低温等离子体改性技术制备功能材料的研究进展

低温等离子体改性技术是一种常用的材料改性手段,它是通过电离气体产生大量的带能粒子和各种形式的光辐射作用于材料表面,从而提高材料的疏水性、阻燃性和抗菌性等性能,达到制备具有一种或多种特定功能材料的目的。低温等离子体改性技术在材料改性中备受青睐得益于四大优势:(1)反应环境所需温度低;(2)处理效率高;(3)适用范围广;(4)不会破坏材料本身的性质。近年来,低温等离子体改性技术在生物质材料、高分子材料、金属材料等领域都有广泛的应用,其在生物质材料领域的研究尤为活跃,经低温等离子体表面处理制备的超疏水性、阻燃性等功能材料被大量报道。在高分子材料领域,低温等离子体改性法常被用于制备超疏水性塑料薄膜材料、医用抗菌性口罩、防污无纺布等。通过低温等离子体化学气相沉积法沉积后的金属具有耐腐蚀、耐磨的作用。此外,低温等离子体改性技术还在三废处理、半导体材料、电子产品、电子电路、超导材料等领域获得丰硕的研究成果。一直以来科学家对低温等离子体改性技术的应用研究远多于机理研究,这限制了其在材料改性中的发展,然而,研究低温等离子体对不同材料的作用机理对于制备所需功能材料具有指导性意义。实际上,等离子体在材料表面会发生解吸、掺杂、刻蚀、溅射和交联、表面接枝、界面聚合等一系列的物理化学反应,具体发生了何种反应与等离子体种类、材料类型、放电方式、工艺参数等密切相关。根据不同的作用机理对低温等离子体改性技术进行归类,有利于精准制备所需的功能材料。本文综述了三种不同的低温等离子体改性方法:(1)低温等离子体表面处理法;(2)低温等离子体化学气相沉积法;(3)低温等离子体接枝聚合法。结合不同材料的性质和不同的改性机理,概述了低温等离子体改性技术在超疏水性、阻燃性和抗菌性功能材料中的应用。在分析低温等离子体改性机理的基础上,总结了如何利用不同气体类型的低温等离子体制备所需的特定功能材料,并指出用低温等离子体改性技术对材料进行改性的不足之处和发展前景。

氧-氮等离子体表面改性石墨烯用于肉桂醛水相加氢反应

使用等离子体表面改性技术对石墨烯(GR)进行处理,通过优化气源、放电功率、放电时间和工作气压,制备了具有两亲表面的氮掺杂GR(NDGR),以其为载体制备了Pt纳米催化剂(Pt/NDGR)。采用FTIR、Raman、元素分析仪、TEM和光学接触角测量仪对催化剂进行了表征,并评价了其对肉桂醛(CAL)水相加氢反应的催化性能。结果表明,采用等离子体两步接枝工艺,即先以O_(2)为等离子体气源活化GR表面,再以NH_(3)为等离子体气源在GR表面接枝含氮基团得到的氮掺杂GR[NDGR(O_(2)-NH_(3))]具有最佳的表面性质。与GR负载Pt催化剂(Pt/GR)相比,在放电功率140 W、工作气压200 Pa、放电时间6 min的最佳条件下制备的NDGR(O_(2)-NH_(3))负载Pt催化剂[Pt/NDGR(O_(2)-NH_(3))]在CAL水相加氢反应中显示出优良的催化性能。在80℃、3MPa、Pt/NDGR(O_(2)-NH_(3))为催化剂、4 h的反应条件下,CAL的转化率达98%,肉桂醇的选择性约为84%,反应速率常数为(1.072±0.051)h^(–1),远高于Pt/GR为催化剂的(0.624±0.023)h^(–1);其反应活化能约为14 kJ/mol,仅为Pt/GR为催化剂的(约29k J/mol)的48.3%。Pt/NPGR(O_(2)-NH_(3))的高催化性能得益于GR表面接枝少量含氮基团后Pt纳米粒子锚定位点的增加、对底物的高吸附性能以及金属-载体间协同作用。

氩等离子体改性膨润土及其对亚甲基蓝吸附性能的研究

膨润土是一种硅酸盐黏土矿物,在机械、冶金、化工、环保等行业有重要应用。通过改变放电气体种类,放电时间等参数得到不同性能的改性膨润土样品,通过吸附亚甲基蓝试验确定了最佳改性条件。对改性后的膨润土进行了FTIR、SEM和XRD、TGA、BET等分析表征。结果表明,Ar等离子体改性可以提升膨润土的吸附性能。改性后的样品基本骨架保持不变,但比表面积和孔容增大,电位降低。将10 mg Ar等离子体改性的膨润土置于200 mL,20 mg/L的亚甲基蓝溶液中,吸附量可达183 mg/g,而未改性的膨润土的吸附量只有117 mg/g。

低温等离子体协同催化剂降解VOCs的研究进展

挥发性有机物(VOCs)会对自然环境和人类健康带来巨大危害,如何有效降解VOCs已成为目前环境保护研究中的重要领域。低温等离子体催化技术被证明可以有效降解VOCs。选取乙酸乙酯、甲苯、三氯乙烯等3种比较具有代表性的VOCs,介绍低温等离子体催化降解VOCs的机理和低温等离子体协同催化剂降解VOCs技术的研究进展。

印制电路板低温等离子体表面改性技术分析

随着多层板向高密度、高速度(信号传递)方向的发展,对其功能提出了更高的需求,传统制备工艺难以满足对其进行叠层及去除导电通道内残余物质的需求。因而,在制备高性能多层板材的多个工艺过程中,等离子体技术是必不可少的。在此基础上,本文提出了一种以高频为动力、以低电压为动力的等离子体加工技术,该技术具有高效、廉价、环保的特点。

低温等离子体技术协同光催化剂处理制药废水研究

文章旨在探究低温等离子体技术协同光催化剂处理制药废水的可行性和优势,为解决制药废水处理难题提供新的解决方案。采用实验研究方法,实验过程中,先将废水进行低温等离子体处理,再加入光催化剂进行光照反应。通过测定废水处理前后的化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、有毒有害物质含量等指标,评估处理效果。实验结果表明,采用低温等离子体技术协同光催化剂处理制药废水,具有显著的优势。采用低温等离子体技术协同光催化剂处理制药废水的方法,显著提高了废水的处理效果,降低了有毒有害物质的含量,同时提高了催化剂的活性。

碱熔改性铁尾矿协同低温等离子体转化NO研究

利用工业废弃物铁尾矿制备脱硝催化剂是实现其资源化利用的有效途径。本文利用碱熔改性铁尾矿与低温等离子体技术结合,研究其催化转化NO的性能。实验结果显示:KOH与铁尾矿质量比为1、焙烧温度为450℃条件下制备的改性铁尾矿效果最佳;优选条件下,反应器中添加碱熔改性铁尾矿后NO转化率最高可达88.0%,比空载、未改性铁尾矿和焙烧处理铁尾矿的转化率分别提高了42.0%、24.5%、14.7%,同时抑制了O_(2)对NO转化的负面作用;X射线衍射(XRD)、比表面与孔隙度分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及X射线光电子能谱(XPS)等表征分析揭示,碱熔改性降低了铁尾矿的结晶度,增大了铁尾矿的比表面积和孔体积,增加了其表面吸附位点和吸附活性氧含量,从而有效提高等离子体环境中铁尾矿的催化活性。

低温等离子体技术在生物材料表面改性中的应用

综述了低温等离子体技术在生物材料表面改性中的应用。概述了低温等离子体分类、特征及其与生物材料表面作用的机理;介绍了低温等离子体聚合、低温等离子体处理、低温等离子体接枝聚合对生物材料表面改性的原理以及它们在生物材料领域中的最新应用进展和应用前景。

低温等离子体技术在水处理改性填料制备中的应用

等离子体对有机合成高分子生物膜填料的改性主要是使生物膜载体表面形成亲水基团,如羟基,羧基等,增加其亲水性以及形成带正电荷的生物膜载体表面,从而大大减少微生物与载体之间的斥力,增加其附着力。等离子体对无机类生物膜材料尤其是纳米TiO2和活性炭纤维的改性则分别是用来提高其可见光利用率、催化活性以及增强对废水中污染物的吸附能力。而等离子体对天然可降解高分子材料的改性一方面可以改变材料表面湿润性,使其更适宜作为微生物的附着载体,另一方面则是增加材料的机械强度,降低材料的自身降解速度,延长其使用寿命。本文最后还针对等离子体技术在水处理材料的制备、测试以及后期应用等方面的发展前景作了展望。

低温等离子体技术在聚合物材料表面改性中的应用

综述了低温等离子体技术在聚合物材料表面改性中的应用研究进展，介绍了聚合物表面低温等离子体技术处理的特点以及在不同聚合物表面的低温等离子体技术处理方法及其应用。

低温等离子体技术及其对纤维表面改性的研究进展

低温等离子体技术是一种快速、简便、无污染的处理工艺,正被广泛应用于纤维表面改性.简要介绍了等离子体的组成和分类,重点阐述了低温等离子体表面改性的控制条件、对纤维表面改性方法和原理以及等离子体在纺织印染中的应用进展.

基于低温等离子体技术的胶原纤维表面改性和鞣制化学作用

就低温等离子体对胶原和皮革表面处理以及辅助皮革鞣制过程进行了剖析。通过不同等离子体气体对胶原纤维表面的改性处理后,可以增加或引入新的活性官能团,包括羧基、羟基、磺酸基、氨基等,降低胶原纤维与鞣剂分子间的反应活化能,有助于提高铬的吸收与结合率,减少铬用量,降低废液中铬的排放量;或增进了原本与胶原交链作用较弱或鞣性较差的金属离子,如Ti、Al、Fe、Si等,与胶原之间的反应活性,从而使这些无毒的金属离子能够取代铬鞣;或在聚合性气体介质中(如丙烯酸及丙烯酸酯类、偶链剂等),通过等离子体接枝聚合,直接在胶原蛋白质分子链间形成网络化的交链作用,从而实现无铬清洁鞣制技术。

低温等离子体技术在炭材料改性方面的应用

介绍了低温等离子体的基本概念、发生方式及其在炭材料表面改性方面的特点 ,围绕炭纤维的表面改性讨论了低温等离子体对改性炭纤维材料的表面性质以及相关复合材料性能的影响 。

低温等离子体技术在非织造材料表面改性中的应用

介绍了低温等离子体技术的基本原理,及其应用于非织造材料表面改性的方法;详述了低温等离子体技术在非织造材料表面改性中的应用现状及发展趋势。低温等离子体技术应用于非织造材料表面改性主要分为等离子体表面处理改性、等离子体沉积聚合、等离子体接枝聚合3种方法;采用低温等离子体技术可以显著改善非织造材料表面的润湿性、染色性、粘结性和血液过滤性能等;低温等离子体技术在非织造材料领域具有广阔的发展前景,今后应加大对低温等离子体改性机理及其处理效果的时效性等方面的研究,促进其产业化发展。

非常规低温等离子体处理技术及对聚合物膜材料表面的改性

介绍了脉冲等离子体、远程等离子体和低温常压等离子体等3种非常规低温等离子体处理技术的原理和方法。结合与常规等离子体处理特点的比较，对它们在聚合物膜材料表面改性领域的研究与应用作了评价，着重介绍了对膜表面的化学结构和亲水性的影响。

低温等离子体技术在表面改性中的应用进展

介绍了低温等离子体技术的性质、特点、表面改性原理，从表面处理、表面聚合、表面接枝三个方面综述了低温等离子体技术在表面改性中的应用进展。

羊绒纤维等离子体氧化-低温交联剂接枝改性

选用3种阳离子染料(阳离子红X-GRL、阳离子金黄X-GL、甲苯胺蓝)对氧气等离子体辐射羊绒进行染色,结合纤维强力变化,确定等离子体预处理最优工艺。通过2种低温交联剂(氮丙啶交联剂、聚碳化二亚胺)分别将丝胶蛋白接枝在等离子体处理后的羊绒上,并对等离子体接枝羊绒纤维接枝效果与保健功能进行综合性评价。结果发现,氧气低温等离子体最佳处理工艺为:功率200 W,放电时间240 s,进气量300 mL/min;氧气等离子体处理后羊绒纤维大分子引入了羧基,接枝中低温交联剂与羊绒大分子及丝胶蛋白发生了架桥反应,丝胶蛋白在羊绒纤维表面成功固定。氮丙啶交联剂的架桥效果要优于聚碳化二亚胺,二者的最大接枝率分别为6.30%与5.89%。同时,丝胶蛋白-氮丙啶交联剂-等离子体改性羊绒能够赋予纤维抗氧化功能(抗氧化率50.18%)和抗菌功能(金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抗菌率分别为80.42%、77.54%)。

低温等离子体技术在纺织材料表面改性中的应用进展

介绍了低温等离子体的概念,主要产生方法和加工纺织材料的作用机理。概述了低温等离子体在纺织材料表面改性中的应用进展及存在的主要问题,并对今后的应用研究进行了展望。

低温常压等离子体处理羊毛改性技术研究

在介绍等离子体处理羊毛纤维一般机理的基础上 ,着重研究低温常压等离子体连续处理羊毛的表面改性技术。对相关设备的设计和配置、技术路线和工艺参数的选择等 ,作了详细的论述。文章认为低温常压等离子体处理羊毛改性技术有工业推广和市场应用的较广阔前景。

低温等离子体技术在材料表面改性中的应用

概述了离子注入、离子刻蚀、离子束沉积等离子体表面处理技术的基本原理和最新进展,重点介绍了低温等离子体表面改性技术在电工和微电子设备中的应用。