通过现有文献的研究总结了生物质基的制备方法, 主要通过物理改性方法制备出生物质基三维多孔碳载体、生物质气凝胶等封装相变材料防止泄露;通过高分子聚合、静电纺丝等化学制备法实现对相变材料的封装。针对复合相变材料导热性能差提出多孔材料吸附、微胶囊化、添加导热材料等方法以提高导热性能。对比了以无机多孔材料为载体和以生物质多孔基为载体的不同复合材料的导热系数, 分析两种载体的优缺点。同时指出多元混合相变材料与生物质微胶囊化的研究方向, 且目前在生物质基的基础上添加高导热材料的研究相对较少, 对此不足之处进行探究, 在未来可以制备出性能更佳的复合材料应用于更多领域。

可再生能源的有效利用已成为节能技术的发展方向之一, 利用相变材料进行热能储存是节能技术的重要选择。如何将相变材料与载体相结合, 减少泄露量, 构建形貌可控、具有高潜热、高性能的定型复合相变材料成为了目前研究的热点。对定型复合相变材料近年来的研究进展进行了综述, 介绍了微胶囊复合和孔道结构复合两种方法各自的优缺点、实用性及存在的问题, 并对未来相变材料的应用和发展趋势进行了展望。

聚酰亚胺复合材料是一种常见的摩擦材料, 具有良好的抗磨减摩性能。通过总结近几十年来聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能的研究情况, 综述纤维、晶须、固体润滑剂、纳米材料填充改性、聚合物共混的改性方法, 分析并讨论不同改性方法对聚酰亚胺复合材料摩擦学性能的影响。指出对于聚酰亚胺摩擦学研究所面临的问题, 并展望未来聚酰亚胺复合材料在摩擦磨损方面的发展方向。

超级电容器具有充放电速度快、能量密度高、循环稳定性好等优点, 而电极材料决定超级电容器的电化学性能。可再生生物质经过高温炭化可制备不同微观结构的碳材料, 然而, 这些碳材料存在比容量低的缺点;MnO₂具有高理论比电容, 缺点是循环稳定差。生物质衍生碳与MnO₂复合可以实现两者优势互补。首先介绍了生物质衍生碳/MnO₂复合材料的制备方法, 包括化学法、水热法和电沉积法。然后, 按照不同生物质衍生碳的微观结构进行分类, 综述了多孔碳/MnO₂、碳球/MnO₂、碳纤维管/MnO₂、碳纳米片/MnO₂和三维碳/MnO₂复合材料的制备及在超级电容器中的应用性能。最后, 总结了综合性能最优的生物质衍生碳/MnO₂复合材料, 并针对该领域存在的问题提出了其未来发展方向。

碳量子点是一种新型荧光纳米材料, 尺寸通常在10nm以下, 具有优异的光致发光性、良好的生物相容性、低毒性和易于表面功能化等特点, 被应用于环境监测和环境中污染物的去除。制备碳量子点的原料种类很多, 能够通过自上而下和自下而上两种方法制备。综述了碳量子点的制备方法以及碳量子点在环境领域的应用, 并对其发展前景进行展望。

隔膜的选择直接影响着超级电容器的能量密度、功率密度、自放电、充放电和循环寿命等关键性能。通过对近期相关文献的探讨, 综述了用于超级电容器隔膜的研究热点及最新进展, 包括可调孔隙率隔膜、自放电抑制隔膜、柔性超级电容器隔膜、压电自充电隔膜等。并对隔膜未来研究关键点和发展方向进行了总结。

介绍了近年来质子交换膜的研究现状, 质子交换膜在LT-PEMFCs、HT-PEMFCs和水电解池中的应用。包括应用于LT-PEMFCs的离聚物的性质, 应用于HT-PEMFCs磷酸掺杂的聚苯并咪唑(PA-PBI)的性质及改性方法, 以及应用于PEMWEs的全氟磺酸型质子交换膜的种类及特点, 最后总结了其发展趋势。

锂硫电池具有较高的理论比容量(1675Wh/kg)和能量密度(2600Wh/kg), 远远高于目前已经商用的锂离子电池, 是极具应用潜力和发展前景的新一代可充电电池储能体系。但在实际应用中, 锂硫电池高比能和长循环的优势很难实现:可溶解多硫化锂在充放电过程中不断地在正负极来回穿梭, 锂枝晶刺穿隔膜造成电池短路, 以及硫的不导电性和体积膨胀等问题, 严重阻碍了锂硫电池迈向实用化的脚步。介绍了钒基氧化物、钒基硫化物和钒基氮化物在锂硫电池中的应用, 包括正极硫宿主材料体系、隔膜改进、中间层设计等, 最后总结了钒基化合物在锂硫电池体系中的作用, 并对钒基化合物应用于高性能锂硫电池的未来前景和挑战做出展望。

环氧丙烯酸酯树脂是一类用量最大的光固化树脂, 具有固化速度快、硬度大、光泽度高及耐化学药品性能优异等优点, 但是存在黏度大、韧性差等缺点。因此, 环氧丙烯酸酯树脂改性引起了学者的广泛关注。在环氧丙烯酸酯树脂主链或侧链上引入柔性链段或功能基团可有效改善树脂的黏度, 提升固化膜的柔韧性、附着力等性能。从有机酸改性、多元醇改性、有机硅改性和聚氨酯改性等改性方法入手, 总结了化学改性增韧环氧丙烯酸酯树脂的研究进展, 并对未来环氧丙烯酸酯树脂增韧改性的研究方向进行了展望。

综述了比表面积、孔隙结构和孔径分布对生物质碳材料电化学性能的影响;并针对孔隙结构这一影响因素进行了进一步探究, 主要阐述了蜂窝状、网络状、管状和片状孔隙结构的生物质碳材料在电化学储能方面的优势, 以及不同形状的碳材料的调控方法;简单介绍了有序碳材料的可控构建及其在电化学方面的应用;分析了多级孔结构碳材料的特点(清晰的层次结构、三维的连通孔道)。最后展望了生物质碳材料通过孔隙调控提高电极材料电化学性能的发展趋势。

聚四氟乙烯(PTFE)是实际生活中应用较广泛的一种高分子材料, 但其性能上的不足一直是国内外学者研究的热点领域。回顾了近年来国内外学者对无机非金属材料二氧化硅(SiO₂)填充改性PTFE的一些研究成果, 分析了几种改性手段及填料SiO₂含量与偶联剂的表面处理对SiO₂/PTFE复合材料的摩擦学性能、力学性能和介电性能的影响, 并从填充物的粒度分布等方面对改性方法、改性效果以及影响因素等进行了归纳总结。

铁基金属有机骨架材料[MOF(Fe)]可作为非均相芬顿试剂, 有效地进行氧化还原循环, 在废水处理方面具有广阔的应用前景。介绍了MOF(Fe)复合材料的类型及其结构, 总结了MOF(Fe)复合材料在去除有机污染物、无机污染物和生物污染物等方面的应用研究进展, 阐述了MOF(Fe)复合材料催化去除有机污染物、无机污染物和生物污染物的机理, 提出了MOF(Fe)复合材料今后的发展方向。

基于基本科学指标数据库(ESI)和Citespace对生物医用高分子材料学科领域前沿热点进行追踪, 采用两种评价方法进行分析对比, 结果显示, 通过两种数据分析工具的结合, 可以全面展示该领域的研究前沿。两种方法得到的研究热点大致相同, 对于尚无热点论文呈现的ESI方法, 可以结合Citesapce分析工具展现学科最新发展方向。通过ESI施引文献可以追踪主题发展, 研究主体的变化, 通过Citespace可以挖掘全球主要国家/地区的研究关注点。为科研合作和科研设计提供参考。

为解决传统阻燃剂在添加量大和协效性差的问题上, 新型复合阻燃剂成为目前阻燃剂领域的研究热点。核壳结构新型阻燃剂因具有良好的基体相容性及协同阻燃效应, 是一种对聚合物进行阻燃改性的有效方式。总结了近年来具有核壳结构的氢氧化物、硅系、磷氮系、有机金属骨架及生物基5类阻燃剂的应用现状及阻燃策略, 最后对核壳结构阻燃剂的未来发展趋势进行展望。

笼型聚倍半硅氧烷(POSS)是一种兼具有机和无机特性的杂化材料, 不仅熔点高、密度低、介电性能好, 而且还具有耐热、耐压、阻燃和高硬度等优点。凭借出色的性能, POSS被广泛应用于聚合物改性。介绍了POSS的基本结构, 并从耐热性能、力学性能和介电性能这三方面对POSS改性聚合物进行综述。最后, 对未来POSS的重点研究方向进行展望。

采用共沉淀法制备了氧化生物炭(OBC)-水滑石(LDHs)纳米颗粒, 通过相转化法将其负载在聚醚砜(PES)膜中, 得到OBC-LDHs纳米颗粒杂化聚醚砜(OBC-LDHs/PES)复合膜。通过傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、全自动比表面积及孔隙率分析仪、扫描电子显微镜对复合膜进行了表征, 并测试了其拉伸性能。结果表明:OBC-LDHs/PES复合膜具有良好的机械性能和亲水性;当膜内负载质量分数4.76%的OBC-LDHs、1mmol/L过氧单硫酸氢钾(PMS)和0.05mmol/L金橙G(OG)时, 20min内复合膜对OG的去除率可达98.47%。OBC-LDHs/PES复合膜的金属离子浸出量小于其他催化材料, 重复使用4次, 复合膜仍具有良好的催化性能。自由基捕获实验和X射线光电子能谱分析证明, OBC-LDHs/PES/PMS体系同时含有硫酸根自由基(SO^·-₄)和单线态氧自由基(¹O₂), 其中 ¹O₂在OG降解中发挥了重要作用。

以聚四氟乙烯(PTFE)悬浮液为疏水性原料, 聚乙烯醇(PVA)为粘结剂, 采用静电纺丝法制备了质量比不同的PTFE/PVA纤维膜, 研究了PVA与PTFE质量比对纤维膜形貌、结构及疏水性能的影响。通过扫描电子显微镜、光学接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪对纤维膜的表面形貌及疏水性能进行了表征和测试。结果表明:当PVA与PTFE质量比为1∶6时, 制备的纤维膜形貌良好且水接触角高达160°, 该纤维膜在超疏水领域具有广阔的应用前景。

锂离子电池硅负极材料具有比容量高、电压平台低等优势, 粘结剂的结构和类型对硅负极的电化学储能性能具有较大影响。选取不同结构的粘结剂(聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺)分别与硅/多孔石墨烯复合材料混合制浆涂布, 组装成锂离子半电池。在相同的电流密度下, 研究不同粘结剂对硅/多孔石墨烯复合负极材料的电化学储能影响。测试结果表明, 以聚丙烯酰胺作为粘结剂的硅/多孔石墨烯复合负极材料, 首次放电循环比容量为2623mAh/g, 初始库伦效率为84.4%, 循环100次后比容量仍保持为1462mAh/g。相较于其他粘结剂, 聚丙烯酰胺的三维交联网络结构具有较强的机械强度, 可以通过其共价网络结构来缓解Si负极体积膨胀造成的容量衰减现象。本研究可为锂离子电池硅复合负极材料粘结剂的选择和设计提供依据。

以酒石酸为螯合剂对钛酸钡(BT)进行表面改性, 制备改性BT/聚偏二氟乙烯(PVDF)两相复合材料, 并对制备的复合材料做介电性能分析。结果表明:改性后的BT能显著地提高复合材料的介电性能, 且随着改性BT体积分数的增加介电常数逐渐增大;当改性BT体积分数增加到70%时, 复合材料的介电常数在100Hz处为174, 达到了最大值, 与此同时系列改性BT复合材料的介电损耗能保持在较低水平, 在100Hz处均为0.05左右。通过 Lichtenecker对数方程对复合材料介电性能增强机制分析发现, 酒石酸在BT表面的改性显著地改善了BT与PVDF基体的相容性, 在BT表面形成了高介电性的界面弛豫区域, 从而迅速提高了聚合物的介电性能。

通过无模板自组装法与自牺牲制孔方式相结合, 制备金属-氮(M-N)原位共掺杂的多孔碳球材料(M/N-CS, M=Cu、Fe或Ni)。该方法通过二苯碳酰二肼、金属离子与糠醛自组装形成聚合物球, 在碳化过程中球体中不稳定的含氮微区分解形成多孔结构, 同时原位形成具有高催化活性的M-N_X活性位点。通过控制金属源和多重反应条件, 既能保证碳化阶段碳球结构的稳定, 又可实现材料的孔隙率、孔径及形貌的灵活变化。利用SEM、TEM、XRD、物理吸附及XPS测试分别对材料的结构和掺杂进行分析。所得材料用于电催化氧还原测试, 其中Fe/N-CS材料的催化反应初始电位和半波电位分别为0.91V和0.79V(vs.RHE), 并以4e^-转移方式进行反应。同时, 催化材料表现出远高于商业Pt/C催化剂的稳定性与耐甲醇性。

石墨烯量子点是一种新型碳纳米材料, 具有独特的物理、化学及生物特性。采用五步法:以石墨为原料, 利用Hummers法制备氧化石墨烯;采用化学法以水合肼还原制得石墨烯;再用浓硫酸与浓硝酸的混酸体系预氧化裁剪;进行水热二次剪裁;最后透析纯化, 即得到石墨烯量子点。采用紫外可见分光光度计、扫描电子显微镜、荧光分光光度计等对石墨烯量子点的尺寸、形貌、光学性能进行表征。实验结果表明, 所制备的石墨烯量子点具有较好的荧光性能, 在不同的激发波长下具有强吸收特征, 并呈现强度类似的荧光响应值。

在100W功率条件下,用氧等离子体对国产T800级碳纤维进行处理,通过扫描电子显微镜,原子力显微镜,X射线光电子能谱、单丝拉伸强度测试等方法对处理前后碳纤维表面物理化学特性进行表征,采用微脱粘方式研究了等离子体处理前后碳纤维环氧树脂复合材料界面的结合性能。结果表明:等离子体处理使碳纤维表面发生明显刻蚀,显著地提高了其表面化学活性;处理时间为3min时,碳纤维力学性能未发生降低,而其复合材料界面剪切强度值(IFSS)可达最高的88.61MPa,相比于未处理碳纤维复合材料而言,IFSS增幅为97.39%。

以9, 10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、对羟基苯甲醛、4, 4′-二氨基二苯甲烷(DDM)为原料合成了新型磷杂菲阻燃固化剂DOPO-DDM;使用表面处理过的纳米Al₂O₃、DOPO-DDM和普通固化剂DDM作用于环氧树脂, 研究改性前后环氧树脂的阻燃耐温性能。利用红外光谱(FT-IR)、差示量热(DSC)对DOPO-DDM的结构和固化条件进行表征分析;通过DSC、极限氧指数、垂直燃烧实验探究改性前后环氧固化物的热性能和阻燃性能;通过扫描电镜(SEM)观察燃烧实验后残炭形貌, 研究其阻燃机制。结果表明:DOPO-DDM的加入会提升环氧固化物的阻燃性能, 但同时会降低其热性能, 在此基础上加入纳米Al₂O₃可以提高环氧固化物的耐温性。当纳米Al₂O₃添加质量为3%时, 环氧固化物的玻璃化转变温度较未添加时提升13℃;用DOPO-DDM取代28%环氧当量的DDM时, LOI值为32.3%, UL-94测试等级达到V-0级。

将不同配比的氢化聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚苯醚(PPO)、KN树脂通过双螺杆挤出机进行熔融共混得到SEBS/PPO/KN三元共混物。通过原子力显微镜观察不同配比的三元共混物的相态结构, 并研究其热力学性能、力学性能和流变性能。结果表明, 随着KN树脂用量的增加, 分散相越容易结晶, 熔点逐渐升高, 单位热焓也逐渐升高, 材料的拉伸强度呈现先上升后降低的趋势, 断裂伸长率逐渐增加, 熔融指数呈现显著的增长趋势。当KN树脂用量小于40份时, 三元共混物的相态结构为“海岛结构”;当KN树脂用量为40份时, SEBS/KN二元共混物的相态形成“双连续”相态。

摘要被动式辐射制冷/保暖技术可以有效减少能源消耗,在个人热管理中具有极大的应用潜力。采用层压法设计制备了一种三明治结构的非对称发射极的PTFE-PVDF/SiO₂。导电织物,仅需调整其正反面即可实现制冷和保暖的双重功能,并分析了双功能纺织品的形貌结构、光学性能、日间辐射制冷/保暖性能和热稳定性能。实验结果表明，当SiO₂。质量分数为30%时,复合织物日间辐射制冷效果最佳,比模拟皮肤温度低3.3~8.9℃;当SiO₂。质量分数为20%时,复合织物日间辐射保暖效果最佳,比模拟皮肤温度高5.7~15.2℃。此外,随着SiO₂。含量的升高,复合织物的热稳定性能基本不变。

为探究聚酯发光纤维中发光材料SrAl₂O₄∶Eu²⁺, Dy³⁺及其降解产物回收再利用的可行性, 以废弃聚酯发光纤维为原料, 在传统乙二醇(EG)降解体系中加入二甲苯溶剂, 用溶解-降解方法来回收SrAl₂O₄∶Eu²⁺, Dy³⁺和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)降解产物以达到循环利用目的, 并通过改变EG用量及反应时间来优化降解效果。利用扫描电镜、X射线衍射仪、荧光余辉亮度仪等对SrAl₂O₄∶Eu²⁺, Dy³⁺的表面形貌及发光性能进行表征;利用核磁共振氢谱、凝胶渗透色谱、差示扫描量热仪等对降解产物的性能及分子含量进行表征, 结果表明, 降解过程对SrAl₂O₄∶Eu²⁺, Dy³⁺的晶格没有影响, 回收率达97%, 发光亮度达6.264cd/m², 同时通过改变EG用量能获得不同PET降解产物。

为了提高二氧化钛/活性碳纤维(TiO₂/ACF)复合材料处理有害气体的降解率, 使用Fe³⁺对TiO₂进行改性, 采用溶胶-凝胶法制备Fe³⁺-TiO₂/ACF, 通过荧光光谱(PL)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、扫描电镜(SEM)对材料进行性能表征, 并以氨气(NH₃)等气体为目标降解物, 研究Fe³⁺-TiO₂/ACF对目标降解物的降解效果。结果表明:经Fe³⁺掺杂改性的TiO₂光催化活性显著提高, Fe³⁺∶Ti⁴⁺摩尔比为1∶200时, 其光催化活性最高。随着Fe³⁺掺杂量的增加, TiO₂的平均晶粒大小逐渐降低。负载Fe³⁺-TiO₂后ACF的比表面积降低。使用Fe³⁺∶Ti⁴⁺(1∶200)与ACF进行复合后, 对目标降解物的降解效率比TiO₂/ACF提高了16%～21%, 降解效果得到显著提升, 对有机气体的降解率高于无机气体。

通过点击化学的原理, 在商用石墨烯上接枝硅烷偶联剂, 使石墨烯在有机涂层中具有良好的分散性和疏水性。接触角测试表明硅氧烷改性石墨烯(SiG)的水接触角(CA)为132.3°, SiG/环氧涂层(SiG/EPs)复合涂层的CA较EPs提高了10.7°, 表现出较好的疏水性。SiG在稀释剂和涂料中具有较强的分散性。电化学测试和盐雾试验结果说明SiG/EPs具有很好的耐腐蚀性能, SiG/EPs阻抗模值和自腐蚀电流较EPs提升了两个数量级。SiG能明显提升涂层的耐腐蚀性能, 原因是SiG具有较强的疏水性和分散性。

采用一步水热法将不同质量比的氧化石墨烯(GO)和固体石蜡(PW)吸附在玄武岩毡(BF)上制备三维(3D)润滑增强体, 浇铸环氧树脂(EP)合成一系列EP/BF/GO/PW复合材料。研究了不同质量比GO/PW对EP基复合材料摩擦学性能的影响, 采用扫描电子显微镜、X射线衍射光谱仪对复合材料的形貌和结晶性进行表征分析。结果表明:当GO与PW的质量比为1∶3时, 复合材料的摩擦学性能最优。与纯EP相比, EP/BF/GO/PW(1∶3)复合材料的摩擦系数和体积磨损率分别降低了77.50%和14.36%, 同时硬度提高了12.16%。

采用乙二醇溶剂热法制备了球状结构的溴氧化铋(BiOBr), 通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等技术方法对样品进行了表征分析, 探究了其形成机理, 并在氙灯光照下以诺氟沙星(NOR)为降解底物, 探讨了结构变化对BiOBr光催化性能的影响。结果表明:乙二醇条件下制备的BiOBr为球状结构, 随反应溶液pH的增加, 尺寸逐渐变小, 且分散性越来越差, 吸收带边发生蓝移, 禁带宽度变大。得出了乙二醇溶剂环境下球状BiOBr的生长机理, 并证明当pH为3时, 制备的BiOBr-e3样品形貌为均匀的球状结构, 直径为5μm左右, 禁带宽度为2.71eV, 表现出最佳的光催化活性。

采用锆酸酯对玄武岩纤维进行表面处理, 研究了不同浓度的锆酸酯溶液对玄武岩纤维(BF)/天然橡胶(NR)复合材料性能的影响。结果表明:与未进行BF表面处理的BF/NR复合材料相比, 进行BF表面处理后的BF/NR复合材料的综合性能得到了明显提升, 其中, 10%锆酸酯溶液处理后的BF, 其BF/NR复合材料相较于其他浓度综合性能最优, 其拉伸强度提高了13.8%, Pyane效应最弱, 损耗因子tanδ峰值最小, 通过BF的能谱图可以看出锆酸酯接枝到BF表面;扫描电镜结果显示, 10%锆酸酯溶液对纤维的包覆效果最好。

以聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)组成的膨胀阻燃剂(IFR)为主阻燃剂, 有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂, 马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE-g-MAH)为增韧剂, 以聚酰胺6(PA6)为聚合物成炭剂, 采用熔融共混法制备了PP/PA6/POE-g-MAH/IFR/OMMT阻燃复合材料, 并研究了PA6对PP阻燃复合材料阻燃性和力学性能的影响。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、热重分析、扫描电子显微镜和力学性能测试等手段对PP阻燃复合材料进行了测试与表征。结果表明:成炭剂PA6的加入, 可显著地提高PP阻燃复合材料的阻燃性能, 当PA6含量为5%时, PP阻燃复合材料的LOI由原来不含PA6时的25.5%提高到了30.0%, 垂直燃烧等级由原来的无等级提高到了UL-94 V-0级, 且随着PA6含量的进一步增加, LOI在逐渐增大。但PA6的加入, 会使PP阻燃复合材料的力学性能下降。

为提升涤纶/锦纶/氨纶等回收材料的利用价值, 以涤纶/锦纶/氨纶等回收材料为原料, 首先对回收涤纶/锦纶/氨纶混合材料进行预处理, 得到预处理混合材料;再将预处理混合材料与C₅/C₉共聚石油树脂均匀混合, 经过挤出及注塑等步骤, 制备复合材料。通过力学性能对比, 考察了C₅/C₉共聚石油树脂添加量对复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、断裂延伸率、弯曲模量等力学性能的影响;通过扫描电镜对制备材料的断裂面微观结构进行表征。结果表明, C₅/C₉共聚石油树脂制备的复合材料拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量、断裂延伸率最大值分别为29.82MPa、17.67kJ/m²、40.84MPa、1866.35MPa、9.61%, 各项力学性能指标与对照品相比均有较大提升。

基于密度泛函理论和声子玻尔兹曼输运理论, 研究了单层MoS₂的晶格热导率对温度的依赖关系, 深入研究了单层MoS₂中声子的热输运机理。结果表明:单层MoS₂的晶格热导率在300K时为101.5W/(m·K), 且热导率随温度的升高而降低。通过对比各声子支分析, 得到单层MoS₂纵向声学支(LA)的群速度最大, 且LA支占有单层MoS₂热导率的最大贡献率(46.47%)。最后计算了单层MoS₂的代表性声子平均自由程, 发现当单层MoS₂的特征尺寸小于40.9nm时, 可以通过改变纳米结构来有效地调节MoS₂的热导率。

以钼酸铵为原料、2-甲基咪唑为模板剂, 采用热解金属骨架法制备了多孔、大比表面积的α-MoO₃纳米片, 考察了煅烧温度对材料气敏性能的影响。通过微观结构表征结合宏观气敏测试, 对α-MoO₃纳米片的气敏机理进行分析。结果表明, 在工作温度350℃条件下, α-MoO₃对三乙胺灵敏度响应值可以达到409.5, 且具有极好的稳定性。这种优异的性能主要归因于金属有机骨架热解产生的大比表面积和多孔结构, 有利于气体的吸附、扩散和表面反应。

光催化在环境保护和污染治理中有用途广泛。二硫化锡纳米材料具有优异的可见光催化性能, 可用于染料废水的降解处理。采用易于操作的一步水热法制备了纳米二硫化锡(SnS₂-H), 利用XRD、Raman、SEM、UV-Vis DRS和N₂吸附脱附曲线对产物的晶体结构、形貌、带隙和表面积进行了表征。分别以罗丹明B(Rh B)、甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)溶液模拟染料废水, 考察SnS₂-H的可见光催化性能。结果表明, SnS₂-H用量为20mg时, 对以上三种染料都具有良好催化降解效果, 其中MO的最大降解率达到42%, 三次循环使用, 仍保持良好的稳定性和催化活性。

以腐植酸钾(KHA)、壳聚糖(CTS)、蒙脱土(MMT)为原料合成了一种KHA/CTS/AA-MMT水凝胶材料, 用于去除重金属Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)。采用SEM、FT-IR、XPS对水凝胶材料结构进行表征, 证实水凝胶的空间网络结构。对水凝胶材料的吸水倍率, 以及在不同pH条件进行测试, 发现在弱酸性至碱性吸水溶胀性能优良, 溶胀率可达80g/g。研究结果表明, 在298K时, 水凝胶材料对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附量分别可达249.45和212.81mg/g;通过热力学分析可知, 水凝胶对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附是放热过程, 主要是化学吸附且为自发过程。通过XPS与吸附过程理论拟合得知, 吸附Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)主要是羰基的螯合与氨基的配位作用, 该材料在重金属去除方面具有广阔的应用前景。

以三醛基间苯三酚和2, 5-二氨基-1, 4-苯二硫酚二盐酸盐为配体, 采用常温常压溶剂法制备COFs-SH材料, 并用红外光谱(FT-IR)以及扫描电镜(SEM)等技术手段对材料进行表征。为探究COFs-SH对Cu(Ⅱ)的吸附特性, 通过批量实验分别在不同的初始浓度、时间、pH、反应温度下进行吸附后, 使用火焰原子吸收分光光度计测定Cu(Ⅱ)浓度。结果表明:在一定浓度下, COFs-SH的吸附量随初始浓度的增加而增加, 当初始浓度为500mg/L时到达最大吸附容量145.6mg/g, 在不同pH环境下可以保持稳定的吸附性能。COFs-SH对Cu(Ⅱ)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附模型。热力学结果表明, COFs-SH对Cu(Ⅱ)吸附是放热过程。所制COFs-SH材料在常温条件下可高效、稳定、环保地处理水体中的Cu污染, 在水体Cu(Ⅱ)的去除具备潜在的应用价值。

通过水热法制备磁核, 酚醛树脂提供碳源, 引入硅源作为硬模板, 制备得到磁性复合碳球;采用扫描电子显微镜、比表面积及孔隙度分析仪和振动样品磁强计对材料性能进行表征。将所得磁微碳球用于对水溶液中结晶紫染料进行吸附, 考察了吸附时间、温度、染料初始浓度对吸附过程的影响, 并通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学对吸附过程机理进行研究分析。结果表明:该材料粒径介于1.5～2μm;具备较为优异的比表面积(526m²/g)和孔容(0.832cm³/g);具有超顺磁性, 在外加磁场的作用下可以实现与染料废水的快速分离;吸附动力学符合拟二级动力学模型, 吸附等温线符合Langmuir模型, 为单分子层吸附;热力学分析表明, 该吸附为自发的吸热过程。磁微碳球作为吸附剂可有效地去除染料废水中的结晶紫, 解决了吸附剂回收困难的问题, 为染料废水治理提供了新的技术方法。

近年来, 碳纤维(CF)以其优异的力学性能和导电性能, 被广泛用作复合材料的增强体。CF增强水泥基复合材料的机械性能在很大程度上取决于CF的分散性, 以及CF与水泥基体之间的界面特性。利用氧化石墨烯(GO)来改性CF的表面特性, 提高CF在水泥基中的分散性及CF与水泥基体之间的键合, 从而提高水泥基复合材料的性能。重点综述国内外GO改性CF(GO-CF)水泥基复合材料的应用现状, 并在此基础上, 对GO-CF水泥基复合材料的研究趋势及前景进行展望。

氧化石墨烯(GO)因其尺寸优势和独特的分子结构而具有丰富且优异的性能, 氧化石墨烯改性沥青表现出的优异性能受到研究学者的关注。将氧化石墨烯与路面材料结合起来已成为纳米改性沥青中一个新的研究热点。基于现有文献成果简单介绍了氧化石墨烯改性沥青的制备方法, 主要综述了氧化石墨烯单一改性沥青、复配改性沥青和作用机理研究进展, 并对氧化石墨烯改性沥青的未来发展进行了展望。

以1, 7-二溴-N, N′-二[(2-二甲胺基)乙基]-3, 4, 9, 10-苝酰亚胺为原料, 通过Suzuki偶联反应合成了一种苝酰亚胺聚合物染料P(NDME-Ph)_n, 然后通过季胺化反应得到了一种水溶性的苝酰亚胺聚合物染料MI-P(NDME-Ph)_n。将两种聚合物染料P(NDME-Ph)_n和MI-P(NDME-Ph)_n分别掺杂到聚乙烯醇(PVA)中后得到不同性能的复合薄膜滤光片。紫外吸收光谱研究表明P(NDME-Ph)_n和MI-P(NDME-Ph)_n两种染料在紫外-可见光范围内均有吸收, 同时吸光度随着染料浓度的增加而升高。P(NDME-Ph)_n的最大吸收波长位于548nm, MI-P(NDME-Ph)_n则表现出吸收峰随着染料浓度增加而出现显著的红移, 通过透射电镜表征证实MI-P(NDME-Ph)_n在水溶液中存在聚集现象。然而, P(NDME-Ph)_n在PVA中因溶解低、分散不均匀而存在的染料颗粒降低了复合薄膜滤光片的激光防护性能。在PVA中, MI-P(NDME-Ph)_n受到氢键作用其聚集被抑制, 因此复合薄膜同时具有较好的可见光吸收性能和耐热性能。当MI-P(NDME-Ph)_n含量为1.25%时, 复合薄膜在500～600nm波段的平均光透过率为1.28%, 对532nm激光的阻隔大于99%, 表现出优异的激光防护效果。

采用化学法-萘钠溶液对疏水增强聚四氟乙烯(ePTFE)基底改性, 往基底孔中填充磺化聚苯并咪唑(SPBI)电解质, 通过多次真空抽滤和热处理法制备SPBI/ePTFE-x质子交换复合膜。分别采用红外光谱、扫描电镜、酸碱滴定法、干湿称重法和交流阻抗法等手段考察不同厚度的ePTFE基底对质子交换复合膜微观结构和性能的影响。结果表明:SPBI电解质成功填充于ePTFE基底中, 膜表面光滑且致密。基底越厚可填充的SPBI越多, 复合膜的IEC随基底ePTFE的厚度增加而增大, 吸水率也随之增大。SPBI/ePTFE-5复合膜水平和厚度方向的溶胀度为5.26%和2.41%, 说明具有较好的尺寸稳定性。SPBI/ePTFE-5复合膜基底厚度薄, 传输质子的路径短, 有利于质子间的传递, 获得了最佳的质子电导率, 在160℃时达到0.18S/cm, 表明SPBI/ePTFE-5质子交换复合膜在高温下具有良好的质子传导性能。

由病原菌引起的相关感染已成为对公众健康的紧迫威胁, 光动力抗菌作为一种高效的抗菌方法被广泛用于各种抗菌场合。介绍了光动力抗菌灭活(aPDI)的机理, 并根据aPDI存在的局限性介绍了光动力增效的方法, 分析比较了可与aPDI协同作用的其他技术的研究现状, 指出aPDI协同增效技术用于个人防护纺织品的巨大潜力。光动力协同增效技术为高性能的非特异性抗菌纺织品研发提供了一个有效的方法, 制备高耐久性、高杀菌率、可工业化生产的光动力抗菌纺织品可以拓宽其在民生甚至医疗领域的应用。

近年来, 细菌和病毒的爆发频频导致大型传染病事件, 严重阻碍了人类社会的进步和发展。抗菌纳米复合材料由于其优异的抗菌性能成为研究的热点。然而, 单一抗菌材料有诸多缺点, 如单一杀菌机制杀菌效率低, 以及材料循环性差等一系列原因。因此, 多种抗菌材料协同杀菌增强杀菌效果的研究愈发重要。制备了一种多接枝的氧化石墨烯纳米抗菌复合材料-季铵化卤胺改性氧化石墨烯(GO-VPBHD)。由于多种杀菌作用协同, 该材料与未接枝前的GO和单一接枝的4-乙烯基吡啶改性氧化石墨烯(GO-VP)有着更好的杀菌效果。对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌10min杀灭效率在99%以上。同时, 该材料在多次循环和长时间储存后, 依旧表现出优异的杀菌性能。

为了应对工业废水带来的环境污染以及解决高值化利用木质素资源的问题, 综述了近年来国内外以木质素为原料制备水凝胶的研究进展, 介绍了木质素基水凝胶的制备方法, 以及木质素水凝胶在废水处理中的研究进展。木质素基水凝胶的制备方法主要包括:互穿或半互穿网络聚合法、交联共聚法、木质素与单体接枝聚合法及原子转移自由基聚合(ATRP)和逆加成断裂转移(RAFT)聚合法, 其中化学交联共聚法是目前制备木质素基水凝胶流程最简便、最环保的方法。木质素基水凝胶对废水中的有机污染物和重金属有很高效的吸附去除效果, 其对亚甲基蓝的吸附效率高达9646.92mg/g, 此外, 还可通过解吸实现重金属等的回收, 且吸附-解吸循环10次仍可达到100%的有效率。同时, 还发现木质素基水凝胶是良好的载体, 可负载纳米金属、荧光碳点等功能性材料, 实现催化降解、高效检测等多种功能。建议今后对木质素基水凝胶制备方法工业化及对实际废水中污染物的选择性及竞争性吸附等方面展开研究, 以实现木质素废料的高效资源化利用。

以十四胺(TDA)和十六胺(HDA)为原料, 采用熔融共混法制备了二元复合相变材料。利用步冷法研究了不同配比对二元复合相变材料相变性能的影响, 确定了二元复合相变材料的共晶点。二元共晶体系中TDA和HDA的质量比为7∶3, 差示量热(DSC)测得的共晶温度为29.08℃, 二元共晶体系相变潜热为255.95J/g。傅里叶红外光谱测试表明复合相变材料中TDA和HDA在分子力作用下混合, 没有化学反应发生。复合相变材料在700次 20～60℃冷热循环过后, 材料的相变温度变化不大。此二元相变材料在墙体围护结构等领域有广泛的利用价值。

以外消旋乳酸(D, L-LA)和聚乙二醇(PEG)为原料, 合成了不同比例的聚乳酸-聚乙二醇共聚物(PLEG), 通过红外光谱和核磁共振测试了所得共聚物的结构。以PLEG为软段, 二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与 1, 4-丁二醇(BDO)为硬段制备了聚氨酯膜材料(PPU)。通过红外光谱、扫描电镜、热重测试、力学测试和接触角测试等手段分析了PPU结构中PLA链段含量对其结构和性能的影响。在磷酸盐缓冲液中对PPU的可降解性进行测试, 同时考察了其生物相容性。结果表明:随着PLA链段比例的升高, PPU的透明性、热分解温度、力学强度、韧性、亲水性均有所下降, 而降解性能显著增强。此外, PPU膜具有优异的生物相容性, 将在生物医用和化工环保等领域具有广阔的医用前景。

n型半导体氧化锌(ZnO)和p型半导体聚苯胺(PANI)通过一定的合成工艺可以获得异质结结构的ZnO/PANI二元或三元纳米复合材料, 表现出比纯ZnO和纯PANI更优良的性能, 在许多领域内具备广泛的应用前景。梳理了该复合材料的常用制备方法和发展现状, 以及在传感器、光催化剂、超级电容器、防腐、吸波等方面的应用, 指出了存在的不足, 展望了未来的发展方向。

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二醇(PCDL)、丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸丁酯(BA)、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)为主要原料, 采用钴60辐射聚合工艺合成了水性聚氨酯-含硅丙烯酸酯(WPUAS)。将生物基白炭黑浆料与WPUAS乳液共混制备消光涂层, 研究浆料对涂层各项性能的影响, 并和市售消光粉对比消光效果。结果表明:随着浆料添加量的提高, 涂层的附着力等级由0级降至1级, 磨耗损失由0.12%提高至0.22%, 水接触角由84.1°降低至70.2°, 表面光泽度明显降低。当浆料的添加量达到15%时, 涂层60°光泽度降低至21, 消光效果十分接近市售消光粉, 在水性消光涂料领域具有良好应用前景。

在工业化迅猛发展的今天, 环境污染问题日益突出, 有毒有害气体的危害与日俱增, 给人类的工业生产和日常生活安全带来了极大的威胁。面对这些威胁, 为了开发绿色环保、成本低廉以及便于获取的气敏传感材料。采用热解碳化法制备了碱菀基碳微米管(CMTs), 然后使用表面活性剂(洗衣粉溶液)对其进行了非共价修饰, 对比研究了修饰前后其气敏性能的变化。结果表明:非共价修饰后, CMTs的气敏性能得到了非常显著的增强。这为低成本、高性能气敏传感材料的制备提供了新的路径。

以柠檬酸、硫脲和3-氨丙基三乙氧基硅烷为原料,水和乙醇为混合溶剂,通过热解反应合成了一种发光性能优异的固态碳点复合材料。通过调节混合溶剂中水和乙醇的体积比,发现所制备复合材料的形貌和结构大相径庭,这从根本上决定了材料的发光性能。当水和乙醇体积比为37时,固态复合物发光性能最佳,发射出 54lnm绿光和51%的荧光量子产率。将该固态发光材料用于构建白光发光二极管,获得了CIE坐标(0.34,0.33),显色指数94和色温5039K的优异光度学指标参数,为该材料应用于照明领域奠定了坚实的基础。