三氮唑冠醚型超分子功能材料的合成及性能研究

以三唑类化合物4-氨基-1,2,4-三氮唑、18-冠醚-6和高氯酸为原料,获得一种新型的有机-无机杂化功能材料(18-crown-6)(C_(2)H_(2)N_(3)N_(H)_(3))(C10_(4))(1)。对其进行了红外光谱、单晶X射线衍射、介电常数、热重(TG)、粉末X射线衍射(XRD)等分析测试,由单晶X射线衍射测试结果表明,该化合物在低温和室温下空间群均为C2/c,属于单斜晶系,晶胞内(C_(2)H_(2)N_(3)NH_(3))^(+)阳离子结构呈现有序-无序运动,质子化的4-氨基-1,2,4-三氮唑离子通过氢键相互作用镶嵌入18-冠醚-6环内,在c轴形成一维链状超分子结构。通过变温变频介电测试发现化合物1在a、c轴方向上240~280 K温度范围内产生明显的介电异常,这可能是有机阳离子及无机阴离子发生分子运动导致的。

二维氢键型[(C_(5)N_(5)H_(7))·(I_(3)·H_(2)O)_(2)]材料的合成及介电性能研究

室温下以腺嘌呤、碘化镉和氢碘酸为原料,以水为溶剂,通过室温蒸发法获得一种氢键型二维网状结构的有机-无机杂化材料[(C_(5)N_(5)H_(7))·(I_(3)·H_(2)O)_(2)](1),通过单晶X-射线衍射、红外光谱(IR)、粉末X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、变温-变频介电常数测试对晶体的结构、热性能和电性能进行分析。单晶结构解析显示化合物属于单斜晶系,空间群为P 2_(1)/n。在ab平面上腺嘌呤阳离子、碘阴离子和水分子通过N-H…O、N-H…N、C-H…I和C-H…O氢键作用形成形成二维网状结构。通过变温变频介电测试中发现升温过程中,晶体在240~270 K温度范围内产生显著的介电异常现象,但在1 MHz频率下升温和降温过程产生循环介电曲线,显示材料在双稳态及介电开关等领域有潜在应用。

4-甲氨基吡啶-铁异硫氰基配合物晶体材料的合成及性能研究

以FeCl_(3)·6H2O、4-甲氨基吡啶和NH_(4)SCN为原料,在甲醇和水为混合溶剂体系内,缓慢蒸发法的方式获得一种新型有机-无机杂化[Fe(NCS)_(6)][C_(6)N_(2)H_(9)]_(3)(1)晶体材料。通过红外(IR)、介电常数、X-射线单晶衍射、热稳定(TG)等测试确定该晶体的结构和性质。X-射线单晶衍射结果显示化合物1的空间群为三斜晶系P-1,晶体内通过氢键和π-π堆积相互作用呈现出较为稳定的三维氢键网状结构。材料介电常数在降温–升温过程中呈现出可逆的介电异常,显示化合物1是可逆介电异常型功能材料。

响应曲面法优化EDTA-4Na改性文冠果果壳基生物炭去除水体中苯酚研究

实验以文冠果果壳作为生物炭的碳材料来源,制备改性文冠果果壳基生物炭以提升生物炭对水体中苯酚的吸附性能。采用KOH和EDTA-4Na联合活化改性文冠果果壳基生物炭,制备改性生物炭(MXBC)。SEM、BET和FT-IR对MXBC的结构、孔和表面官能团进行形貌表征。响应面法中的BBD模型优化了MXBC对苯酚吸附的影响因素(投加量、吸附时间和初始浓度)。动力学和热力学模型分析了MXBC对苯酚的吸附机理。采用BBD模型优化实验,模型P<0.0001、相关系数R^(2)=0.9978、C.V.0.44%,说明模型有较好的实践意义。模型预测的最优实验条件经实验室实验验证,预测值与实际值的相对误差为0.66%,说明用该模型进行MXBC吸附苯酚条件的优化是可靠且有效的。分别采用盐酸、无水乙醇和NaOH进行解吸,结果显示NaOH解吸效果最好。动力学和热力学研究表明,MXBC对苯酚的吸附行为遵循Freundlich等温线方程和拟二阶动力学模型,表明在此过程中发生了自发放热的多层物理化学吸附。

ZnCl_(2)改性巴旦木壳基生物炭对苯酚的吸附

实验以巴旦木壳为原料制备ZnCl_(2)改性生物炭,并探究其对苯酚的吸附性能。采用SEM和FT-IR对ZnCl_(2)改性巴旦木壳基生物炭进行结构和表面官能团表征,通过单因素实验和动力学、热力学模型分析ZnCl_(2)改性巴旦木壳基生物炭吸附苯酚的适宜实验条件和吸附机理。实验结果显示,ZnCl_(2)改性巴旦木壳基生物炭孔隙结构发达,表面富含-NH、C-O、C-N、C=O、-C=C-和-CH官能团;当苯酚初始浓度为400 mg·L^(-1)时,保持溶液自然pH,ZnCl_(2)改性巴旦木壳基生物炭投加量2 g·L^(-1),接触时间在60 min可达到吸附平衡,平衡吸附量为139.63 mg·g^(-1);拟二级动力学模型能更好的模拟ZnCl_(2)改性巴旦木壳基生物炭对苯酚的吸附,吸附是自发的放热过程,吸附过程由外部液膜扩散、表面吸附和颗粒内扩散三个阶段组成。

氢键型二维网状超分子钴配合物材料的合成、结构及电性能

采取蒸发法以2-氨基吡啶、六水合氯化钴为原料,在甲醇、乙腈和水的混合溶剂中获得了一种新型有机-无机杂化超分子钴配合物材料[C_(5)H_(7)N_(2)]_(2)[CoCl_(4)](化合物1)。通过变温红外光谱、单晶X-射线衍射、粉末X-射线衍射、热重分析、介电常数和电化学(循环伏安CV曲线)对其晶体结构和电性能进行表征。结果显示,化合物1在低温(100 K)和室温(293 K)下均属单斜晶系,在空间结构内通过氢键相互作用形成二维网状超分子结构。变温红外在250 K附近呈现明显的吡啶环骨架吸收峰变动,与化合物1在250 K附近的明显可逆介电异常一致,其循环伏安测试显示化合物1具有良好电子转移性能。

磷酸活化文冠果果壳生物炭及其对亚甲基蓝的吸附性能

目的:探究文冠果相关产业废弃物处置方法。方法:以文冠果果壳为原料,磷酸为活化剂,在单因素试验基础上,采用Box-Behnken中心组合设计进行生物炭制备条件优化,并将最优制备条件下所得生物炭用于吸附水体中亚甲基蓝,通过考察吸附影响因素,确定磷酸活化制备的文冠果果壳生物炭对亚甲基蓝的吸附特性,并结合动力学分析探讨其吸附机理。结果:磷酸活化制备文冠果果壳生物炭的最优工艺条件为浸渍比(m果壳粉∶m磷酸溶液)1∶21,热解温度530℃,热解时间75 min。文冠果果壳生物炭吸附水体中亚甲基蓝最优条件为溶液初始pH 12.6,生物炭投加量1.0 g/L,亚甲基蓝初始质量浓度200 mg/L,吸附平衡时间120 min。文冠果果壳生物炭对水体中的亚甲基蓝吸附服从准二级反应动力学关系,吸附过程由液膜扩散控制、孔隙扩散控制和吸附解析平衡3个阶段组成。结论:磷酸活化可显著提升文冠果果壳生物炭比表面积和孔容,进而显著提升其对亚甲基蓝的吸附性能。

纳米纤维素基金属复合功能材料研究进展

纤维素是自然界中储量丰富、生长周期短和分布广泛的可再生生物高分子聚合物。纳米纤维素因其尺寸小、光学透明性、优异的机械性能等,被广泛应用于薄膜材料、水凝胶、气凝胶等领域。传统的纤维素材料较为环保,但存在功能单一等不足。采用纳米纤维素与金属类化合物复合制备功能材料,将赋予纳米纤维特殊的性能和功能。总结了纤维素的来源、溶解性及纳米纤维素的制备方法,同时对纳米纤维素金属复合功能材料的磁、介电、铁电以及荧光性质进行了相应的阐述。

一种链状甘氨酸超分子材料(C_(2)H_(6)NO_(2))+(18-crown-6)[I]-(H_(2)O)_(2)的合成与表征

以18-冠醚-6为主体、甘氨酸为客体、无机酸为电荷抗衡离子,水和乙醇混合溶剂,通过室温蒸发法获得杂化型氨基酸超分子晶体材料:(C_(2)H_(6)NO_(2))+(18-crown-6)[I]-(H_(2)O)_(2)。并采用红外光谱(IR)、X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射(XRD)、热重(TG)、介电等多种方式对晶体材料进行表征。单晶结构解析显示在低温(100 K)和室温(293 K)条件下,该化合物的空间群属于三斜晶系(P 2_(1)/n)。质子化的甘氨酸离子的-NH_(3)^(+基)团,通过N—H…O氢键相互作用镶嵌入18-冠醚-6环内,形成一种新型转子-定子式结构,并以O—H…O、O—H…I氢键作用,在b轴方向上形成一维链状超分子结构。随着温度升高,甘氨酸分子发生明显的动态摆动,导致晶体结构a轴方向上的介电常数在200 K和260 K附近连续产生两处明显的阶梯状介电异常。

冠醚-咪唑型铁基超分子材料的合成、结构及电学性能

以咪唑、三氯化铁和二苯并-18-冠醚-6为原料,通过自然蒸发法在乙腈溶剂中获得了一种有机-无机杂化超分子材料(C_(3)H_(5)N_(2))^(+)(DB-18-Crown-6)(FeCl_(4))^(-)。通过红外光谱、单晶X-射线衍射、粉末X-射线衍射、热重分析、介电常数和电化学等对其结构和性能进行表征。结果显示,(C_(3)H_(5)N_(2))^(+)(DB-18-Crown-6)(FeCl_(4))^(-)在低温(100 K)和室温(293 K)的空间群为Ia,属于单斜晶系,在空间结构内超分子阳离子(C_(3)H_(5)N_(2))^(+)(DB-18-Crown-6)与阴离子(FeCl_(4))^(-)以N-H…O、C-H…O、C-H…Cl等氢键相互作用形成二维网状超分子结构。介电测试显示(C_(3)H_(5)N_(2))^(+)(DB-18-Crown-6)(FeCl_(4))^(-)在升温和降温的过程中均在160~200 K和220~260 K产生两个阶梯型介电异常峰,其循环伏安测试表明(C_(3)H_(5)N_(2))^(+)(DB-18-Crown-6)(FeCl_(4))^(-)具有明显的电子转移性能,显示(C_(3)H_(5)N_(2))^(+)(DB-18-Crown-6)(FeCl_(4))^(-)是一种新型的介电异常及电化学性能材料。

二维冠醚基有机-无机杂化材料的合成、结构及介电性能

在丙酮-乙醇-水的混合溶液以18-冠醚-6、4-氨基苯甲酰胺、氯化锌为原料,通过蒸发方式获得一种新颖的冠醚超分子晶体材料(4-ABA)+(18-crown-6)[(ZnCl_(3)(H_(2)O)]-(1)(4-ABA=4-氨基苯甲酰胺)。通过红外光谱、变温单晶X射线衍射、元素分析、热重分析、介电等测试进行结构和性能表征,结果显示不同温度下晶体均属于单斜晶系的P2_(1)/n空间群,结构内超分子阳离子(4-ABA)+(18-crown-6)与阴离子[(ZnCl_(3)(H_(2)O)]-以氢键相互作用形成“蜂窝状”的二维平面。随着温度升高,超分子阳离子在空间发生摆动,导致以锌原子为顶点的平面伸缩变形,引发晶体在170~290 K范围内呈现两处可逆型阶梯状介电异常。

响应面法优化巴旦木壳生物炭的制备工艺

研究Box-Behnken中心组合响应面法优化吸附苯酚的制备工艺条件。采用热解法制备巴旦木壳生物炭,筛选巴旦木壳生物炭热解工艺影响因素的显著性和交互作用,同时对其进行电镜和红外表征。实验结果表明:巴旦木壳生物炭表面疏松,介孔丰富,主要含有—OH、—CH、—C C—和—OH官能团;对苯酚吸附量影响较为显著的因素是热解温度、升温速率,而热解时间不显著。吸附苯酚的巴旦木壳生物炭最佳制备工艺条件为:热解温度434℃、热解时间1.9 h、升温速率9.7℃/min,此时,苯酚吸附量可达到11.149 mg/g。模型最优制备条件验证性实验显示,在热解温度430℃下,以10.0℃/min升温速率调整热解时间为2.0 h,此条件下制备的生物炭对苯酚的吸附量为11.459 mg/g,与模型值相对偏差2.78%。

氨基吡啶-草酸型有机晶体材料结构的合成及性质研究

以2,6-二氨基吡啶和草酸为原料,在乙腈溶液中,通过缓慢蒸发,利用分子自主装的方式获得了一种新型的氢键型三维(3D)有机框架化合物。对该新型化合物进行X射线单晶结构衍射,结果表明该化合物在室温下为单斜晶系(P21/c空间群),其晶胞参数如下:a=16.894(2)Å,b=6.9514(9)Å,c=15.1097(18)Å,β=99.3450(10)°和Z=8。该化合物为三维网状结构,是通过两个2,6-二氨基吡啶阳离子和两个草酸离子之间的N-H···O氢键以及O-H···O氢键连接。化合物1的介电常数表明在高温时出现一个阶梯状介质异常,说明在390 K-410 K范围内和低频率500 Hz-1000 Hz时,N-H···O和O-H···O分子间氢键发生质子转移。

液态肥稳定剂的研究进展及展望

我国作为农业大国在种植方面使用大量的固态肥料,肥效利用率低且对环境水体产生一定损害,相比之下液态肥具有节约用水、肥效稳定、运输成本低、灌溉模式多样、精准控制等优点,成为现代高标准农业发展的需求。而液态肥中含有大量复杂的营养成分易形成沉淀物质,影响其大面积推广和使用,稳定剂可使液态肥不产生沉淀,营养物质都处于悬浮状态、提升肥料利用率。对国外液态肥料及其稳定剂的发展历程进行了归纳总结,并对国内的液态肥稳定剂相关材料进行简单的区分和归类,阐述其稳定性原理,同时提出了环境友好且成本较低的生物质基稳定剂的发展设想,并对其可行性进行了初步论证。考虑到生物质材料的廉价、可降解、环境友好等优势,在未来的液态肥料稳定剂的研发中,应向该领域进行研究探索。

三维网状有机-无机杂化型DABCO锰配合物的合成及性能研究

室温下以1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-甲基氯化物[DABCO-CH_(2)Cl]^(+)·Cl^(-)、MnCl_(2)·4H_(2)O和氢溴酸为原料,在甲醇和水的混合溶液中以缓慢蒸发方式,得到一种氢键三维网状结构有机-无机杂化型锰配合物[HDABCO-CH_(2)Cl]·MnBr_(4)(1),通过单晶X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、粉末X射线衍射仪、热重分析仪、介电性能测试仪对晶体材料的结构、热性能和电性能进行分析和测试。单晶结构分析表明:合成的化合物属于单斜晶系,空间群为P21/n,其中[HDABCO-CH_(2)Cl]^(2+)阳离子和[MnBr_(4)]^(2-)四面体阴离子在晶体内部通过氢键相互作用形成三维网状结构;随着温度的改变,[HDABCO-CH_(2)Cl]^(2+)阳离子发生扭动、[MnBr_(4)]2-四面体阴离子发生伸缩变形,引起晶体在240~270K范围内产生显著的可逆介电异常现象。

三维氢键型金属-有机化合物[H_(2)(dabco)]_(2)[Co(NCS)_(4)]_(2)·4H_(2)O的合成和性能表征

以1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(dabco)、氯化钴和硫氰化钾为原料,水、甲醇和盐酸为混合溶剂,蒸发获得一种三维氢键型金属-有机化合物[H_(2)(dabco)]_(2)[Co(NCS)_(4)]_(2)·4H_(2)O(1)。通过单晶X射线衍射、红外光谱、元素分析、粉末X射线衍射、热重分析、差示扫描量热法、介电和铁电等测试对其结构、热学性能与电学性能进行表征。结构显示[H_(2)(dabco)]_(2)[Co(NCS)_(4)]_(2)·4H_(2)O从低温极性空间群P21转化为中心空间群P nma,[H 2dabco]2+阳离子发生有序-无序超分子转动,导致在200 K附近呈现极性-非极性相变及阶梯型介电异常,获得一种顺电相-铁电相可逆的铁电功能材料。

二氨基吡啶-酒石酸型有机超分子化合物:合成、结构及介电性质研究

以2,6-二氨基吡啶与L-酒石酸为原料在丙酮-水的混合溶剂体系内,通过H管缓慢扩散的方式,获得一种新型有机超分子晶体材料(2,6-diaminopyridinium2+)2(L-Tartrate4-)(1)。通过X单晶结构衍射仪测试结构显示,该化合物1属于六方晶系,空间群P65。酒石酸阴离子的羧基和羟基的氧原子与2,6-二氨基吡啶阳离子的氮原子通过N-H…O氢键相互作用,使得两类有机分子在晶胞内形成结构复杂的三维氢键网状结构。化合物的热重分析结构显示在435 K热稳定性较好,差示扫描量热法(DSC)结果显示化合物在415 K附近产生明显的吸热峰,表明存在固体相转移。化合物1的三轴向介电常数测试,结果与DSC数据一致。并在相同的温度产生明显的介电异常峰,证明固体相转移存在。