氧化锌/纤维素复合材料对镉离子吸附性能的实验与密度泛函理论研究

采用固液非均匀体系法制备了氧化锌/纤维素(ZnO/cellulose)复合材料。XRD、SEM和FT-IR分析表明,氧化锌均匀分散在纤维素网络结构中,其中ZnO具有六方纤锌矿结构,而纤维素为I型结构。对不同pH值、浓度等条件进行了探索,并考察了所制备的复合材料对重金属镉离子的吸附性能。结果表明,在弱酸及中性(pH=4~7)条件下,复合材料对镉离子有较好的吸附能力。对吸附过程进行了Freundlich和Langmuir模型的拟合处理,结果显示吸附过程符合这两个模型,最大吸附量为43 mg·g^-1。采用密度泛函理论计算探索了复合材料吸附水合镉离子形成的复合体系模型,结构优化发现可采用Outer sphere(OS)和Inner sphere(IS)机制模式,其界面作用分别为氢键和O→Cd配位键。虽然它们具有相似的占据轨道性质,但是界面作用强度与性质差异导致了非占据轨道性质和HOMO-LUMO带隙的不同。

纳米氧化锌在槟榔纤维素短纤维/天然橡胶复合材料中的应用

研究纳米氧化锌在槟榔纤维素短纤维/天然橡胶(NR)复合材料中的应用。结果表明:与普通氧化锌相比,纳米氧化锌在槟榔纤维素短纤维/NR复合材料中分散更均匀,无明显团聚现象;随着纳米氧化锌用量增大,槟榔纤维素短纤维/NR复合材料的硫化速率和交联密度提高,拉伸性能、撕裂强度和耐溶胀性能先提升后降低;纳米氧化锌用量为4份时,槟榔纤维素短纤维/NR复合材料的拉伸性能、撕裂强度、耐溶胀性能和耐老化性能最好。

氧化锌和硫化物的石墨烯天然纤维素复合材料的研究

以天然纤维素材料滤纸为基底,硝酸锌和硫化钠为反应前驱体,氧化石墨(GO)为增强剂,通过一锅水热法制备具有荧光防伪功能的ZnS/G/C量子点复合材料和ZnO/G/C量子点复合材料。采用X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱分析(XPS)、场发射扫描电镜(SEM)、荧光发光光度计对量子点复合材料进行表征。结果显示,ZnS/G/C和ZnO/G/C量子点复合材料在自然光状态下都呈现淡黄色,在200 nm-400 nm的激发光下发射出456 nm左右的荧光,激发光在345 nm时,发射出463 nm明亮的青蓝光,与紫外光灯颜色差别不大,可以作为隐秘防伪材料。

氧化石墨烯/羧甲基纤维素钠/海藻酸钠复合材料的制备与性能研究

采用改进的Hummer法和超声波剥离法制备了纳米氧化石墨烯悬液,再将其与羧甲基纤维素钠、海藻酸钠复合制备了氧化石墨烯/羧甲基纤维素钠/海藻酸钠(GO/CMC/SA)复合材料,并通过吸水性实验和拉伸实验方法对其结构和性能进行了研究。结果表明,添加GO和CMC可显著提高GO/CMC/SA复合材料的力学性能和吸水性,当GO含量为7%,CMC含量为15%时,复合材料的干态拉伸强度最大达到124.5MPa,复合材料湿态拉伸强度最大达到31.0MPa;吸水率达到196%,在生物医学领域具有较大的应用潜力。

功能化氧化石墨烯/纤维素共混复合材料对Pb^2＋吸附性能的研究

采用改进的Hummers制备氧化石墨烯,对其进行功能化改性,制得功能化氧化石墨烯f-GO,再将功能化氧化石墨烯和纤维素共混,制备了具有较强吸附性能的功能化氧化石墨烯/纤维素复合材料(f-GO/CE)。以复合材料为载体,用静态法考察了pH值、吸附时间、初始浓度等因素对f-GO/CE吸附Pb^(2+)效果的影响。结果表明,吸附最适pH为6,吸附时间是150 min,最佳初始浓度为240 mg/L;同时f-GO/CE对Pb^(2+)的吸附行为符合Langmiur方程,吸附最大量可达到105mg/g,其对铅离子具有优异的吸附性能。

纳米二氧化硅/纳米纤维素复合材料制备及性能分析

使用造纸方法快速成功的制备了纳米纤维素,纳米二氧化硅复合材料,对并材料的力学性能,热性能和吸湿性能进行了分析。研究结果表明:随着纳米二氧化硅的添加量逐步提高,纳米复合材料的理论密度逐渐下降,材料的拉伸性能和模量值都有大幅度的下降。材料热解的初始降解温度和热解活化能随着纳米二氧化硅质量分数的增多提升,当纳米二氧化硅质量分数为20%时,材料初始热解温度为280℃。纳米复合材料的含水率随着吸湿时间的延长而增加,且随着纳米二氧化硅添加量的增多,材料的最终含水率不断提高,当纳米二氧化硅质量分数为20%时,纳米复合材料的最终含水率约26%,纳米复合材料的表面接触角值仅为40.4°。该研究结果可为制备了纳米纤维素/纳米二氧化硅复合材料提供参考。

TEMPO氧化纤维素/CdS纳米复合材料的制备与表征

分别对桉木浆纤维和棉浆纤维进行TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基)氧化,并采用原位复合法,将TEMPO氧化后的桉木浆纤维和棉浆纤维与前躯体溶液CdCl2和Na2S进行反应,制备了TEMPO氧化纤维素/CdS纳米复合材料。利用原子吸收光谱(AAS)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对纳米复合材料进行表征。结果表明,TEMPO氧化后的桉木浆纤维和棉浆纤维复合的Cd2+含量均较高,复合的CdS颗粒为立方晶型;TEMPO氧化桉木浆纤维上复合的CdS颗粒粒径为50～100 nm,TEMPO氧化棉浆纤维上复合的CdS颗粒粒径为50 nm左右。与TEMPO氧化桉木浆纤维相比,TEMPO氧化棉浆纤维上复合的CdS晶粒尺寸更小、分布更均一。

偶联剂Si69-纳米氧化锌改性槟榔纤维对天然橡胶复合材料性能的影响

以天然胶乳浸润槟榔纤维,制备天然橡胶(NR)复合材料,研究偶联剂Si69-纳米氧化锌改性槟榔纤维对NR复合材料性能的影响。结果表明:与未改性槟榔纤维的NR复合材料相比,偶联剂Si69-纳米氧化锌改性槟榔纤维的NR复合材料的物理性能、耐溶剂性能和抗湿滑性能改善,剪切模量减小,滚动阻力提高;偶联剂Si69-纳米氧化锌改性槟榔纤维的NR复合材料的综合性能优于偶联剂Si69和纳米氧化锌单独改性槟榔纤维的NR复合材料。

利用Hummers法混合酸液制备氧化石墨烯/纤维素复合材料

Hummers法是制备氧化石墨烯(GO)的一种重要方法,其操作简单、反应条件温和,但该方法反应结束后混合液中仍残留大量的酸。在不对Hummers法制备的混合液进行任何洗涤过滤处理的前提下,直接将经过预处理的木质纤维素溶解于混合液中,在45℃水浴条件下反应2 h后,将混合物透析处理至中性,并经冷冻干燥或超声-冷冻干燥处理后制得GO/纤维素复合材料。采用SEM、XRD、红外及拉曼光谱等表征方法对GO/纤维素复合材料进行分析。结果表明,利用本研究的方法可制备GO/纤维素复合材料,且该复合材料的冻干粉易分散于水溶液中,且溶液能稳定保持一段时间。该研究简化了制备GO/纤维素复合材料的方法,缩短了反应时间,节约了制备成本,充分利用了反应液中的硫酸,可在一定程度上降低对环境的影响。

氧化锌纳米复合材料的场发射性能研究

采用两步法制备得到氧化锌纳米复合材料。首先采用低温水热法在硅基底上生长得到氧化锌纳米棒阵列,再采用电泳法分别制备得到3种氧化锌纳米复合材料,并对所得产物进行了SEM、XRD、EDS和XPS表征,最后对产物进行了场发射性能测试。XRD、EDS和XPS测试结果表明制备产物为Al_(2)O_(3)-ZnO、MgO-ZnO和CuO-ZnO纳米复合材料。同氧化锌纳米棒阵列相比,3种氧化锌纳米复合样品的开启电场均有所下降,其中MgO-ZnO纳米复合样品的场发射性能最优,开启电场为4.7 V/μm,4种样品的开启电场从低到高依次是:MgO-ZnO<Al_(2)_O_(3)-ZnO<CuO-ZnO<ZnO,研究结果表明构建纳米复合材料能够有效提高氧化锌纳米棒的场发射性能。

氧化锌/石墨相氮化碳复合材料的制备及其光催化研究进展

光催化是一种环境友好型技术,能够有效解决环境污染和能源短缺问题,具有广阔的应用前景。其基本原理是半导体催化剂在光照条件下产生具有强氧化还原能力的活性物种,这些活性物种可用来净化污染物、制备氢气、碳还原等。氧化锌/石墨相氮化碳(ZnO/g-C_(3)N_(4))复合材料具有新颖的结构,以及优良的导电、防光腐蚀等性能,一直是光催化领域的关注热点。ZnO/g-C_(3)N_(4)能有效提高光生载流子的分离效率和可见光利用率,从而提高其光催化性能。主要介绍了ZnO/g-C_(3)N_(4)复合材料的发展现状、制备方法,以及该复合材料在光催化降解污染物、抗菌、析氢、CO_(2)还原等领域的应用,并对未来研究方向进行了展望。

天然橡胶/二氧化硅/微晶纤维素复合材料的性能研究

以微晶纤维素(MCC)作为填料部分替代二氧化硅制备了NR/Si O2/MCC复合材料。结果表明,MCC对天然橡胶有较好的补强作用,NR/Si O2/MCC复合材料的300%定伸应力、拉伸强度明显优于相同填料份数的NR/Si O2复合材料。扫描电镜表明,加入MCC后,NR/Si O2/MCC复合材料的拉伸断面出现"瓣膜"状特殊结构。DMA分析表明,NR/Si O2/MCC复合材料的抗湿滑性能基本不变,而滚动阻力则下降。热空气老化实验表明,NR/Si O2/MCC复合材料的耐热氧老化性能有所提高。热重分析表明,NR/Si O2/MCC复合材料的热稳定性有所降低。

氧化铝短纤维/锌铝合金复合材料的耐磨性

本文采用具有不同体积百分含量的 Al_2O_3短纤维/锌铝合金复合材料与45钢滚子匹配进行了摩擦磨损试验。对该复合材料的耐磨性进行了评价。对纤维体积百分含量对耐磨性的影响进行了探讨。通过对磨损数据的处理和理论推证建立了描述该影响规律的关系式。用扫描电镜(SEM)对复合材料的摩擦表面进行了探查并对该材料的磨损机理进行了讨论。

氧化锌纳米线层间增韧碳纤维环氧复合材料研究

针对碳纤维环氧复合材料树脂本身固有的脆性,改善复合材料层合板的分层抵抗能力和层间断裂韧性一直是研究热点。实验采用低温水热法在碳纤维表面生长氧化锌纳米线来改善碳纤维环氧复合材料的层间韧性。结果发现,氧化锌纳米线碳纤维杂化结构能够显著的提高碳纤维环氧复合材料的I型层间断裂韧性。此外,由于氧化锌与碳纤维之间较差的粘结性能,不同生长条件下形成的氧化锌纳米线对层间韧性的提高并无显著区别。

氧化纤维素吸附银制备纤维素—银复合材料的研究

用氧化纤维素吸附银制备了纤维素-银复合材料,对吸附pH、吸附动力学模型、能谱进行了分析,并利用FTIR对纤维素吸附活性官能团进行了分析。结果表明:通过TEMPO氧化的纤维素对Ag^+有较好的吸附作用,对Ag^+的吸附容量为1.109mmol/g,吸附过程符合Laguergren模型。FTIR表明,Ag^+除可以和氧化纤维素的羧基形成键合,纤维素分子内羟基6-OH、3′-OH可能参与了Ag^+的吸附,从而使纤维素分子内羟基2-OH、3-OH、5-OH间的氢键结合受到影响发生蓝移。

聚苯硫醚/氧化锌晶须复合材料的研究

研究了制备聚苯硫醚/氧化锌晶须复合材料的方法,探讨了经表面处理后的氧化锌晶须与聚苯硫醚在熔融剪切状态下的共混工艺条件,并对复合材料的力学性能和电学性能及微观结构进行了表征。结果表明,氧化锌晶须含量、偶联剂的选择及复合材料制备工艺对复合材料的性能有较大影响;由导电型氧化锌晶须制得的聚苯硫醚/氧化锌晶须复合材料可用作高性能抗静电材料。

纳米氧化锌/PP复合材料抗菌性能的研究

研究了PP/纳米ZnO复合材料抗菌性能 ,同时研究了光照时间和偶联剂对抗菌性能的影响。结果表明 :在光照的条件下 ,具有较好的抗菌性能 ,偶联剂的加入会提高复合材料的抗菌性能。

纳米氧化锌/EPDM复合材料的性能研究

试验研究纳米氧化锌/EPDM复合材料的物理性能和导热性能,并与炭黑和白炭黑补强的EPDM胶料进行对比。结果表明,纳米氧化锌的导热性能明显优于炭黑和白炭黑等传统补强填料,其对EPDM具有较好的补强作用,纳米氧化锌/EPDM复合材料的生热较低;采用偶联剂Si69对纳米氧化锌进行原位改性可以改善纳米氧化锌粒子与EPDM间的界面作用,提高其分散性,从而显著提高复合材料的物理性能,降低生热;改性纳米氧化锌/EPDM复合材料的物理性能和导热性能良好,可用于动态工况下使用的橡胶制品。

碳纳米管/氧化锌纳米复合材料的制备及其形貌控制

Carbon nanotube/zinc oxide(CNT/ZnO) nanocomposites were prepared by the hydrothermal reaction in view of potential photocatalytic applications for these nanocomposites. The study by SEM, TEM and XRD shows that homogeneous CNT/ZnO nanocomposites were synthesized successfully and the morphology of the composites was controllable by the adjustment of pH value during the hydrothermal reaction.

纳米氧化锌在橡胶复合材料中的初步应用

探讨了纳米氧化锌在橡胶复合材料中的初步应用。结果表明 ,在适当范围内 ,随着纳米氧化锌用量的增大 ,复合材料的拉伸强度和定伸应力等力学性能明显提高 ,但用量过大会使复合材料的性能下降 ;加入纳米氧化锌后 ,体系的正硫化时间有所延长。