电子化学品是电子信息产业不可或缺的关键原材料。近年来我国新型显示产业已位居世界前列,集成电路产业正加速向“世界一流”迈进。但受制于当前的技术水平,上游电子化学品仍大量依赖进口,已成为制约我国电子信息产业高质量发展的关键因素。通过分析国内外电子化学品产业发展现状与趋势,提出国产化瓶颈及未来发展方向。当前我国电子化学品产业主要存在基础研究薄弱、上游原材料受限及关键装备受制约三方面问题,今后的发展方向应重点加大基础研发力度、优化调整产业结构、加强园区化系统化集群化发展、提高污染防控治理水平。

近年来,机器学习在超级电容器(SCs)和电容去离子(CDI)领域的研究取得了显著进展。通过系统分析机器学习(ML)技术在电极材料设计、电化学性能优化以及去离子过程调控等方面的应用,揭示了其在加速新材料开发和性能提升方面的关键作用。重点探讨了监督学习、无监督学习、集成学习和深度学习等算法在SCs和CDI研究中的具体应用案例,并对当前面临的数据质量、模型可解释性等挑战进行了剖析。最后,对机器学习在SCs和CDI领域未来的发展方向进行了展望,旨在为电化学储能与脱盐技术的智能化研究提供重要参考。

随着信息技术的飞速发展,对高性能非易失性存储器的需求日益增长。基于聚合物/纳米颗粒复合介质的阻变存储器凭借独特优势,成为研究热点。详细综述了近10年来基于聚合物和纳米颗粒复合介质材料的阻变存储器的性能和电阻转变机理。从介质层材料和结构的角度介绍了聚合物/纳米颗粒复合介质的电阻转变机理。首先介绍其基本结构与工作原理,剖析聚合物及纳米颗粒各自特性对存储性能的影响。接着探讨复合介质中界面效应、电荷传输机制等关键因素,以及通过调控纳米颗粒种类、尺寸、浓度和聚合物基体性质来优化存储器的性能,如提高存储窗口、循环稳定性与开关比等。最后,对聚合物/纳米颗粒复合介质材料在阻变存储器未来的发展进行了展望。以期为进一步推动基于聚合物/纳米颗粒复合介质的阻变存储器的发展提供理论依据。

高镍层状正极材料因其高比容量、高电压平台和低成本等优势,成为目前锂离子电池正极材料领域的研究重点。然而,高镍层状正极在长循环过程中面临着晶格结构坍塌、不可逆相变和界面副反应等问题,严重限制了其商业化发展。针对这些问题,研究人员采用了多种策略包括元素掺杂、表面包覆、共改性、浓度梯度及结构调控等,旨在改善高镍层状正极材料的电化学性能。对近年来高镍层状正极材料的改性研究进行了综述,总结了不同改性策略的作用机理,并为高镍层状正极材料未来发展方向进行了探讨和展望。

电辅助有机溶剂预处理(EAOP)是一种新兴的绿色预处理技术,通过耦合电化学过程与有机溶剂体系,在温和条件下实现木质纤维素主要组分(纤维素、半纤维素和木质素)的高效、选择性分离。介绍了EAOP技术的基本原理、核心优势,综述了该技术在木质纤维素预处理中的研究进展,重点探讨了溶剂体系创新(如离子液体/γ-戊内酯系统)、过程强化机制等关键突破,并评述了该技术对提升酶解糖化效率及促进全组分高值化利用的作用。此外,还分析了EAOP技术规模化应用所面临的经济性与工业化挑战,以期为该技术的进一步研发与工业化应用提供参考。

质子交换膜(PEM)是聚合物电解质膜燃料电池及电解池的关键部件,通过专利数据库重点分析了质子交换膜制备技术专利申请情况的总体趋势、专利集中度、区域分布和主要专利申请人及近年重要申请人专利技术特点;分析了国内外部分重要申请人2023年及2024年在提高重要申请人在提高质子电导率,提高机械性能(包括尺寸稳定性),提高稳定性,操作方便成本低等质子交换制备技术效果的现状,以期为相关行业的发展提供参考和借鉴。

在能源危机与环境恶化的大背景下,开发轻量化材料成为能源领域研究的重点。将碳纤维复合材料同时作为结构材料和电极材料一体成型,在轻量化的同时也节省空间,有望满足现代装备对高效储能与轻量化结构的双重需求。从结构、储能及结构-储能一体化三角度出发,对目前碳纤维复合材料的研究现状进行了综述,重点阐述了原位生长、化学气相沉积等改性方法,总结了改性方法对力学性能及电化学性能的影响行为与机制,归纳了各自优缺点,并展望了结构-储能一体化面临的挑战及发展趋势。

环氧树脂作为重要的热固性高分子材料,因综合性能优异得到广泛应用。然而,传统双酚A型环氧树脂依赖化石原料,存在环境风险以及脆性和易燃性等问题,促使开发生物基替代品成为研究热点。在众多生物质原料中,丁香酚因独特的分子结构(同时含有酚羟基和烯丙基)和可再生特性,成为最具潜力的双酚A替代反应底物之一。综述了基于丁香酚的生物基环氧树脂研究进展,聚焦于以羟基为环氧位点的多官能度丁香酚环氧树脂的制备和以烯丙基为环氧位点的多官能度丁香酚环氧树脂的制备。研究表明,通过合理的分子设计,丁香酚基环氧树脂在保持良好热稳定性的同时,其阻燃性(可达UL-94 V-0级)和断裂韧性得到显著提升,展现出替代石油基环氧树脂的潜力。最后分析了该材料规模化生产面临的挑战,包括原料提纯成本控制和固化工艺优化等问题,并展望了其未来的研究方向。

全球环境污染及能源短缺问题的加剧,推动了对高效离子分离技术的迫切需求。传统材料在分离效率、选择性和能耗之间的局限性促使研究者转向新型二维材料。系统综述了石墨烯等二维材料在孔径调控与离子选择性分离中的最新进展,详细探讨了化学气相沉积、化学刻蚀及模板法等调控方法的特点与应用场景。通过精确调控二维材料的孔径,能够实现对特定离子的高效筛分与传输,显著提升水处理、电池技术、电催化和气体分离等领域的性能。展望了未来研究方向,强调通过纳米孔结构优化、表面化学修饰及计算模拟等手段提升离子筛分性能,以推动相关技术的产业化应用。

本征型导热树脂是一类不依赖导热填料,仅通过自身分子结构设计实现较高导热性能的高分子材料,且成为新一代热管理材料的研究热点。梳理了本征导热高分子材料领域的最新研究相关动态,重点分析了其结构特性、热传导机制、关键影响因素以及性能优化方法。并根据本征型导热树脂的劣势(导热系低、加工性能和机械性能不佳等)提出了未来本征型导热树脂的研究方向。

湿敏变色材料作为新型智能响应材料受到广泛关注,其优异的性能在水分传感器、可重写纸、防伪与信息安全、智能窗户、人体汗液孔隙映射技术等方面均得到应用。介绍了湿敏变色材料的分类及其应用进展,并指出了湿敏变色材料未来发展面临的挑战。

超疏液涂层因独特的拒液性,使其在自清洁、防结冰、减阻等领域具有广阔的应用前景。然而,在实际应用过程中,液体动态冲击、机械外力作用、化学介质腐蚀以及环境老化等因素往往会导致涂层超疏液性能的退化甚至失效。因此构建稳定的超疏液涂层是一个巨大挑战。分析了超疏液涂层在液体冲击和机械外力等作用下的失效机理,总结了提高超疏液涂层耐压性能和机械稳定性的先进设计策略,主要包括特殊结构设计、柔性设计、气膜再生/恢复技术、多尺度微/纳复合结构设计、提升涂层/基材界面作用力和自修复策略等。通过这些设计,不仅能够提高超疏液涂层的抗压性和稳定性,还能延长其使用寿命。最后,展望了超疏液涂层未来的研究方向。

合成了折叠、二维平面和三维空间三种不同结构的石墨烯基聚吡咯(PPy)复合材料,采用扫描电子显微镜、红外光谱、X射线光电子能谱和电化学测试分析其形貌、结构和电容性能。结果表明,具有三维空间结构的 PPy/还原氧化石墨烯复合材料(PPy/3D-rGO)在电容性能上具有明显优势,在5mV/s下比电容为345F/g,2A/g下能量密度为95.7Wh/kg,分别比纯PPy提高了133%和132%,说明rGO与PPy之间的强π-π共轭作用有效增强了电容性能,三维结构的rGO载体与高孔隙率的PPy为电解质离子在高电流密度下的传输提供了有效的空间通道和孔隙结构。该PPy/3D-rGO复合材料电极在2A/g下循环充放电1000次后,能量密度保持率为93%,具有良好的循环稳定性。

以丙烯酸热聚合法合成了富锂相正极材料Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂,并分别以Al³⁺取代Ni、Co、Mn元素进行掺杂改性。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)系统表征了材料的结构与形貌特征,通过组装扣式电池评估其比容量、倍率性能、循环稳定性和阻抗等电化学性能,对比研究了Al³⁺在不同晶体学位点掺杂对电化学性能的影响。结果表明:Al³⁺取代Ni位点时可以有效提高材料的倍率性能,而Co和Mn点位掺杂可以改善材料循环性能,显著抑制电压降现象。

生物力学与生物分子作为反映人体生理状态的重要生理参数,在传感检测过程中往往依赖于不同的传感机理,传统单一功能的传感器难以实现二者的高效同步监测。开发能够融合多种传感机理的多功能传感器,是实现人体生理信息全方位监测及精准健康管理的关键。在粘胶织物(VCFs)表面构筑均匀分布的银纳米颗粒(AgNPs),通过整合AgNPs的局域表面等离子体共振效应和优异的电学性质以及VCFs的柔韧性和优异的吸湿性,有效融合压阻/光学传感机理,制备了柔性VCFs@Ag压阻/光学传感器并研究了其性能。结果表明压阻传感器的灵敏度为49.69kPa^-1、线性度R²=0.94;光学传感器的检测限为10nmol/L,可用于人体生物力学与生物分子信息的协同感知。

采用高温固相法制备了系列的荧光粉样品:Ca₂GdSbO₆∶xMn⁴⁺(x=0.001～0.006)和Ca₂GdSbO₆∶0.003Mn⁴⁺,yF^-(y=0.001～0.006)。X射线衍射(XRD)测试结果表明,少量Mn⁴⁺和F^-的掺杂没有改变Ca₂GdSbO₆材料的晶体结构。在330nm的激发下,Ca₂GdSbO₆∶Mn⁴⁺荧光粉的发射光谱呈现一个峰值为675nm的宽发射带,属于Mn⁴⁺的 ²E_g→⁴A_2g能级跃迁。在675nm监测下,荧光粉的最强激发峰位于330nm,属于 ⁴A_2g→⁴T_1g能级跃迁,还有一个位于265nm的肩峰归属于O^2-→Mn⁴⁺电荷转移带。Ca₂GdSbO₆∶xMn⁴⁺(x=0.001～0.006)样品的荧光发射光谱数据表明,Mn⁴⁺的最佳掺杂量x为0.003。Ca₂GdSbO₆∶0.003Mn⁴⁺,yF^-(y=0.001～0.006)的光谱数据表明,电荷补偿后的荧光粉样品相比于没有掺F^-的样品,其发光强度、荧光寿命以及热稳定性都有所提升,原因是Mn⁴⁺异价取代Sb⁵⁺产生的氧空位会捕获发光中心并抑制发光,而引入与O^2-离子半径相近的F^-作为电荷补偿剂可有效填补氧空位、减少晶格缺陷、降低声子能量并提高辐射跃迁概率。综上,Ca₂GdSbO₆∶Mn⁴⁺荧光粉是一种可用于植物生长的红色LED发光材料,通过F^-的电荷补偿,可很好地改善材料的发光性能。

由于高强聚苯并噁唑(PBO)纤维耐紫外性差,特别是在湿热、光照条件下,高强PBO纤维噁唑环开环导致性能急剧下降,限制其在高端领域的应用。为提升高强PBO纤维耐紫外性能,引入有机紫外吸收剂,来吸收紫外线能量,减少对PBO纤维的损伤。采用对紫外光更敏感的4,4＇-双(2-苯并噁唑基)芪(OB-1)通过原位共混方式改性PBO,经工业化聚合、纺丝工艺验证可行,得到的OB-1/PBO纤维性能与纯PBO纤维相当。最佳OB-1质量分数为0.150%,经窄带300～340nm氘灯处理24h后,OB-1/PBO纤维强度保持率为81.2%,较纯PBO纤维增加2.7个百分点;处理400h后,强度保持率为60.6%,较纯PBO纤维增加20.8个百分点。

针对目前吸湿排汗面料智能化不足和制备流程复杂等问题,以聚氨酯母粒、乙基纤维素及渗透剂JFC为原料,制备聚氨酯湿敏功能悬浊液,结合丝网印刷工艺并调节涂覆量,开发一种具有智能湿敏特性的功能机织面料。运用聚氨酯功能材料吸湿膨胀率高和涤纶机织面料吸湿膨胀率低的差异,实现湿敏功能面料遇湿自动鼓起响应、干燥自动恢复平整。系统分析面料透气性、水分蒸发速率、拉伸强度、耐水洗性及水洗后微观形貌等性能。结果表明:8层功能湿敏面料能随湿度变化迅速响应、响应高度高且耐水洗性能佳。

采用原位生长策略成功制备了一系列新型金属-有机骨架@轻木气凝胶[MOF@WA,MOF=UiO-66,MIL-53(Al)和ZIF-8]复合材料,系统地分析研究了其微观组织结构及阻燃性能。结果表明,将三种不同的MOF引入WA基体骨架后,MOF颗粒均匀分布在WA内部管腔表面并保持了高结晶度。相比于UiO-66@WA和ZIF-8@WA,MIL-53(Al)@WA表现出更为优异的热稳定性和阻燃性能,其中残炭率提升了25.4%,极限氧指数(LOI)从28.9%增加到32.4%;热释放峰值(pHRR)从UiO-66@WA和ZIF-8@WA的97.2W/g和130W/g急剧降低至18.3W/g,总热释放量(THR)则从7.5kJ/g和8.4kJ/g降低至1.4kJ/g。燃烧后的残炭结构分析显示,MOF的引入促使其金属组分转化为金属氧化物并表现出一定的催化成炭效应,从而促进了致密炭层的形成。这一屏障有效抑制了易燃挥发物和热量的传递,其中MIL-53(Al)的成炭效果最为显著。本研究提出了一种新颖的MOF复合阻燃剂的制备方法,旨在提高木材衍生材料的阻燃性能。

采用相转化法制备了具有特殊微球结构的高通量聚醚砜(PES)平板膜,以N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,聚环氧乙烷(PEO)与聚乙二醇(PEG)分别作为固体添加剂和液体添加剂,系统研究了PES聚合物含量、固态添加剂含量和液态添加剂浓度等关键参数对膜材料微观形貌及性能的影响。结果表明:通过优化铸膜液组成配比,可诱导形成具有独特微球堆砌结构的PES多孔膜。可为开发具有特殊表面形貌的分离膜材料提供理论依据,在生物分子分离领域展现出潜在应用价值。

以二聚酸(DA)和三乙烯四胺(TETA)为起始原料合成聚酰胺预聚物(PA),并以PA和TETA为基础胺,聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDGE)为亲水链段,双酚A型环氧树脂E51为疏水链段,正丁基缩水甘油醚(BGE)与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)的混合物为封端剂,制备了一种自乳化型水性环氧固化剂(Si-WECA)。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对固化剂的结构进行表征。研究了KH560添加量对乳液流变性能、固化膜微观形貌、热稳定性、力学性能、疏水性以及耐盐雾性能的影响。结果表明:当KH560添加量为8%时,所制固化剂Si-WECA-4表现出良好的稳定性,且固化所得环氧树脂涂膜表现出最佳的综合性能:拉伸强度为44.75MPa,断裂伸长率为12.35%,水接触角为101.8°,热失重10%对应温度为290℃,同时具有良好的耐盐雾性能。

以碳纳米管(CNTs)为增韧剂,采用熔融共混法制备了一系列不同树脂配比的聚乳酸(PLA)/聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)共混材料。利用差示扫描量热仪、熔融指数仪、扫描电子显微镜、力学性能测试等手段探究了PLA与PBAT质量比对CNTs增韧共混体系性能的影响规律。结果表明:CNTs的加入降低了共混材料的熔体黏度和拉伸强度,提高了共混材料的熔点和韧性。CNTs的增韧效果随PBAT含量的提高而减弱,PLA与PBAT的质量比为9∶1时,CNTs的增韧效果最佳,与不含CNTs的共混材料相比,断裂伸长率提高了168.0%。

聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)是一种可生物降解聚酯,但是其拉伸强度和弹性模量较低因而应用受到限制。采用熔融缩聚法合成了一种新型的聚对苯二甲酸-co-己二酸-co-金刚烷二醇-co-丁二醇酯(PBMAT),采用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、乌氏粘度计和水接触角测量仪对PBMAT共聚酯的化学结构、相对分子质量、热性能、力学性能和亲水性进行了表征和测试。结果表明:1,3-金刚烷二醇(AMTD)对PBAT的晶体结构没有影响,结晶度有所提高。PBMAT的性能与AMTD的含量相关,当AMTD摩尔分数为10%时,PBMAT的机械性能最优异,拉伸强度为26.01MPa,弹性模量为199MPa,相比于PBAT拉伸强度提高了35.8%,弹性模量提高了55.4%。而且PBMAT表现出高耐热性、良好的亲水性和加工性能。

高性能纤维2.5D编织预制体是先进复合材料的结构增强相。高性能纤维的可织性反映了高性能纤维在织造成形加工过程中的抗损伤能力,其优劣直接影响织造效率和最终复材制品的性能和质量。合理设计高性能纤维2.5D编织预制体的密度是纤维可织性的前提。以2.5D浅交弯联结构为例,建立纤维束与其他接触部件的几何形态,根据纤维不同几何形态推出经纱密度与纬纱密度,进一步阐述了预制体的经纬向紧度、总紧度,对高性能纤维的编织难度进行评估,进而优化2.5D编织预制体的密度。

采用中复神鹰碳纤维股份有限公司自产T700-3K、T700-12K、T800-12K、T1000-12K、T800-24K碳纤维,对常规浸胶纱、干纱粘贴加强片、缆柱状夹持器夹持方式制备的碳纤维试样拉伸强度进行测试,对比分析了3种方式制备的碳纤维试样的拉伸强度,并找出与常规浸胶纱拉伸强度趋势一致的检测方式。结果表明:带加强片的试样无固拉伸强度趋势与浸胶纱拉伸强度趋势更为贴近;各线产品、不同规格碳纤维试样的浸胶纱拉伸强度、无固拉伸强度、干纱拉伸强度存在差异,需对具体单一产线、单一规格产品积累大量对比数据,逐产线、逐规格分析,辅助表征拉伸强度,提升检测效率。

以聚丙烯(PP)粉料为基料,将不同受阻酚类主抗氧剂(1010、1076和1330)分别与亚磷酸酯类辅抗氧剂(168)以不同质量比进行复配,通过熔融共混挤出方法制备了3种改性PP医用树脂,并研究了主/辅抗氧剂组成及其质量比对样品力学性能、光学性能、加工性能及抗氧化性能的影响。结果表明:3种改性PP的力学性能均达到药品包装材料标准要求,其中主/辅抗氧剂质量比分别为1∶2、1∶3、1∶3制备的改性PP具有良好的刚韧平衡性;3种改性PP的透光率均超过85%且差异小,但雾度差异明显;辅抗氧剂比例较高时,改性PP粒料黄色指数较小,其中抗氧剂1330/168改性PP粒料的黄色指数最小,为-0.29。3种改性PP的熔融指数和氧化诱导期(OIT)均随辅抗氧剂比例增加而减小,其中抗氧剂1010/168改性PP熔融指数最小且OIT最高,OIT达10.9min。

碳纤维(CF)不参与水泥水化,对水化产物初始缺陷无法发挥作用。氧化石墨烯(GO)可以调节水泥水化,但其无法限制较大尺寸裂缝的扩展。为实现CF和GO的优势互补,将CF和GO掺入混凝土中,研究了两者单掺和复掺对混凝土力学性能的影响,并探讨了CF与GO对混凝土力学性能的复合改性效果及机理。结果表明:CF与GO均可提高混凝土的抗压和抗折强度,且CF和GO的最佳掺量分别为0.2%、0.15%。在掺加0.2% CF(或0.15% GO)的基础上,复掺GO(或CF)可以进一步提高混凝土的力学性能。当CF和GO复掺,且两者掺量分别为0.2%、0.15%时,混凝土的力学性能最佳。CF和GO具有“正混杂效应”,其对混凝土抗压和抗折强度的提高效果优于单掺CF和单掺GO时两者提高效果之和,表现出“1+1＞2”的效果。CF/混凝土基体界面处结构疏松,而当CF与GO混掺时,CF/混凝土基体界面结合较好,且界面处C-S-H(水化硅酸钙)晶体的含量增多。GO可以调节CF/混凝土基体界面处的水化,增强CF与混凝土基体的界面结合,促进CF作用的发挥。

针对静电纺丝条件对丝素蛋白(SF)纤维直径分布影响机理不明确的问题,通过单因素实验设计探究了静电纺丝参数(溶液浓度、流速、电压、纺丝距离)对SF纤维直径分布的影响规律。结果表明:纤维直径与溶液浓度和流速分别呈指数[y=52.68×(1.17)^x,决定系数R²=0.9985]与幂函数[y=66.48×(1+x)^9.67,R²=0.9991]正相关,而与电压呈指数负相关[y=81.43+7617.08×e^(-x/3.25),R²=0.9896]关系。此外,纺丝距离变化对纤维直径影响较小。进一步通过力学作用机理分析发现,溶液黏度主导的粘性阻力是纤维直径增大的核心因素,而高电压则通过增强电场力的拉伸作用显著细化纤维。

为进一步提高电解水析氢反应的效率,采用多金属氧酸盐-炭黑(POMs-CB)载体上构建Co原子簇的环境友好制备策略,成功制备了钴原子团簇-钴取代的硅钨酸盐/炭黑(Co_AC-SiW₁₁Co/CB)复合材料。在1.0mol/L KOH电解液中对合成的复合材料进行电解水析氢性能测试,在电流密度10mA/cm²下,钴取代的硅钨酸盐(SiW₁₁Co)负载量为10%的复合材料所需析氢过电位仅为367mV,塔菲尔斜率为90mV/dec,且催化剂在经1000次CV曲线扫描后仍可以保持良好的稳定性。

冰浆作为一种高效相变储冷介质,在储能领域具有广泛应用。针对冰浆相变过程中含冰率较低、冰晶分布不均匀等问题,提出采用丙三醇(GLY)与聚乙二醇包覆的Fe₃O₄纳米磁粒子复合体系改善冰浆的相变储冷性能。结果表明:纳米磁粒子/醇复合添加剂可显著降低系统成核功,从而降低过冷度且强化相变过程的传热特性。醇的添加使复合体系接触角降低至2°以下。此外,纳米磁粒子/醇复合添加体系的含冰率相较于同浓度醇溶液提升了近3倍,其冰晶的平均粒径随醇浓度的增加呈下降趋势。表明纳米磁粒子/醇复合添加剂可以有效降低冰晶粒径,提高含冰率,从而增强冰浆储冷能力。

以水和离子液体为相变材料,丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,壳聚糖(CTS)和羧甲基壳聚糖(CMC)为添加剂,磁性石墨烯(GO/Fe₃O₄)为导热纳米填料,通过自由基聚合法辅加外部磁场调控制备了磁性调控离子液体相变凝胶(记作M-FPCM),并研究了磁性调控距离对M-FPCM导热性能的影响。结果表明:磁场调控使GO/Fe₃O₄在M-FPCM中定向排列,有助于凝胶内部生成连续的导热通路;M-FPCM在平行于磁场方向的导热系数达0.543W/(m·K),分别是空白凝胶(记作B-FPCM)和未调控凝胶(记作U-FPCM)的1.54倍和1.36倍;M-FPCM抗压强度达5647kPa,是B-FPCM的2.8倍、U-FPCM的1.38倍。此外,M-FPCM具有适合冷藏产品的低温相变温度(1.35℃)和较高的相变焓值(293.3J/g),经过200次升降温循环后依旧保持稳定的焓值和相变温度。

基于长链烷基良好的相容性,选取十四醇(TD)和十八烷(OC)为原料,采用熔融共混法制备了TD-OC复合相变材料。利用步冷曲线对不同质量配比的混合相变材料进行研究分析,当TD和OC质量比为30∶70时,复合相变材料为共晶相变材料。差示扫描量热仪(DSC)测得其融化和凝固温度分别为25.5℃和23.8℃,相变潜热为236.8J/g。傅里叶红外光谱(FT-IR)测试表明两者仅为物理作用进行复合,未发生化学反应。复合共晶相变材料热重(TG)测试表明其在100℃以内几乎没有质量损失。500次冻/融循环过程表明共晶相变材料的相变温度变化不超过0.3℃,体系热稳定性良好。

以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为功能单体,通过聚乙烯亚胺(PEI)改性,制备了聚乙烯亚胺功能化的磁性微球(记作PEI-[P(St-GMA)MM]),并对其结构进行了表征,探究了PEI-[P(St-GMA)MM]在pH、吸附剂用量和吸附时间不同条件下对Cu²⁺的吸附量。结果表明,PEI-[P(St-GMA)MM]呈规整的球形,粒径均匀且具有一定的磁响应性。PEI-[P(St-GMA)MM]对Cu²⁺的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,通过Langmuir等温吸附模型得到的最大吸附量为196.464mg/g。同时,PEI-[P(St-GMA)MM]具有良好的再生和循环使用性能,重复使用5次后仍能达到初始吸附量的75％以上。

以拟薄水铝石为铝源、钛酸四丁酯为钛源、聚氧乙烯聚氧丙烯醚为模板剂、四氢呋喃为溶剂,采用蒸发溶剂诱导自组装法于600℃退火制备了介孔复合材料γ-Al₂O₃@TiO₂。以酸性嫩黄G(AYG)为模拟污染物,研究了复合材料对AYG的吸附性能。X射线衍射仪、全自动物理吸附仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜表征证实γ-Al₂O₃@TiO₂复合材料具有介孔球状核壳结构、锐钛矿相和γ-Al₂O₃尖晶石相。采用单因素实验确定温度298K、pH=2、吸附剂用量为0.1g/L、吸附时间180min条件下,最大吸附量为306.75mg/g,远高于大部分作用相同的吸附材料。复合材料经离心分离于600℃退火3h后重复利用5次,吸附率未见明显降低,循环利用性优异。复合材料对AYG的吸附行为符合Freundlich等温吸附模型(R²≥0.99),表明材料表面存在多种吸附位点,吸附过程为多分子层吸附。吸附动力学研究表明AYG的脱色过程遵循内扩散模型。

UiO-66系列材料在吸附重金属离子中具有优异的性能,阐述了UiO-66基复合材料的合成策略和吸附性能影响因素,总结密度泛函理论(DFT)计算在揭示UiO-66吸附重金属离子中的相互作用机理,提出UiO-66基复合材料在水处理中的应用挑战和未来前景。

金属-有机骨架(MOFs)因稳定性差、导电性低和机械强度不足等问题限制了其应用。MOFs衍生材料保留了前体结构的多样性和多孔性,克服了前体的缺陷,并赋予了新功能特性,具有结构可控、比表面积大、稳定性和导电性优异等优势,在光催化、电催化和类芬顿催化等领域展现出显著优势。总结了MOFs衍生材料的制备方法、类型及结构性能特点,综述了其在污染物催化降解中的应用进展,并分析了该领域未来研究面临的挑战。

随着工业化进程的加快,水体中重金属离子污染日益严重,开发高效、环保、可重复利用的吸附材料成为研究热点。聚丙烯酸(PAA)基水凝胶具有丰富的羧基官能团、良好的亲水性和可设计性,作为重金属离子吸附剂受到广泛关注。综述了PAA基水凝胶吸附重金属离子的研究进展,介绍了PAA基水凝胶制备方法(物理交联与化学交联)、网络结构(单网络、双网络、互穿网络)以及形态设计(微球、水凝胶膜等)对其吸附性能的影响。研究表明,合理的结构调控与功能化设计可显著提高PAA基水凝胶在复杂水环境中对重金属离子的吸附性能。最后,总结了PAA基水凝胶吸附重金属离子存在的问题,并展望了其未来的发展方向。

重金属污染危害大,生物炭因比表面积高、成本低受关注,但吸附性能仍有不足。化学改性可调控其比表面积与官能团等固有特性,改善吸附性,且实际水体离子共存会影响吸附效率。综述了不同化学改性对生物炭孔隙、官能团的影响,分析了混合体系中对镉、铅、铜等典型重金属的选择性吸附行为与机理。改性生物炭为水体净化提供方案,仍需优化工艺、评估风险,推动可持续应用。

通过一种简便直接的策略来制备高荧光碳量子点(CDs)。该碳量子点以黄花倒水莲叶为碳源,通过一步水热法合成。合成的碳量子点发出明亮的蓝色荧光,在385nm激发下于461nm处有强发射峰。这些碳量子点不仅具有优异的光致发光性能和水溶性,还可作为一种多功能荧光传感器,用于高灵敏度和选择性的Ag⁺检测探针。此外,该荧光探针的猝灭效率在0～20μmol/L范围内的Ag⁺浓度呈现良好的线性关系(R²=0.9901),检测限低至0.74μmol/L。该方法适用于实际水样中的检测,回收率为96.3～100.2%,是一个极具发展前景的检测体系。

四氯化硅、三氯化硼低温氨解合成聚硼硅氮烷(PBSZ)前驱体,以反应副产物NH₄Cl为原位致孔剂,PBSZ前驱体分段热解得到多孔SiBN材料。通过FT-IR、XPS、XRD、BET和SEM等对该材料进行系统表征,结果表明,800℃热解材料具有最优孔隙结构,BET比表面积为447.75m²/g,平均孔径为5.16nm,并且无定型材料表面富含 —OH、Si—N^-和B—N^-活性位点。该材料对亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB)和刚果红(CR)均表现出快速吸附特性,其中MB最大吸附量达1324.5mg/g。吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir单层吸附模型,表明吸附是化学键合与均质活性位点协同作用的结果。研究表明,多孔SiBN材料兼具吸附高吸附效率、高容量及结构稳定,在染料废水处理中具有显著的应用潜力。

超疏水棉织物因优异的拒水性能而被广泛应用。然而,大多数超疏水棉织物由氟化物或硅烷化学品制成,亟待利用环境友好的原材料开发多功能超疏水棉织物。以壳聚糖(CS)、二氧化钛(TiO₂)和十八胺(ODA)为原料,制备了CS-TiO₂-ODA超疏水棉织物。实验表明,该棉织物显示出优异的超疏水特性,水接触角(WCA)为158.5°。采用扫描电子显微镜、热重分析仪等研究了CS-TiO₂-ODA超疏水材料的性能,发现其超疏水表面表现出良好的耐酸碱和耐磨性,在10次摩擦循环后,WCA保持在150°。此外,CS-TiO₂-ODA超疏水涂层具有良好的自清洁性能,可用于油水分离,在含油废水处理中具有良好的应用前景。

高性能热塑性树脂基复合材料具有轻质高强、抗冲击性能好、可回收利用等特点,在航空航天等领域具有广泛的应用前景。热塑性树脂的成型温度高、表面化学活性低,传统以环氧树脂为主浆料成分的碳纤维上浆剂,其耐温性及与热塑性树脂的相容性均不能满足复合材料成型及性能要求,需选择与热塑性树脂基体化学结构相近的树脂上浆剂类型,发挥上浆剂的桥梁纽带作用,获得最佳复合效果,提升高性能热塑性树脂基复合材料的综合性能。讨论了高性能热塑性树脂的特点,阐述了以PEEK、PEKK、PI及PES为代表的高性能热塑性树脂基体用上浆剂的相关技术及近期研究成果,并展望了高性能热塑性树脂上浆剂发展趋势。

为改善对位芳纶纤维的抗菌性能,合成了含芳酰胺基团的三氮唑类配体(BcT)及其银络合物(BcT-S)抗菌剂,并通过后整理法采用水溶液浸渍的方式将BcT-S负载到对位芳纶纤维表面,制备了对位芳纶抗菌纤维。通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、万能试验机等对负载前后2种纤维的化学结构、表面形貌、元素分布、力学性能和抗菌性能进行分析。结果表明:对位芳纶抗菌纤维表面均匀分布着银元素,即BcT-S已负载到纤维表面。对位芳纶抗菌纤维保持良好的力学性能,与对位芳纶无油纤维相比,线密度和模量略有提升,分别可达1127dtex和89GPa,断裂强度的变异系数由1.30%降至0.73%。对位芳纶抗菌纤维具有优异的抗菌性能,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99.99%,经过50次洗涤抑菌率仍保持在99.99%,经抗菌耐久性测试后抑菌率仍超过99.70%。

以城市污泥为原料,通过物理交联法制备了污泥基氧化石墨烯水凝胶。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)表征了材料的结构和形貌特征,研究了该材料对亚甲基蓝染料的吸附性能,并基于其催化特性构建了传感检测平台。结果表明:污泥基氧化石墨烯水凝胶的表面形貌、表面官能团等特征与传统氧化石墨烯水凝胶相符。污泥基氧化石墨烯水凝胶对亚甲基蓝的最大吸附去除率达72.5%,吸附等温模型符合Langmuir模型,吸附动力学符合拟二级动力学模型。以污泥基氧化石墨烯水凝胶为催化剂构建的传感平台检测H₂O₂,线性范围分别是0.01～0.5mg/L和1～20mg/L,最低检测限为0.01mg/L,通过真实水样加标实验,H₂O₂的回收率在85.41%～111.58%。说明所制备的污泥基氧化石墨烯水凝胶在吸附和传感检测领域具有应用潜力。

以六水合硝酸锌、六水合硝酸钴为原料,2-甲基咪唑为模板剂,采用金属有机骨架(MOFs)热解法,制备富含氧空位的ZnO/ZnCo₂O₄异质结复合材料用于乙醇气体检测。结果表明:当2-甲基咪唑锌盐(ZIF-8)和六水合硝酸钴质量比为2∶3时,获得的ZnO/ZnCo₂O₄复合材料在工作温度为240℃下,对50mg/L乙醇的响应值达到87,是ZnO响应值(9.6)的9倍,同时对乙醇气体表现出优异的选择性,且重复性和稳定性良好。这种优异气敏性能的实现,主要源于异质结结构的构建及氧空位浓度的有效调控。有望为新型功能陶瓷材料的开发及其在气敏领域的应用提供新的思路。