聚酰亚胺共价有机框架负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解苯酚

采用液相还原法制备nZVI@PI-COF催化剂,用于活化过硫酸氢盐(PMS),构建过渡金属非均相活化体系,并应用于苯酚废水的处理,探讨了最佳使用条件,如PMS浓度、催化剂用量、pH、温度等因素对苯酚降解效果的影响。结果表明,nZVI@PI-COF催化剂具有良好稳定性,4次重复使用后降解效率仍能达到85%以上。在酸性条件下(pH=5)、n(苯酚):n(PMS)=1∶10、nZVI@PI-COF用量为1 g·L^(-1)时,反应30 min,降解效率最好。

苝二酰亚胺共价有机框架超级还原剂用于高效光催化芳基卤化物还原反应

自由基离子型分子光催化剂被证实是具有很强还原能力的可见光超级还原剂,它们在促进惰性的有机反应(例如将芳基卤化物还原为芳基自由基)方面具有突出的催化能力.然而,由于分子聚集严重地降低其催化活性,因而针对非均相超级还原剂的研究较少.本文提出了一种新的方法来解决上述问题,通过溶剂热反应将具有连续光诱导电子转移机制的苝二亚胺超级还原剂(PDI)异质化为二维给体-受体(D-A)共价有机框架(COFs).即以N,N'-双(3-戊基)-2,5,8,11-四(4-甲酰基苯基)苝二酰亚胺(TFPDI)与1,3,6,8-四(4-氨基苯基)芘\(Py-TA)或2,3,6,7-四(4-氨基基苯基)四硫富瓦烯(TTF-TA)为原料,通过溶剂热反应分别制备了两种高晶态二维D-A型COF结构:USTB-21和USTB-22,并用于芳基氯化物、芳基溴化物和芳基碘化物的光催化还原反应.X射线衍射和理论模拟结果表明,USTB-21和USTB-22具有二维共价键连接的层状结构,分别呈现AA和AB的堆积方式.在各自最佳反应条件下,COFs显示出与均相催化剂相媲美的可见光催化性能,可高效地还原一系列芳基氯化物、芳基溴化物和芳基碘化物.其中,USTB-22在可见光驱动不同的芳香卤化物还原时,3 h内的转化率高达99%.瞬态吸收光谱结果表明,相比于均相催化剂(N,N'-双(2,6-二异丙基苯基)苝二酰亚胺),自由基阴离子激发态寿命是150 ps,USTB-21和USTB-22具有更长的激发态寿命,分别为210和260 ps.顺磁共振波谱测试结果证明,自由基阴离子光催化剂异质化成晶态D-A型COFs能够有效地促进电荷分离效率和延长激发态寿命.上述结果说明,USTB-22具有良好的光催化性能主要是因为其激发态寿命较长以及电荷分离效率较好.理论模拟结果表明,所制备的材料具有D-A型的电子结构.对COF的模型片段进行理论计算,揭示了各步反应路径中吉布斯自由能的变化,从而进一步阐明了光催化机理.在催化反应过程中,芳基卤化物还原途径可分为两个阶段:第一阶段为双光子能量输入和光驱电子转移,包括光子捕获和(TTF-PDI•−)^(*)产生以及光驱动电子转移到4-溴苯乙酮底物;第二阶段为能量输出,用于还原4-溴苯乙酮底物生成苯乙酮.综上所述,本文通过溶剂热反应将具有连续光诱导电子转移机制的苝二亚胺超级还原剂异质化为二维D-A型COFs结构.该结构在芳基氯化物、芳基溴化物和芳基碘化物等的光催化还原反应中,可很好地促进电子从光催化剂转移到反应物,进而显著提高光催化反应的活性和选择性;本研究对于未来设计新型自由基离子型高效光催化剂提供了新的思路.

湿气/热双重固化的聚酰亚胺有机硅涂层

以顺丁烯二酸酐、3-氨丙基二甲氧基甲基硅烷为原料,通过缩聚反应,采用一锅法合成了可固化的双马来酰亚胺单体PMI,并和3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷通过湿气/热双重固化得到了一系列聚酰亚胺有机硅涂层。固化过程首先是PMI和3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基MQ硅树脂在潮湿的环境气氛中通过去乙醇化反应进行半固化,再通过热引发自由基聚合成功地获得了最终涂层。所得的预聚物分子骨架由酰亚胺键组成,产生强氢键和硅氧键,这有利于制备的涂层在极端条件下的稳定性和附着力。考察了涂层的水接触角、表面形貌、附着力及硬度,探究了涂层的交联密度和对固化聚硅氧烷涂层的性能影响。总体而言,制备的涂层具有疏水性、耐湿性、附着力强等特点,在防护领域具有巨大的应用潜力。

聚酰亚胺渗透汽化膜用于有机溶剂脱水的改性研究进展

聚酰亚胺有机高分子聚合物结构内含有氢键,且具有良好的耐溶剂性、易成膜性、高力学性能等优点。聚酰亚胺膜有望在渗透汽化有机溶剂脱水领域得到广泛应用。然而,聚酰亚胺膜高分子链间作用力强,链段排列紧密,往往造成溶剂分子渗透困难、渗透通量低等问题,限制其发展。对聚酰亚胺膜开展改性研究,以提高其渗透通量,同时保持高分离因子,是近年来的主要研究方向。本文对渗透汽化膜分离技术进行了概述,介绍了其工作原理及常用分离膜种类。详细综述了近年来用于渗透脱水的聚酰亚胺膜的改性研究进展,重点评述了共混、掺杂、交联和共聚改性,并分析了四种改性方法的作用原理,对分离性能的影响及其优缺点。最后,对聚酰亚胺膜在渗透汽化分离领域未来的发展方向进行展望,指出需揭示聚酰亚胺聚合物链与溶剂分子间的作用机制,解决渗透通量与选择性之间“trade-off”的制约关系。

聚酰亚胺/UIO-66薄层纳米复合膜的制备及其纳滤性能

传统纳滤膜面临“trade-off”效应,不能够在保证截留的情况下提高膜通量.为解决这一问题,将UiO-66和UiO-66-NH 22种金属有机框架(MOFs)纳米材料分别引入水相和有机相,通过界面聚合反应,辅以亚胺化处理制备4种不同的聚酰亚胺(PI)复合纳滤(NF)膜,研究UiO-66的氨基化及不同添加方式对膜的结构及分离性能的影响.结果表明,与纯PI NF膜相比,4种PI复合NF膜具有更好的亲水性.UiO-66-NH 2添加水相具有最佳的纳滤性能,对CaSO_(4)的截留为91%,水通量为219 L/(m^(2)·h·MPa).4种PI复合NF膜在有机溶剂(THF、DMAc、MT、NMP)中浸泡48 h后,其通量衰减<0.1%,CaSO_(4)的截留率变化<1%;在120 h的长期运行中,通量衰减量在9~17 L/(m^(2)·h·MPa)之间,具有较好的稳定性.

全有机聚酰亚胺复合电介质薄膜储能特性的研究进展

聚酰亚胺(PI)因其优异的性能在新型高温储能电介质材料领域得到广泛关注。与无机/PI复合电介质材料相比,全有机PI复合电介质材料可以在获得高介电常数和高储能密度的同时保持优异的力学性能。本文首先讨论了影响聚合物电介质材料储能特性的关键参数,包括介电常数、介质损耗、击穿场强、储能密度、充放电效率和耐热性,然后分别从物理共混和化学共混两个角度分类介绍了影响全有机PI复合电介质材料储能特性的关键因素及发展动态,最后,对如何有效提升全有机PI复合电介质材料的高温储能特性问题进行了总结,并对其未来发展方向进行了展望。

金属有机框架/聚酰亚胺混合基质膜的研究进展

聚酰亚胺是一种具有高热稳定性和良好成膜性的高分子材料,但聚酰亚胺膜在气体分离方面的应用效果较差。金属有机框架材料在气体分离中有较好的应用前景。用两者制备的混合基质膜,可以综合其各自的优点,提高对气体的选择渗透性。本文综述了采用金属有机框架材料、金属有机框架材料改性以及添加其他聚合物基底制备混合基质膜,对气体分离效果的影响,并对这种混合基质膜在气体分离领域的使用效果进行了分析,对这种混合基质膜面临的挑战进行了讨论与展望。

聚酰亚胺类共价有机骨架多孔材料的研究进展

聚酰亚胺类共价有机骨架与常规的多孔材料相比,具有较高的机械强度,良好的化学和物理稳定性以及合成的多样性以及孔尺寸的可控性,能够广泛应用于非均相催化,分离和气体储存等领域,因而有望成为一种新型的具有发展潜力的多孔材料。从聚酰亚胺类共价有机骨架中多孔材料的合成、性能等方面对近年来国内外的研究状况进行了详细的阐述,并在此基础上对该方向的前景进行了展望。

原子氧对聚酰亚胺表面侵蚀及有机硅涂层保护

用光电子能谱 (XPS)、红外光谱 (FTIR)和扫描电镜 (SEM)研究有和无有机硅涂层的聚酰亚胺 (Kapton)在模拟原子氧 (AO)环境中表面所发生的侵蚀作用 .结果表明 ,AO对Kapton有较严重的侵蚀 ,原来平整的表面形貌变为毛毯状 ;而所施用的有机硅涂层的表面形貌则变化甚少 ,表明该涂层具有较明显的防护效果 .这种防护作用在于 ,有机硅涂层表面经AO辐照后生成了致密的氧化硅膜层 。

主链含有机硅结构单元的光敏聚酰亚胺的研究

提出了一类主链上含有机硅结构单元的光敏聚酰亚胺（ＰＳＰＩ）。其合成过程是首先制备聚酰胺酸预聚体，接着在二环己基碳二酰亚胺存在下，使之转变为聚硅氧酰亚胺，然后引入光敏基团。通过ＩＲ、ＤＳＣ、元素分析、ＵＶ、介电分析方法对聚酰亚胺的结构、感光特性、热性能、电性能、粘附性、吸湿性能等进行了表征。对结构与性能之间的关系进行了初步探讨。

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。

二阶非线性光学活性聚酰亚胺有机-无机杂化材料的合成与表征

通过溶胶 -凝胶法制备了含二阶非线性光学发色团分散红 1 9(DR1 9)的硅氧烷染料与聚酰亚胺有机 -无机杂化材料 .利用红外光谱、紫外 -可见光谱、 SEM、 DSC和 TGA等手段对其进行了表征 .杂化极化后的序参数高达 0 .48,并具有优良的极化取向稳定性 ,42 3 K下处理 3 0 0 h后 ,序参数仍能保持初始值的 90 % .杂化薄膜有较好的表面平整性 ,其断面呈网络结构 .杂化材料的玻璃化转变温度 (Tg)为 5 61 K,比纯聚酰亚胺的 Tg(5 43 K)高 1 8K,表现出优良的高温热稳定性 ,其 5 %热失重温度为 691 K,1 0 %热失重温度为 75 8K.

正交试验法优化聚酰亚胺表面喷涂有机硅涂层的工艺参数

为了实现太阳能电池基板对原子氧的防护功能,以涂层表观形貌、最低厚度和厚度一致性作为质量评价指标,通过正交试验考察了几个主要的喷涂工艺参数对在聚酰亚胺表面制备有机硅涂层的影响。结果表明,喷嘴运行速率越快,涂层越薄;行间距越小,涂层厚度越均匀;空气压力越高,涂层表观形貌越好,但厚度一致性越差。经过第二次正交试验验证,得出优化的工艺参数为:喷嘴运行速率70~130 mm/s,雾化压力0.36~0.54 MPa,空气压力0.24~0.33 MPa,喷涂距离140~200 mm,行间距18~21 mm。在上述条件下可制得厚度为40~140μm的合格涂层。

有机硅改性聚酰亚胺固相微萃取涂层的制备及其应用

以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,用3,3’,4,4 '-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4'-二氨基二苯醚及1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷合成了有机硅改性的聚酰亚胺作为固相微萃取(SPME)中基质(石英纤维)的涂层材料.通过红外光谱法、热重法及扫描电子显微镜对此涂层的结构、热稳定性和表面形貌进行了分析,证明了通过聚合反应将有机硅链段引入到聚酰亚胺结构中可增加链的柔韧性,减少分子链间的极性作用,改善其吸附性能,而且经高温脱水反应使涂层键合在石英纤维表面,使其性质稳定,不易脱落.将有此涂层的SPME应用于气相色谱法测定水中7种苯系物,取得良好的分离效果,7种苯系物测定值的相对标准偏差(n=6)在4.1％～6.0％之间,检出限(3S/N)在0.02～0.11 mg·L-1之间,回收率在98.0％～117％之间.

含钆聚酰亚胺中子屏蔽材料的制备及性能分析

通过硅烷偶联剂对氧化钆(Gd_(2)O_(3))进行表面改性处理制备了改性氧化钆(M-Gd_(2)O_(3));采用水热法合成了Gd-MOF[Gd_(4)(1,2,4,5-BTEC)_(3)];将聚酰亚胺(PI)分别与Gd_(2)O_(3)、M-Gd_(2)O_(3)、Gd-MOF耦合制备了Gd_(2)O_(3)/PI、M-Gd_(2)O_(3)/PI、Gd-MOF/PI 3种复合屏蔽材料。通过SEM、EDS、FT-IR、TGA对复合屏蔽材料进行表征,结果表明,成功实现了M-Gd_(2)O_(3)与Gd-MOF的合成;在钆质量分数为4%时,3种复合屏蔽材料的T_(5%)均在500℃以上;随着钆质量分数的进一步提高,3种复合屏蔽材料的热稳定性均出现不同程度的下降。拉伸试验结果表明,在钆质量分数为4%时,3种复合屏蔽材料的断裂强度相较于纯PI有不同程度的提升。通过现场实验测量和SuperMC模拟研究了复合材料的热中子屏蔽性能,Gd质量分数为4%的Gd-MOF具有高屏蔽性能、高耐热性。

一种使用聚酰亚胺的新型有机发光二极管的研究

报道一种新型的有机发光二极管 (OL ED) ,这种 OL ED是用热稳定性好的聚合物 ;芴基咔唑聚酰亚胺 (PFF5 ) (玻璃化温度 Tg=374℃ )做发光层。其电致发光光谱有两上发射峰 ,分别位于 45 0纳米和 5 45纳米处。 5 45纳米的发射峰源自基团的发光 ,而 45 0纳米处的发射峰有来自芴基团的发射。由于发射过程中有从芴基团到基团的能量转移 ,器件有较高的内量子效率。

乙酰丙酮镍催化聚酰亚胺石墨化及其导热性能研究

聚酰亚胺(PI)材料因其具有六元环分子结构和较高的含碳量,成为近年来制备石墨散热膜的热门前驱体。而镍作为过渡族金属元素,常被用做石墨烯催化生长基底,将镍元素掺杂在聚酰亚胺基底中可以有效提高其碳化和石墨化程度,改善其导热率。然而纯镍金属颗粒在PI前驱体聚酰胺酸(PAA)中会发生沉积导致难以分散均匀,通过在PI基体中添加可溶于有机溶剂的金属络合物乙酰丙酮镍(Ni(acac)2),制备了PI复合薄膜并在2700℃对其进行石墨化得到石墨膜。Ni(acac)2在高温下分解得到的镍,能够对聚酰亚胺的碳化起到促进作用,且可溶于有机溶剂也显著提高了镍在PI基体中的分散性,最终制备了表面平整的聚酰亚胺碳膜,其导热系数可达到782 W/(m·K),对比纯PI制备的碳膜其导热系数提升了30倍。分析了金属络合物Ni(acac)2催化聚酰亚胺碳化过程以及最终得到的碳膜结构,探究最终制备高导热石墨膜的可能性。

金属有机骨架材料/聚酰亚胺混合基质膜的制备及气体分离性能

合成了3种不同结构、粒径和气体吸附性能的金属有机骨架材料(MOFs):微米级Cu3(BTC)2、亚微米级ZIF-8和S-Cu3(BTC)2.氮气吸附等温线分析结果表明,ZIF-8和Cu3(BTC)2具有较大比表面积(1653和1439 m2/g),S-Cu3(BTC)2的比表面积为171.4 m2/g.用共混法将MOFs直接引入聚酰亚胺中制备了MOFs/聚酰亚胺混合基质膜(MMMs).X射线衍射(XRD)和全反射红外光谱(FTIR-ATR)分析结果表明,MOFs在混合基质膜中保持物理和化学稳定.气体渗透测试结果表明,MOFs的加入使膜的气体渗透分离性能明显提高,S-Cu3(BTC)2使渗透系数增加了1.75倍;ZIF-8和Cu3(BTC)2使渗透系数增加了3倍左右;同时,膜的气体分离系数变化很小.

有机硅-聚酰亚胺类耐高温材料合成方法及应用述评

以有机硅-聚酰亚胺(PI)材料为基础,根据有机硅的结构特点及其具有的优越性能,结合已有工作,阐述了将有机硅引入PI以制备高性能的复合材料的缘由,并对一些主要合成方法的原理、优缺点及应用进行了比较详细的述评。

耐高温有机无机杂化聚酰亚胺树脂及其复合材料

文摘综述了近年来国内外在有机无机杂化聚酰亚胺树脂及其复合材料方面的研究进展,重点介绍了含笼状倍半硅氧烷和硅氧烷结构的有机无机杂化聚酰亚胺树脂的制备方法,对树脂的分子结构与其耐热性和热氧化稳定性之间的关系进行了分析总结,并对有机无机杂化聚酰亚胺树脂及其复合材料的应用和未来发展进行了探讨。