纳米材料具有特殊的物理、化学、电子和光学等特性,因此在诸多领域有着较为广泛的应用。综述了不同纳米材料的10种典型制备方法,介绍了各种制备方法的优缺点和纳米材料最新的研究进展。随着制备方法的不断创新,合成技术将会更加绿色、高效、可控和多功能化。今后的纳米科技将在能源、医疗、环境监测和先进制造等多个领域发挥重要作用,希望能对纳米材料的绿色合成和应用研究提供帮助。

多孔碳材料具有大的比表面积、发达的孔隙结构和良好的化学稳定性等优点,在多个研究领域表现出广阔的应用前景。多孔碳材料可以利用简便的方法合成,通过在孔道内引入活性位点可将其应用在电化学、吸附、催化等领域。然而,在实际应用过程中却无法发挥出多孔碳材料的优良特性。从多孔碳材料的常用合成方法出发,通过分析各种合成方法的优缺点,归纳出不同方法的适用条件及在实际应用过程中出现的各种问题。针对多孔碳材料在超级电容器、吸附和催化等领域出现的问题,提出了相应的解决方法,对多孔碳材料应用前景进行了展望。

近年来,纤维素纳米晶由于其独特的光学性能、卓越的生物降解性能和优异的机械性能引起了科研人员极大的兴趣。综述了纤维素纳米晶膜在传感领域应用。首先,介绍了纤维素纳米晶的性质及其制备,纤维素纳米晶悬浮液达到临界浓度时可自组装形成胆甾相液晶;接下来,介绍了纤维素纳米晶膜的性质及其制备,成膜后胆甾相液晶的特殊性能会被保留在薄膜中,使薄膜具有独特的左旋结构和鲜艳美丽的结构色;最后,重点介绍了通过功能修饰的纤维素纳米晶膜具有较好的稳定性、便捷的操作性和优异的可再生性,使其在压力、温度以及水分这3个领域具有广阔的传感应用前景。

随着分离体系复杂程度的增加及对膜分离性能要求的提高,荷正电膜分离技术发挥着越来越重要的作用。介绍了荷正电膜的制备方法,综述了荷正电膜在纺织印染废水、镁/锂分离、去除重金属和生物医药等方面的应用进展,探讨了荷正电膜存在的主要问题,展望了未来荷正电膜分离技术的发展方向。随着研究的深入及市场需求的增加,荷正电膜将迎来更大的发展空间,在解决水资源短缺、水环境污染方面发挥更加重要的作用。

聚合物电子受体材料由于其可调节的能级和带隙、较高的吸收系数以及优异的电学和光电性能等优点引起了人们的广泛关注,设计合成高性能的聚合物电子受体材料已成为有机太阳能电池(OSCs)的研究热点之一。由于聚合物电子受体材料的快速发展,全聚合物太阳能电池(All-PSCs)的能量转换效率(PCE)得到极大改善。新型聚合物电子受体材料的开发在提高PCE方面起着至关重要的作用,综述了近年来基于酰亚胺结构单元的聚合物电子受体材料的研究进展,并对今后的发展方向进行了展望。

粉煤灰高值化利用和相变储能材料防泄漏封装的双重需要,使得粉煤灰基复合相变材料成为新能源材料研究的热点之一。综述了近5年粉煤灰基复合相变材料在材料组成、制备方法、封装效果、储热性能等方面的研究进展,总结了提高粉煤灰基复合相变材料导热率的方法及该材料在建筑领域的应用情况,对其未来的研究方向进行了展望。

相变材料因高能量存储密度、高潜热和良好的热稳定性被广泛应用于潜热储能,但是泄漏、热导率低等问题限制了相变材料在热储能中的应用。微囊化能够防止相变材料的泄漏,降低与外界环境的反应并提高热导率,因此相变微胶囊是提高相变材料导热性和解决泄漏等问题的有效方法。介绍了相变微胶囊常见的制备方法及其在建筑材料、太阳能储能及热管理系统中的应用,并展望了该材料未来的发展趋势。

综述了二氧化硅(SiO₂)空心微球的制备方法,包括模板法、斯托伯法(stöber)制备法、微乳法、高温溶解法、喷雾反应法、超声波法等,对比了不同制备方法的优缺点。介绍了SiO₂空心微球在磁性材料、催化、生物医学、光电材料等多个领域的应用及发展前景。

碳纤维基于其低密度、高强度和优异的热稳定性的特点,具有承载和吸波双重功能,近年来成为吸波特别是高温吸波材料的热点研究对象。综述了碳纤维及其复合材料的吸波研究进展,探讨了影响碳纤维及其复合材料电磁性能的各种因素,介绍了通过调控碳纤维几何形状、形态、浓度及不同的处理方式获得最佳性能的方法。最后对未来碳纤维及其复合吸波材料的发展做作出展望。

通过检索吸波材料的专利信息,统计分析了吸波材料的全球专利申请趋势、全球专利来源等,重点对近年来电阻损耗型吸波材料、介电损耗型吸波材料、磁损耗型吸波材料等重点技术领域的相关典型专利进行了分析。

高镍单晶正极材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(0<x+y≤0.5)是锂电池最为重要的正极材料之一,具有循环性能优异和比容量高等优点,因此是目前相关领域研究的热点之一,具有广阔的发展前景。然而,该类材料仍存在离子扩散速率慢、晶体微裂纹、阳离子无序化、首圈库仑效率偏低等问题,这些问题严重阻碍了材料的发展进程。为了解决这些问题,国内外学者近年来针对高镍单晶正极材料的改性与优化做了大量的研究工作,并取得了较多的研究进展。综述了近年来单晶正极材料的研究成果,概括了单晶正极材料的结构、衰减机理及其问题改善策略。同时,侧重介绍了合成方面的改进和优化方法,并对未来单晶正极材料的发展方向进行展望。

碳材料因其独特的化学和结构特性,在催化领域包括催化氨硼烷水解释氢中有广泛的应用。以碳材料的结构为侧重点,综述了不同维度形态的碳材料在催化氨硼烷水解释氢中的作用,并对其在催化氨硼烷水解释氢中所存在的问题以及今后的发展进行了总结和展望。

高镍无钴正极材料具有低毒性、低成本、高比能的特点,是目前锂离子电池正极材料的研究热点之一。介绍了高镍无钴正极材料制备方法及其改性研究进展,指出通过优化制备工艺可以提高正极材料的结构稳定性;利用体相掺杂和表面包覆改性可以改善材料的电化学性能。未来应注重高镍无钴正极材料失效机理和复合改性机理的研究,解决其结构不稳定和倍率性能差等问题。

当前,由于高电导率和优异的赝电容特性,Mxene电极材料的研究引起了广泛关注,其纤维在储能纺织品、柔性传感器件等领域具有良好的应用前景。从Ti₃C₂T_x纤维的制备方法,Ti₃C₂T_x纤维电极材料的电化学性能方面进行了简要阐述,展望了Ti₃C₂T_x纤维电极材料的研究趋势。

三维多孔结构的生物质基碳气凝胶以生物质为前驱体,具有大比表面积、高孔隙率、超低密度和良好的导电性,是一种来源广泛、新型可再生绿色材料。利用生物质基碳气凝胶的优良特性,将其与金属化合物、聚合物、石墨烯及杂原子等复合,制备了应用于超级电容器的可生物降解生物质基碳气凝胶。介绍了生物质基碳气凝胶的制备方法及其制备过程,综述了生物质基碳气凝胶复合电极材料在超级电容器中的应用,并对其未来发展趋势进行了展望。

过氧化氢(H₂O₂)作为一种高效且绿色的氧化剂,在有机合成等领域具有广泛的应用。工业上常用蒽醌法合成H₂O₂,但该方法需要高温高压和贵金属催化剂,存在能耗较高和副产物较多的不足。光催化技术作为一种环境友好的绿色技术,具有催化效率高、反应条件温和等优点,将其用于H₂O₂的合成展现出巨大的应用潜力。基于光催化产H₂O₂的反应机理,系统阐述了半导体光催化材料在光催化合成H₂O₂领域的最新进展,为设计高效光催化合成H₂O₂的催化剂提供新思路,并对光催化材料的发展方向进行了展望。

研究树脂种类和含胶量对Kevlar纤维无纬(UD)布拉伸和层间剪切性能的影响规律。利用万能材料试验机测试不同比例的水性聚氨酯与水性丙烯酸酯共混树脂以及含胶量对Kevlar纤维UD布拉伸和层间剪切性能的影响规律。结果表明:随着丙烯酸树脂含量的增加,Kevlar纤维UD布的拉伸强度和层间剪切强度呈先增大后减小的趋势;水性聚氨酯树脂∶水性丙烯酸树脂比例为1∶2,Kevlar纤维UD布的拉伸强度和层间剪切强度最大。在一定范围内,Kevlar纤维UD布的拉伸强度和层间剪切强度随着含胶量的提高,呈先增大后减小的趋势,且树脂含量26%,Kevlar纤维UD布的拉伸强度和层间剪切强度达到最大值。

为了改善传统剪切增稠胶存在的缺陷,从分子结构设计和共混改性两方面出发,通过在分子链上引入苯环结构并共混交联乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA),有效地改善了冷流效应,并利用芳纶织物作为增强材料,热压制备得到新型轻量化抗冲击复合材料。结果表明:复合弹性体内大量动态可逆键和硫化形成的共交联网络,是新型轻量化抗冲击复合材料具有良好抗冲击防护效果的主要原因。PEVA-Kevlar-4复合材料在面对不同冲击能量时(13.4J和26J),能量吸收率分别可达86.6%和90.1%。此外,该复合材料在低速抗冲击防护材料领域,有广泛的应用前景。

结合石英纤维(QF)界面性能好、压缩性能优异以及高强高模聚酰亚胺(PI)纤维密度低、模量高的优势,通过层间混杂设计制备了一系列PI/QF混杂增强复合材料,讨论了混杂比和铺层结构对复合材料弯曲性能、压缩性能和介电性能的影响。结果表明:与石英纤维增强复合材料相比,聚酰亚胺增强复合材料具有更为优异的弯曲性能和在小应变下的抗压缩变形能力,但是压缩强度方面仍有不足;混杂增强复合材料均表现出优异的介电性能,介电常数在2.95～3.3之间,介电损耗小于8.0×10^-3。

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙二醇(PEG)对聚丙烯腈/聚氨酯(PAN/PU)涂层微孔进行调控。通过扫描电镜分析和水通量截留率测试发现,PVP含量为6%、PEG含量为4%时,平板膜涂层性能最佳。以无纺布作为基底,采用浸轧涂覆的方法将最优参数的铸膜液涂覆在无纺布上,通过化学改性制备胺肟化聚丙烯腈/聚氨酯(AOPAN/PU)复合膜,探究复合膜通量变化和金属离子截留性能。研究表明,改性后制备的AOPAN/PU熔喷复合膜水通量由349L/(m²·h)增长到435L/(m²·h),在对100mg/L的Cu²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺混合金属溶液3次吸附循环测试后发现,最终滤液中金属离子截留率均在90%以上。

以聚砜(PSf)超滤膜为基膜,以哌嗪(PIP)为水相单体、均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体在其表面进行界面聚合反应,通过在水相单体中加入不同剂量的Ag₃PO₄/g-C₃N₄,制备出Ag₃PO₄/g-C₃N₄聚酰胺(PA)复合纳滤膜。系统研究了Ag₃PO₄/g-C₃N₄材料的添加对复合纳滤膜形貌、过滤、截留及抗污染性能的影响。当Ag₃PO₄/g-C₃N₄在水溶液中的含量从0%增加到0.05%时,复合膜的纯水通量从19.71L/(m²·h)增加到27.27L/(m²·h),同时对Na₂SO₄保持着较高的截留率。抗菌实验表明,Ag₃PO₄/g-C₃N₄/PA复合纳滤膜对铜绿假单胞杆菌有明显的抑制生长作用。通过界面聚合将Ag₃PO₄/g-C₃N₄引入复合纳滤膜中,可显著提高纳滤膜的过滤及抗污染性能。

以环氧丙烯酸酯和环氧树脂的混合体系作为基体树脂,加入光引发剂、活性稀释剂、高温热固化剂、促进剂,制备了体积收缩率小、固化速度快、力学性能优良的光/热双重固化树脂,研究了光固化树脂和热固化树脂质量比、热固化时间、热固化温度对光/热双重固化树脂性能的影响。结果表明,光固化树脂和热固化树脂质量比为5∶5、热固化温度为100℃、热固化时间为3h时,光/热双重固化树脂性能最佳,拉伸强度为18.82MPa,冲击强度为85.76J/m²,体积收缩率为2.48%。

通过对取代工艺进行优化,制备了不同六氟异丙氧基引入量的氟化聚磷腈弹性体(PTHOP),探究了六氟异丙氧基的引入对于氟化聚磷腈弹性体性能的影响。结果表明:随着六氟异丙氧基引入量的增加,材料的耐油性有提升趋势,耐低温性能以及热稳定性能略有下降,但玻璃化转变温度均在-50℃以下,仍表现出优异的耐低温性能。硫化后的PTHOP样品具有优异的力学性能,拉伸强度最高达9.0MPa,断裂伸长率达到101%;同时耐油性能优异,在10号、15号液压油中150℃浸泡72h后体积变化率均在1%左右。

Ti₂Nb₁₀O₂₉具有理论容量高、结构稳定、安全性好等优势,是非常有应用前景的锂离子电池和锂离子电容器用新型负极材料,但其电子导电率极低,限制了应用。采用Mo掺杂和碳包覆双协同策略,经优化葡萄糖添加量所制Mo_0.05Ti_1.95Nb₁₀O₂₉/C复合负极材料显著提升了充放电性能,0.1C充放电的可逆容量达到了313.6mAh/g,10C倍率下的可逆容量比Ti₂Nb₁₀O₂₉的提升了72.3mAh/g,高达174.3mAh/g,且0.5C循环100圈后容量损失仅2.4%。第一性原理分析证明,该电性能的提升主要归因于Mo掺杂导致的Ti₂Nb₁₀O₂₉材料本征电子导电性提高及碳包覆导致的材料颗粒间电子传输行为改善。

以硝酸镧、硝酸铁为原料,尿素为沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵为分散剂,采用微波-超声辅助法和煅烧工艺,制备珊瑚状镧铁金属氧化物复合材料用于三乙胺检测,考察不同镧铁摩尔比对材料结构和气敏性能的影响。结果表明:当原料中镧铁摩尔比为2∶1时,获得的珊瑚状镧铁金属氧化物复合材料LFO1在工作温度为250℃时对100×10^-6g/mL三乙胺气体的灵敏度响应值达到505,检测限为2.8×10^-6g/mL,并具有良好的选择性、稳定性以及快速响应特性。这种优异的气敏性能归因于珊瑚状结构所具有的大比表面积为LFO1提供了大量活性位点,从而增强其对三乙胺气体的吸附和扩散能力。

气相SiO₂是一种多孔的纳米材料,具有低介电常数、耐高温和耐辐射等优点,作为SiO₂电缆的绝缘材料在航空航天等领域得到广泛应用,但气相SiO₂复合材料表面存在大量硅羟基使之容易吸潮,因此研究改性剂对气相SiO₂复合材料介电性能的影响具有重要意义。选用3种不同的硅烷偶联剂(KH550、KH560、KH570)对气相SiO₂电缆绝缘复合材料进行改性,采用显微结构分析、红外光谱分析、宽频介电阻抗谱仪分析等方法研究了不同硅烷偶联剂对气相SiO₂电缆绝缘复合材料疏水性能以及介电性能的影响。结果表明硅烷偶联剂KH570对气相SiO₂电缆绝缘复合材料的改性效果最好,改性后复合材料吸潮率降低了89.95%,10MHz频率下介电常数和介电损耗角正切分别减小8.63%和31.85%,大幅度提高了气相SiO₂电缆绝缘复合材料的疏水性能和介电性能。

使用双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(TESPT)改性三种维度二氧化硅(SiO₂)填充天然橡胶制备复合材料,借助FI-TR、DMA、阿克隆磨耗机等对其进行表征。结果表明,SiO₂未改性时,零维SiO₂/天然橡胶复合材料具有最高的抗湿滑性能和最低的滚动阻力;一维SiO₂/天然橡胶复合材料具有最高的交联密度;二维SiO₂/天然橡胶复合材料具有最高的填料-橡胶相互作用和耐磨性。经过TESPT改性后,一维改性SiO₂/天然橡胶复合材料展示了最高的交联密度、拉伸强度、抗湿滑阻力和耐磨性,二维改性SiO₂/天然橡胶复合材料具有最低的滚动阻力。相对于未改性SiO₂,三种维度改性SiO₂/天然橡胶复合材料硫化时间减小,焦烧行为改善,交联密度增大,填料在基体中分散性变好,填料-橡胶相互作用提高。

银纳米线(AgNWs)因具有高导电性、高透光性及良好的耐弯曲柔性,已成为传统氧化铟锡(ITO)透明导电材料的替代品。采用液相多元醇还原法制备了不同规格的银纳米线,并通过SEM、UV-Vis、XRD等测试手段对制备的银纳米线进行了表征。结果表明,不同的制备参数可以获得颗粒状、短棒状、线状等不同形态的银产物。反应温度160℃,反应体系中聚乙烯吡咯烷(PVP)与AgNO₃的摩尔比为2∶1,FeCl₃的浓度保持在0.1～0.2mmol/L之间时,可以制备得到长度约30μm、直径约50nm的高纯度银纳米线。

采用相反转工艺一步法制备了新型多孔聚(苯乙烯-丙烯酸羟乙酯-二乙烯基苯)/Fe₃O₄复合微球。首先,将包含纳米Fe₃O₄粒子、苯乙烯、丙烯酸羟乙酯、二乙烯基苯及其致孔剂环己烷的混合物进行预聚合,然后加入表面活性剂和水相溶液,反应体系在高速搅拌下从油包水体系转化为水包油体系进行聚合反应,得到多孔磁性聚苯乙烯共聚物/Fe₃O₄复合微球。采用透射电镜、激光粒度分布仪、红外光谱仪、比表面积分析仪、差示量热-热重同步热分析仪(DSC-TG)对微球的微观结构和性能进行了表征分析。结果表明:所制备的多孔磁性聚苯乙烯共聚物复合微球呈现球状或近球状形貌,内部包含分布不均匀的Fe₃O₄粒子,粒径主要分布在1～10μm,等温吸脱附曲线为具有H3型回滞环的IV型,孔径分布在3～70nm,微球中Fe₃O₄含量约为25.86%。

选用4,4′,4′-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯胺和2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛通过机械研磨法制备得到了一种新型的醛氨共价有机骨架(COF-LY)。通过粉末X射线衍射(PXRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)以及氮气吸附-脱附曲线等表征证实了其结构、热稳定性以及多孔性。在77K时氮气吸附测试结果表示,该材料的比表面积为220m²/g。

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了本征石墨烯、Pt掺杂石墨烯在不同吸附位点和方向上对氰化氢(HCN)的吸附作用。计算、分析了本征石墨烯和Pt掺杂石墨烯的几何结构,以及吸附单个HCN分子后的吸附能、吸附高度和态密度的变化。研究发现,本征石墨烯吸附时,C—C键长由1.42Å变为1.416～1.430Å;垂直吸附相较于平行吸附,吸附能提高。Pt掺杂后,石墨烯的几何结构改变明显,C—Pt键长由1.42Å增加至1.838～1.839Å,对HCN的吸附性能显著提高,吸附能增大,吸附距离减小,最佳吸附位点为H位。Pt掺杂石墨烯与本征石墨烯相比,掺杂后的石墨烯与HCN分子之间的电子态密度杂化效果增强,表明Pt掺杂石墨烯提高了对HCN分子的吸附作用。

利用化学法在商用多孔碳(AC)材料基底表面一步合成包覆了聚苯胺(PANI)/MnO₂复合材料,分别针对pH、温度、搅拌速度、反应时间及苯胺与高锰酸钾的摩尔比这5个因素开展了四水平的正交试验,利用极差分析方法对正交试验结果进行分析,得到具有高比容量的多孔碳/PANI/MnO₂(CMP)三元复合材料的优水平制备条件;利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和电化学工作站等手段对优水平条件下制备的三元复合材料的物理形貌、组成结构和电化学性能进行了分析。结果表明:混合生成的PANI和MnO₂以絮状产物包覆在AC基底表面,制备的三元复合材料在6mol/L KOH溶液中表现出明显的赝电容特性,其比容量可达336F/g(0.2A/g充放电电流密度,基于CMP质量),0.5A/g电流密度下充放电测试10000圈后比容量保持率可以达到90.65%,表现出良好的电化学循环性能。

碳纤维表面光滑且具有惰性,削弱了其与树脂的界面黏结,进而限制了碳织物/树脂复合材料的应用前景。基于界面工程技术,采用预埋晶种层的方式诱导ZnO微纳米阵列在碳纤维表面均匀生长,并通过改变晶种层溶度优化ZnO阵列的形貌和分布,以强化纤维/基体的界面,从而提升复合材料的力学强度和摩擦学性能。结果表明:通过对纤维表面形貌分析,晶种层浓度对ZnO微纳米阵列形貌和分布有较大的影响;当浓度为15mmol/L时,均匀且细化的ZnO阵列生长在碳纤维表面,使纤维的表面能大幅度提高,促进了树脂充分浸润,提高了力学强度;与原始复合材料相比,改性复合材料的磨损率降低了约35%,表明ZnO阵列的引入能够明显提高复合材料的耐磨性。

过渡金属碳氮化物MXenes具有优异的储能和导电性能,被认为是发展前景广阔的金属离子电极材料。采用密度泛函理论计算方法,对钒三碳氮(V₃CN)材料对钠离子的存储行为进行了理论研究,并研究了V₃CN作为钠离子电池负极材料的可行性。计算结果表明,V₃CN具有稳定的结构,良好的电子导电性。V₃CN吸附单层钠离子时,平均吸附能为-0.682eV,负吸附能表明单层钠离子可以吸附在V₃CN基底上;V₃CN吸附双层钠离子时,平均吸附能为-0.03eV,吸附能仍为负值,并且单层、双层钠离子吸附在V₃CN基底后体系仍具有导电性能。V₃CN作为钠离子电池负极材料最大容量为599.57mAh/g。

采用冷冻诱导相分离法制备了二乙基三胺五乙酸(DTPA)改性的壳聚糖海绵状吸附材料,利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等手段对吸附剂的官能团和结构进行了详细的表征;研究了pH、初始染料浓度、时间、温度对材料吸附行为的影响。结果表明:海绵状改性壳聚糖吸附剂为三维网格多孔洞结构,对甲基橙具有良好的吸附能力,最大吸附容量可达1585.43mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和朗缪尔模型,主要为化学吸附,吸附机理为静电作用和氢键作用。因此,该壳聚糖基海绵状复合材料可作为绿色吸附剂用于染料的吸附。

为解决工业废水有机磷造成的磷污染,并实现农业废弃物的资源利用,利用MgCl₂、CeCl₃溶液对农业废弃物生物炭(小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳粉)进行浸渍改性,探究改性生物炭对水中羟基乙叉二膦酸(HEDP)的吸附性能。结果表明:用MgCl₂和CeCl₃摩尔比为2∶1改性的小麦秸秆生物炭WS-2Mg/Ce对水中HEDP的去除效果最佳,吸附量为(3.48±0.06)mg/g,去除率为(84.56±1.43)%。当WS-2Mg/Ce投加量为2.5g/L、pH=6、HEDP初始质量浓度为10mg/L时HEDP的去除率最大,反应2880min后基本平衡,共存阴离子对吸附几乎无影响。吸附结果更符合准二级动力学方程,表明该吸附过程是化学吸附为主导;等温吸附实验表明,Freundlich模型拟合的相关系数更大,吸附过程为多层吸附且升温有利于反应的进行。

以废革屑作为载体,将壳聚糖(CS)通过戊二醛交联剂负载于革屑(CF)上制成废革屑负载壳聚(CF-CS)复合吸附材料,研究了其对模拟含铬废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。分析了模拟废水的pH、吸附剂用量、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附时间对Cr(Ⅵ)吸附性能的影响,采用红外光谱(FT-IR)表征了改性前后废革屑的结构,对该吸附过程建立了适当的模型,描述了其吸附行为,对吸附机理进行了探究。结果表明:在废液初始浓度为100mg/L,pH=2.0,温度为30℃,吸附时间为4.0h,吸附剂添加量为0.15g条件下,吸附剂对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附容量、吸附率分别为60.4mg/g、90.6%;该吸附过程符合拟一级动力学和Freundlich等温吸附模型,且该吸附反应是自发的吸热过程。FT-IR分析表明,CS接枝到性废铬革屑,可为吸附Cr(Ⅵ)提供吸附位点。

以海藻酸钠、膨润土、活性炭为原料,氯化钙为交联剂,采用溶胶-凝胶法制备海藻酸钠/膨润土/活性炭复合微球(G1),并考察其对亚甲基蓝的吸附性能及吸附机理。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪对其进行表征分析。探讨了pH、投样量、和亚甲基蓝初始浓度、吸附时间等因素对吸附性能的影响。结果表明:G1在pH=4—11时均有很高的吸附效果,可直接采用自然pH进行研究;投加0.3g材料对初始浓度为100mg/L的亚甲基蓝有优异的吸附能力,吸附600min基本达到平衡;吸附过程符合拟二级动力学方程;Freundlich吸附等温模型能更好地描述MB的吸附行为(R²=0.993);通过计算可知,该复合材料对亚甲基蓝的最大吸附量可达206.404mg/g。经过7次循环使用,吸附量仍达初次使用的90%以上。

重金属、农兽药、染料等环境污染物具有富集毒性与不可降解性,对整个生态系统乃至人类的健康与安全都存在着巨大的潜在危害。植物生物质作为一种新兴的制备纳米材料的来源,因具有来源广泛、可生物降解、可再生的特点,以及含有丰富的孔状结构与官能团,能够吸附一些污染物,已广泛用于制备纳米材料。简要介绍了植物生物质的各种来源、分类和现有利用技术,阐述了植物生物质纳米材料制备和改性的策略,综述了其在环境污染物吸附去除中的最新研究进展,并对其应用前景进行了展望。

针对包装、建筑和家具领域使用的胶合板易燃的问题,对胶合板进行阻燃处理,利用蓖麻油、马来酸酐、异佛尔酮二异氰酸酯、季戊四醇、三乙胺、硼酸锌、丙酮、乙二胺,通过丙酮法制备生物基阻燃水性聚氨酯乳液,采用浸渍涂布法制备阻燃杨木胶合板。根据GB/T 1040.3—2006对水性聚氨酯胶膜的物理性能进行测试,采用傅里叶变换红外光谱表征硼酸锌添加量不同的乳液的官能团,采用氧指数测定仪、热重分析仪、锥形量热仪、导热系数测试仪表征阻燃处理前后杨木胶合板的阻燃性能、热稳定性、热释放速率和隔热性能,并探究了阻燃杨木胶合板的抗流失性能。结果表明:阻燃杨木胶合板具有良好的阻燃性能,当硼酸锌添加量达到7.5g时阻燃杨木胶合板的极限氧指数可达34.8%,残炭率较对照样提高了360.94%,最大热释放速率降低了24.10%,总热释放量下降了43.32%,总烟释放量下降了37.50%,导热系数下降了24.14%,同时抗流失性也有所提升。生物基阻燃水性聚氨酯乳液可以增强杨木胶合板的阻燃性能,较直接添加硼酸锌具有更好的抗流失性,可以为胶合板提供更持久的阻燃效果。

随着人们生活水平的提高,室内空气质量越来越受到关注。挥发性有机物(VOCs)是影响室内空气质量的有害气体。因此,对于室内VOCs的有效去除已经成为空气治理中的研究热点。TiO₂光催化剂具有光转换和无二次污染等特点被广泛应用于治理VOCs领域中。然而其在可见光范围内的响应较弱和光生电荷载流子的分离效率低等问题,限制了其光催化降解效果。对TiO₂进行改性处理是当下改善其光催化作用的必要手段。简单介绍了TiO₂光催化的基本原理,基于光催化原理概述影响TiO₂光催化性能的因素,对近年TiO₂的改性设计研究进行归纳总结,同时表明了TiO₂降解室内VOCs具有广阔的应用前景。

将废旧塑料应用于沥青道路工程既可以改善路用性能,又可以促进废旧资源的高效利用和环境保护。概述了废旧塑料物理及化学回收产物在沥青道路工程中的应用情况,介绍了废旧塑料对沥青及其混合料的改性机理及影响因素。通过对研究成果进行总结归纳,梳理了废旧塑料对沥青及沥青混合料高温、低温、抗老化和疲劳性能的改善作用,分析了目前存在的问题,并展望了未来沥青道路工程用废旧塑料的研究方向。

半导体光催化剂在绿色降解有机染料方面极具发展前景,而石墨相氮化碳(g-C₃N₄)光催化剂的改性是提升其光催化降解有机染料效率的重要环节。综述了g-C₃N₄在本征缺陷与杂质缺陷研究方面的进展以及缺陷 g-C₃N₄光催化剂在降解有机染料方面的应用,并展望了缺陷g-C₃N₄光催化剂未来的发展方向。

以柠檬酸和丙烯酰胺为原料,通过一步水热合成法,合成了一种对Hg²⁺具有单一且快速响应机制的新型蓝色荧光碳量子点(CDs)。通过傅里叶红外光谱仪和透射电子显微镜对其结构进行表征,发现该CDs平均粒径约为3.6nm,且表面有丰富的酰胺和羟基基团。探究了CDs的荧光性能,测试其对重金属离子的选择性、检测灵敏度、pH稳定性和猝灭响应时间。研究结果表明,该CDs对Hg²⁺有优异的单一选择性,并能够在5min内实现快速响应。Hg²⁺的检出限低至10.0nmol/L,并在0.1～25μmol/L较宽的浓度范围内具有线性响应,且猝灭率达到65%。制备的新型CDs可方便快速地实现对不同pH水样中Hg²⁺的特异性识别和检测。

磷酸银(Ag₃PO₄)因其窄带隙、较强的氧化能力和可见光响应性等优点,成为光催化研究领域的研究热点。针对Ag₃PO₄光催化材料的改性方法和机理进行综述和总结,介绍了形貌调控、元素掺杂、碳基材料复合以及构建异质结等改性措施,阐述了Ag₃PO₄光催化材料在降解有机污染物和光催化制氢方面的应用现状,指出了Ag₃PO₄光催化材料目前存在的问题,同时对今后的发展提出了前景展望。

随着技术的进步和人民生活水平的提高,对纺织品的需求正在稳步增长,使得开发功能性服装和家用纺织品成为研究热点。纺织品自清洁技术不仅可以改善织物服用性能,还可以节省洗涤剂、水资源等,符合绿色发展理念。介绍了纺织品超疏水物理自清洁、光催化化学自清洁和超疏水光催化协同自清洁原理,综述了自清洁纺织品研究现状,指出了目前存在的问题及今后的发展方向。

水溶性保鲜涂膜可以有效延缓果蔬的腐烂,同时可以解决传统涂膜影响果蔬品质、味道和色泽等问题。以魔芋葡甘聚糖(KGM)和聚乙烯醇(PVA)为基料,甘油和山梨醇作为复配增塑剂,研究了原料配比对KGM/PVA涂膜水溶性以及光学和力学性能的影响。结果表明:原料配比一定时,KGM/PVA涂膜5min内溶解率随水温的升高而升高;在水温确定的条件下,KGM/PVA涂膜5min内溶解率随着PVA用量的增加而降低。影响涂膜水溶性的主次因素排序为PVA>KGM>山梨醇>甘油。每100mL纯水中,PVA、KGM、甘油、山梨醇用量分别为3g,0.4g,0.3mL,0.1g时涂膜综合性能最佳,在20℃左右冷水中基本不溶,而在30℃及以上温水中可溶,涂膜透光率达到93.68%,拉伸强度为16.66MPa,断裂伸长率为125.87%。

近红外光谱技术在无损检测、生物成像和夜视等领域有着广阔的应用,开发一种小型化、快速响应的宽带近红外光源是其大规模应用的前提。基于近红外荧光粉的转换型发光二极管(NIR pc-LED)由于具有紧凑高效、成本低、寿命长等特点而备受关注。目前,开发高效稳定的宽带近红外发射材料成为该技术的关键。采用高温固相法合成了三方晶系的InBO₃∶Cr³⁺荧光粉,在450nm蓝光的激发下,其实现了700~1100nm的宽带近红外发射。随着Cr³⁺浓度的增加,荧光粉的发射带出现红移。得到的最佳掺杂浓度为2% Cr³⁺(摩尔分数),其光学带隙为2.35eV,活化能ΔE为0.53eV。将荧光粉与蓝光芯片结合,构筑了具有宽带发射的NIR pc-LED器件。以该LED作为近红外光源,证实了其在生物医学成像和食品检测等领域的潜在应用前景。

氢氧根交换膜燃料电池(HEMFCs)技术快速发展,碱性介质中用于催化阴极氧还原反应(ORR)的非贵金属电催化剂已有广泛研究。但HEMFCs存在的一个巨大挑战是阳极氢氧化反应(HOR)相对缓慢的动力学,因此需要较高负载量的Pt基阳极电催化剂才能实现较高的性能,这制约了HEMFCs的发展。由于Pt价格昂贵、地球储量有限,开发非Pt阳极HOR电催化剂被认为是减少Pt用量和降低燃料电池生产成本的可行途径。这里从电催化剂的异质结构、支撑效应、金属合金等方面,总结了近3年来非Pt贵金属(Ru、Rh、Pd、Ir)基HOR电催化剂的最新研究进展,归纳了相应的电催化性能,并阐明了其HOR机理。最新报道的非Pt HOR电催化剂可以降低阳极电催化剂的成本,并具有与商业Pt/C媲美的活性与稳定性。最后,基于目前对非Pt贵金属电催化剂结构特征分析,进一步对HOR研究的未来发展方向做出了展望。