人工智能驱动新型界面分离材料的创制

计算机技术与人工智能的发展给新材料的开发带来了新的研究范式(第四代),也为新型界面分离材料的创制带来新的发展契机。然而,受界面分离过程机理研究和材料、基团的理化数据的局限性,人工智能在新型界面分离材料的创制中的应用仍处于初期阶段。本文为解决特定体系数据缺失的问题,构建了百万级(10^(6))的样板数据库,为大预测模型与生成模型提供了可靠、规范的示范数据基础;通过从大数据中挖掘分子结构与性质的隐藏关联,并借助分子模拟计算剖析其分子间相互作用机理,解析分子间相互作用机制和重组过程规律,进而实现高性能界面分离材料的构筑。最后,本文浅析了介尺度样板大数据、机器学习势理论、国产软件开发、有机合成、智能算法等多学科交叉在界面分离材料创制中的重要影响与发展机遇,以期推动虚拟实验室前沿发展。

基于点击化学的色谱分离材料研究新进展

自诺贝尔奖获得者Sharpless教授2001年首次提出点击化学概念以来,该类反应凭借条件温和、反应迅速、产量高、副产物少、分离提纯简单等优势,迅速拓展至材料和生命等诸多科学领域,成为一种强大的模块化合成工具。目前,点击化学反应已成为设计制备分离材料的重要手段,展现出蓬勃发展的现状。本文首先简要地回顾了点击化学的发展历程并介绍了其独特优势,然后聚焦于柱色谱和膜色谱两大分离领域,系统地综述了近5年发表的基于点击化学的色谱分离材料相关报道,重点归纳了叠氮-炔、巯基-烯和巯基-炔这3种常见点击反应类型在色谱分离材料研究中的最新进展,最后对点击化学在开发高效分离材料方面的发展前景进行了展望。

聚氯乙烯膜分离材料改性研究进展

从聚合物溶液共混、共聚和表面改性 3方面介绍了聚氯乙烯膜材料改性研究的进展 .并对影响膜结构与性能的因素和几种改性方法进行了对比分析 .

碳纳米管的性能及其在海水淡化膜分离材料中的应用

碳纳米管是近年来国内外广泛关注的一类纳米材料,具有一维特征孔道结构,能够有效促进液体分子的传输速率,是理想的海水淡化膜分离材料。通过将其引入到常用的海水淡化膜基质中,借以提高膜的分离性能,逐渐成为膜分离领域的一个研究热点。综述了碳纳米管在海水淡化膜分离材料中的应用与研究进展,介绍了碳纳米管的结构并阐述了其应用于海水淡化膜分离的优异性能,总结了碳纳米管在反渗透、正渗透、膜蒸馏中的应用研究现状并分析了碳纳米管在反渗透、正渗透、膜蒸馏应用中的挑战,探讨了碳纳米管在海水淡化膜分离材料中的应用潜力。

硅基季铵化分离材料对Pu(Ⅳ)的吸附性能及机理研究

研究了硅基季铵化分离材料(SiR4N)在硝酸溶液中对Pu(Ⅳ)的吸附性能和机理。结果表明,SiR4N对Pu(Ⅳ)的吸附等温线基本符合Langmuir吸附等温线,吸附为放热反应,ΔH=-7.23 kJ/mol。机理研究结果表明,分配比D与树脂功能基团SiR4N+的关系式为:lgD=3.43+1.74lgn(SiR4N+),其配位比接近于2,由此可推测SiR4N在硝酸溶液体系主要吸附的是[Pu(NO3)6]2-。

多糖类亲和分离材料的研究进展

亲和分离技术的核心是设计亲和分离材料,基于分子识别与亲和机制,针对多糖类高分子化合物的结构特点,探讨了其材料的设计原则,并综述了国内外多糖类亲和分离材料的制备技术及其应用研究进展。在此基础上提出了进一步改进多糖类高分子化合物制备技术的措施,并展望了此类材料的应用前景。

盐湖卤水提锂分离材料的研究进展

采用吸附或离子交换技术直接从中低锂含量盐湖卤水中提取锂是最经济、最理想的提锂技术路线,寻找、研究性能优异的锂的吸附分离材料,是实现这一技术路径的关键。重点阐述了离子交换与吸附法提锂的各种分离材料,并指出了盐湖卤水提锂今后的研究方向。

中药组分选择性分离材料研究

针对中药组分的特点和分离的难点,以及目前分离材料的研究和发展现状,提出了中药组分选择性分离材料的总体研究方案。以高效、高选择性为目标,研究硅胶、聚合物、膜基质表面化学修饰方法,引入功能基团,开发新的选择性分离材料,逐步实现分离材料的自主创新、高品质和国产化,并应用于中药组分、成分或有害物质的高效、高选择性分离。

离子吸附分离材料的研究进展

本文对离子分离材料的类别、分离吸附机理、制备方法作简要叙述,介绍了这类材料近年来的研究进展,分析了存在的问题,针对应用提出了今后发展应加强研究的范围。

杯芳烃识别铀分离材料的研究进展

杯芳烃作为超分子化合物在分子识别、液膜传递、离子交换等领域具有潜在的应用价值。综述了近年来杯芳烃类衍生物对铀酰离子的识别作用及与之相关的铀分离功能材料的研究进展,旨在为铀分离材料的研发提供参考。

高比表面积SiO_2为基质的含N复合分离材料的制备及其吸附性能

制备了PEI/SiO2复合分离材料,用红外光谱鉴定了其-N基团的存在,用SEM观察了其表面结构,并且用树脂吸附铜离子量来表征了其结合PEI的量。结果表明,复合分离材料对于铜离子的吸附速率很快,在0.5-0.7h就已经达到了饱和,静态最大吸附容量为47.1mg/g树脂;同时树脂具有再生性能,经过10次的解吸-吸附试验后,其吸附容量降至42.5mg/g树脂。

制备复合磁性分离材料的包复机制的理论分析及其影响因素

利用“种子聚合”的有关理论，对制备具有磁特性和分离功能的双重功能微粒复合体系的包复机制作了理论分析．指出树脂合成反应与磁性复合体的制备，必须通过预聚体在两相体系中悬浮分散，并以在一相中的固化剂向另一相扩散的方式进行固化反应；还指出原料、相容性、比重差、粒度对包复效果有重要的影响，而固化速度对微粒包复的影响也不容忽视。

PEI复合磁性分离材料的制备

利用PEI预聚体包复磁粉,环硫氯丙烷作为固化剂进行扩散固化,在实验室条件下制备出复合磁性分离材料。产物多为不规则外形,具有一定的磁性和耐酸性,磁粉在树脂基体中以聚集态分散。通过对实验结果的分析总结出该复合材料的适宜的制备技术。

硅基季铵化分离材料对Tc(Ⅶ)及U、Np、Pu的吸附行为研究

研究了硅基季铵化分离材料(简称SiR4N)从硝酸溶液中吸附Tc(Ⅶ)的行为,考察了铀、镎、钚等离子对SiR4N吸附Tc(Ⅶ)的影响。结果表明:硝酸浓度为0.55mol/L时,SiR4N对Tc(Ⅶ)的操作交换容量为21.80mg/g(干);在0.50mol/L HNO3溶液中,SiR4N不吸附U(Ⅵ)、Np(Ⅴ)和Np(Ⅵ),而对Np(Ⅳ)、Pu(Ⅳ)的吸附率分别为84.0%和92.0%;用7.0mol/L HNO3溶液解吸,Tc(Ⅶ)解吸率达99.99%,而流出液中没有检测到Np(Ⅳ)、Pu(Ⅳ)。

树脂基分离材料的发展现状

分析了树脂基分离材料的发展近况,指出当前主要从化学结构、聚集态结构和吸附机理以及这几方面的相互协调来提高树脂基分离材料的综合性能(吸附选择性、吸附容量、吸附速度及解析速度)。

原子转移自由基聚合技术及其在分离材料制备中的应用研究进展

对原子转移自由基聚合（ATRP）的基本原理、引发体系及单体进行了全面的综述。结合最新的研究成果,介绍了ATRP在分离材料制备方面的最新研究进展。

聚酰亚胺膜分离材料研究

以3,3′,4,4′-二联苯四羧酸二酐、4,4′-二氨基二苯醚、N,N-二甲基乙酰胺为主要原材料,采用复合膜化法,制成聚酰亚胺膜分离材料。经测试,该膜分离材料耐热分解温度达321.9℃,对常见的有机化学试剂的侵蚀均有不同程度的抵抗作用,对氢气分离具有高的选择能力,氢气的渗透体积分数达98.5%。

特殊浸润性油水分离材料的研究进展

随着石油产业的快速发展,原油泄露和含油污水严重危害了生态环境和人类健康。因此,含油污水的有效处理成为目前亟待解决的关键问题之一。但传统的油水分离材料普遍存在着油水分离效率低、易造成二次污染、难以回收再利用等缺点,无法满足国家环保标准。近年来,特殊浸润性油水分离材料因具备特殊的选择渗透及吸附性得到了迅速发展。基于此,以表面特殊润湿性油水分离材料为研究基础,对固体表面浸润理论进行了分析,介绍了通过材料表面微观结构调控和化学改性的方法制备特殊浸润性油水分离材料的研究进展,并对特殊润湿性油水分离材料目前面临的挑战及未来的发展方向作了总结和展望。

功能分离材料在海水化学资源利用中的应用

随着人类社会的不断发展,对能源的需求也越来越多,陆地上的资源已经不能满足现如今的生产生活需要,在可预见的未来一定会发生能源枯竭,阻碍人类的发展。而随着对海洋资源的不断探测,了解到海洋中蕴藏着十分丰富的资源,现如今许多科研领域已经展开了对海水化学资源的采集,功能分离材料就是其中比较常见的一种。

纸基吸附-分离材料的制备及其应用性能

以杨木化机浆为原料,以柠檬酸(多元酸)为改性剂,基于造纸工艺技术,制备了低成本、易回收、高重金属离子吸附容量和高效油水分离的木质纤维纸基吸附-分离材料。柠檬酸改性可同时提高木质纤维之间的交联程度和羧基含量,进而提高纸基吸附-分离材料的湿强度和增加重金属离子吸附位点。研究结果显示,纸基吸附-分离材料的湿抗张指数可达其干抗张指数的40%~50%,羧基含量最高可达0.66 mmol/g。随柠檬酸浓度提高,纸基吸附-分离材料对重金属离子的吸附容量显著提高,其吸附动力学和热力学均很好地拟合了准二级方程和Langmuir模型(相关系数R2≥0.998),对Cu^(2+)和Pb^(2+)的理论最大吸附容量分别达到44.29和132.1 mg/g。此外,高羧基含量使纸基吸附-分离材料亲水性显著增强,并赋予其优良的油水分离性能,最大水下油接触角可达155°以上,油水分离效率可达99.8%以上。该多功能纸基吸附-分离材料克服了传统吸附剂和油水分离材料的缺点,可同时进行高效的重金属离子吸附去除和油水分离,并且具备了大规模生产的潜力,在工业废水处理领域具有重要的应用前景。