凹凸棒石/纳米铁复合材料的制备工艺及对亚甲基蓝废水的处理

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。亚甲基蓝(MB)是工业染料废水中的典型污染物,不经处理任意排放会给水体带来非常大的危害。本文通过对凹凸棒石灼烧、有机超声改性和原位负载纳米铁制备了凹凸棒石/纳米铁复合材料(DDBAC/ATP/nZVI)。得到了复合材料的制备工艺:凹凸棒石原土经300℃焙烧1.5 h后加入20 mmol/100 g十二烷基二甲基苄基氯化铵(DDBAC),超声20 min,然后用液相还原法负载纳米铁,铁土比为1∶3、KBH_(4)浓度为0.25 mol/L、反应时间为3 h。XRD、IR、SEM、BET、XPS等表征证实了DDBAC和纳米铁成功负载到凹凸棒石表面。复合材料对亚甲基蓝的较大吸附去除量为114.94 mg/g,60 d内应用性能稳定。

原位TiB/凹凸棒石矿物双相增强Ti基复合材料的制备及其摩擦学性能

以Ti、Al、B和凹凸棒石矿物粉体为原料,利用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了原位TiB/凹凸棒石矿物双相增强Ti基复合材料,借助扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、显微硬度计和纳米压痕仪等研究了凹凸棒石矿物对原位Ti基复合材料微观组织、物相结构、增强体形态与分布以及微纳力学性能的影响,采用SRV滑动磨损试验机考察了其在油润滑条件下的摩擦学性能,探讨了凹凸棒石改善原位Ti基复合材料力学及摩擦学性能的作用机制.结果表明,SPS工艺制备的原位TiB/凹凸棒石矿物双相增强Ti基复合材料组织致密,原位自生TiB增强体分布均匀,凹凸棒石矿物对复合材料基质相具有明显的细晶强化作用.在摩擦过程中复杂的物理和化学作用下,凹凸棒石矿物与复合材料中的Ti、Al以及对偶钢球的Fe等元素发生摩擦化学反应,在摩擦表面形成了由金属氧化物、二氧化硅、石墨和凹凸棒石矿物等构成的减摩自修复层,从而使钛基复合材料表现出优异的摩擦学性能.

一步法制备多孔炭/聚苯胺/二氧化锰三元复合材料及其电化学性能研究

利用化学法在商用多孔碳(AC)材料基底表面一步合成包覆了聚苯胺(PANI)/MnO_(2)复合材料,分别针对pH、温度、搅拌速度、反应时间及苯胺与高锰酸钾的摩尔比这5个因素开展了四水平的正交试验,利用极差分析方法对正交试验结果进行分析,得到具有高比容量的多孔碳/PANI/MnO_(2)(CMP)三元复合材料的优水平制备条件;利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和电化学工作站等手段对优水平条件下制备的三元复合材料的物理形貌、组成结构和电化学性能进行了分析。结果表明:混合生成的PANI和MnO_(2)以絮状产物包覆在AC基底表面,制备的三元复合材料在6mol/L KOH溶液中表现出明显的赝电容特性,其比容量可达336F/g(0.2A/g充放电电流密度,基于CMP质量),0.5A/g电流密度下充放电测试10000圈后比容量保持率可以达到90.65%,表现出良好的电化学循环性能。

多壁碳纳米管/聚苯胺纳米纤维复合材料的制备及其吸附性能研究

为了探究掺杂后聚苯胺(PANI)吸附染料的性能,以有机酸、多壁碳纳米管(MWCNTs)为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,通过原位氧化聚合法合成了多壁碳纳米管/聚苯胺(MWCNTs/PANI)纳米纤维复合材料,利用紫外-可见光分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜对其结构、组成及微观形貌进行表征。使用MWCNTs/PANI纳米纤维复合材料和PANI对刚果红溶液进行吸附实验,发现复合材料吸附效果更优异,吸附率达到95%左右。通过吸附动力学研究复合材料的吸附机理,结果表明MWCNTs/PANI纳米纤维复合材料吸附刚果红的过程符合准二级动力学模型。

镍掺杂聚苯胺/生物质炭复合材料的电化学性能

为制备高性能、低成本的电极材料,本文以八月瓜果皮生物质炭(BC)为基质,六水合硝酸镍、苯胺为原料,通过化学氧化聚合法合成了镍离子掺杂聚苯胺包覆生物质炭复合材料(Ni@PANI/BC)。通过扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TG)、比表面积测试(BET)等表征手段对其结构进行表征,循环伏安法(CV)、恒电流充放电(GCD)测试和电化学阻抗谱(EIS)对其进行电化学性能测定,考察了镍离子掺杂对Ni@PANI/BC结构和电化学性能的影响。研究表明,镍离子掺杂聚苯胺包覆生物质炭形成了多孔交联网状结构、比表面积大、导电性能良好的复合材料。当六水合硝酸镍与苯胺、BC质量比为1.5∶5∶3时,所得的电极材料电化学性能最佳。在1 A/g电流密度下,Ni@PANI/BC质量比电容最高可达608.4 F/g,在10 A/g下,充放电循环5000次,容量保持率为85.4%,该材料具有与文献报道相关材料相媲美的电化学性能。

聚苯胺/凹凸棒石纳米导电复合材料的制备及性能研究

首先以纳米凹凸棒石(ATP)为核体,盐酸为一次掺杂剂,原位合成盐酸掺杂聚苯胺/凹凸棒石纳米复合材料(HCl-PANI/ATP),然后在氨水溶液中脱杂,再以磺基水杨酸(SSA)为二次掺杂剂,制备了磺基水杨酸掺杂聚苯胺/凹凸棒石纳米复合材料(SSA(HCl)-PANI/ATP)。利用热分析(TG-DTA),傅立叶红外光谱(FTIR),X-射线衍射(XRD),粒度分布和电导率测试等手段对产物进行了结构表征和性能研究。结果表明,与HCl-PANI/ATP相比,二次掺杂将复合材料的体积电阻率从10Ω·cm降到2Ω·cm,导电稳定性从90℃提高到120℃,平均粒径从383.8nm降到261.6nm;与传统掺杂工艺相比较,SSA的使用量大约降低了33.3%。

PEG4000/聚苯胺形状稳定复合相变材料的制备及其储热性能

以聚苯胺气凝胶(PANI)为支撑骨架,聚乙二醇4000(PEG4000)为相变材料,银纳米线(AgNWs)为导热增强填料,采用低温氧化聚合法和真空浸渍法制备得到具有良好形状和循环稳定性的定形相变复合材料PEG4000@Ag/PANI.聚苯胺气凝胶的高孔隙率及PEG4000与基体材料间的氢键作用和毛细作用,使得相变复合材料的最高负载率能够达到94.17%(熔融焓为165.17 J·g^(–1),凝固焓为152.77 J·g^(–1));加入AgNWs与PANI气凝胶共同搭建导热通路,提高了相变复合材料的导热性能(热导率最高为0.45 W·m^(–1)·K^(–1),比纯PEG4000提高80%);借助Ag NWs和聚苯胺优异的光吸收能力,相变复合材料的光–热转换效率达到90.61%.高储能密度、高光热转换能力和高热导率定形相变复合材料的成功制备为新型相变复合材料的合成提供了新思路,为太阳能光–热转换和储能应用提供了新材料,实现对太阳能的高效利用.

新型凹凸棒石复合材料制备及其吸附性能

有效去除污水中含氮含磷物质并合规排放成为水处理技术领域有待解决的关键课题。以凹凸棒石、沸石、硅藻土及氧化镧为原料制备球状固体复合材料,并对复合材料表面结构及元素含量进行表征,重点研究了复合材料在含氮含磷模拟废水中达到最佳吸附效果的工艺条件。结果表明:新型复合材料的氧化镧最优添加量为1%,选取600℃的煅烧温度。随材料投加量的减少及pH的不断增大,镧改性后的复合材料对氮、磷的去除率整体呈下降趋势。随初始质量浓度由2.0 mg/L增加至10.0 mg/L,氮、磷的去除率变化均呈先增后降趋势,而随环境温度的升高,氮、磷去除率均先降低后升高,复合材料吸附氮磷污染物的最优工艺条件为环境温度25℃,pH取4.0,氮、磷溶液初始质量浓度取5 mg/L,投入复合材料与溶液质量比1∶20。此外,吸附动力学拟合结果表明,复合材料对氮、磷的吸附动力学特性与一级动力学模型吻合。

盐酸掺杂聚苯胺／凹凸棒土纳米导电复合材料的研究

用原位聚合法在凹凸棒土(ATP)的表面包覆上HCl掺杂的聚苯胺(PANI),合成了盐酸掺杂PANI/ATP纳米复合材料。研究了聚合温度、苯胺包覆率、聚合时间和过硫酸铵(APS)用量对复合材料体积电阻率的影响。结果表明:在苯胺包覆率为30%、聚合温度为20℃、聚合时间为4h、干燥时间为2.5h和n(HCl)∶n(APS)∶n(An)=11.63∶1.08∶1的条件下,复合材料的体积电阻率可达2.5Ω·cm。并通过TG-DTA、XRD、FTIR对该条件下制备的纳米复合材料进行了表征。

凹凸棒石增强PA6复合线材制备及3D打印研究

为提高聚酰胺6(PA6)3D打印样件的力学性能,以凹凸棒石(ATP)为增强填料,通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)表面改性ATP,采用熔融共混制备PA6/ATP复合材料并通过单螺杆挤出形成3D打印线材,研究了ATP在3D打印过程中的取向行为及其对PA6力学性能的影响,探讨了填料的增强机制。结果表明,适量的ATP能显著提升PA6的力学性能,拉伸强度和杨氏模量分别为73.8 MPa和3.11 GPa,较纯PA6提升35%和27%,ATP在PA6基体中有序取向。

有机酸掺杂的聚苯胺/凹凸棒复合材料的制备及性能表征

以磺基水杨酸为掺杂剂,采用化学原位聚合法合成了聚苯胺/凹凸棒土(PANI/ATP)纳米导电复合材料,并通过SEM、XRD和FT-IR技术对样品的形貌、结构进行表征。同时考察了苯胺(Ani)与凹凸棒土(ATP)质量比对复合材料体积电阻率的影响。结果表明:苯胺单体在凹凸棒土的表面发生原位聚合,并以非晶态形式包覆在凹凸棒土的表面,形成有机包覆层。随着苯胺用量的增多,纳米复合材料的电导率逐渐增大,当Ani/ATP质量比超过20∶80时,电导率增加缓慢并趋于稳定。

凹凸棒石基复合材料土壤改良效果研究——以荒漠绿洲农田土壤为例

以黑河中游临泽县荒漠绿洲农田土壤为研究对象,研究凹凸棒石/生物质炭复合材料及其单一组分在不同施用水平下对土壤团聚体和玉米(Zea mays L.)产量的影响.结果表明,复合材料使试验区土壤中石砾(>1mm)、粗砂粒(1~0.25mm)、细砂粒(0.25~0.1mm)、级细沙粒(0.1~0.05mm)含量降低,粗粉粒(0.05~0.02mm)、细粉粒(0.02~0.002mm)、黏粒(<0.002mm)含量升高;随着复合材料施用量的增加,>2mm粒级团聚体含量逐渐升高,土壤团聚体平均重量直径(MWD)逐渐增加,当达到高施用水平(12t/hm^(2))时,MWD为6.24mm,比对照处理增加了49.6%;玉米产量随着复合材料施用量的增加呈现先增加后减少的变化趋势,当处于中施用水平(8t/hm^(2))时,产量达到18352kg/hm^(2),与对照相比增产56.9%.综合分析可知,复合材料一方面通过调控土壤颗粒组成与分布,促进土壤团粒结构形成,改善土壤结构,影响土壤物理性质;另一方面,复合材料自身带来的养分物质,会影响土壤化学性质.施用复合材料后通过土壤理化指标的改变,提高了玉米产量,其对荒漠绿洲农田土壤的改良效果优于其单一组分,具有较好的开发利用价值.

气-液界面法制备二氧化锰/聚苯胺复合材料教学实验

为了提高实验教学质量,培养学生的创新能力,设计了气-液界面法制备二氧化锰/聚苯胺复合材料教学实验。基于红外光谱和X射线衍射等方法分析了复合材料中聚苯胺和二氧化锰的化学组成与结构,利用扫描电子显微镜观察了复合材料的纳米多孔结构,最后通过电池充放电测试验证了复合材料优异的质量比容量(>300 mAh/g)。教学实践表明,在培养学生的操作技能、安全意识、团队合作、数据处理和总结思考等方面取得了较好的教学效果。

聚苯胺及其复合材料的制备及应用研究进展

针对聚苯胺具有良好的应用前景和商业价值的现状,对聚苯胺及其复合材料的制备方法进行综述,包括化学氧化聚合法、电化学氧化聚合法、酶催化聚合法、乳液聚合法、原位聚合法和光诱导聚合法等;根据聚苯胺具有较强的导电性能、优良的环境稳定性、可调节的氧化态等特点,介绍聚苯胺及其复合材料在吸附材料、传感器、超级电容器、太阳能电池、电磁屏蔽材料及发光二极管等领域中的应用。指出聚苯胺作为一种重要的导电高分子聚合物,未来的研究重点是通过可控的合成方法与无机半导体粒子形成复合材料,利用聚苯胺的能量传递作用增强无机半导体材料的荧光性能等。

镍渣衍生Fe_(3) O_(4)/聚苯胺复合材料的制备及微波吸收性能研究

镍渣含有多种有价金属元素,其综合利用研究越来越受到重视。从镍渣中回收的Fe_(3)O_(4)本身具有一定的吸波能力,但存在密度大、阻抗匹配差等缺点。本工作首先采用熔融氧化法、磁选及球磨法从镍渣中获得Fe_(3)O_(4)颗粒,然后采用原位氧化聚合法将其与苯胺复合制备镍渣衍生Fe_(3)O_(4)颗粒(FPENS)/聚苯胺(PANI)复合材料。对FPENS/PANI复合材料的物相组成、微观形貌及磁学性能进行表征,并研究了微波吸收性能和吸波机理。结果表明,FPENS/PANI复合材料中聚苯胺的相对含量对材料的吸波性能有较大的影响,当Fe_(3)O_(4)与苯胺的质量比为5∶1时,材料的最小反射损耗在15.8 GHz处达到-38.9 dB,匹配厚度为1.5 mm,有效带宽为4.24 GHz。FPENS/PANI复合材料对电磁波的损耗主要来源于磁损耗和介电损耗,其中磁损耗以自然共振和交换共振为主,介电损耗以偶极极化和界面极化为主。本工作为固废镍渣的综合利用提供了新思路。

石墨烯／聚苯胺／凹凸棒土聚氯乙烯复合材料掺杂改性

以原位聚合法制备石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土改性剂,并用溶液混合法制备聚氯乙烯复合材料。用XRD、红外对复合材料进行了表征,通过扫描电镜(SEM)观察了掺杂剂在聚氯乙烯基体中的分散情况,并使用废油和甲基橙研究了复合材料的吸附及降解性能。

聚苯胺／凹凸棒石／聚砜复合膜电极的制备及其电化学性能研究

采用化学原位聚合法合成了盐酸掺杂聚苯胺/凹凸棒石(PANI/ATP)纳米导电复合材料。以聚砜(PSF)为成膜剂制得聚合物溶液,并定量滴加到玻碳电极上制得PANI/ATP/PSF复合膜电极。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对样品形貌、结构进行表征。利用循环伏安法、交流阻抗及恒电流充放电技术研究其电容性能。结果表明,多孔结构的PANI/ATP/PSF复合材料在1mol/L H2SO4溶液中具有良好的电容性能,在0.5A/g的电流密度下比电容可达到465F/g,且该超级电容器具有较小的内阻和良好的循环稳定性。

凹凸棒石/C复合材料的制备及其对苯酚的吸附性能研究

以凹凸棒石粘土和葡萄糖为原材料,采用水热法制备了凹凸棒石/C纳米复合材料,采用X射线衍射分析（XRD）、透射电镜（TEM）、红外吸收光谱（IR）等手段对样品进行了表征,并且从吸附热力学角度评价该复合材料对水中有机污染物苯酚的吸附行为。结果表明,葡萄糖水热碳化后以无定形碳沉积在凹凸棒石表面,其直径为15-30nm,使得凹凸棒石表面含有-CH有机官能团,对有机污染物具有一定的亲和力。对苯酚的吸附实验表明,复合材料亲有机性明显提高,对苯酚的去除率与凹凸棒石粘土相比大幅度提高,接近活性炭对苯酚的吸附能力。复合材料对苯酚的吸附行为可以用Langmuir吸附模型描述。

魔芋接枝丙烯酸-丙烯酰胺共聚物/凹凸棒石复合材料的制备与表征

以水溶液聚合法制备了魔芋接枝丙烯酸-丙烯酰胺共聚物/凹凸棒石复合材料。考察了魔芋用量、凹凸棒石用量、中和度、丙烯酰胺用量等因素对复合材料吸液倍率的影响,并采用FTIR,SEM对复合材料进行表征。结果表明,凹凸棒石的适量加入可以提高复合材料的吸液倍率。当魔芋用量为丙烯酸单体质量的4%、凹凸棒石用量为6%、中和度为90%、丙烯酰胺用量为20%时,制备的复合材料的吸液倍率最高。红外光谱(FTIR)表明魔芋葡甘聚糖、丙烯酸、丙烯酰胺和凹凸棒石共同参与了接枝聚合反应;扫描电子显微镜(SEM)分析表明凹凸棒石与高分子复合效果良好。

聚乙烯/凹凸棒石纳米复合材料的微观结构与力学性能

对原位配位聚合法制备的聚乙烯 /凹凸棒石纳米复合材料的亚微形态与力学性能进行了研究 ,建立了二者之间的联系 ,并与相同原料、相同组分的熔体共混纳米复合材料进行了比较 ;认为这种新型材料中无机纤维与有机大分子间的“梳型结构”导致了大量凝胶的出现 ,而纳米纤维在聚合物基体中的均匀分布以及组分间很强的相互作用是材料高性能表现的根本原因。