木质素作为一种储量丰富、可再生的天然高分子化合物,可与多种聚合物结合,赋予其抗氧化、防紫外、抗菌等性能,但木质素结构的复杂性和异质性限制了其高值化应用。近年来,木质素的改性处理以及木质素衍生的复合薄膜在基础研究和实际应用方面得到了广泛关注。综述了多种具有特定功能(热稳定、抗氧化、紫外屏蔽等)的高附加值木质素基复合膜材料,首先介绍了木质素的结构、特性以及常用的改性方法,其次总结了木质素基复合膜材料的制备及其在食品包装、紫外防护、吸附处理等方面的应用,最后讨论了木质素基复合膜材料面临的主要问题,为环境友好型多功能膜材料的未来发展提供一定的参考。

石油泄漏和含油废水排放严重污染生态环境,油水分离技术是涉油污染治理的重要手段。由于低耗能、简单高效等优点,特殊润湿性的膜材料在油水分离方面表现出巨大的应用潜力。基于润湿性相关理论和分离机理,总结了超疏水/超亲油膜、超亲水/水下超疏油膜、Janus膜和智能响应膜等油水分离膜的研究进展,并对油水分离膜的优缺点进行了分析,对将来的发展提出了展望。

微波法具有反应时间短、热量分布均匀、反应温度低、控制精确、抑制副反应、操作简单等优点。介绍了微波法的作用机理,综述了微波法在金属氧化物纳米材料气体传感器制备中的研究进展,总结了各种微波法的优点,并指出了微波法制备金属氧化物纳米材料气体传感器实现商业化生产面临的问题。

人类工业活动排放的大量CO₂气体是导致全球变暖的主要因素,CO₂捕集、封存与利用(CCUS)是实现碳减排和应对全球变暖最有效的技术方向。目前,工业上多采用的醇胺法捕集CO₂存在解吸能耗高的问题,寻找低能耗的碳捕集方法成为目前研究的重点。基于相变吸收剂的碳捕集过程所需的再生能耗较传统的醇胺法大大降低,被认为是理想的替代方法。综述了CO₂液-固相变吸收剂的研究现状,探索了液-固相变吸收剂的相变机理,并对液-固相变溶剂的研究动向和技术发展前景进行了展望。

以仿生学微纳米结构为灵感,多级结构纳米材料特殊的结构梯度特征赋予材料独特的结构性能。基于静电纺丝技术制备具有多级结构纳米纤维的研究现状,对多级结构纳米纤维的成型机理、结构特点及应用领域进行分类;此外,讨论了现存多级结构纳米纤维的制备问题,提出了完善多级结构纳米领域的建议与展望。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有特殊的能带结构和稳定的物理化学性能,可通过光照分解水产氢,但由于光生电子-空穴复合严重以及禁带宽度限制等问题,对于光的利用非常有限。将g-C₃N₄与其他光催化材料复合,可以降低电子-空穴的复合率并且拓宽吸收范围,从而提高光催化活性。介绍了g-C₃N₄复合材料的光催化产氢机理,综述了g-C₃N₄复合材料的制备方法及产氢性能,展望了未来g-C₃N₄复合材料的发展方向。

开发异丁烯下游高附加值产品聚异丁烯的新技术可以促进相关产业的可持续发展,缓解国内异丁烯上游产品甲基叔丁基醚行业产能过剩的压力。综述了不同分子量聚异丁烯的理化特性,并介绍聚异丁烯的技术研究进展、工业化产品的牌号、产品的特性,以及不同分子量的聚异丁烯在化工各个专业领域中的应用。指出国内聚异丁烯产业存在的主要问题,并对聚异丁烯未来发展方向进行展望。

因地壳中丰富的钠资源和低廉的成本,钠离子电池(SIBs)成为了继锂离子电池(LIBs)后最有希望商业化的碱金属离子电池。硬碳材料具有较多的缺陷、丰富孔结构、较合适的嵌钠电位和较高的比容量等,因而被认为是最有潜力的SIBs负极材料之一。但是,实际应用中硬碳用作SIBs负极仍存在系列问题,如:初始库仑效率(ICE)低、倍率性能差和循环稳定性不理想等。基于此主要从孔结构调控、杂原子掺杂、硬-软(硬)碳复合这3个结构调控策略进行总结,为促进硬碳材料商业化提供思路。

传统的热固性树脂因不可逆的交联网络结构而不溶、不熔,导致其难以降解回收,造成环境污染及资源浪费。通过分子设计,将可裂解键或动态共价键引入到热固性树脂的交联网络,在一定的降解条件可实现传统热固性树脂的可控降解是解决上述问题的有效途径之一。介绍了传统热固性树脂回收利用面临的问题,综述了不同类型可降解热固性树脂的降解机理、制备方法及可回收性,最后指出目前可降解热固性树脂存在的问题,并对未来重点的研究方向进行展望。

MXenes是一种类石墨烯二维过渡金属碳/氮及碳氮化物,其结构呈片状并且表面具有富电子基团,因此具有良好的导电性能,现已被广泛地应用于储能、催化、环境保护、传感、电磁波屏蔽及吸收和生物等领域。从MXenes材料的制备、结构、性能和应用这四方面综述了MXenes材料现阶段的发展,并展望了其今后的研究方向。

金属有机框架(MOFs)是一类先进的有机无机杂化多孔材料。粒径与形貌的差异会影响其比表面积、活性位点种类与数量等,进而改变其催化活性、吸附能力或电化学性质等。首先讨论了调节剂、合成参数和外场强化对MOFs粒径的影响,随后,从MOFs材料维度出发,介绍了MOFs的形貌调控手段并分析了调控机理的差异。最后,介绍了MOFs材料粒径和形貌调控对其在分离、催化和电化学这3个领域应用中的积极效果。未来的研究应当从开发普适性强、成本低、稳定性强、节能环保的精确制备技术的角度推进。

导电聚合物水凝胶结合了导电聚合物的导电性和水凝胶的高延展性、可调柔韧性等特点,使其成为制备可穿戴电子设备的理想材料。到目前为止,各种导电聚合物被用于制备水凝胶,其中,聚吡咯具有优异的导电性能和生物相容性,是广泛研究和应用的导电高分子材料之一。详述了聚吡咯导电水凝胶的3种制备方法,介绍了聚吡咯导电水凝胶在传感器、储能材料和生物医学领域的应用,并提出了目前有待解决的问题和解决方案,以期设计出性能优异的聚吡咯导电水凝胶。

硒化钴(CoSe₂)因具有较高的理论容量,被认为是极具潜在价值的钠离子电池(SIBs)负极材料。但CoSe₂负极材料在充放电过程中体积膨胀严重且充放电性能差,影响了电池的实际应用。针对CoSe₂材料应用于钠离子电池负极中存在的问题,主要从材料晶体结构及储钠机理、制备工艺、改性研究(纳米结构调控、杂原子掺杂、材料复合化)等方面入手,概述了国内外研究学者将CoSe₂应用于钠离子电池负极材料的设计研究进展。最后,立足于当下CoSe₂负极材料研究现状,阐述了其在某些方面存在的问题,以及仍需努力的方向。

磷酸锰锂具有循环性能好、结构稳定、能量强度高等优点,被认为是极具竞争力的锂离子电池理想正极材料之一。综述了磷酸锰锂正极材料的制备方法及改性方法的研究进展,总结了不同制备方法的优缺点。材料纳米化、碳包覆、离子掺杂法等改性方法对提高磷酸锰锂电化学性能及其产业化发展具有重要作用,实现大规模量产、提高电导率以及锂离子扩散能力是磷酸锰锂正极材料未来的发展方向。

通过在聚乙烯醇(PVA)网络中引入动态亚胺键,成功制备了具有pH响应性能的形状记忆水凝胶,并对其微观形貌、力学性能和形状记忆性能进行了研究。结果表明,浸泡pH=10的NaOH溶液后,水凝胶内部交联度提高,网络更加致密,其最高拉伸强度和最大断裂伸长率分别可达(68±0.5)kPa和200%,这表明在碱性条件下,可在聚合物网络中成功引入可逆的动态亚胺键。此外,水凝胶具有形状记忆性能,并且随着壳聚糖季铵盐(HACC)与氧化硫酸软骨素(OCS)质量比的降低,水凝胶的形状固定率与形状恢复率都呈上升趋势,且最优形状固定率和形状恢复率均在80%以上。该pH响应型形状记忆水凝胶,凭借高含水率、良好的生物相容性和独特的刺激响应性等特点,在信息储存与解密、航空航天等领域具有良好的应用前景。

以多层氧化石墨烯(GO)为原料,羟丙基纤维素(HPC)为骨架,采用溶剂热法制备还原氧化石墨烯复合海绵的前驱物——三维还原氧化石墨烯复合水凝胶。考察分散液配比、置换程度、pH、反应时间与温度、HPC添加量等因素对水凝胶成型性的影响。结果表明:分散液中无水乙醇与去离子水最佳配比为1∶1;离心时间30min、置换次数6次时层间水分置换最彻底;pH=8、反应温度210℃、时间14h、HPC添加量10mg时制备效果最佳。

首先制备了向列型液晶单体4-(4-烯丙氧基苯甲酰氧基)苯甲酸乙酯(M₁)和胆甾型液晶单体4-烯丙氧基苯甲酸胆甾醇酯(M₂),然后将M₁和M₂与聚甲基含氢硅氧烷接枝共聚,合成了侧链液晶聚合物(P₁—P₅),通过红外光谱(FT-IR)、核磁氢谱(¹H-NMR)、差示量热(DSC)、热重(TG)、X射线衍射(XRD)和偏光显微镜(POM)等手段表征了液晶单体和聚合物的结构和性能。结果表明:聚合物P₁没有液晶性能和旋光活性,P₂—P₅表现出胆甾相的液晶性能和右旋的旋光活性。随着M₂单体含量的增加,玻璃化转变温度(T_g)与清亮点(T_c)逐渐升高,液晶相温度区间由61.4℃增加到120.5℃,尤其P₅在升降温过程中均存在选择性反射现象。此外,聚合物P₁—P₅均具有良好的热稳定性。

导电聚合物、过渡金属氧化物、碳材料是新型的超级电容器电极材料,超级电容器的性能与电极材料、电解液及其使用的隔膜有关,而电极材料是其中最主要的影响因素,因为它是超级电容器的重要依托,电极材料性能的好坏直接影响到电容器性能的好坏。故合理构建电极材料结构一直是储能领域的研究热点。采用典型的水热法制备了一种珊瑚状NiCo₂O₄,在冰水浴条件下通过化学氧化法制备聚苯胺(PANI),并通过原味聚合法合成了PANI包覆的NiCo₂O₄(PANI@NiCo₂O₄)复合材料,有效地解决了过渡金属氧化物的导电率差、比表面积低、活性物质易团聚等问题。并对PANI@NiCo₂O₄纳米复合材料结构和形貌进行表征,将其用作超级电容器的电极材料,在三电极体系下测试电化学性能。结果表明:NiCo₂O₄@PANI在1A/g的电流密度时比电容为892F/g,相比纯PANI比电容提升207.8%,相比NiCo₂O₄材料比电容提升75.9%。在10A/g电流密度下4000次充放电循环后比电容保持率为95%,具有良好的循环稳定性。因此,PANI@NiCo₂O₄是很有前途的超级电容器电极材料。

以不同浓度的Cu(NO₃)₂溶液对活性炭纤维表面进行修饰改性制备SO₂、NO_x腐蚀气氛吸附材料。通过红外光谱、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等多种表征方式,揭示了Cu(NO₃)₂改性对活性炭纤维孔隙结构、表面物理化学性质、吸附性能的影响。结果表明,经硝酸铜改性后,活性炭纤维表面官能团发生变化,比表面积、孔容、孔径等结构参数均呈减小趋势。改性后活性炭纤维表面活性位点有所增加,对应的吸附性能显著增加,10% Cu(NO₃)₂改性活性炭纤维对SO₂、NO₂、NO的饱和吸附量分别为110、102、67mg/g,与改性前相比分别提高了80%、88%、24%。将装有10% Cu(NO₃)₂改性活性炭纤维的防护包装长贮于海洋大气环境下,验证控制效果。

以碳化硼、炭黑和氧化锆粉末为原料,在氩气气氛条件下采用碳热还原法合成ZrB₂超细粉末。研究了反应温度对合成ZrB₂粉末的烧失率、物相组成和显微形貌的影响,同时对合成机理进行初步探讨。在此基础上,以Al₂O₃、Y₂O₃、AlN等添加剂作为烧结助剂,对合成的ZrB₂粉末进行烧结性能研究。结果表明,在反应温度为1500～1600℃合成条件下,采用碳热还原法在氩气气氛中成功合成了ZrB₂超细粉末。在本实验条件下合成ZrB₂粉末的最适条件为1550℃保温1.5h。在1500℃以上所合成的ZrB₂粉末样品的显微形貌主要由一定量的片状颗粒和近似球状颗粒组成。在1600℃下保温120min所得ZrB₂陶瓷烧结体的表面与断口显微结构均比较致密,说明在本实验条件下合成的ZrB₂超细粉末具有较好的烧结活性和烧结性能。

为提高硬质聚氨酯的阻燃性能,对蒙脱土进行有机改性,得到性能优异的改性有机蒙脱土(OMMT),将OMMT添加至硬质聚氨酯(RPUF)中,制备OMMT/RPUF纳米复合材料,通过测试分析发现:添加OMMT的聚氨酯复合材料,氧指数增加,最大热释放速率降低,降低总热释放量,降低了总烟释放量,复合材料的燃烧增长速率指数降低,火灾安全性明显提高;燃烧前,复合材料的泡孔多为封闭泡孔,未添加阻燃剂的RPUF孔泡结构孔径大,孔泡不密集,孔壁比较薄,泡孔容易被破坏,添加OMMT的RPUF的孔泡结构密集、均匀,添加EG的RPUF泡孔致密,形状呈多面体;燃烧后,纯RPUF表面凹凸不平,有裂纹和缝隙,添加OMMT的RPUF燃烧后碳层的厚度增加。OMMT的添加提高了RPUF复合材料的阻燃性能。

采用丙酸回流法制备了四(4-吡啶基)卟啉(TPyP),通过季铵化反应改性TPyP合成水溶性季吡啶卟啉盐(TEPyP⁴⁺-Br),并采用一体化工艺制备TPyP和TEPyP⁴⁺-Br的电致变色器件。采用核磁共振氢谱(¹H-NMR)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)表征化合物的结构;采用密度泛函理论(DFT)计算和循环伏安法(CV)揭示化合物的电子结构与电化学性能;采用原位光谱法和计时电流法(CA)表征器件的电致变色性能。结果表明,TEPyP⁴⁺-Br器件能够发生可逆的颜色变化(翠绿色/深绿色),且TEPyP⁴⁺-Br器件CA循环100次后的电流密度为84%,相比于未季铵化改性的TPyP(34%)得到较大提升,表明季铵化改性对循环稳定性的调控有效。

在低温水解条件下制备了一种长波紫外线(UVA)增强型棒状金红石TiO₂,将Al(OH)₃均匀包覆在TiO₂表面,然后使用月桂酰赖氨酸(LL)对TiO₂/Al(OH)₃进行表面改性,最后在TiO₂/Al(OH)₃/LL表面包覆一层天然防晒剂白藜芦醇(RES),得到TiO₂/Al(OH)₃/LL/RES(TALR)复合材料。采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和热重分析仪等对样品的结构、形貌及热稳定性进行表征。结果表明:Al(OH)₃以非晶态形式均匀包覆在棒状金红石TiO₂表面,适宜包覆量为10%(质量分数);棒状TiO₂在中波紫外线(UVB)范围具有优异的紫外屏蔽能力,对UVA仍有令人满意的吸收效果;改性剂LL的最佳包覆量为12%,RES的最佳包覆量为15%(均为质量分数)。抗氧化实验及防晒指数测试结果表明,TALR复合材料具有良好的自由基清除能力和优异的紫外屏蔽效果。

以萘硼酸、苯酚和甲醛水溶液为原料,盐酸和二水合草酸为催化剂,制备了萘硼酸酚醛树脂(BPF)。通过傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振分析仪对其进行结构表征,利用差示扫描量热仪考察了升温速率对BPF特征温度的影响,通过热重分析仪、热变形维卡软化点测定仪、电子万能试验机测试了BPF的热性能、软化点和力学性能。结果表明:硼元素以化学键的形式接入到酚醛树脂结构当中;BPF凝胶化温度T_gel为113.3℃、固化温度T_cure为142.2℃、后处理温度T_treat为157.6℃;当萘硼酸含量为10%(wt,质量分数,下同)时,BPF的热分解峰值温度、800℃残炭率比未改性酚醛树脂分别提高了17.39%和28.79%,软化温度提高了16.79%;萘硼酸含量为10%时,BPF拉伸剪切强度、弯曲强度比未改性酚醛树脂分别提高了262.5%和128.3%;萘硼酸含量为6%时,BPF冲击强度提升最大,为2.5kJ/m²。

基于氢键作用和配位键交联的双可逆网络,制备了一种高性能、高修复效率的自愈合弹性体。首先采用二元醇和二异氰酸酯反应制备聚氨酯(PU)预聚物,然后以2,6-二氨基吡啶(2.6-DAP)为扩链剂,合成线性PU弹性体,最后通过掺杂Fe³⁺进行配位交联,制备了含有配位键与氢键双重动态网络的自愈合PU弹性体。采用红外光谱、万能试验机、偏光显微镜、流变仪表征了材料的分子结构、力学性能及自愈合性能。通过控制Fe³⁺的含量,可以调节自愈合PU弹性体力学性能和修复能力之间的关系。结果表明,当PU-DAP∶Fe³⁺=2∶1(吡啶与Fe³⁺物质的量之比)时,弹性体具有优异的力学和自修复性能,拉伸强度可达1.96MPa。

使用热重-差热同步分析仪研究了某飞机框架部位用碳纤维/酚醛树脂复合材料在不同气氛和不同升温速率条件下的热分解特性。结果表明:在空气气氛下碳纤维/酚醛树脂复合材料热解反应分为3个阶段,在氮气气氛下热解反应分为2个阶段;随着升温速率的提高,氮气气氛下复合材料热解的初始分解温度、第2阶段起始温度都随着升温速率的提高而增加,2个阶段的热解温度范围都逐渐变宽且每一阶段的温度范围都要高于前一个热解阶段,最大失重速率温度也向高温方向移动,相同温度下失重明显变大。采用Kissnger法、FWO法、Starink法对碳纤维/酚醛树脂复合材料的热解动力学进行计算,得到其表观活化能。

采用宏观力学性能测试(0°压缩测试、90°拉伸测试、层间剪切测试、弯曲测试)、微观力学性能测试(微脱粘测试)、扫描电镜(SEM)以及偏光显微镜观察,对不同碳纤维/热塑性树脂复合材料界面性能进行了多维度的研究。

为研究粘结剂对奥克托今(HMX)热分解特性的影响规律,选取聚胺酯(TPU)和氟橡胶(FR)作为典型粘结剂,基于热分析、气质实验,分析TPU和FR对HMX热分解特性的影响及作用机制。结果表明,相较HMX,HMX/TPU的主要放热历程延长8.2%～37.9%,分解速率降低,放热量减少;HMX/FR的主要放热历程缩短0～13.8%,分解速率大于HMX/TPU。TPU和FR均会降低HMX的活化能,HMX/TPU的活化能在转化率为0.6时接近最大值,随后几乎稳定在最大值;而HMX/FR的活化能在转化率为0.4时最大,随后迅速降低。从中间产物来看,TPU既会减少大分子中间产物,抑制HMX分解,也会减少—CH₂O、—N₂O、—NO、—CO₂等小分子产物,降低放热量;而FR会增加大分子中间产物,促进HMX分解,进而增加小分子产物,提高放热量。

采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、不同比例的聚醚二醇(N-220)和聚醚三醇(N-330)与固化剂4,4′-亚甲基双(2-氯苯胺)(MOCA)制备双组分聚氨酯-聚脲(PUU)复合涂料。研究了合成预聚体的适宜反应条件、异氰酸酯指数(R值)、软段中两种聚醚多元醇的比例对涂料性能的影响。通过二正丁胺法、红外光谱(FT-IR)、拉伸强度、接触角、差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)对涂层进行了分析。结果表明:78℃左右体系反应时间最短,得到的涂料体系稳定。预聚体中R值增加,涂膜的断裂强度增大,断裂应变减小,R=4时,涂膜有良好力学性能。当n_{(聚醚二醇)}∶n_{(聚醚三醇)}=1∶1时,聚氨酯涂料的综合性能最好;n_{(聚醚二醇)}∶n_{(聚醚三醇)}=3∶1时接触角最大;玻璃化转变温度逐渐升高。

采用化学发泡法和辐照交联工艺成功制备了一系列聚乙烯/双酚A环氧树脂/双氰胺(LDPE/E-20/DCD)复合发泡材料,探究了E-20/DCD固化含量对LDPE/E-20/DCD复合发泡材料的表观密度、凝胶含量、力学性能、吸水率和隔音性能的影响。结果表明,当E-20/DCD固化含量为10%时,LDPE/E-20/DCD复合发泡材料具有较优的综合性能。相比纯辐照交联聚乙烯发泡材料(IXPE)发泡材料,其表观密度提高2.7%,凝胶含量提高5.9%,拉伸强度提高36.6%,压缩强度提高23.4%,压缩模量提高11.8%,硬度提高61.2%,隔声指数提高22.5%,同时具有优异的泡孔结构。

将大豆油基多元醇以不同的比例添加到石油基多元醇中,得到热稳定性更高和阻燃效果更好的生物基聚氨酯泡沫(PUF)。采用锥形量热法、扫描电子显微镜、热重分析法和烟密度测试箱研究了不同比例大豆油基多元醇对PUF阻燃和抑烟性能的影响。结果表明:在辐射强度为25kW/m²、35kW/m²和50kW/m²条件下,PUF-S3均具有最好的阻燃效果;添加大豆油基多元醇后样品均表现出两阶段热解,同时PUF-S3热失重5%时的温度比PUF-0高16.49℃;添加大豆油基多元醇样品的最大烟密度均小于PUF-0。在石油基多元醇中添加大豆油基多元醇制备的PUF具有优良的阻燃和抑烟效果,大豆油基多元醇最佳添加量为15%(质量分数)。

采用脱脂棉(DC)作为模板和还原剂,通过原位氧化还原反应温和制备DC负载的MnO₂纳米颗粒(MnO₂ NPs/DC),并对其形貌、组成进行表征。以骨胶模拟废水提供化学需氧量(COD)。利用MnO₂ NPs/DC优异的吸附及催化氧化活性和DC的操作便捷性,进一步探究MnO₂ NPs/DC对COD的去除性能。结果表明:MnO₂ NPs较为均匀地分散于DC纤维表面。室温条件下通过简单的浸泡搅拌,MnO₂ NPs/DC对COD仅21min的去除率可达64.03%,并且可通过增加材料用量和材料浸泡时间来提高去除率。动力学模型拟合结果表明,MnO₂ NPs/DC对COD的去除过程更符合拟二级动力学模型。

以硅胶为载体,采用水热浸渍法制备银修饰硅胶复合材料,对富碘后的复合材料进行低温玻璃固化处理,以期实现对气态放射性碘的长期安全处置。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对复合材料的形貌和结构进行表征,考察了浸渍反应温度对银负载量、吸附时间和碘质量浓度对碘吸附量的影响,并对吸附动力学曲线和吸附等温线进行了拟合。结果表明:硝酸银负载在硅胶表面,银负载量达到17.8%;30min内复合材料对气体碘的吸附可达到平衡,吸附行为符合准二级动力学模型,为化学吸附;Langmuir等温吸附模型更适合描述复合材料对气态碘的吸附过程,复合材料吸附碘的过程为单层吸附行为,复合材料对碘的理论最大吸附量为169.5mg/g。固化结果表明,玻璃固化体主要以碘化银(AgI)和碘七氧化五铋(Bi₅O₇I)形式封存碘,碘元素浸出率为1.436×10^-6g/(m²·day)。

以尿素和二氰胺为前驱体,B₂O₃为B源,(NH₄)₂HPO₄为P源,采用热缩聚法合成了B和P共掺杂石墨相氮化碳(g-C₃N₄),考察了硼磷掺杂对g-C₃N₄结构和光催化性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、BET比表面积、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光(UV-Vis)等手段对样品进行了表征和分析,考察了其可见光下光催化降解亚甲基蓝染料的性能。结果表明:当B₂O₃掺入量为0.15g,(NH₄)₂HPO₄掺入量为1%时,CNBP1%的光催化性能最优。这主要归因于B、P元素的电负性差异有助于强化氮化碳中内建电场强度进而促进光生电子和空穴的有效分离。相比纯CN,CNBP1%表现出松散的片状多孔结构,更窄的禁带宽度和更强的可见光吸收能力。

采用溶胶-凝胶法,利用不同温度热处理制备不同晶体结构的TiO₂。以苯酚为目标污染物,研究了其催化臭氧氧化性能。结果表明,当催化剂质量相同时,锐钛矿型TiO₂因比表面积最大、表面羟基数量最多表现出最佳的臭氧催化活性;当对催化剂的表面积进行归一化时,表面羟基密度及活性氧含量随着TiO₂中金红石型含量的增大而增加,这表明金红石型的暴露面具有比锐钛矿型更高的内在活性。

以MoS₂为载体,通过共沉淀法合成了一种新型的Fe₃O₄/MoS₂催化剂,并将其用于活化过硫酸氢盐(PMS)降解双酚A(BPA)。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对催化剂的形貌、微观结构进行了表征。研究了不同反应体系对BPA降解效果的影响,探讨了不同影响因素对BPA降解效果的影响。结果表明:Fe₃O₄/MoS₂/PMS反应体系可提高对BPA降解率;当BPA浓度为20mg/L、Fe₃O₄/MoS₂催化剂投加量为1.0g/L、PMS浓度为1mmol/L、pH为6.8、温度为60℃条件下,反应120min时Fe₃O₄/MoS₂对BPA降解率达78.20%。Cl^-、HCO^-₃、H₂PO^-₄对反应体系降解BPA有一定影响,NO^-₃对BPA的降解影响较小。自由基淬灭实验表明,·OH、¹O₂、和·O^-₂均发挥了作用,其中 ¹O₂和·O^-₂起主要作用。

光催化是一种环境友好型技术,能够有效解决环境污染和能源短缺问题,具有广阔的应用前景。其基本原理是半导体催化剂在光照条件下产生具有强氧化还原能力的活性物种,这些活性物种可用来净化污染物、制备氢气、碳还原等。氧化锌/石墨相氮化碳(ZnO/g-C₃N₄)复合材料具有新颖的结构,以及优良的导电、防光腐蚀等性能,一直是光催化领域的关注热点。ZnO/g-C₃N₄能有效提高光生载流子的分离效率和可见光利用率,从而提高其光催化性能。主要介绍了ZnO/g-C₃N₄复合材料的发展现状、制备方法,以及该复合材料在光催化降解污染物、抗菌、析氢、CO₂还原等领域的应用,并对未来研究方向进行了展望。

植物源纳米银因其制备条件温和,原材料廉价易得,绿色环保,越来越受到研究者的关注。特殊的理化性质使植物源纳米银被广泛应用于水环境保护和生态环境修复。基于此,对不同植物源纳米银的合成及其对废水中偶氮类、芳香杂环类、芳香硝基化合物、三苯甲烷类、有机卤代物等各种类型有机污染物的催化降解进行了综述,并对植物源纳米银的未来发展方向进行了展望。

以甲酸预处理所得蔗渣纤维素为原料制备改性纤维素基气凝胶,通过FT-IP、SEM、TGA和XRD对其进行结构表征和亚甲基蓝(MB)吸附性能研究,并与微晶纤维素为原料制备的微晶纤维素基气凝胶进行比较。研究表明,交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)的加入,未能有效改善蔗渣纤维素基气凝胶(CA)对MB的吸附效果。对CA进行碳化得到蔗渣纤维素基碳气凝胶(PCCA),再对PCCA进行活化处理得到活化蔗渣纤维素基碳气凝胶(CCA),比表面积由CA的23.358m²/g上升到541.699m²/g;在反应温度为105℃、甲酸浓度为90%,反应时间为1h时,CCA在800mg/L的MB溶液中达到最高吸附量392.26mg/g,优于微晶纤维素气基凝胶的吸附性能,是一种性能良好、制备简单、经济环保的吸附剂,具有良好的应用前景。

以麦秆为原料,采用对甲基苯磺酸(p-TsOH)结合酶辅助超声处理制备木质纤维素纳米纤丝(LCNFs),通过真空抽滤制备LCNFs过滤膜(LCNF-FM)。研究LCNF-FM的微观形貌、纯水通量、润湿性及对微纳米粒子的过滤性能。结果表明,LCNF-FM由相互交联的纳米纤维网络组成,平均孔径为30.2nm。该过滤膜对细菌及纳米TiO₂颗粒均具有良好的截留作用。初步应用于红葡萄酒过滤除菌,其对红葡萄酒中有效成分的保留率均在84%以上,对葡萄酒品质影响不大。该LCNFs及其过滤膜的制备方法绿色环保,在农业废弃物的资源化利用及水处理、食品饮料的净化等方面具有广泛的应用前景。

以来源丰富的玉米秸秆、高岭土为原料,以丙烯酸、丙烯酰胺为聚合单体,通过水溶液聚合法制备了复合高吸水树脂,并用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对其结构进行了表征分析。利用合成的复合高吸水树脂对含Pb²⁺模拟废水进行了吸附研究,考察了复合高吸水树脂用量、Pb²⁺初始浓度、吸附时间和溶液pH及对Pb²⁺去除率的影响,最优条件下复合高吸水树脂对Pb²⁺的去除率达88.57%,吸附Pb²⁺后的复合高吸水树脂经处理后可循环使用。

相变材料(PCM)具有结构稳定性好、高储能密度、可控相变温度、较大的相变潜热以及出色的储热能力,被用作建筑物中有效的潜在储能元件,以改善由温室气体排放引起的严重环境问题,可有效地减缓燃料和电能消耗,同时在建筑围护结构中保持舒适的环境,最大限度地减少温度波动。简述相变材料的分类及其选取,相变材料的封装工艺,重点介绍了相变储能材料在围护结构领域的研究与应用,指出了影响相变围护结构效率的因素,对其未来的研究方向进行了展望。

以凹凸棒为载体,采用共沉淀法和热解法制备了新型凹凸棒负载碳-铁复合材料。通过X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、冷场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、热重分析仪对复合材料进行表征,用亚甲基蓝水溶液模拟有机染料废水,考察复合材料在光暗体系下非均相Fenton催化降解亚甲基蓝的性能。结果表明,光照和暗环境下,最佳pH分别为4.0、3.5,反应120min时脱色率分别可达99.6%和96.3%。复合材料在光照环境下具有更好的催化活性,循环5次后,亚甲基蓝的脱色率仍可达99%,总有机碳去除率为42.2%,表现出良好的重复使用性。

硅藻土是硅藻植物经过漫长的沉积成岩而形成的一种非金属矿物。硅藻土具有丰富微孔、耐高温、耐腐蚀性、价格低廉和资源丰富等优点,作为一种良好的吸附载体材料而受到广泛关注。介绍了硅藻土的结构特点并归纳了硅藻土常见的几种改性方法,综述了硅藻土基定形相变材料的种类及制备方法,总结了该材料在建筑领域的应用进展,分析了现阶段硅藻土基定形相变材料研究中存在的问题,并提出未来工作中需要关注的重点,以期为其规模化推广应用提供参考。

为解决柔性电子印刷中传统碳系导电油墨导电性能差的问题,通过引用高导电的石墨烯,制备了基于石墨烯/炭黑/石墨三维导电网络结构的水性石墨烯基导电油墨。探讨了分散剂用量、颜基比和干燥处理工艺三个主要因素对导电油墨导电性能的影响。在此基础上,采用低成本的丝网印刷工艺制备了柔性电热纺织品以评估导电油墨的应用性能。结果表明,制备的导电油墨具有较高的导电性能,最低方阻为20Ω/□。以此制备的柔性电热纺织品具有快速的升温能力和优异的电热稳定性、耐疲劳性,在充电宝5V电压下90s左右可以由室温到达稳态温度(60±3)℃,且具有一定的机械柔韧性。所制备的高导电水性石墨烯基导电油墨在柔性可穿戴领域具有较好的实际应用价值。

以PVA为主要原料,纳米TiO₂和改性MMT为填料,采用溶液流延法制备具有免揭特性的防水卷材隔离包装膜。考察复合薄膜的性能以及对防水效果的影响,以最优配方制备包装隔离膜并采用剥离强度为指标来检测复合薄膜作为防水卷材隔离膜的应用效果。并通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重(TG)、力学测试等手段对复合薄膜的结构、形貌、热稳定性、力学性能进行表征。结果表明:加入改性蒙脱土和纳米TiO₂制备的复合薄膜具有良好的热稳定性和力学性能,作为防水卷材隔离包装膜的效果良好,剥离强度可达到2.18N/mm,且该复合薄膜具有环保性、可简化施工流程、无需回收处理。

针对特定来源的植物沥青,将其与克拉玛依90号沥青(K-90)共混制备混合植物沥青后进行聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)/橡胶粉复合改性,通过研究复合改性顺序及改性剂掺量对复合改性植物沥青路用性能的影响,从而确定混合植物沥青复合改性工艺。并对制备的SBS/废橡胶粉复合改性混合植物沥青模拟了短期热氧老化和紫外老化试验。通过比较老化前后复合改性混合植物沥青的物理性能的变化,以及利用剪切流变仪评价复合改性植物沥青的流变特性。结果表明:SBS掺入量为2.5%,橡胶粉掺入量为15%时,先进行SBS改性后进行橡胶粉改性制备的复合改性混合植物沥青的常规路用性能较优。经过SBS/废橡胶粉复合改性的混合植物沥青软化点增量减小,残留针入度比和延度保留率上升,表明SBS/废橡胶粉复合改性可明显提高混合植物沥青的抗紫外老化性能。SBS/废橡胶粉复合改性可使混合植物沥青复数模量和车辙因子增加,相位角下降,说明SBS/废橡胶粉复合改性可提高混合植物沥青的抗车辙性能。

随着风机叶片报废数量的不断增加以及对资源节约和环境保护的重视,风机叶片热固性复合材料的回收再利用越来越受到重视。概述了主要的回收技术并分析其优缺点。旨在为新能源行业新兴固体废物循环利用和消纳体系建设提供决策依据,促进风电行业绿色可持续发展。