SnO_(2)(110)表面In掺杂对NO_(2)气敏吸附性能提升的理论研究

为了阐明In的掺杂能提高SnO_(2)(110)表面气敏性能的反应机制,采用密度泛函理论研究了NO_(2)分子在In掺杂SnO_(2)(110)表面的吸附行为.计算结果表明:In的掺杂可以提高材料表面的导电性,形成具有氧空位的缺陷表面,有利于发生活性氧在表面的预吸附过程.掺杂的In 5c/SnO_(2)(110)表面对NO_(2)表现出良好的吸附性,对NO_(2)气体的选择性和灵敏度提高的主要原因是In掺杂后氧空位缺陷表面的形成.此外,活性氧物种的预吸附对材料表面气敏性能的影响取决于NO_(2)在材料表面的具体吸附位点,其中Sn 5c位点的吸附促使电荷从表面转移到气体分子,导致表面电阻的增大以及氧空位的产生,从而表现出优异的气敏吸附性能.

具有超高阳离子染料去除能力的磺酸功能化球形共价有机框架

通过三醛基间苯三酚(TFP)与2,2′-联苯胺二磺酸(BDSA)的席夫碱反应,合成了β-酮烯胺连接的磺酸功能化球形共价有机框架(TFP-BDSA COF).所得阴离子型TFP-BDSA可迅速吸附如亚甲基蓝(MLB)、结晶紫(CV)和罗丹明B(RhB)等阳离子染料,而对如甲基橙(MO)和荧光素钠(FS)等阴离子染料则难以吸附,该COF可实现基于电荷模式的阴离子、阳离子染料的分离.TFP-BDSA对阳离子染料的吸附动力学均遵循拟二级吸附动力学模型,吸附过程符合Langmuir吸附模型,其对MLB,CV和RhB的最大吸附容量分别高达1116,1429和1638 mg/g.与其它COFs材料相比,TFP-BDSA对CV和RhB的吸附容量最高.该工作可为开发功能COFs材料实现对废水中有机污染物的快速吸附和有效去除提供参考.

阳离子共价有机框架对水中非甾体药物的强化去除

以三醛基间苯三酚(TFP)和溴化乙锭(EB)为单体,在溶剂热条件下合成了一种二维β-酮烯胺类阳离子型共价有机框架(COF)材料.所得TFP-EB COF呈现出良好的结晶度、高的比表面积和丰富的溴化乙锭单元,故可将其应用于水中非甾体抗炎药(NSAIDs)的去除.阳离子TFP-EB COF对双氯芬酸钠(DCF-S)和对氨基水杨酸钠(PAS-S)两种非甾体抗炎药表现出高的吸附能力和快的吸附动力学,其饱和吸附容量分别可达350.4和145.3 mg/g.而采用TFP与4,4'-二氨基联苯(BND)在类似条件下合成的中性TFP-BND COF则表现出较差的吸附性能,其对DCF-S和PAS-S的饱和吸附容量分别仅有59.7和13.6 mg/g.TFP-EB COF的吸附性能比TFP-BND COF更优异,这主要归因于TFP-EB COF孔道中存在的大量阳离子EB单元与NSAIDs中的羧基间存在强烈的静电作用.此外,竞争离子干扰和循环再生实验表明阳离子型TFP-EB COF在NSAIDs污染物的去除方面具有良好的应用前景.

高分子界面聚合动力学模拟研究进展

界面聚合是制备功能聚合物材料的重要手段,其产物的结构和性能与界面厚度及其化学特性、聚合速率、扩散速率等多种热力学和动力学因素有关.实验受限于表征手段,对理解界面聚合的动力学机理仍有很大难度.计算机模拟可以站在微观视角研究这一过程,是明确界面聚合产物结构与性质影响因素的有力工具.本文以我们课题组近年来的工作为主线,对当前在界面聚合模拟研究领域所取得的系统和创新性成果进行总结和评述.从界面聚合模拟方法的发展、固-液相界面聚合体系以及液-液相界面聚合体系3个方面进行介绍,为相关功能聚合物材料的理性设计和精准调控提供新的思路.

基于“透过表面接枝”方式制备低分散性和高接枝密度聚合物刷的研究

"透过表面接枝"(grafting-through)是一种聚合物表面改性的新方法,可以显著改善传统grafting-from和grafting-to方法接枝工艺的缺陷,获得兼具高接枝密度和低分散性的聚合物刷产物.本文采用布朗动力学模拟方法,模拟研究了grafting-through方法接枝聚合物刷过程中的主控因素,从微观动力学角度阐明其特有的链增长趋同化效应是保持产物聚合物刷较低分散性的主因.引发效率在grafting-through中可显著提高,且产物聚合物刷的分子量呈现泊松分布.此外,反应中保持高的单体通量,可以同时实现产物聚合物较长的平均链长和较低的分散性,有利于制备性能优异的改性材料.该研究对深入理解grafting-through接枝过程的动力学主控因素,促进grafting-through技术的推广和工艺的改进具有一定的理论指导意义.