金属微粒-电介质复合材料的高频电磁特性

利用高频电磁波作用下金属微粒的等效偶极子模型,考虑表面衰减而引入金属颗粒的归一化电磁参数,由等效介质理论(EMT)得到推广的Bruggeman公式计算了金属颗粒-电介质复合材料等效电磁参数随入射波频率的变化.对于无磁性金属微粒所形成的复合材料,较高的等效电容率的虚部反映了复合材料具有一定的磁损耗和较强的吸波特性,等效磁导率的实部小于1显示出抗磁性.

银-铜双金属纳米粒子/聚乳酸复合纳米纤维膜的制备及其抗菌性能

为制备高效抗菌的生物可降解聚乳酸(PLA)静电纺丝纤维膜,首先利用L-抗坏血酸对银和铜的硝酸盐溶液进行化学还原,得到银-铜双金属纳米粒子(Ag-Cu NPs)。然后将Ag-Cu NPs与PLA纺丝液共混,通过静电纺丝技术制备了不同组成的Ag-Cu NPs/PLA复合纳米纤维膜,并对其形貌、结构、亲水性和抗菌性能等进行测试。结果表明:合成的Ag-Cu NPs的粒径约为32 nm,复合纳米纤维膜中Ag-Cu NPs被PLA基体包覆,且沿着纤维径向排列,纤维表面存在大量微小的孔洞;加入Ag-Cu NPs后,Ag-Cu NPs/PLA的水接触角略微降低,亲水性增加,且Ag-Cu NPs和PLA之间仅发生物理作用,未产生明显的化学作用;相比于纯PLA纳米纤维膜,Ag-Cu NPs/PLA的抗菌率明显提高,当纺丝液中Ag-Cu NPs相对于PLA质量为7%时,复合纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99%。

金属-电介质多层膜结构亚波长成像特性分析(英文)

分析了由Ag和Si3N4多层纳米薄膜组成的特异材料的模式特性,使用本征模展开法(EME)结合完全匹配层(PML)边界条件模拟了该结构的亚波长成像行为,在法布里-珀罗(Fabry-Perot)条件(结构的长度是半波长的整数倍)条件下,研究发现邻近系统的点源会在另一侧成实像,这种成像基于自准直而并不是负折射.研究结果证实了金属-电介质多层膜结构可以在光波段实现近场成像.

柱状金属微粒-电介质复合材料的等效介电常数

基于介质圆柱电磁散射理论和等效介质理论,导出了金属柱微粒-电介质复合材料的等效相对介电常数的表达式。数值结果表明:入射波频率低于某一频率或金属柱掺料的体积分数增大到一定数值时,复合材料的等效相对介电常数实部会变为负数。

双金属同构金属-有机框架材料CAU-21-Al/M的合成、氮气吸附及复合膜性能

通过掺杂金属的方式实现了双金属同构金属-有机框架材料的制备,采用X射线粉末衍射(PXRD)确定了多种金属在双金属CAU-21材料中的最大掺杂量,使用扫描电子显微镜(SEM)观察了掺杂金属对材料形貌的影响.热重分析(TGA)结果表明,CAU-21系列材料均具有较好的热稳定性.氮气气体吸附测试及以CAU-21-Al/M为填料的混合基质膜对N;气的渗透实验结果与掺杂金属离子尺寸大小呈相反的关系,证实了双金属可实现对孔道结构及气体吸附性能的调控.

多金属氧酸盐—氧化硅复合膜的制备及其光催化性能研究

本文采用旋涂和溶胶—凝胶两种手段制备XW1 1 O39n - /SiO2 (X =Si,Ge或P)复合膜。首先通过在XW1 1 O39n - 存在下四乙氧基硅 (TEOS)水解制备XW1 1 O39n- /SiO2 的溶胶 ,而XW1 1 O39n- /SiO2 的形成是由缺位XW1 1 O39n- 阴离子空位上亲核的表面氧原子与氧化硅网络中亲电的表面硅羟基 (≡Si-OH)间的共价键作用 ,其结果是导致XW1 1 O39n - 表面趋向饱和 ;然后 ,通过旋涂法制备了XW1 1 O39n- /SiO2 复合膜 ,本文提出了该复合膜的结构模型 ,并通过紫外—可见光谱 (UV -vis)、红外光谱 (IR)和31 P及2 9Si固体核磁共振波谱等手段证明复合膜中XW1 1 O39n- 的基本骨架结构未发生改变。膜的表面形貌通过扫描电子显微镜 (SEM)进行了表征 ,表明所制备的膜是均匀的 ,膜的厚度在 2 5 0～ 35 0nm之间。通过水溶液中甲酸 (FA)的光催化降解反应证明XW1 1 O39n- /SiO2 具有光催化活性 ,FA的降解反应遵循Langmuir一级动力学。

EDS法分析离子交换膜金属复合材料的铂电极厚度

通过聚乙烯-乙烯醇(EVOH)的磺化反应得到EVOH磺化离子聚合物(EVOH-g- SO_3H),采用溶液铸膜,浸渍-还原、电极化、离子交换等工艺制备了Pt/EVOH-g-SO_3H离子聚合物金属复合材料(IPMC)．利用扫描电子显微镜(SEM)及其附件能谱分析(EDS)分别对IPMC微观形貌、电极厚度进行了分析研究．最后,利用EDS对IPMC横截面的元素分析,建立了IPMC电极厚度估算方法．结果表明:Pt在EVOH-g-SO_3H膜内部呈梯度分散,在膜表面致密沉积,并且铂金属电极分布较为均匀;通过平均值方法估算出电极的厚度为20．94μm．

聚合物基金属梯度复合膜合成中的电化学行为

通过将聚合物-金属盐-有机溶剂三元浓溶液涂于阴极材料表面,干燥至一定程度,然后用电化学还原方法,制备了聚合物基金属梯度复合膜(MPGCF),对电化学反应体系及反应温度等重要条件进行了研究。结果表明,采用碳-碳-B液体系及碳-铜-C液体系时,均可合成结构可控的MPGCF,但以后者的合成条件更温和,适当提高介质温度,有利于MPGCF沉积和过渡层的形成。

聚硅氧烷复合膜改性pH玻璃电极的制备及对金属离子的响应

用溶胶 凝胶技术制备了两种新的含环状和非环状多酰胺的聚硅氧烷复合膜改性的 pH玻璃电极 .溶胶 凝胶溶液和由溶胶 凝胶涂覆的膜分别由透射电镜、傅立叶变换红外光谱和扫描电镜表征 .改性的pH电极玻璃膜对钠、钾、铜和铅离子的电位响应分别被测定 .结果表明以大环多酰胺作为离子载体改性的 pH电极玻璃膜对K+和Pb2 +有较高的电极响应 (分别为 43 .4,2 3 .6mV/级 ) ,在 1.0× 10 -1～ 5 .0× 10 -4

无机相拓扑结构对有机-无机复合质子交换膜性能的影响综述

作为一种可持续能源转换装置,质子交换膜燃料电池受到了广泛关注。质子交换膜作为其中的核心部件,对提升燃料电池的电化学性能和降低成本起到至关重要的作用。目前,对于单一Nafion膜或非氟有机基质膜存在的燃料穿梭率高和质子传导率对温度或湿度依赖性大等问题,基于有机-无机的复合策略的质子交换膜具有明显改善作用。本文选取三类典型无机添加物,从不断优化添加物自身拓扑结构的角度,对近年来国内外有机-无机复合质子交换膜的研究进展进行了综述,其中,对新兴的金属有机框架(MOF)添加物进行了重点论述;最后,对有机-无机复合质子交换膜的未来发展进行了展望。

YSZ-Al_2O_3多孔复合膜的制备和表征

制备了氧化钇稳定的氧化锫(YSZ)膜层与氧化铝支撑体之间组分递变的YSZ-Al2O3复合膜层.为提高分离膜层的性能,考虑了组分递变及膜层厚度的控制.结果表明,复合膜层的热膨胀系数和烧结收缩率随着YSZ组分的增加而增加;烧结收缩率是选择复合膜层组分时应该考虑的主要因索.YSZ体积分数分别为20％和80％的YSZ-Al2O3双层多孔复合膜,其可几孔径分别为0.72 μm和0.36 μm.该复合膜既是性能优良的微滤膜,也是制备氧化锆超滤膜和纳滤膜的良好支撑体.

离子聚合物-金属复合材料的研究进展

离子聚合物-金属复合材料(IPMC)是一类电活性材料,可作为柔性致动器和传感器,因在仿生学领域有广阔的应用前景而成为材料科学的研究热点之一。概述了IPMC的研究现状,包括IPMC的致动原理,基质膜材料的结构、制备及性质以及电极的制备方法及工艺。基于材料组成结构对IPMC基质膜进行了分类,详细讨论了膜材料的化学结构与其质子交换能力、溶胀性、吸水率、致动力、形变性等性能的关系,并分析了各类材料的特点及局限性;讨论了IPMC电极制备方法及工艺,分析了电极制备方法与其性能的关系;通过归纳总结IPMC组成结构对其性能的影响规律,探讨改进IPMC性能的方法,并展望了该类材料的发展前景。

离子交换膜金属复合材料的制备及其形貌表征

通过EVOH的磺化反应得到EVOH-g-SO3H,并采用溶液铸膜技术制备了EVOH-g-SO3H薄膜。经过浸渍-还原、离子交换等工艺将EVOH-g-SO3H薄膜制备成IPMC。利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对IPMC表面形态及横截面的形貌特征进行了表征,分析表明:经过一次浸渍-还原工艺所得到的IPMC的铂金属电极结构显示出不均匀性,电极层的厚度较小,而经过二次浸渍-还原工艺所得到的铂金属粒分布较为均匀。

一种新型的有机-无机复合膜对水中溴酸盐的电化学检测

通过层层组装技术,将聚丙烯胺盐酸(PAH)和磷钼酸(PMo12)2种组分组装到玻璃碳电极(GCE)上,制备了1种新型的有机-无机复合膜。采用循环伏安法测定复合膜的电化学行为,证明了PAH/PMo12复合膜不仅可以均匀稳定地增长,而且具有良好的稳定性。此外,经研究发现此种复合膜对水中溴酸盐和亚硝酸盐等污染物表现出良好的电催化活性,为水体中污染物的电化学检测提供了理论依据。

不同氧气含量下镍铬系平板集热器选择性吸收薄膜的制备和性能表征

采用双极脉冲磁控溅射系统,在不同氧气含量的氩氧混合气体中制备了单层镍-铬金属-电介质复合光谱选择性吸收薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、激光共焦显微拉曼光谱仪、椭偏仪和紫外-可见-近红外分光光度计分别对薄膜的物相结构和光学特性进行了表征.结果表明:实验获得了由金属镍和镍、铬的氧化物(NiO、Cr2O3)组成的复合膜,薄膜对300 ～1 200 nm波段的太阳光有较强的吸收,而对波长大于1 200 nm的太阳光则吸收较弱,具有良好的光谱选择性,可用作高效太阳光谱选择性吸收涂层.

MOFs/聚合物复合膜研究进展

以近20年来MOFs/聚合物复合材料在膜分离领域的研究进展为基础,根据复合膜所应用的分离体系进行分类,包括优先透醇型、优先透水型、优先透苯酚型、脱硫型和气体分离型等,对复合膜材料的结构与性能之间的关系进行了综述,在此基础上提出MOFs/聚合物有机-无机复合膜在膜分离领域存在的问题和发展前景。

Tb(P_2Mo_(17)O_(61))_2/PAMAM纳米复合膜的制备及荧光性质研究

利用层接层自组装法技术,制备了"稀土多金属氧酸盐/聚酰胺-胺树形分子"无机/有机纳米荧光薄膜[Tb(P2Mo17O61)2/PAMAM]n,利用紫外-可见光谱(UV-Vis)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、荧光光谱对所制备的薄膜进行了组成、结构和性能的表征。研究结果表明,无机和有机组分通过静电作用成膜,复合膜的增长是线性均一、层层增长的过程,复合膜表面是由粒径较为均匀的球状粒子分布而成。与固体Tb(P2Mo17O61)2相比,复合膜的荧光激发光谱出现了一宽的配体-金属电荷跃迁峰,发射光谱不但体现了稀土元素Tb3+的特征发射,且Tb3+劈裂出一新的发射峰,新峰的出现是由于Tb3+所处的晶体场的对称性减弱引起的。

纤维素微纤丝改性方式对胶原纤维复合膜性能的影响

利用金属-多酚网络(metal-polyphenol network,MPN)和不同程度羧基化改性制备的纤维素微纤丝(cellulose microfibrils,CMF)与胶原纤维(collagen fiber,CF)共混制成复合膜,探究CMF改性方式对复合膜性能的影响。结果表明:MPN改性的CMF能使复合膜抗氧化性能提高51.49%,断裂延伸率和阻光性也有显著提高;MPN和高含量羧甲基共同改性的CMF能最大程度降低MPN对复合膜机械强度的影响;MPN和高含量羧乙基共同改性的CMF能使复合膜对水蒸气和氧气的阻隔能力分别提高1.30倍和3.48倍。扫描电子显微镜和红外光谱分析表明不同方式改性的CMF与CF之间是物理交联且具有良好的相容性,从而为提高复合膜的性能以更好地应用到食品包装领域提供了一种新手段。

金属有机框架基防冰膜的制备及其性能

采用点击化学反应在UiO-66-NH2膜表面原位生长硅油润滑层,制备了金属有机框架(MOF)基防冰膜(OGMCs),通过硅油生长时间调控了表面硅油量,并对不同硅油含量的OGMC的防冰性能进行了研究。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)和接触角等技术手段对OGMCs表面进行了表征。结果表明:硅油被成功合成出来,并以共价键方式与MOF膜连接。OGMC保留了MOF膜表面原有的微纳复合结构以及UiO-66的晶体结构。OGMC表面的硅油量随硅油生长时间而增加。但表面冰成核温度和冰粘附力均随硅油生长时间而先下降后升高。硅油量密切影响微纳复合结构表面的防冰性能。当硅油生长时间为12~18 h,表面硅/锆物质的量比在8~12时,表面防冰效果最佳,表面冰成核温度可达到-29.6℃,冰粘附力达到8.8 kPa。

MOFs/静电纺丝纳米纤维基复合膜的研究进展

金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)材料不仅拥有较大的比表面积、极高的孔隙率,而且种类组成多样、结构丰富、功能灵活可调。静电纺丝被认为是一种可制备出纳米纤维的可靠技术。概述了近年来MOFs/静电纺丝纳米纤维基复合膜(MOFs/NFM)制备方法的最新研究进展,主要包括混纺法、原位晶化法、层层自组装法、二次生长法、微波诱导法以及热压法。此外,总结了MOFs/静电纺丝纳米纤维基复合膜制备方法存在的主要问题,并对发展前景进行了展望。