催化活性和稳定性。

传统单相TiO₂在光催化过程中存在光生载流子复合率高、能带较宽、水相中易团聚等特点。为了提高TiO₂的光催化效率,利用简易水热法将氮化碳量子点(CNQDs)负载在TiO₂空心球(K-T)上制成CNQDs/TiO₂复合材料,并用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行了表征,通过光催化降解罗丹明B(RhB)、对氯苯酚(4-CP)研究了不同CNQDs负载量对CNQDs/K-T复合材料光催化性能的影响。结果表明:利用简易水热法制备了CNQDs/K-T复合材料,其表现出高光催化反应活性且具有良好的稳定性。当CNQDs负载质量为1%时,复合材料对罗丹明B(RhB)和对氯苯酚(4-CP)的光催化降解效率约为传统单相TiO₂的3.0倍和3.4倍。

以三氯氧磷和季戊四醇磷酸酯为原料合成了一种膨胀型无卤阻燃的中间体二((1-氧化-2,6,7-三氧-1-磷酸甲酯[2,2,2]辛烷-4-甲基)磷酸氯化物(PASPO),然后将PASPO与双酚A反应得到添加型阻燃剂四((1-氧化-2,6,7-三氧-1-磷酸双环[2,2,2]辛烷-4-甲基)(丙烷-2,2-二(4,1-苯基)二(磷酸盐)(PPSPBA),在聚对苯二甲酸丁酯(PBT)中添加PPSPBA制备了阻燃PBT复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪对磷系阻燃剂PPSPBA进行表征;使用氧指数测定仪和水平/垂直燃烧测定仪对复合材料阻燃性能进行测试;采用扫描电子显微镜对复合材料燃烧后的残炭进行分析;使用拉伸试验机、数字冲击试验机对复合材料力学性能进行测试。结果表明:在PBT中加入80份PPSPBA阻燃剂,在不影响力学性能的前提下,使PBT的极限氧指数达到29%,阻燃效果提高了31.82%。

以三聚氯氰(CNC)、三羟甲基氨基甲烷(TRIS)和二乙烯三胺为原料合成了一种新型多羟基三嗪基炭化剂(TTDC)。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、固体核磁共振(¹³C-NMR)、元素分析和热重分析(TG/DTG)测试对TTDC的化学结构和热性能进行了分析。通过熔融共混的方法将聚磷酸铵(APP)、TTDC和二氧化硅(SiO₂)加入聚丙烯(PP)中制备PP复合材料。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、TG/DTG和锥形量热(CCT)测试研究了PP复合材料的阻燃性能和热稳定性,并采用扫描电镜(SEM)和拉曼光谱对残炭的表面形貌和结构进行了研究。结果表明:APP和TTDC具有良好的协同阻燃作用,PP、APP、TTDC和SiO₂比例为75∶16∶8∶1时,阻燃效果最佳,PP复合材料的LOI值为32.8%,达到UL-94 V-0级,800℃残炭量达到8.12%,热释放率峰值从纯PP的846.46kW/m²下降到236.61kW/m²。通过燃烧行为、残炭形貌和力学性能的综合分析,表明TTDC是一种高效的炭化剂。

从分子结构设计出发,以苯硼酸(PBA)与羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)为原料,通过缩聚反应制备了一种新型剪切增稠胶(PPBS)。通过傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪对材料的水解性和热稳定性进行表征,同时利用旋转流变仪对PPBS的线性粘弹区域、能量耗散能力及粘弹性进行研究。结果表明:PPBS具有更为优异的耐水解性和热稳定性,其最快分解温度和完全分解温度分别在466℃和568℃左右;通过Lissajous曲线中应力-应变曲线所包含的面积发现PPBS的能量耗散性能更优异;通过频率扫描发现其储能模量随着外界激励的增加增大5个数量级达到0.64MPa,材料表现出典型的剪切硬化性能,并且具有更为优异的相对剪切增稠效应。

利用反应分子动力学ReaxFF方法模拟了聚乙烯热解碳沉积二氧化硅基底的微观过程,通过分析沉积过程中碳结构、体系产物数目及碳碳径向分布函数的变化来揭示聚乙烯碳化机理。结果表明:碳结构的形成主要是远离基底芳香环的沉积成片生长和靠近基底的小分子碳的渗入、析出,连接在沉积的碳结构上。其中远离基底的聚乙烯热解有两个方向,一是直接热解为小分子的碳氢化合物(C₂H₄、C₃H₆、C₄H₈等),继而小分子碳氢化合物继续反应脱氢,重组形成碳链和碳环;二是未完全断链的碳氢长链(C>5),与碳氢小分子进行反应。研究温度和保温时间对沉积的影响得知,升温可以加快反应速率,但不改变整体的反应趋势。温度为2500K,在保证碳源充足的情况下,会有更多的碳形成稳定的碳环结构,持续生长。从ReaxFF动力学角度研究高分子聚合物制备碳材料的机理,可以为相关实验研究提供理论支持。

为提高热解炭黑改性沥青的低温性能,以熔融共混法工艺,制备了热解炭黑与鸡毛纤维复合改性沥青。基于响应曲面法的中心复合设计,以热解炭黑掺量、鸡毛纤维掺量、鸡毛剪切时间为自变量,对复合改性沥青进行针入度、延度、软化点实验。以针入度、延度、软化点综合最优为目标,确定了热解炭黑掺量、鸡毛纤维掺量、鸡毛剪切时间优化参数。模型优化结果显示,最佳水平组合参数为热解炭黑掺量10.6%、鸡毛纤维掺量1.8%、鸡毛剪切时间6.8min,对最佳水平组合参数复合改性沥青进行响应变量实验,验证结果在4.6%误差范围内。路用性能实验表明,与基质沥青相比,复合改性沥青混合料的动稳定度由2243次/mm增加到3120次/mm,最大弯拉应变由3089με增加到3299με,高温稳定性与低温抗裂性均得到提高。

采用煅烧-铵盐复合改性方法制备了室温甲醛去除用竹基活性炭,并运用热重分析仪(TG-DTG)、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)、N₂吸附脱附仪等分析了复合改性对样品热稳定性、组织结构、比表面积和表面官能团的影响规律。结果表明:经煅烧-铵盐复合改性的竹基活性炭样品由非晶体组成,样品表面富含羟基、SO、C—H或O—H等官能团,样品中含有大量的介孔、大孔等,其比表面积、孔容分别为164.21m²/g、0.1363mL/g,分别是未改性样品的195.49倍、10.65倍,从而使样品的室温甲醛去除率达到97.21%,比未改性样品增加了46.99%。煅烧-铵盐复合改性有利于改善竹基活性炭的孔结构、表面性质等,从而提高其室温甲醛去除性能。

利用水热合成法制备出具有不同直径且表面富含羟基的球形碳基催化助剂,并在水相体系中详细探讨了催化助剂尺寸对纤维素水解成糖效率的影响。结果表明:球形碳基催化助剂在直径400～1000nm的范围内对促进纤维素水解成糖响应均具有良好的作用能力,展现出较高的水解成糖效率。仅随纤维素颗粒尺寸的增加,在一定程度上纤维素的水解成糖效率有所降低。在全水相低酸体系中,最优的水解条件下,纤维素转化率可超过95%、水解成糖效率高达73%～74%。

以氮化碳(g-C₃N₄)为载体,采用液相还原法制备了一系列Pd-P/g-C₃N₄催化剂用于甲酸分解制氢,通过优化还原温度和活性组分负载量可以显著提高催化剂性能。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜和X射线光电子能谱仪对催化剂的晶相结构、微观形貌、活性组分分布以及价态进行分析,并通过甲酸分解制氢实验测试了催化剂的甲酸分解制氢活性。结果表明:使用次磷酸钠还原剂需要在较高还原温度(90℃)才能实现Pd-P活性组分在 g-C₃N₄载体表面的高度分散,获得较小的纳米粒子,过高或过低的还原温度都不利于制备高性能催化剂。当Pd负载量为8.0%(质量分数)时,2-Pd-P/g-C₃N₄催化剂表现出最佳催化性能,通过动力学研究和Arrhenius方程计算得到该催化剂的甲酸分解活化能为33.83kJ/mol。

在高温热聚合制备块体石墨相氮化碳(g-C₃N₅)的基础上,通过液相超声剥离获得g-C₃N₅纳米片,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光(UV-Vis)、荧光光谱(PL)及BET比表面积对样品进行表征。结果表明:g-C₃N₅纳米片在可见光下还原Cr(Ⅵ)和灭活大肠杆菌(E.coli)的性能均优于块体g-C₃N₅。g-C₃N₅纳米片在30min内对Cr(Ⅵ)的还原率达到86%,反应速率常数为块体g-C₃N₅的1.46倍。g-C₃N₅纳米片在180min内将E.coli全部灭活,h⁺和·O^-₂为抗菌过程的主要活性基团,其通过氧化作用破坏E.coli细胞结构,导致细胞坍塌凋亡。g-C₃N₅纳米片光催化活性增强归因于CB位置上移和VB位置下移使其氧化还原能力增强,同时优良的光生载流子分离效率和大的比表面积也助力其光催化性能提高。

热解金属有机骨架材料(MOFs)可以得到活性物质均匀嵌入的杂原子掺杂多孔碳材料,这种多孔碳材料在电催化领域具有重要的研究意义。对以Co²⁺为中心离子,2,5-噻吩二羧酸和4,4-联吡啶为有机配体的Co基金属有机骨架材料([Co(tdc)(bpy)]²_n)进行热解处理,成功制备了Co和Co₉S₈纳米颗粒均匀嵌入的S、N共掺杂的多孔碳材料(Co/Co₉S₈@SNC)。其中700℃下热解得到的Co/Co₉S₈@SNC-700上形成的Co和Co₉S₈催化颗粒的比例适中,且多孔碳上的S和N掺杂的形式及比例也最佳。故Co/Co₉S₈@SNC-700在碱性电解液中表现出最佳的氧还原及氧析出双功能电催化性能和导电性。电化学测试结果表明,Co/Co₉S₈@SNC-700的氧还原极限电流密度为4.4mA/cm²,接近商用Pt/C(20wt%)。在氧析出测试中,Co/Co₉S₈@SNC-700在10mA/cm²处的过电位为0.37V,优于RuO₂。

以棉短绒为原料,马来酸酐(MA)、双氧水接枝改性,制备了棉短绒基气凝胶,然后与纳米Fe₃O₄复合、碳化,合成了MA接枝棉短绒基气凝胶/Fe₃O₄磁性复合碳材料(MFCA-C)。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、热重分析仪、磁强计、比表面积及孔隙度分析仪对样品进行表征分析。以刚果红(CR)为模型污染物进行了吸附实验。结果表明,MFCA-C具有三维网状结构,比表面积为105m²/g,孔径介于2～50nm之间。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。经过5次循环吸附,MFCA-C对CR的吸附率仍然达到了93.0%。

采用甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸的混合微乳液经悬浮聚合法一步制备出含—COO^-的亲水性磁性Fe₃O₄复合微球。对样品的形貌和结构进行表征,研究了pH、温度、亚甲基蓝(MB)初始质量浓度及吸附时间对复合微球吸附率的影响。结果表明:磁性复合微球粒径约300nm,有效磁含量约85%,表面Zeta电位约为-47.53mV,在水中具有良好的分散性和超顺磁性,能够对水体中的MB进行吸附分离;吸附行为符合准二级动力学方程,有效吸附的pH范围较宽,受环境温度影响较小,对初始质量浓度为10mg/L的MB吸附效率可达98.75%,吸附速率常数随MB初始质量浓度升高而减小,最大吸附量约为91mg/g,重复利用5次吸附率均超过91%。

高温缩聚法合成g-C₃N₄和水热法制备的BiOCl,在室温下通过简单的物理搅拌使片层状g-C₃N₄附着在菊花状的BiOCl上,控制g-C₃N₄的质量分数分别为5%、10%、15%、20%和25%,合成g-C₃N₄/BiOCl复合光催化剂。通过扫描电镜(SEM)、EDS能谱和BET比表面表征方法,揭示了g-C₃N₄/BiOCl复合光催化剂的微观结构;紫外-可见光(UV-Vis)结果显示g-C₃N₄/BiOCl可将光吸收范围延伸到可见光范围,其中BiOCl/CN-10具有更窄的禁带宽度;荧光光谱(PL)证实BiOCl/CN-10抑制光生载流子的复合能力最强;同时对g-C₃N₄/BiOCl降解染料废水罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)的光催化能力进行了评估,结果表明g-C₃N₄/BiOCl对RhB具有优异的光催化降解能力,其中BiOCl/CN-10在光反应40min时就达到了97.23%,其光催化性能远远优于纯BiOCl。BiOCl/CN-10优异的光催化性能可能是由于g-C₃N₄与BiOCl形成p-n的异质结可促进更多的光生电子定向转移,使催化剂中更多的活性位点参与光催化氧化反应,从而有效提高光催化活性。

采用一锅法制备具有可见光活性的还原氧化石墨烯(rGO)/ZnO纳米复合材料,将其应用于光催化降解罗丹明B(RhB),并获得了优异的降解效果。结果表明:该复合材料具有六方纤锌矿结构,rGO均匀包覆在ZnO上,表面光滑呈现出颗粒及不规则片状。rGO/ZnO对RhB的降解率为97.8%,催化活性优于单独的ZnO。自由基捕获实验表明,光催化降解RhB的活性物种主要是·OH^-和·O^-₂,并由此推测了光催化降解机理。

食品包装是确保食品安全的重要方式。壳聚糖因具有来源广泛、生物相容性、生物可降解性、抗菌性和易于成膜等优点,成为当前食品包装材料领域的研究热点。其丰富的活性表面基团可以通过多种物理和化学方法进行修饰,为此,综述了壳聚糖与不同物质复合形成食品包装薄膜的研究进展,并简要介绍了几种常用的包装薄膜的制备方法,为进一步的研究提供有意义的指导和借鉴。最后对壳聚糖基食品包装薄膜研究的发展前景进行了展望。

光响应形状记忆聚合物是一类刺激响应智能材料,它可以根据光照变化做出相应的形状改变。相比于传统的热响应形状记忆聚合物,光响应形状记忆聚合物具有远程控制、非接触式操作、局部驱动等优点。通过综述光响应形状记忆聚合物的研究进展,介绍光响应形状记忆聚合物的定义、机理、研究现状,以及光响应形状记忆聚合物在自修复材料、柔性电子器件和传感驱动领域的应用前景。总结了光响应形状记忆聚合物的优点,提出所面临的问题并进行了展望。

在苛刻的海洋环境中,腐蚀是影响海洋工程结构性能和使用寿命的关键因素。综述了海洋腐蚀问题和主要防护措施,介绍了传统海洋防腐涂料的特点和分类,以及碳纳米管在防腐涂料中的研究进展,最后分析了碳纳米管防腐涂料在未来海洋腐蚀领域中的应用前景。

概述了环氧树脂本征功能化的研究现状。分别从本征增韧环氧树脂、本征阻燃环氧树脂、本征低介电环氧树脂、本征自修复环氧树脂、环氧树脂防腐蚀涂料和可回收环氧树脂等方面对环氧树脂功能化的研究现状进行了介绍,总结了本征功能化环氧树脂存在的局限性及未来发展方向。

相变材料与建筑围护结构相结合能够很好地降低建筑的能耗,尤其是在空调耗能比较大的夏热冬冷地区。由于太阳辐射的直接影响,屋面又没有遮挡,导致屋面内表面的温度急剧升高,耗热量也最大。就夏热冬冷地区相变屋面的隔热研究进行了综述,阐述了相变材料的制备及其封装技术,对相变屋面的隔热机理进行了详细的介绍,分析了相变材料性能对屋面的隔热效果的影响,提出了目前相变屋面在隔热方面存在的一些问题,对夏热冬冷地区相变屋面隔热发展趋势的展望。

针对大量铁尾矿污染环境和城市电磁辐射污染严重的问题,采用铁尾矿粉作为电磁波吸收剂,制备了多孔结构吸波材料,以此提高固体废弃物利用率和减少城市电磁辐射污染。探究了铁尾矿掺量和干密度对多孔结构吸波材料力学性能和电磁吸波性能的影响。结果表明,在干密度为812kg/m³、铁尾矿掺量为30%(质量分数)条件下,多孔结构吸波材料的抗压强度为5.23MPa,吸水率为5.4%。当多孔吸波材料试件厚度为24mm时,其吸波性能最好,有效吸收带宽为11.8GHz,最低反射率为-36.9dB。

采用高温固相法合成CaMoO₄∶Eu³⁺红色荧光粉,采用热解法制备g-C₃N₄蓝色荧光粉,并制备复合荧光粉g-C₃N₄/CaMoO₄∶Eu³⁺。利用X射线衍射、荧光光谱分析、热猝灭分析对荧光粉进行了表征。结果表明,CaMoO₄∶Eu³⁺红色荧光和复合荧光粉g-C₃N₄/CaMoO₄∶Eu³的衍射峰与CaMoO₄粉末标准卡PDF#85-1267的衍射峰相匹配。在393nm的激发下,g-C₃N₄在462nm处发蓝绿色光,CaMoO₄∶Eu³⁺在616nm处发红色光。通过改变g-C₃N₄与CaMoO₄∶Eu³⁺的比例,g-C₃N₄/CaMoO₄∶Eu³⁺复合荧光粉的发光颜色可以由蓝色逐渐过渡到红色。在g-C₃N₄用量为1.0%时,CaMoO₄∶0.06Eu³⁺荧光粉发光接近白光,该荧光粉热猝灭过程激活能为0.23eV,具有较好的热稳定性,在白光LED中具有潜在的应用前景。

太阳能驱动的界面水蒸发已成为获取淡水资源的有效途径,但是蒸发过程中的热量损失会造成蒸发系统的能量利用效率较低。对水凝胶蒸发器的表面形貌进行合理的微观调控可以有效地提高能量利用率。通过模板法在水凝胶表面构造抗反射结构,提高光吸收;同时,在水凝胶中掺杂适量光催化剂可以使水中的有机污染物原位降解,蒸发后的水中污染物降解率达到了91%,说明污水被有效净化。通过优化光热材料生长时间和光催化剂的掺杂量,水凝胶的蒸发速率达到1.34kg/(m²·h),光热转换效率达到83%。

利用十二烷基苯磺酸钠的两亲性对聚酰亚胺进行亲水改性。通过静电纺丝法制备了十二烷基苯磺酸钠/聚酰亚胺共混膜。采用X射线光电子能谱(XPS)对膜的结构进行了表征,对水接触角、石油醚/水乳液分离性能进行了测试。结果表明:十二烷基苯磺酸钠共混入聚酰亚胺中;改性后膜表面亲水性明显提高,1min内水接触角由81.14°降至32.15°;对石油醚/水乳液具有良好的分离效果,膜通量最大值为245L/(m²·h),最大分离效率达78%以上。回收10次后,分离效率始终保持在76%以上。

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、衣康酸(ITA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)等为原料,K₂S₂O₈为引发剂,十二烷基硫酸钠(k12)和辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)为乳化剂,采用传统的自由基聚合法合成了一种高分子阻燃抑尘剂乳液。采用FT-IR、SEM、TGA等对产品的结构进行表征,并对其成膜柔韧性、保水性、抗风蚀性、抗振荡性等性能进行了测试。结果表明,在 m(BA)∶m(MMA)=3∶2,引发剂用量为0.8%(以单体的总质量为基准,下同),乳化剂用量为3%,m(k12)∶m(OP-10)=1∶1,阻燃剂用量为1.25%,反应温度75℃,反应时间1.5h条件下,所制得的乳液稳定,粒径分布均匀,干燥后成膜柔韧性较好。喷洒阻燃抑尘剂的煤样与喷洒水的煤样相比,保水性、抗风蚀性、抗振荡性能都得到了显著提高。

姜黄素(Cur)在医药上有着很广泛的应用,可用于抗癌、抗菌、抗病毒、抗炎等。制备了一种聚乙烯醇/聚丙烯酸(PVA/PAA)载姜黄素纳米纤维材料,可用于伤口敷料,能有效抗菌,可促进伤口愈合。首先采用二甲亚砜将姜黄素溶解,再将含有姜黄素的溶液与PVA/PAA水溶液共混,利用静电纺丝技术制备出纳米纤维膜后对其进行高温热交联处理使其提高耐水性。对纳米纤维膜的表面形貌、化学结构、抗菌性能、溶胀性能以及透湿性能进行表征与分析。结果表明:PVA/PAA载姜黄素纳米纤维膜具有一定的抗菌效果,并且透湿性以及吸液性能良好。

为了获得高效、低维、低值、易得、实用的光催化材料,生物质掺杂TiO₂粉体颗粒被制备,经X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X光电子能谱(XPS)等表征,并通过罗丹明B(RhB)的脱色降解和生物质淋洗液的光氧化降解分析。结果表明:制备的光催化剂是低维度、多元,有利于太阳能利用和复杂有机化合物共光解,且分散性好、成本低,有利于环境污染治理的环境友好型纳米颗粒(平均粒径<50nm);生物质掺杂使光催化材料制备粒径颗粒变大、粗糙度增加、比表面积增加、内部键合结构更多元、晶型混合、氧空穴增多的高活性特性,这些特性更加有利于有机混合物的共吸附光解;氙灯做光源光催化氧化降解时能使RhB脱色率达到98.06%,模拟生物质淋洗液中污染物降解率达85%以上,pH中性或偏酸性更有利于催化效果的发挥;应用在环境自净化体系中能促进该项技术的工业化。

利用高温微波水热法合成离子液体磁性类沸石有机骨架纳米材料(MIL@ZIF-8),采用透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面测试(BET)和孔径分析(BJH)对MIL@ZIF-8进行表征分析,并用其吸附环境水样中的4种苯并三唑类化合物(UV-320、UV-327、UV-328、UV-329)紫外线吸收剂,考察不同参数得出最佳吸附条件:材料投加量20mg、吸附pH=6、吸附温度为室温,且采用搅拌的方式。经一、二级动力学和热力学拟合分析发现,MIL@ZIF-8吸附苯并三唑类化合物的过程以化学吸附为主,符合Freundlich等温吸附模型,动力学模型过程更符合准二级动力学模型。

设计并合成了一种N,N-二丁基-3-氨基苯酚方酸菁染料(ZXSQ),并通过核磁氢谱和高分辨质谱对其结构进行表征。该探针可以在乙腈为溶剂的条件下识别Cu²⁺,颜色由蓝色变为无色;探针在乙醇为溶剂的条件下识别Mg²⁺,颜色泛出强烈的红色荧光。该探针解决了在Cu²⁺和Mg²⁺同时存在下无法区别的问题,实现了双识别且抗干扰的效果。该探针检测限均在10^-6mol/L,具有合成简单、低检测限和高灵敏度等优点,操作简便,能够快速、精准地检测环境以及生物体中的Cu²⁺和Mg²⁺。