天然橡胶有机纳米复合材料的研究现状

综述了有机生物纳米填料、混合纳米填料与天然橡胶(NR)的复合材料的制备方法,以及各类有机纳米材料及其改性对NR拉伸性能、热稳定性和导电性等补强的研究现状。所述有机纳米填料与聚合物基体之间良好的相容性及界面作用能够使NR的性能得到明显改善。经功能化改性后的有机纳米填料可更好与NR基体产生相互作用,给NR的性能带来更优异的补强效果,而混合纳米填料可赋予复合材料更为多样的功能性。同时探讨了NR纳米复合材料在未来的应用发展前景,开发出多种功能化的有机纳米填料及使用混合纳米填料制备性能多样的NR纳米复合材料是该领域未来的研究重点。

PAN/UiO-66-NH_(2)/Nafion复合纳米纤维质子交换膜制备与性能

氢燃料电池中质子交换膜的质子传导率在低湿度下会急剧降低,且膜在高湿度下还会过度溶胀,成为限制燃料电池应用的因素之一。为平衡二者之间的关系,提高膜的尺寸稳定性,该研究将聚丙烯腈(PAN)纤维和金属-有机框架(MOF)UiO-66-NH_(2)结合,并探究水解时间、反应温度对UiO-66-NH_(2)在PAN纤维上原位生长的影响,制备了MOF功能化的纳米纤维质子交换膜。结果表明:该复合膜质子传导率比PAN/Nafion可最高提升175.36%,60℃时其溶胀率与Nafion相比降低了179.10%,能有效提高尺寸稳定性和机械强度,具有良好的发展前景。

金属-有机框架纳米阵列的设计制备及析氧性能研究进展

开发具有高活性、高稳定性的析氧反应(OER)电催化剂对电化学能源的广泛应用至关重要。近年来,具有自支撑阵列结构的金属-有机框架(MOFs)因其高孔隙率、丰富的金属位点以及灵活可调的结构而被广泛研究。最后,本综述对该研究领域当前的挑战、机遇和未来方向做出了展望。

有机半导体-纳米银复合基底的制备及其在表面增强拉曼光谱中的应用

工业染料的大规模生产和广泛应用给地球生态带来了相当大的影响,对水环境污染非常严重,而传统色谱和光谱工具难以检测到微弱的光谱和化学信息,因此开发便携快速的检测技术至关重要。表面增强拉曼光谱(SERS)是一种与纳米技术相结合的新型分析技术,可以实现单分子量级化学物质的检测,但潜力容易受到SERS基底的增强能力、稳定性等普适性问题限制。研究提出了一种简单而通用的策略,制备了一种基于疏水性有机半导体双(二氰基亚甲基)-封端-二噻吩并[2,3-d;2’,3’-d]苯并[2,1-b;3,4-b’]-二噻吩(4CN-DTmBDT)薄膜为衬底的新型SERS复合基底。首先通过旋涂法制备有机半导体衬底,该π共轭有机半导体具有分子结构可控、生物相容性、光电特性可微调、成膜形态参数可控等优势,衬底表面具有疏水性使纳米银粒子(AgNPs)在其表面形成紧密咖啡环,制备有机半导体-纳米银SERS复合基底,探究基底拉曼信号的增强效果。同时提出了一种该有机半导体与纳米银粒子的协同增强机制,并对增强能力与增强机理进行了相关研究。结果表明,紧密咖啡环的形成减小了银纳米颗粒之间的空间,检测时通过浓缩分析物,从而增强了热点效应。对以有机染料为探针分子罗丹明6G(R6G)的检测限低至1×10^(-8)mol·L^(-1),SERS增强因子(EF)达1.30×10^(6),对于疏水性更优异的PDMS与纳米银粒子复合基底检测限为1×10^(-5)mol·L^(-1),说明单独的纳米银粒子对R6G探针信号增强能力有限,同时证明研究采用的有机半导体与银纳米粒子之间通过协同效应进一步显著提升基底拉曼信号,而且灵敏度高、重复性好。该SERS复合基底对1×10^(-4)和1×10^(-8)mol·L^(-1)R6G染料检测的相对标准偏差(RSD)分别为8.3%和4.7%。实验表明该有机半导体-纳米银复合基底在废水中染料痕量分析领域具有良好的应用潜力。

温度和掺杂含量对有机硅弹体/八乙烯基-笼型倍半硅氧烷纳米复合材料绝缘性能的影响

为了研究温度和掺杂含量对有机硅弹体/八乙烯基-笼型倍半硅氧烷(SE/OV-POSS)纳米复合材料绝缘和热学性能的影响,该文制备了纯有机硅弹体及不同掺杂含量的SE/OV-POSS纳米复合材料,对材料进行了SEM断面形貌表征、傅里叶红外光谱测量、热重分析、交联度实验、热刺激去极化电流测试、不同温度下介电谱和直流电导率测量,以及不同电场强度下的量子化学计算,分析了掺杂含量对SE/OV-POSS纳米复合材料交联网络的影响,以及温度对纳米复合材料电荷传输的作用机制。结果表明:掺杂质量分数为3%的OV-POSS可以与有机硅弹体基体形成密集的交联网状结构,有效抑制基体分子长链段发生介电弛豫运动,使纳米复合材料的热分解温度、交联度、α弛豫温度和陷阱能级显著增大;在20℃和120℃下,OV-POSS的未反应乙烯基和无机内核在纳米复合材料中分别起到深电子陷阱和深空穴陷阱作用,阻碍电极注入的载流子在材料内部传输,导致纳米复合材料的直流电导率小于纯有机硅弹体;然而在220℃下,纳米复合材料内部的大量热电子激发导致其绝缘特性的劣化。上述研究结果表明,适量掺杂的OV-POSS可以有效提升有机硅弹体在20℃和120℃下的绝缘性能。

花状聚合物-铜复合物纳米材料和有机无机杂化材料构建的电流型过氧化氢生物传感器

过氧化氢的检测在制药，环境，临床和工业研究中起到关键的作用，因此对可靠，简单，快速检测过氧化氢的方法研究有很大的需求。近年来，随着高灵敏度，高选择性和低检测限的酶生物传感器的研究发展，使其成为检测过氧化氢的重要方法之一。

Cu-MI/TPU纳米纤维膜的制备及其性能

以水为介质,Cu(NO_(3))_(2)·3H_(2)O和2-甲基咪唑(2-MI)为原料,室温下制备了铜基金属-有机框架材料(CuMI)。将Cu-MI加入热塑性聚氨酯(TPU)纺丝液中,通过静电纺丝的方法制得Cu-MI/TPU纳米纤维膜。采用FTIR、SEM、XRD等方法,对Cu-MI和Cu-MI/TPU膜的化学组分、表面形貌和晶体结构进行表征。测试了Cu-MI对活性黑KN-B染料、活性红3BS和活性艳蓝KN-R的液相吸附性能,以及Cu-MI/TPU膜的抗菌性能和热稳定性能。结果表明:当混合液pH为7时,可形成八面体形态的Cu-MI,且其对活性黑KN-B、活性艳蓝KN-R和活性红3BS的吸附效果最好。加入Cu-MI可提高TPU膜对大肠埃希菌和金黄葡萄球菌的抑菌性和膜的热稳定性,而且随着Cu-MI质量分数的增加,Cu-MI/TPU膜的抑菌效果和热稳定性提高。

硫化零价铁-微生物复合吸附剂对磷酸三(2-氯乙基)酯的吸附-降解机制

氯代有机磷阻燃剂(chlorinated organophosphate flame retardants,Cl-OPFRs)已在环境中被广泛检出,由于其稳定、易迁移及具有生物毒性,因此已成为不可忽视的新兴有机污染物。本文选择环境中检出率较高的磷酸三(2-氯乙基)酯[tris(2-chloroethyl)phosphate,TCEP]为研究对象,以硫化零价铁(S/ZVI)和TCEP耐受降解菌(缓生新鞘氨醇菌,Novosphingobium tardaugens,N_(1))为研究材料,制备S/ZVI-微生物复合吸附剂(S/ZVI-N_(1)),并对其去除TCEP的性能和降解途径进行探究。结果显示,S/ZVI-N_(1)对TCEP的去除符合准一级动力学方程和Langmuir模型,表明该过程主要为单分子层的物理吸附作用,且根据准二级动力学方程的相关系数可知,在反应过程中同样存在化学吸附过程,S/ZVI-N_(1)作用于TCEP 12h,去除率达58.9%,显著高于仅依靠Novosphingobium tardaugens的去除率(32.9%)和仅依靠S/ZVI的去除率(31.2%)。产物分析表明,S/ZVI-N_(1)作用下TCEP较单独零价铁(zero-valent iron,ZVI)作用下降解更彻底,证明复合吸附剂中S/ZVI和Novosphingobium tardaugens之间存在协同作用,其最佳的反应条件为pH 5~7和30~35℃。微观分析显示,微生物和S/ZVI均参与了TCEP的降解。通过产物分析推导,S/ZVI-N_(1)对TCEP主要有2条降解途径,分别为S/ZVI主导的C—Cl键断裂和Novosphingobium tardaugens主导的O—P键断裂,最终生成磷酸三乙酯(triethyl phosphate,TEP)和磷酸(H_(3)PO_(4))。

纤维素基有机-无机纳米光催化复合材料制备及其水处理应用的研究进展

为改善传统纳米粉体光催化剂易团聚导致催化活性降低,且难以重复利用等问题,针对性地开发具有高活性位点暴露、高分散性和稳定性的纤维素基光催化复合材料是推动光催化技术产业化应用的有效途径。综述了国内外纤维素基有机-无机纳米光催化复合材料的研究进展。首先从纤维素的不同制备形态角度出发,分析了纳米纤维素、纤维素膜材料、纤维素气凝胶材料与纳米光催化材料的设计合成与制备机制,重点阐述了其在环境领域的最新应用进展,最后提出纤维素基光催化材料的发展前景以及存在的问题与局限性,为纤维素基功能材料今后的规模化制备和在环境修复材料领域的广泛应用提供参考。

纳米-亚微米级复合材料对褐潮土有机无机复合体含量及各粒级复合体中C、N、P含量与分布的影响

通过盆栽试验研究了纳米．亚微米级复合材料对褐潮土各粒级复合体组成及其中C、N、P含量与分配的影响。结果表明，1）施入纳米-亚微米级复合材料后，褐潮土各粒级复合体的含量较对照发生了改变，F1（〈2μm）和B（10-50μm）粒级含量降低，F2（2～10μm）和F4（50～100μm）粒级含量增加。2）纳米-亚微米级复合材料可提高土壤及各粒级中C、N、P的含量，而增加幅度因材料而异；蒙脱土纳米-亚微米级复合物〉高岭土纳米-亚微米级复合物〉塑料纳米-亚微米级复合物。3）F3（10-50μm）粒级中有机碳、全氮、全磷含量较低，但该粒级复合体含量占土壤固相的比重最大，因此该粒径中C、N、P对土壤肥力的贡献较大。4）纳米-亚微米级复合材料使土壤的有机碳、氮、磷在各粒级复合体中分配系数的增加以F2（2～10μm）粒级最高，说明各养分进入F2粒级最多，表明该粒级对土壤养分的转化和平衡起着重要的调节作用。

有机-无机纳米复合材料的研究进展

综述了有机－无机纳米复合材料的最新发展，包括该类材料的制备方法、性能研究和应用前景．三种主要的纳米复合技术为溶胶－凝胶法、嵌入法和纳米微粒填充法．纳米复合材料的光学和磁学等性能可用Ｍａｘｗｅｌ形态理论、层状结构理论和分形结构理论等来研究．这类材料已在力学、热学、电学、磁学、光学、宇航和生物仿生等领域表现出广泛的应用前景．

溶胶-凝胶法制备有机-无机纳米复合材料

溶胶－凝胶法以其温和的反应条件，尤其是低的反应温度成为有机－无机纳米复合材料制备的最有效的方法．本文根据合成路线的不同，分５个方面对用溶胶－凝胶法制备复合材料进行概要介绍．

基于熔体静电纺丝技术制备一种金属-有机骨架复合材料的方法

高性能金属-有机骨架(MOFs)复合材料是目前研究热点。文中首次采用熔体静电纺丝法制备了低密度聚乙烯(LDPE)纤维作为沉积MOFs晶体的衬底,并采用溶剂热合成法原位制备了负载锆基金属-有机骨架材料(UiO-66)的LDPE纤维复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)和热重分析(TG),对UiO-66@PE纤维复合材料的表面形貌和结构进行了表征。结果表明,UiO-66@PE复合纤维材料最佳制备温度是100℃,它是由UiO-66包裹的纤维态复合材料,且晶体较均匀负载于LDPE纤维表面,UiO-66晶体直径为190~900 nm;FT-IR分析表明UiO-66晶体与LDPE纤维之间没有化学作用;TG分析结果表明,相比基材LDPE,UiO-66@PE复合材料的热分解温度有所提高,能够达到425℃。

有机-无机纳米复合材料的合成、性质及应用前景

综述了近年来有机-无机纳米复合材料的合成、性质以及应用等方面的发展概况。

紫外辐照同步合成无机-有机聚合物纳米复合材料

采用紫外辐照法成功合成了ＣｄＳ－聚丙烯酰胺（ＣｄＳ－ＰＡＭ）、Ａｇ－聚丙烯酸胺（Ａｇ－ＰＡＭ）等无机－有机聚合物纳米复合材料。在紫外辐照过程中，无机相纳米粒子的生成和聚丙烯酰胺（ＡＭ）单体的有机聚合反应同步发生，使得生成的无机相纳米微粒均匀分散在有机聚合物基质中。实验发现，无机离子的存在可促进有机单体的聚合，而有机单体的聚合又可阻止无机相纳米粒子的团聚。这同时也为制备其它无机－有机聚合物纳米复合材料提供了一条有效的新途径。

聚酰亚胺/TiO_2有机-无机纳米复合膜材料的合成与表征

以钛酸丁酯作前驱物,NMP为共溶剂,在可溶性聚酰亚胺PI(HQDPA-DMMDA)中通过溶胶-凝胶法制备出高TiO2含量的PI/TiO2有机-无机纳米复合膜材料。TiO2的实际含量高达35.5%时仍能成膜,低于27.2%时为透明浅黄色纳米复合膜。并通过XPS、WAXD、TG、DSC等手段对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明,在TiO2含量为27.2%时,PI/TiO2复合材料中TiO2的平均颗粒尺寸为35nm左右;热分解温度和玻璃化转变温度明显升高;复合材料力学性能良好。

锦纶6/有机蒙脱土复合纳米纤维的制备与表征

通过高压静电纺丝制备锦纶6/有机蒙脱土复合纳米纤维。采用二步插层复合法对有机蒙脱土进行分散和剥离:先在N,N-二甲基甲酰胺中插层复合,然后在锦纶6溶液中深层复合。应用纳米粒度分析仪分析有机蒙脱土片层相对粒径大小和分布范围;利用扫描电镜观察并分析纳米纤维的直径、外观;运用轻敲模式下的原子力显微镜表征和分析纳米纤维的表面微观结构。结果表明有机蒙脱土加入量对纤维的形态和结构有影响。

聚丙烯酸酯/纳米SiO_2有机-无机复合压敏胶乳液的制备

采用原位乳液聚合法成功制备了高性能的聚丙烯酸酯/纳米SiO2有机-无机复合压敏胶乳液。结果表明:纳米粒子能有效地被分散到纳米量级并以此量级与原位生成的聚丙烯酸酯复合,纳米粒子的引入能同时提高乳液的内聚力和剥离强度,可制得初粘力>20#球、持粘力>100 h、180°剥离强度达到11 N/25 mm以上的高性能乳液型压敏胶。700 L釜进行的放大性实验无残渣或凝胶生成,性能也与小试结果一致。

有机-无机纳米复合涂料的制备、结构和性能

近年来,有机-无机(O/I)纳米复合涂料发展迅速,已成为涂料领域最活跃的研究方向之一,其制备方法可以分成三类:纳米粒子填充法、溶胶-凝胶法和自组装法。本文系统讨论了上述三种路线的制备方法以及结构和性能的影响因素,同时给出了一些评价和建议。

硅烷偶联剂在有机-无机杂化纳米复合材料中的应用

简要介绍了硅烷偶联剂的结构、分类和偶联机理 ,综述了在用溶胶 -凝胶法制备有机