Co_(3)O_(4)/C@GF柔性电极的制备及其电化学性能

采用电化学沉积法在PDA改性石墨毡柔性基底上生成纳米片阵列结构的Co(OH)_(2),并以此为生长模板进一步在2-甲基咪唑中生长ZIF-67,通过程序升温热处理后形成Co_(3)O_(4)多级分层结构,得到两种Co_(3)O_(4)/C@GF柔性电极材料。电化学性能研究表明,柔性电极ZIF-67→Co_(3)O_(4)/C@GF展示出比Co(OH)_(2)→Co_(3)O_(4)/C@GF更高的面积比电容和较低的电荷转移电阻及离子扩散电阻。这主要是因为多级分层结构有利于增加单位面积活性物质的载量,提高能量密度,同时增加了活性材料的比表面积,促进电解液的吸收和扩散,加速反应动力学。

改性聚偏氟乙烯膜的制备及电化学处理染料废水

为提高分离膜处理染料时的防污性能,利用碳纳米管铁钴催化剂(CFC)和乙炔黑对聚偏氟乙烯膜(PVDF)掺杂改性,制备导电复合膜。对制备的复合膜进行表征,评价了复合膜在电化学耦合膜分离技术中对甲基蓝染料的分离性能。结果表明:CFC的加入提高了复合膜的导电性和亲水性,相对于纯PVDF膜,复合膜的接触角下降了10.80°。且复合膜采用电化学耦合膜分离技术对甲基蓝染液的分离效率在90.27%,循环5次后分离效率仍保持在88.86%以上,纯水通量只下降1.01 L/(m^(2)·h)。相比于简单膜分离技术,分离效率提高19.00%,5次循环后的分离效率提高53.17%,循环通量提高87.09 L/(m^(2)·h)。说明外加电压的使用可以提高复合膜的分离效率和防污性能。

N掺杂和光化学合成CoSex助催化剂改性石墨相氮化碳以提高其光催化产氢性能

开发一种高效的产氢光催化剂对于将太阳能转化为氢能至关重要。该研究将氮掺杂石墨相氮化碳(CN)与光化学合成得到的助催化剂CoSex相结合,通过原位合成制备了一种高效的光催化产氢材料。该材料的最佳光催化性能较CN提高285倍。光电化学试验表明,氮掺杂和引入CoSex可以有效促进光生电荷载流子的分离,从而提高CN的产氢活性。该工作为利用光化学沉积方法制备新型光催化剂提供了新的视角。

基于2-硫代巴比妥酸构筑零维原子簇{[Cu_(6)(H_(2)tba)_(6)]·2DMF·xSolvent}、二维层状{[Sc(H_(2)tba)_(3)(DMF)]·2DMF}_(n)和三维网状{[Fe(H_(2)tba)_(2)(H_(2)O)_(2)]·2DMF}_(n)

分别以Cu(ClO_(4))_(2)·6H_(2)O、Sc(ClO_(4))_(3)·6H_(2)O和Fe(ClO_(4))_(3)·9H_(2)O为金属盐,2-硫代巴比妥酸(H_(3)tba)为配体,通过扩散反应得到了3种不同结构的配合物{[Cu_(6)(H_(2)tba)_(6)]·2DMF·xSolvent}(1)、{[Sc(H_(2)tba)_(3)(DMF)]·2DMF}_(n)(2)和[Fe(H_(2)tba)_(2)(H_(2)O)_(2)]_(n)(3),并用红外光谱、元素分析、热重分析和粉末X射线衍射对配合物进行了表征。单晶X射线衍射结构分析表明配合物1是一个具有三方反棱柱构型的六核铜原子簇合物,配合物2是一个具有二维层状结构的化合物,配合物3是一个具有三维网状结构的配位聚合物。配合物1在390 nm光照激发下在735 nm处有强的荧光发射峰。

HFBAPP/6FDA/BPADA含氟苯醚型聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

以2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(HFBAPP)为二胺单体,2,2′-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐(6FDA)和双酚A型二醚二酐(BPADA)为二酐单体制备了一系列HFBAPP/6FDA/BPADA含氟苯醚型PI薄膜。通过改变二酐单体比例,分析比较醚键与三氟甲基对PI薄膜综合性能的影响。结果表明:随着三氟甲基含量的升高和醚键含量的降低,HFBAPP/6FDA/BPADA含氟苯醚型PI薄膜的光学性能和热学性能提高,而力学性能下降,玻璃化转变温度最高可达247.3℃,800℃时的残炭率最高可达56.3%,可见光范围内的透光率最高可达88.2%,拉伸强度最高可达84.7 MPa。

罗布麻杆提取木质素的气凝胶性能

选择氯化胆碱(ChCl)与乳酸(LA)合成低共熔溶剂(DES)来提取罗布麻秸秆中的木质素,并将提取的木质素(DL)与聚乙烯醇(PVA)共混,以四硼酸钠为交联剂,通过冷冻干燥技术制备了气凝胶A-PBDL。试验结果表明:DES提取木质素最佳工艺为:n(ChCl)∶n(LA)=1∶9,120℃提取9 h;红外图谱分析得知木质素中含有对羟基苯丙烷、创愈木基和紫丁香基三种结构,平均粒径为3.601μm。研究了气凝胶制备中木质素添加量、PVA浓度和四硼酸钠浓度对气凝胶孔隙率和强力的影响,发现掺杂少量木质素可显著提高气凝胶的力学性能及孔隙率,并增强其热稳定性。

有机化合物的结构分析课程案例教学探索

探索将精选的研究型案例引入到有机化合物的结构分析课程教学中,加深学生对知识的理解,激发学生对课程学习的兴趣,培养学生的科学素养和综合能力。初步探索结果表明,案例教学可有效改善教学效果。

可拉伸/高透明/强黏附低共熔凝胶的制备及其在柔性传感器中的应用

以丙烯酸(AA)、苹果酸(MA)、氯化胆碱(ChCl)为原料,采用原位光催化聚合法制备一种低共熔凝胶P(AADES/MADES-n)。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱、断裂应变和电阻变化率对P(AADES/MADES-n)的结构、透明性、力学性能和应变传感性能进行表征。结果表明,P(AADES/MADES-50)具有高透明性能(可见光透过率为91%)、高拉伸性能(断裂伸长率为1300%)、强黏附性(对铝的黏附力为270 kPa)、高离子电导率(3.2×10^(-3)S/m)以及良好的力学回复性等特点。基于P(AADES/MADES-50)的电阻式传感器具有灵敏且稳定的电阻响应,能快速、重复、稳定地检测人体手掌不同部位的弯曲和伸展运动,展现出良好的人体运动实时监测性能,在运动传感器领域具有潜在的应用前景。

罗布麻秆中纤维素提取及其气凝胶的制备

为实现罗布麻秆的高附加值利用,以罗布麻秆为原料,选用硝酸/乙醇法提取纤维素,通过单因素试验和正交试验优化的提取工艺为:温度85℃、时间1.5 h和固液比1∶25,提取的纤维素纯度可达98.61%。采用TEMPO氧化与超声处理相结合,制备纳米纤维素;再以其为骨架,加入聚乙烯醇和钠基蒙脱土制备纤维素复合气凝胶(NMPC)。结果表明:与纤维素气凝胶(PC)相比,NMPC对亚甲基蓝(MB)的吸附量最高达265.84 mg/g。当应变为60%时,NMPC的应力是PC的2倍。钠基蒙脱土的加入改善了气凝胶的结构,不仅提高了气凝胶的吸附性能,还提升了其压缩力学性能。

可见光催化烯烃的三组分串联三氟甲基化/偕二氟烯丙基化

描述了一种高效的可见光诱导富电子烯烃的三氟甲基化/偕二氟烯丙基化三组分串联反应。三氟甲基(—CF_(3))自由基由市售的三氟甲磺酸钠(CF_(3)SO_(2)Na)生成,依次与富电子烯烃和α-三氟甲基烯烃相匹配,最后通过β-F消除得到多氟烯烃。该方法的优点是反应条件温和,官能团耐受性好,底物范围广,反应效率高,为药物和天然产物衍生物的后期改性提供了更多可能。

铁-三联吡啶配合物活化高碘酸盐体系构建及其对染色废水的催化降解机制

为开发新型、高效的染色废水处理方法,通过铁-三联吡啶(Fe^(Ⅲ)(tpy)C_(l3))配合物活化高碘酸盐(PI)构建了Fe^(Ⅲ)(tpy)C_(l3)/PI催化氧化体系。在此基础上,采用酸性红1(AR1)作为染色废水模型污染物测试了该体系的催化降解性能,并通过捕获和探针实验研究了Fe^(Ⅲ)(tpy)C_(l3)配合物活化PI降解酸性红1的机制。结果表明:Fe^(Ⅲ)(tpy)C_(l3)配合物能够高效活化PI实现酸性红1的快速降解,15 min内对AR1的去除率高达98%;Fe^(Ⅲ)(tpy)C_(l3)/PI体系对酸性红1的降解符合伪一级动力学模型,同时酸性红1的降解速率常数随Fe^(Ⅲ)(tpy)C_(l3)配合物和PI浓度的增加而呈线性增加;在Fe^(Ⅲ)(tpy)C_(l3)/PI体系中包含超氧自由基、单线态氧以及高价铁,这些活性物质共同促进酸性红1的降解;该体系不仅对多种有机物的降解表现出普适性,同时催化降解过程不受溶液pH值以及常见无机盐离子的干扰。

PCN/FeOOH协同光催化/芬顿材料的制备及其催化降解性能

利用煅烧法和尿素/乙醇溶液协同介导法制备了磷掺杂g-C_(3)N_(4)纳米片(PCN)和αFeOOH复合的协同光催化/芬顿体系PCN/FeOOH,以罗丹明B(RhB)为污染物,研究其光催化降解性能。结果表明,复合催化剂的光催化性能与单一的PCN或FeOOH相比显著提高,分别为单独PCN光催化和单独FeOOH芬顿体系的2.99倍和3.59倍。在催化剂质量浓度为0.8 g/L,过氧化氢物质的量浓度为20 mmol/L,300 W氙灯下降解90 min,pH为3的条件下,对质量浓度为5mg/L的RhB降解率可以达到98.5%,降解过程符合一级动力学模型。

基于壳聚糖/银离子的可逆温敏水凝胶的制备与性能

以壳聚糖(CS)和AgNO_(3)为主要原料,通过CS与Ag^(+)的超分子络合作用制备了一系列可逆温敏CS-Ag水凝胶,采用FTIR、XRD、XPS、SEM和EDS对CS-Ag水凝胶的结构和化学状态进行了表征。结果表明,通过同时调节AgNO_(3)用量和体系pH可制备具有相同凝胶温度的CS-Ag水凝胶。当CS用量为0.60 g、AgNO_(3)用量为0.19 g、体系总体积为21 mL、保持水凝胶pH=4.24时,制备的CS-Ag-19水凝胶凝胶温度为50℃,具有最佳的热可逆性能,至少可循环相变5次,具有室温避光保存5个月的稳定性,并表现出对大肠杆菌良好的抗菌性能。CS-Ag-19的溶胶-凝胶转换是由CS的氨基在不同温度下的超分子相互作用控制,H^(+)和Ag^(+)在温度、浓度变化的驱动下,对游离氨基的竞争反应(质子化和络合作用)之间的平衡关系使水凝胶具有温敏可逆性。CS-Ag-19水凝胶的可注射和温敏凝胶性能使其具有作为水凝胶抗菌敷料的应用潜力。

酰胺基多孔有机聚合物/玫瑰红改性光致抗菌棉织物

为解决光致抗菌织物上光敏剂(PS)聚集诱导引起的猝灭(ACQ)效应,通过在棉织物上原位合成一种含二苯甲酮结构的酰胺基多孔有机聚合物(POP-CF),并吸附孟加拉玫瑰红(RB),制备成抗菌棉织物(RB@POP-CF)。结果表明:POP-CF的BET比表面积为28.914 m2/g,孔径为3.407 nm;其对RB主要以物理吸附为主,最大吸附量为5.22 mg/g;RB在POP-CF孔中的分散吸附显著降低了ACQ效应,在模拟阳光照射下,二苯甲酮结构与RB分子协同高效地产生活性氧(ROS),达到4.18 mg/L;10 min内可杀死99.88%的大肠埃希菌和99.99%的金黄葡萄球菌。

锐钛矿型TiO_(2)纳米粒子的形态对其光催化性能的影响

以异丙醇钛为钛源、三乙醇胺为稳定剂,采用凝胶-溶胶法通过改变体系的pH值合成了从颗粒状到棒状形态径向比逐渐增大的锐钛矿型TiO_(2)纳米粒子。通过不同形态的TiO_(2)在紫外灯下光催化降解阳离子型染料亚甲基蓝(MB)、孔雀石绿(MG)、罗丹明B(RB)与阴离子型染料甲基橙(MO)、刚果红(CR),探究TiO_(2)的形态对其光催化性能的影响。研究结果表明:随着棒状二氧化钛纳米粒子的径向比的增加,其对碱性阳离子染料的光催化活性随之升高,而对酸性阴离子染料的光催化活性则随之降低。在阳离子染料中对MG的降解率最为显著,紫外光照2 h内降解率可达100.0%;而在阴离子染料中对CR的效果最好,紫外光下照射2 h后的降解率可达68.0%。通过对比二氧化钛的形态,可见二氧化钛纳米粒子的各个晶面中c面所占比例大小决定了TiO_(2)纳米粒子的选择性吸附,从而影响其光催化性能,而其中同种类型染料的降解速率的不同与染料自身结构有关。

沸石分子筛催化芳烃烷基化反应的研究进展

沸石分子筛具有良好的水热稳定性和酸性,其特有的孔道结构有利于分子的传质,在芳烃的烷基化中表现出良好的催化性能。介绍了近年来芳烃烷基化反应中分子筛通过不同的改性方法来改良自身的结构、孔道、酸性位点提升分子筛在芳烃的烷基化反应中催化性能的研究与应用,主要的改性方法有模板法、后处理法、离子交换法等。以期对研究制备高效绿色环保型分子筛固体酸催化剂在芳烃烷基化反应的工业化应用具有一定的意义。

聚乙二醇改性水性环氧丙烯酸酯的合成及其光固化动力学研究

为克服水性环氧丙烯酸酯脆性高的缺点,首先采用不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)对环氧树脂E51进行柔韧性改性,生成低黏度环氧树脂,将其与丙烯酸反应,得到低黏度环氧丙烯酸酯树脂,再引入丁二酸酐基团,然后用三乙胺中和成盐,加水乳化,合成了PEG改性水性环氧丙烯酸酯(PEG-WEA)乳液;将PEG-WEA乳液涂覆在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材上。通过傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)和凝胶渗透色谱仪(GPC)表征PEG改性环氧树脂,探究PEG相对分子质量对PEG-WEA乳液粒径、光固化动力学行为、光固化膜热稳定性、力学性能以及涂层性能的影响。结果表明:PEG相对分子质量为600时,制得的PEG-WEA乳液粒径最小(77.96 nm),双键转化率得到提升,光固化膜热稳定性良好且呈现良好的韧性断裂特征,断裂伸长率提高7.54%,同时固化后涂层硬度达3H,柔韧性1 mm,附着力2级。

可光致固液转变偶氮苯染料的合成及其光控可逆黏合性能

光控可逆胶黏剂在特定波长的光照射下可以改变其黏接性质,实现高效的黏合与分离,并可多次重复利用。试验设计合成了一种含单个偶氮苯单元的小分子化合物D-Azo,探究了其光致固液转化及光控可逆黏合性能。紫外光照射前后的紫外-可见吸收光谱、氢核磁共振谱(1H NMR)及示差热量扫描(DSC)表明,在紫外光的作用下,D-Azo分子发生了异构转变,在光诱导下染料由固态快速转化为液态,且具有良好的循环稳定性,能够在多个光照周期中保持稳定的光响应性能。将D-Azo用于光控可逆黏合,D-Azo黏接的PMMA板承重达30~35 kg,黏附强度为0.80~0.93 MPa。D-Azo分子具有明显的光致固液转化特性,紫外光照射可以使其脱黏合,表明作为胶黏剂的可逆性和重复使用性能。该材料可望在纺织复合材料黏合领域以及可穿戴黏合材料等领域获得应用。

丙烯酸酯类无氟防污整理剂的合成及在羊毛织物上的应用

为提升羊毛织物的防污性能,首先采用酸性蛋白酶对织物进行预处理来增加粗糙度,然后以甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷(M3T)与甲基丙烯酸十八烷酯(SMA)为功能单体,合成无氟防污整理剂MS,并将其应用于羊毛织物的防污整理。整理后织物的水接触角由118.6°提高为150.5°,花生油润湿时间由4 s提高至3 min,具有良好的防水性能与防油污性能,且整理后织物经20次洗涤后接触角仍有141.7°,经过3000次摩擦后接触角为139.7°,具有良好的耐洗性与耐摩擦性。

基于二氧化钛纳米颗粒的辐射制冷织物的制备及其性能

利用磷酸-微晶纤维素法(PA-MCC),将二氧化钛纳米颗粒(TiO_(2)-NP)制成均匀的分散液,再使用丝网印花方式将分散液整理到棉织物表面,制备了表面负载TiO_(2)-NP的辐射制冷(RC)织物。通过扫描电子显微镜(SEM)观察MCC-TiO_(2)-NP制冷层表面和截面的形貌;采用紫外可见近红外分光光度计测得RC织物在0.3~2.5μm太阳光波段的最高反射率为0.9;采用傅里叶红外光谱仪得到RC织物在8~14μm的中红外波段的平均发射率为0.98;一个标准太阳光照下,RC织物下的温度比棉织物平均低1.59℃,比室温平均低9.48℃;不同弯折次数下的降温效果证明织物辐射制冷性能的耐久性;接触角测试测得RC织物的吸水性能仍然较佳;室外测试证明了RC织物能成功调节人体温度。