苯并噻唑基共价有机框架材料的制备及其对水中铜离子的检测和吸附

铜(Cu)元素对人体起着至关重要的作用,水中铜离子的检测是环境监测的重要内容。以4,4′,4″-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯甲醛和2,5-二氨基-1,4-苯二硫酚二盐酸盐为原料通过两步法合成了一种双功能共价有机框架材料(COF-TFPT-DBD)。COF-TFPT-DBD具有优良的物理化学稳定性、较大的比表面积(382.91 m^(2)/g)以及优异的荧光性能。COF-TFPT-DBD对Cu^(2+)具有良好的选择性和灵敏度,在10~40μmol/L浓度范围内呈现良好的线性关系(R^(2)=0.988),较低的检测限(250 nmol/L)。此外,在室温条件下对Cu^(2+)的最大吸附量达到152 mg/g(pH 7),且可以循环使用3次以上。X射线光电子能谱和傅里叶红外光谱证实了COF-TFPT-DBD中功能单元与Cu^(2+)之间的相互作用。这些结果表明,该共价有机框架材料在水中铜离子的检测和高效富集方面具有潜在的应用前景。

面向多学科交叉融合的“化工过程优化设计”课程改革

在化学工业高速发展的背景下,如何培养面向多学科交叉融合的高素质人才,已成为教学改革的重要议题。本文以“化工过程优化设计”课程的教学改革为研究对象,首先分析了化学工业的发展与学科间的交叉融合现状,进而从定位教学目标、教学内容更新、创新教学方式、改革教学评价体系、建设高素质的教师队伍几方面对课程的教学改革进行了讨论。课程教学改革的成效表明,该项研究对人才培养、多学科交叉融合课程建设具有一定的参考价值。

高选择性二元金属材料电化学还原CO_(2)的研究进展

近年来,全球范围因二氧化碳(CO_(2))的过量排放导致的环境问题日益严重,引起世界各国人民的广泛关注。电化学还原CO_(2)转化为清洁能源和高价值化学品,不仅可以有效地缓解CO_(2)导致的温室效应,而且有望为解决能源危机提供重要出路。本文简述了电化学还原CO_(2)的反应原理,对近年报道的一些高选择性的二元金属催化剂进行分类归纳。综述了二元金属材料物质组成、原子配比、微观形貌、颗粒尺寸等物化性质对CO_(2)还原性能的影响规律,并对部分催化剂的选择性增强机理重点分析。最后,讨论了二元金属材料高效选择性电化学还原CO_(2)存在的主要问题和未来可能的研究重点。

选区激光熔化工艺参数对SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料致密度和硬度的影响

为提高选区激光熔化(SLM)成型SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料的致密度,采用Box-Behnken曲面响应法系统研究了激光功率P、扫描速率V、扫描间距S三个工艺参数与成型件致密度的关系,获得了SLM工艺参数和致密度的关系模型和最佳工艺参数。研究结果表明:扫描速率V、激光功率P、扫描间距S对SLM成型SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料致密度的影响程度依次降低。当激光功率为250 W,扫描速度为1200 mm·s^(-1),扫描间距为0.1 mm时,该复合材料的最高致密度可达97.72%,显微硬度为240.8 HV。响应面致密度模型优化下的工艺参数预测致密度最高为97.88%,与本实验结果具有较高吻合性。

SiC_(p)体积分数对SLM成形SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料组织及力学性能的影响

为了解SiC_(p)体积分数对SLM成形SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料的力学性能的影响规律,本文通过改变SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料中SiC_(p)的体积分数,研究了不同SiC_(p)体积分数下复合材料的显微组织及力学性能变化规律。研究结果表明:随着SiC_(p)体积分数的增加,复合材料的中的冶金孔洞的增多及Si形貌的改变是其力学性能降低的主要原因。当SiC_(p)体积分数为3%时,复合材料的抗拉强度及延伸率最高,分别达到417.3MPa和4.9%。

C/C-SiC-ZrB_(2)-ZrC复合材料在等离子体高频脉冲达2000次过程中的烧蚀特性

研究等离子体单次毫秒级加载条件下C/C-SiC-ZrB_(2)-ZrC复合材料在不同次数高频脉冲过程中的烧蚀行为与机理。烧蚀试验在自研台架上进行,测试过程中等离体子体-空气射流交替冲击试样表面。结果表明,随冲击次数增加,前1000次内烧蚀率迅速下降,随后在达2000次过程中烧蚀率缓慢降低。微结构、物相及烧蚀表面温度特征说明烧蚀试样表面形成一层不完整的混合陶瓷烧蚀产物层,且裸露的碳含量在1000次冲击烧蚀以后趋于稳定。烧蚀产物层削弱了热应力诱发的机械剥蚀并保护其亚层的碳不被侵蚀,进而导致烧蚀率的演变。

SiC颗粒增强Al基复合材料制备方法的研究进展

碳化硅颗粒增强铝基(SiC_(P)/Al)复合材料具有高致密度、高导电导热性、低膨胀性等优异的性能,在电子封装、汽车、机械、航空、航天等领域具有广阔的应用前景。介绍了目前国内外SiC_(P)/Al复合材料的制备方法,包括粉末冶金法、搅拌铸造法、喷射沉积法、无压浸渗法、挤压铸造法、激光增材制造法等,并指出不同制备方法在规模化商业生产中的应用及存在的不足。重点阐述了SLM成形技术在制备中/高体积分数SiC_(P)/Al复合材料上的优势。利用SLM快速冷凝成型成型技术,使无缺陷中/高体积分数SiC_(P)/Al复合材料的制备成为可能。

纳米材料的表面增强拉曼散射增强机理研究进展

表面增强拉曼散射(SERS)技术具有高灵敏度、高分辨率、无损检测及不需要预处理等优点,已成为一种可以实现定性定量分子检测的有力工具,使目标分析物信号放大的痕量检测技术,甚至能够在分子水平上提供丰富的结构信息。虽然SERS增强机理一直存在争议,但目前被广泛接受的增强机理包括物理增强(电磁场增强)和化学增强(主要为电荷转移的贡献)。随着近年来金属、非金属等诸多材料应用于SERS领域,诸多学者对于影响SERS基底的增强因素产生广泛兴趣,对于SERS增强机理的研究具有重要意义。综述中主要从SERS电磁增强机理、化学增强机理及两者的协同机理三个方面对SERS增强机理进行阐述,分析哪些因素影响基底增强效应,为SERS增强机理的分析提供一些参考。同时提出不同基底结构在增强机理分析过程中面临的问题:(1)在电磁增强机理中,单一贵金属基底因其“热点”分布不均匀、不可控因素导致SERS灵敏度和重复性差等因素,对SERS电磁增强机理影响效果较大;(2)在化学增强机理中,单一半导体材料由于价格实惠、材料性能较稳定、表面易于改性等优点被广泛应用于SERS基底、由于增强能力较低等因素、对SERS化学增强效果不明显;(3)SERS基底不再局限于单一的金属或者非金属材料,更多是金属-非金属两者的结合,既能够弥补贵金属的缺点,也能利用非金属的优点,通过电磁增强机理和化学增强机理的协同作用有效提高SERS增强能力。对于SERS增强机理的分析,有助于制备均一性强、重复性高的SERS基底,为SERS基底的制备提供参考。

Li_(x)(Mg,Ni,Zn,Cu,Co)_(1-x)O高熵氧化物负极材料电化学储锂特性

高熵氧化物是一种新型单相固溶体材料,作为转换反应类型的锂离子电池负极材料近年来受到了广泛关注。本工作通过氧化物与LiH固相加热反应合成了预锂化的单相Li_(x)(Mg,Ni,Zn,Cu,Co)_(1-x)O(x=0,0.08,0.16,0.2)高熵氧化物负极材料,并研究了其电化学储锂特性。结果表明,低价态Li^(+)在晶格中引入以及电荷补偿作用使得高熵氧化物中形成Co^(3+)、Ni^(3+)和氧空位,高价态Co^(3+)和Ni^(3+)的存在提高了转换反应的电子转移数;氧空位的形成提升了高熵氧化物的导电能力,有利于提高转换反应动力学;同时,非活性Mg^(2+)充当缓冲基质保证了电化学过程中的结构稳定性。因此,预锂化的Li_(0.16)(Mg,Ni,Zn,Cu,Co)0.84O高熵氧化物负极材料在100 mA/g的电流密度下表现出679 mAh/g的高可逆比容量,63.7%的首次库仑效率,较小的电极极化(充放电平台电压差为-0.9 V),并且在1000 mA/g的高电流密度下,800次循环后可逆比容量仍保持在651 mAh/g,显示出优异的循环稳定性和倍率特性。

合成云母在聚乳酸复合材料中的应用

本文以聚乳酸增韧复合材料为研究对象,通过差式扫描量热仪(DSC)研究聚乳酸(PLA)复合材料玻璃化转变温度(Tg)变化,显示添加合成云母后复合材料Tg显著提高。观察合成云母含量变化对复合材料的力学性能、加工性和耐热性的影响。共混物力学性能测试结果反应合成云母可以增加复合材料强度、耐热性;熔指与注塑成型周期时间变化反应复合材料加工性能得到提升,注塑效率提高。

SF/Gel-Ma静电纺丝纳米纤维材料的制备及表征

为改善甲基丙烯酸酰化明胶(Gel Ma)静电纺丝纳米纤维材料的力学性能,文中采用丝素蛋白(SF)与Gel Ma共混,通过静电纺丝和双重固化技术制备SF/Gel Ma纳米纤维材料。研究结果表明:SF/Gel Ma纳米纤维材料具备紫外光固化能力和纳米级纤维结构,SF可改善Gel Ma纳米纤维材料的断裂强度和可拉伸性,其断裂强度由0.86 MPa提升至最大5.13 MPa,最大拉伸率由84%提升至最大186%,同时SF/Gel Ma纳米纤维材料的亲水性得到提高。制备的SF/Gel Ma纳米纤维材料在生物医学领域具有应用潜力。

导电弹性体复合材料及其柔性力学传感器研究进展

为探究导电弹性体复合材料结构和组成对可穿戴力学传感器关键性能的影响规律,文中基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)、Ecoflex硅胶和聚氨酯(PU)为柔性基体的导电弹性体复合材料研究进展,综述导电弹性体复合材料的制备方法,对比不同导电弹性体复合材料的性能差异,介绍导电弹性体复合材料在电阻式、电容式和静电式柔性力学传感器中的应用。

Cr_(3)C_(2)添加量对TiC/Ti复合材料组织与力学性能的影响

以Cr_(3)C_(2)粉末作为碳源,海绵钛为基体,利用真空感应悬浮熔炼炉制备原位自生TiC/Ti复合材料。研究了Cr_(3)C_(2)添加量(3wt%、6wt%、9wt%)对复合材料微观组织和力学性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电镜对不同Cr_(3)C_(2)添加量的复合材料的物相组成和微观组织结构进行表征。使用洛氏硬度计和室温拉伸性能试验机对复合材料的室温力学性能进行检测。结果表明:随Cr_(3)C_(2)添加量增加,TiC形貌从细长条状到等轴状再到枝晶状转变,基体组织从片层α’转变为针状马氏体α’,晶粒尺寸大幅度下降;复合材料的洛氏硬度从12.2 HRC提高至40.2 HRC,抗拉强度和伸长率均先升高后下降,当Cr_(3)C_(2)添加量为6.0 wt%时,抗拉强度和伸长率最大。

IN718高温合金的新型热控凝固工艺优化

针对高温合金复杂薄壁铸件易出现欠铸、晶粒粗大和疏松等问题,开发了一种以“低温浇注、高温充型、顺序凝固”为特征的新型热控凝固工艺,研究了在1 380℃浇注温度下模壳温度(1 260~1 350℃)和抽拉速度(6~48 mm·min^(-1))等工艺参数对IN718高温合金圆柱试样组织的影响,并在优化工艺下进行了复杂薄壁特征结构件的成形试验。结果表明:随着模壳温度升高,试样的晶粒尺寸从2.33 mm增加到7.46 mm,且组织均匀性变差,断面等轴晶比例由98%降低到41%,疏松数量减少,尺寸减小。随着抽拉速度增大,晶粒尺寸从3.66 mm减小到2.69 mm,疏松数量增加,尺寸增大;当抽拉速度不小于24 mm·min^(-1)时,组织均匀性较好。最优工艺为模壳温度1 290℃、抽拉速度24 mm·min^(-1),采用该工艺可制备得到晶粒尺寸为0.81 mm、疏松面积分数仅为0.2%、最小壁厚为1.8 mm的IN718高温合金大面积薄壁特征结构件。

物理化学中的e指数规律

自然对数的底“e”是基本数学常数之一,自然界的很多规律都呈现出e指数形式的函数关系,即e指数规律。在物理化学的基础理论如热力学、动力学和统计力学中,e指数规律广泛存在。本文总结了物理化学中普遍存在的e指数规律。这些规律主要来源于求解微分方程或对连乘积取对数以便以简化运算。掌握e指数规律不仅可以加深我们对相关物理化学知识的综合理解,而且为学习这类科学方法提供指导。

甲胺基金属卤化物MAPbX_(3)铁电半导体研究进展

为了研究甲胺基金属卤化物MAPbX_(3)铁电半导体的铁电性对光伏性能的影响,文中梳理了近几年MAPbX_(3)的相关研究文献,分析了MAPbX_(3)晶体的光学吸收和载流子输运性能的影响因素,阐述了MAPbX_(3)铁电性的验证方法及铁电体中载流子的分离机制,介绍了铁电半导体的应用,重点分析了MAPbX_(3)晶体结构方面的研究争议,讨论了MAPbX_(3)铁电性与铁弹性的关系,并对光伏器件的设计以及应用提出了新的研究思路。

顺丁橡胶装置溶剂管线腐蚀泄漏原因分析及防腐对策

某石化公司的顺丁橡胶装置发现溶剂管道出现了腐蚀穿孔问题。为了找到管道失效的根本原因,对腐蚀管道进行了取样,并进行了宏观检查、化学成分分析、硬度测量、金相组织分析、微观形貌分析以及腐蚀产物能谱分析等检验与分析。结果显示,管道的化学成分、力学性能及金相组织均符合要求。然而,微观形貌分析发现腐蚀区域呈现沿晶选择性腐蚀,能谱结果显示腐蚀区域含有较高量的氟元素。综合考虑到腐蚀主要发生在焊缝附近,焊缝的凸起和沟槽会在该区域形成涡流和低压区,导致管道内上层气相区的氢氟酸(HF)浓度过高,从而对管壁组织变化区域产生选择性晶间腐蚀。因此可以判断氢氟酸(HF)腐蚀是导致溶剂管道腐蚀穿孔的根本原因。针对管道失效原因,提出了在焊接施工、工艺操作和材质升级方面的建议措施,以避免和预防类似失效,从而提高设备的安全性。

Ca_(2)SnO_(4):Eu3+陶瓷的光致变色及光强调控特性研究

开发光辐射响应好、稳定性强的光致变色材料是无机光致变色材料研究的一大目标。研究采用高温固相反应法制备了稀土离子Eu^(3+)掺杂的光致变色陶瓷Ca_(2.02-x)SnO_(4):xEu^(3+)。对陶瓷的光致变色行为展开研究,发现在290 nm光照下着色效果最好,陶瓷由白色变为灰色。440 nm光照8 min后着色陶瓷颜色基本恢复,或者将着色陶瓷加热至623 K后灰色完全消失。光致发光性能研究表明395、466和534 nm可激发出以617 nm为主的红色光发射。研究了陶瓷的光强调控特性,发现290 nm光照射能使陶瓷的发射光谱强度显著降低,617 nm处有最高着色光强调制率86.9%。经过10个循环的着色-漂白实验,陶瓷光强调控性能保持稳定,表现出良好的可逆性。陶瓷的光致变色行为和光强调控行为表现出明显的特征UV波长响应和UV光辐射累积响应特点,表明该材料有望应用于光辐射剂量探测领域。

拉曼光谱技术及其应用进展

拉曼光谱作为一种无损分析方法,可以快速、精准地得到包括固体、粉末、液体、气体、胶体等不同类型样品的化学结构、相和形态、结晶度以及分子间相互作用等相关信息,因此被广泛应用于诸多领域。本文介绍了拉曼光谱的基本工作原理;总结了近年来拉曼光谱在环境检测、材料、食品安全、医疗、刑侦司法、勘探、工业等领域的应用,以期为今后拉曼光谱检测领域更好地发展提供参考。

酞菁敏化MIL-53(Al)光催化氧化脱硫性能

采用水热法将羧基取代金属酞菁(MTc Pc,M=Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)负载在金属有机框架MIL-53(Al)表面上,制备了复合材料MTcPc/MIL-53(Al)。通过SEM、XRD、FTIR、UV-Vis吸收光谱和XPS对MTcPc/MIL-53(Al)进行了表征,在常温常压、空气中氧气为氧化剂的条件下,测试其对噻吩/正辛烷为模拟燃油的光催化氧化脱硫性能。结果表明,MTcPc分子以有序晶态形式较均匀地分散在MIL-53(Al)表面上,其平面共轭结构对MIL-53(Al)晶体特定方向的生长具有明显诱导作用。与MTcPc相比,MTcPc/MIL-53(Al)的Q带存在一定程度的红移,扩展了光响应范围。MnTcPc/MIL-53(Al)表现出最佳的光催化脱硫性能,催化反应150 min,噻吩转化率100%,经4次循环后,噻吩转化率为93.01%。MTcPc与MIL-53(Al)之间的π-π堆积作用提高了MTcPc的分散,MIL-53(Al)的呼吸效应促进了噻吩分子和氧分子在MTcPc/MIL-53(Al)表面的强吸附富集作用,有利于活性中间体MIL-53(Al)/MTcPc–^(1)O_(2)的形成,从而提高了氧化脱硫的活性;MTcPc的共轭结构和中心离子的构型也是影响氧化脱硫效率的重要因素。