含聚醚基团阴离子表面活性剂对PMMA表面润湿性的影响

为了探索同时具有聚氧异丙烯基团(PO)和聚氧乙烯基团(EO)的延展型表面活性剂分子在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面的润湿性调控机制,对5种具有PO基团和EO基团的阴离子延展型表面活性剂十八烷基-(聚氧异丙烯)_(m)-(聚氧乙烯)_(n)-羧酸钠(C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa,m=5、10、15和n=5、10、15)溶液在PMMA表面的润湿性进行测试分析,考察了PO基团、EO基团和表面活性剂浓度对表面张力(γ_(LV))和接触角(θ)的影响,并计算黏附张力(γ_(LV)cosθ)、黏附功(W_(A))和固液界面张力(γ_(SL))等吸附参数。结果表明:表面活性剂浓度小于临界胶束浓度(CMC)时,C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa分子在溶液-空气界面和PMMA-溶液界面吸附,导致γLV降低,疏水烷基链朝向水相,导致γSL升高,两者共同作用导致θ不发生变化,维持在约75°;浓度大于CMC时,C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa分子在溶液-空气和PMMA-溶液界面同时达到饱和吸附,吸附参数趋于稳定;进一步增大浓度,C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa分子通过疏水相互作用在PMMA-溶液界面形成聚集体,亲水基团朝向水相,导致γSL迅速减小,θ急剧降低,C_(18)PO_(5)EO_(15)C的θ可降低至约43°。随着PO基团数量的增加,C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa在CMC时的γLV和高浓度时的θ逐渐升高;而随着EO基团数量的增加,γLV和θ几乎不发生变化。

纳米纤维支撑层在正/反渗透膜中的应用研究进展

纳米纤维正/反渗透复合膜在膜分离领域备受瞩目,其独特结构和性能为膜技术的发展开辟了新的前景。通过单一或多种聚合物制备纳米纤维支撑层,并结合纳米材料负载、表面改性、中间层引入等方法,有效增强其孔隙率和三维孔隙结构性能,实现了对溶质的高效截留和通量增强。在水处理领域采用纳米纤维复合膜能够降本增效,符合中国倡导的节能减排政策,顺应水处理领域提高效率、降低能耗等多方面的迫切需求。该文阐述了纳米纤维的制备技术,特别是结构设计、功能调控等,并重点探讨了纳米纤维作为支撑层在正/反渗透膜中的研究现状以及对膜性能的影响;总结了纳米纤维正/反渗透复合膜在海水淡化、污水处理、农业灌溉领域的应用情况;最后,指出其面临的挑战和改进方向,并对未来的发展前景和应用潜力进行了展望。

小麦淀粉生物基水凝胶合成及其辅助NO_(2)^(-)-N的去除

针对小麦淀粉(CS)凝胶力学性能较差的缺陷,利用小麦淀粉与聚乙烯醇(PVA)、硼砂(B)、海藻酸钠(SA)等天然/无机材料通过物理/化学交联合成了PVA/B/CS和SA/B/CS 2种生物基水凝胶,考察其力学性能和溶胀性能;并制备生物基水凝胶包埋反硝化菌剂,考察其对水体中亚硝酸盐氮(NO_(2)^(-)-N)的去除性能。结果表明:合成的2种生物基水凝胶均具有良好的力学性能,PVA/B/CS水凝胶的拉伸断裂伸长率最高可达1088%,SA/B/CS水凝胶的拉伸断裂伸长率最高可达562%;PVA/B/CS2.7水凝胶包埋反硝化菌剂(D-PVA/B/CS2.7)去除水中NO_(2)^(-)-N 30 h后,去除效率为94.81%;SA/B/CS2.7水凝胶包埋反硝化菌剂(D-SA/B/CS2.7)去除水中NO_(2)^(-)-N 40 h后,去除效率为94.99%,说明所合成的生物基水凝胶具有辅助去除水体中氨氮的效果。

聚醚胺D230对聚偏氟乙烯膜表面亲水改性及其油水分离性能

针对聚偏氟乙烯(PVDF)油水分离膜普遍存在分离效果差、易受油污染等问题,受破乳剂多支链聚醚的化学结构和水下超疏油生物表面启发,将具有聚氧丙烯链段的聚醚胺D230引入到PVDF膜表面,构建聚醚胺功能化聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜。首先将PVDF与聚苯乙烯马来酸酐(SMA)共混,采用非溶剂致相转化法制备表面富含酸酐基团的SMA/PVDF膜,然后将膜浸泡于聚醚胺D230溶液中,聚醚胺的端胺基与膜表面的酸酐基团进行表面原位接枝,从而将亲水性聚醚链段固载于膜表面,改善膜表面润湿性和抗污染性。探究聚醚胺D230对膜表面的亲水改性效果及改性膜对含油污水的分离性能。结果表明:随着反应时间延长,膜表面D230的接枝率上升,在最优反应时间9 h下,达到接枝率387.8 mg/g;SMA/PVDF膜表面接枝D230后,膜表面的亲水性显著增强,纯水接触角降低至48.5°,水通量从接枝前的30 L/(m^(2)·h)提高至87 L/(m^(2)·h);D230接枝SMA/PVDF膜表现出水下超疏油特性,其对煤油的水下油接触角达到152°,且对油无黏附性,表现出良好的抗油污性能;D230接枝SMA/PVDF膜对十二烷基硫酸钠(SDS)稳定的煤油/水乳状液具有分离效果,截油率达到99.0%,远高于SMA/PVDF对照膜的60.8%,在油水分离领域具有潜在应用价值。

环境响应纳米纤维的研究进展

环境响应纳米纤维是可以感知外界刺激变化并自身发生物理化学性能改变的智能材料。纳米纤维具有直径小、孔隙率大、比表面积高的优点,因此环境响应纳米纤维有更高的响应灵敏度,更快的响应速率,成为近年来的研究热点。综述了温度、pH、光、磁场等类型环境响应纳米纤维的研究现状,归纳了环境响应纳米纤维的制备方法和近几年的主要应用,如药物控释、传感器及分离纯化等领域,并对其研究前景进行了展望。

聚苯乙烯马来酸酐对PVDF膜结构和性能的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)膜易受化学污染,常需要进行表面改性。然而,PVDF作为一种化学惰性高分子聚合物,很难直接进行化学改性。为解决该问题,本文将聚苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)与PVDF共混,采用非溶剂致相转化法(NIPS)制备具有丰富酸酐活性基团的PVDF/SMA共混膜,考察了PVDF和SMA聚合物相容性,探究了铸膜液中PVDF含量、SMA含量以及凝固浴温度等参数对PVDF/SMA共混膜表面结构、孔结构、纯水通量、BSA截留、润湿性等的影响。结果表明:SMA与PVDF为部分相容体系,当SMA含量低于60%时,二者具有良好相容性;水为凝固浴可制备PVDF/SMA共混膜,随着凝固浴温度升高,PVDF/SMA共混膜纯水通量上升,BSA截留率下降;随铸膜液中PVDF聚合物含量增加,膜表面亲水性下降,导致其纯水通量显著降低;铸膜液中添加剂SMA含量对膜结构和性能等均有显著影响,随着SMA含量增加,膜表面开孔率提高,平均孔径和孔隙率均上升,亲水性增强,水通量增大,与未加SMA的PVDF膜相比,通量提升了38倍。

交联聚醚破乳剂对胜利油田二元驱采出液破乳性能研究

针对胜利油田二元驱采出液存在的破乳困难问题,将脱水型聚醚破乳剂(BP01,TA01和PA08)与清水型聚醚破乳剂(PEI01)交联,制备出交联聚醚破乳剂D-BP,D-TA和D-PA,研究了交联聚醚破乳剂的界面活性和对油水界面膜强度的影响,以及对二元驱采出液的破乳效果。结果表明,在三种交联聚醚破乳剂中,具有超支化结构的D-PA在油水界面上的吸附作用力最强,界面活性最高;D-PA对稀释原油与采出水油水界面膜的影响最大,其吸附在油水界面后形成的界面膜的扩张模量最低。D-PA破乳剂对W/O乳状液的脱水率达到94.4%,对O/W乳状液的除油率达到98.1%。更为重要的是,其能同步处理含W/O和O/W复杂乳状液。D-PA对含W/O和O/W复杂乳状液的综合脱水率高于98%,处理后污水含油低于30 mg/L,游离态聚合物保留率达到了94.8%,油水界面整齐,无乳化中间层,表现出良好的破乳效果。

非异氰酸酯聚氨酯研究进展

综述了非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)的合成路线以及不同类型NIPU的研究进展,并对NIPU未来的研究和发展方向进行了展望。

优化Li||NCM811电池电解液溶剂化和电极电解液界面的阴离子受体添加剂策略

锂金属电池的循环稳定性和倍率能力受制于多个因素,如阳极/阴极电解液界面的品质和电解液溶剂化特性。在该工作中,我们提出了阴离子受体电解液添加剂策略,通过六氟苯添加剂对Li^(+)溶剂化结构进行调控,实现了PF_(6)^(-)的稳定性并提高了电解液的导电性,优化了阳极/阴极电解液界面中间相的组分/结构特征,有效抑制了锂枝晶的生长和提升了阴极表面的Li^(+)传输,Li||Li对称电池在1m A·cm^(-2)的电流密度下实现超过400h的稳定循环,并且Li||NCM811电池在200m A·g^(-1)的电流密度下经过100次循环后的容量保持率达到75%。

透明质酸基双网络水凝胶的制备及性能

为提高水凝胶的稳定性和力学性能,扩展其应用,以天然多糖透明质酸(HA)、L-天冬氨酸(L-ASP)、丙烯酰胺(AM)为基础原料,以Zn^(2+)为物理交联剂,以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为化学交联剂,设计了一种物理-化学交联双网络(DN)水凝胶,并研究了Zn^(2+)浓度对水凝胶性能的影响。结果表明:水凝胶具有均匀致密和强韧的孔道结构,孔径约为10~20μm;水凝胶具有良好的热稳定性,且热稳定性与Zn^(2+)浓度有关,Zn^(2+)浓度越高,热稳定性越好;水凝胶具有良好的力学性能和剪切稀化特性,提高Zn^(2+)浓度,可以提高水凝胶的力学强度;水凝胶具有良好的溶胀能力,溶胀过程由扩散和松弛共同控制;水凝胶具有良好的保水性,能够保持水分在30~50 h左右,并且保水率与Zn^(2+)浓度呈负相关;此外,水凝胶具有一定的pH敏感性,在碱性环境中溶胀受到阻碍。

淫羊藿苷-淀粉纳米纤维的制备及其药物释放性能

为拓展淀粉与淫羊藿苷在骨组织工程中的进一步应用,以淫羊藿苷为药物,以可溶性淀粉为基材,通过静电纺丝法制备负载淫羊藿苷的淀粉纳米纤维,考察淀粉质量分数、淫羊藿苷/淀粉比例、纺丝液推注速率、电压、接收距离等工艺参数对纳米纤维外观形貌的影响,并分析交联前后淫羊藿苷-淀粉纳米纤维的药物释放性能。结果表明:当纺丝液中淀粉质量分数为19%、电压为19 kV、推注速率为0.5 mL/h、接收距离为16 cm时能够获得直径分布较窄、形态较好的淀粉纳米纤维,此时纤维直径范围为0.17~0.60μm,平均直径为0.30μm;当淫羊藿苷质量为淀粉质量的6%时,能够获得形态较好的载药纤维;交联可大幅增加载药纤维的药物缓释性能,历经168 h只释放了64.9%的淫羊藿苷。

冠醚交联聚砜膜的制备及其锂镁分离性能

为解决冠醚化合物用于传统液-液萃取分离锂镁时冠醚易于流失的问题,以二氨基二苯并14-冠-4(DAB14C4)和氯甲基聚砜(CMPSf)为原料,采用反应-相转化一锅法制备冠醚交联聚砜膜(DAB14C4-cr-PSf)。考察交联反应温度、反应时间、热处理时间及反应液中冠醚浓度等因素对DAB14C4-cr-PSf膜中冠醚固载量的影响,探究DAB14C4-cr-PSf膜对Li^(+)的选择吸附性及锂镁分离性能。结果表明:当交联反应时间为8 h、反应温度为45℃、70℃热水处理1.5 h、冠醚质量分数为0.5%时,DAB14C4-cr-PSf膜达到最佳冠醚固载量(0.190 mmol/g);在Flow-through模式下,DAB14C4-cr-PSf对Li^(+)的吸附量(QLi)及锂镁分离因子(α)分别为8.55 mg/g和5.96;当有K^(+)、Na^(+)等离子共存时,DAB14C4-cr-PSf膜对于Li^(+)/K^(+)、Li^(+)/Na^(+)和Li^(+)/Mg^(2+)的分离因子分别为11.41、10.50和5.69,表明DAB14C4-cr-PSf膜对Li^(+)具有选择性吸附能力,且Li^(+)/Mg^(2+)的分离性能几乎不受干扰离子影响。

阳离子表面活性剂在石英表面吸附行为的分子动力学模拟

为深入了解支链化对阳离子表面活性剂在水/石英界面吸附性质的影响,用分子动力学方法模拟十六烷基醚羟丙基季铵盐(C_(16)PC)和支链十六烷基醚羟丙基季铵盐(C_(16)GPC)在水/石英界面的单层和双层吸附行为,分析了不同浓度(即分子排列紧密程度)下表面活性分子的倾斜角、界面层厚度、水分子和尾端碳原子密度排布。结果表明:C_(16)GPC在较低浓度(分子平均占有面积0.466 nm^(2))形成紧密的吸附单层,明显低于C_(16)PC(0.272 nm^(2)),说明支链结构有利于阳离子表面活性剂在水/石英界面的吸附,且在高浓度下C_(16)GPC被压缩的优先顺序依次为:主链>长支链>短支链。直链的C_(16)PC在较紧密的吸附单层上形成类似半胶束的双层结构;而支链的C_(16)GPC则是通过上下层长支链尾对尾的方式形成双层结构。

支链烷基苯磺酸钠溶液的界面扩张流变性质

为了更加深入地了解烷基支链化对烷基苯磺酸钠界面扩张流变性质的影响,通过滴外型分析法,研究了十六烷基-2-苯磺酸钠(2-Ø-C_(16))、十六烷基-4-苯磺酸钠(4-Ø-C_(16))、十六烷基-6-苯磺酸钠(6-Ø-C_(16))和十六烷基-8-苯磺酸钠(8-Ø-C_(16))4种不同支链化程度的烷基苯磺酸盐溶液的界面扩张流变性质,考察了吸附时间、振荡频率、溶液浓度对界面扩张弹性模量和粘性模量的影响。结果表明:4种支链烷基苯磺酸钠都有较强的界面活性;除6-Ø-C_(16)外,其他支链烷基苯磺酸钠在较宽的浓度范围内,慢弛豫过程控制界面膜性质,而高浓度条件下扩散交换过程起主导作用;支链化程度较大的烷基苯磺酸钠分子尺寸较小,向界面扩散的速度更快,同时油分子的插入削弱了支链烷基苯磺酸钠分子链间的相互作用,界面扩张弹性明显降低;此外,支链化程度的增大使支链烷基之间的相互作用产生的弛豫过程增强,扩张粘性增大。

金属基表面Al2O3-SiO2涂层耐冲蚀性能的研究

结合炼钢转炉用风机因炉气而导致叶片磨蚀较快的实际情况，从改善叶片材料的角度出发，采用溶胶-凝胶法制备Al2O3-SiO2涂层用在金属基体上进行试验。结果表明在含3％（质量分数）Si02磨粒的水介质中，单一三层的SiO2涂层、SiO2-Al2O3-SiO2涂层及混合溶胶制备的复合涂层的耐冲蚀性相近，均比单一三层的Al2O3涂层及A12O3-Sio2-Al2O3涂层好。混合溶胶制备的复合涂层在3％（质量分数）SiO2磨粒的酸性介质中表现出了良好的耐冲蚀性。

Pd_(8)Ag_(1)/PVA电催化剂的制备及其对乙二醇的催化氧化性能

为克服钯基催化剂由于负载量低且在碱性介质中对醇的电催化氧化的活性、稳定性以及抗中毒能力较弱等缺点,通过一步水热法合成了适用于乙二醇氧化的PdAg/PVA双金属纳米催化剂;采用透射电子显微镜(TEM)、高倍透射显微镜(HRTEM)、电化学工作站等测试手段对样品的组成结构和醇氧化性能进行分析测试。结果表明:所制备的Pd_(8)Ag_(1)纳米颗粒分布均匀,平均粒径为9 nm,其中Pd和Ag的摩尔比为8∶1的Pd_(8)Ag_(1)/PVA纳米催化剂对乙二醇(EG)的质量电流密度为5 225 m A/mg,是商业Pd/C的14.37倍;经过5 000 s计时安培测试(CA)后保留的质量电流密度为387.7 mA/mg,是商业Pd/C的24.2倍,表现出良好的稳定性。其优异的醇氧化性能源自于PdAg合金的协同作用。

2,2′-联嘧啶桥联的双金属铱(Ⅲ)配合物的制备及催化性能

为了研究配体对双金属中心配合物性质的影响,合成了4个2,2′-联嘧啶桥联的双金属铱(Ⅲ)配合物[Ir(C^N)2(bpym)Ir(C^N)2](PF6)2,其中C^N分别为2-苯基-吡啶(ppy)、2-(4-甲基苯基)-吡啶(tpy)、2-(2,4-二氟苯基)-吡啶(dfppy)和2-噻吩-吡啶(thpy);利用核磁共振氢谱,高分辨质谱和元素分析对其结构进行了表征,利用紫外-可见光谱和循环伏安对其光物理及电化学性质进行表征。结果表明:金属铱上的配体对2,2′-联嘧啶桥联的双金属铱(Ⅲ)配合物性能有影响,通过改变配体上的电子云密度,可以调控2,2′-联嘧啶桥联的双金属铱(Ⅲ)配合物的光物理性质与电化学性质;同时,还测试了2,2′-联嘧啶桥联的双金属铱(Ⅲ)配合物对过硫酸氢钾活化性能,发现2,2′-联嘧啶桥联的双金属铱(Ⅲ)配合物能有效地活化过硫酸氢钾降解低浓度的布洛芬。同时,对以2-噻吩-吡啶作为配体合成的双金属铱配合物的降解条件进行了考查,使用20 mg配合物活化200 mg过硫酸氢钾,能够在8 h左右降解1 200 mL质量浓度为20 mg/L的布洛芬溶液。

制备聚酰胺复合膜中界面聚合反应添加剂研究进展

聚酰胺复合膜以其优良的稳定性及良好的分离选择性成为水处理和化工分离领域应用范围最广的分离材料之一。聚酰胺复合膜一般采用界面聚合法制备,由于界面聚合反应活性高、反应参数多,致使界面层结构难以控制,膜的渗透性或选择性不理想。因此,如何有效调控膜结构,实现膜的高渗透性或选择性是目前面临的重要挑战。近期诸多研究表明,在水相或有机相中引入添加剂可以改变油水界面张力进而调控单体界面扩散速率及界面分布,或通过改变反应机理影响聚合反应速率,最终实现对界面层结构和膜性能的调控。本文从添加剂种类、性质和调控作用等角度总结了近年来添加剂对复合膜结构及性能调控的研究进展,分析了现有研究存在的问题,并建议从微观层面探究界面过程的物理化学性质以及开发高时间分辨率原位表征方法等。

负载型贵金属催化剂催化氧化VOCs的研究进展

挥发性有机物(VOCs)可引起光化学烟雾,并严重损害人类健康,威胁人类社会的可持续发展,亟需对其进行去除。鉴于高效、经济和无二次污染等优势,催化氧化被认为是去除VOCs的有效途径之一。综述了负载型贵金属催化剂催化氧化VOCs的反应机理,分析了贵金属种类和载体性质对VOCs催化氧化活性的影响,总结了催化剂的结构与性能之间的关系,可为高效催化剂的设计与开发提供理论依据。

金属掺杂TiO_(2)催化剂制备及其催化合成N-甲基氧化吗啉

以H_(2)Ti_(3)O_(7)纳米线为前驱体,通过简单的离子交换和高温焙烧两步制备了具有不同金属掺杂的y M/TiO_(2)催化剂(M=Fe、Co、Ni,y=0.25%、0.75%、1.25%、1.75%、2.25%,y表示金属M的质量百分比)。通过XRD、SEM、TEM、XPS对催化剂进行了表征,考察了y M/TiO_(2)催化剂在以H_(2)O_(2)为氧化剂催化氧化N-甲基吗啉(NMM)合成N-甲基氧化吗啉(NMMO)反应中的催化性能。结果显示,掺杂的金属元素均匀分散在制备的TiO_(2)纳米线基体表面,y M/TiO_(2)催化剂形貌为纳米线/纳米棒。当掺杂的金属Fe含量为1.75%时,催化剂表面缺陷氧含量高达16.86%,催化性能最佳,在反应温度为35℃、反应3 h后NMMO产率达到97.5%,表明金属离子的掺入造成TiO_(2)晶体结构中局部晶格扭曲,导致催化剂表面形成较多的氧空位,提升了催化活性。