聚吡咯涂覆碳纤维的制备及其复合材料的力学性能研究

采用在一定程度下可控的电化学聚合法在碳纤维表面快速一步构建了聚吡咯(Ppy)共轭高分子膜,再利用真空辅助树脂传递模塑技术(VARTM)将碳纤维(CF)与环氧树脂(EP)制备成复合材料。使用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪对碳纤维的表面形态和结构进行分析与表征,并通过对碳纤维/环氧树脂复合材料(CF/EP)进行层间剪切强度试验和三点弯曲实验来研究其力学性能。结果表明:与未经处理的CF/EP相比,碳纤维表面具有聚吡咯涂层的CF/EP其层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量分别提升了37.6%、24.3%和37.5%。因此,通过简单高效的一步电聚合法在碳纤维表面修饰聚吡咯涂层,可有效地提高CF/EP的整体力学性能。

乙丙共聚Ziegler-Natta钒系催化体系活化剂研究进展

乙丙橡胶钒系催化体系因其所制备产品序列分布均匀、结晶度低、组成分布较窄等优势,广泛应用于国内外乙丙橡胶生产企业。然而,钒系催化剂存在热稳定性差、活性中心寿命短、催化剂失活较快等问题,极大地降低了催化效率,提高了生产成本。为了实现降本增效,利用活化剂使得已经失活的钒系催化剂再活化,是工业上提高乙丙橡胶钒系催化剂活性的主要手段。本文综述了活化剂在国内外乙丙橡胶钒系催化体系应用方面的研究进展以及活化剂的加入对乙丙共聚反应活性以及所制备乙丙橡胶性能的影响,总结了活化剂在钒系催化体系中的活化机理。

绿光发射的单胶束SiO_(2)纳米粒子的构筑及其Fe^(3+)的荧光传感性能研究

以非离子嵌段共聚物P123为软模板,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源前驱体,利用异硫氰基荧光素与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)反应,生成功能化发射绿光的硅烷偶联剂,采用共沉淀法制备了尺寸超小的(10~12 nm)荧光素修饰的单胶束纳米粒子。通过TEM,FTIR和UV光谱分别表征了粒子的形貌和表面荧光素基团接枝情况。利用DLS和Zeta电位测试表征了粒子的单分散性和表面电性。采用稳态荧光光谱进行表征,结果表明,该纳米粒子的荧光发光带约为500 nm,用荧光素修饰的单胶束纳米粒子对水溶液中的Fe^(3+)进行检测,结果表明,当水溶液中c(Fe^(3+))=1×10^(-5)mol/L时,绿光发射的单胶束荧光纳米粒子的发光强度淬灭为原有强度的10.1%。因此,该粒子不仅具有良好的发光稳定性、水溶性,还具有优异的Fe^(3+)检测能力,在水溶液中Fe^(3+)的检测与识别方面有着良好的应用前景。

烃类热裂解和催化裂解技术的研究进展

烃类热裂解和催化裂解技术的发展,有助于提高石油资源的利用率,满足日益增长的石油化工产品需求。介绍了烃类裂解技术的研究现状,总结了热裂解和催化裂解的技术特点。阐述了烃类热裂解反应机理、烃类热裂解过程模拟、金属氧化物和分子筛催化剂特性、以及烃类催化裂解过程模拟等研究进展。重点分析了烃分子结构与热裂解反应的构效关系、分子筛催化剂与烃类催化裂解的构效关系。归纳总结了石油烃热裂解、催化裂解技术的核心问题及未来研究方向,为改善烃类热裂解、催化裂解制石油化工产品工艺提供理论基础。

钙钛矿光伏电池封装材料与工艺研究进展

钙钛矿太阳能电池作为第3代新概念太阳能电池,具有高光电转换效率、低成本和可柔性加工等优点,近年来发展迅速,其光电转换效率从一开始的3.8%增长到近期的25.5%,逐渐比肩硅电池,已接近商业化应用水平。目前,实现钙钛矿太阳能电池产业应用的关键环节在于电池封装,它不仅可以解决钙钛矿光伏器件稳定性问题,还可以实现电池安全、环保和延长使用寿命等要求。结合近十几年来钙钛矿光伏电池封装材料和封装工艺两方面的发展现状,文中介绍了钙钛矿电池封装领域取得的成果和存在的不足,讨论了目前现有封装技术的优缺点,以及它们适用的不同器件类型。着重在不同温度湿度条件下,比较了不同封装材料性能、封装工艺条件对钙钛矿电池效率及稳定性的影响,归纳出影响钙钛矿电池薄膜封装效果的3个关键因素:聚合物的弹性模量、水蒸气透过率、加工温度。比较了不同聚合物薄膜封装材料适宜的加工温度、优缺点及加工成本。可以看出,随着钙钛矿光伏电池工业化需求的强烈增长和人们对其封装材料研究的不断深入,研究适合大面积生产和光伏建筑一体化的新型功能聚合物封装材料将是必然趋势。

碳纤维表面多尺度界面构建及其复合材料力学性能研究

采用硫醇烯反应在碳纤维表面一次性构建了由碳纳米管和石墨烯组成的多尺度界面,并通过密炼的方式与聚丙烯共混制备成复合材料。按照ASTM及ISO标准通过注塑制备标准样。结果表明:本实验制备的碳纤维增强聚丙烯复合材料的弯曲、拉伸及冲击强度有明显提升。多尺度结构有效地提高了聚丙烯基体与纤维之间的界面结合强度。此外,还分析了碳纤维修饰前后的表面官能团变化及形貌变化对复合材料性能的影响。

ZIF-L(Co)@P84衍生炭的制备及染料吸附性能

以ZIF-L(Co)为晶体,聚酰亚胺P84为聚合物,不同的炭化温度为变量,制备了基于ZIF-L(Co)掺杂P84[ZIF-L(Co)@P84]的衍生炭材料。通过SEM、FTIR、XRD、TGA等对ZIF-L(Co)@P84衍生炭进行表征,并进行染料吸附测试。结果表明,吸附时间为8 h,炭化温度为650℃的ZIF-L(Co)@P84衍生炭吸附效果最佳,该材料对亚甲基蓝的吸附率为94.269%,对甲基橙的吸附率为64.629%,表现出良好的吸附性能,并对亚甲基蓝具有一定的吸附选择性。

有机膨润土改性高吸油树脂复合材料的合成及性质

以十六烷基三甲基溴化铵为表面改性剂制备了有机膨润土,并制备了以甲基丙烯酸十六酯为单体的吸油树脂/有机膨润土复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行分析.结果表明,经十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土层间距由原来的1.12 nm增大到1.87 nm;所得有机膨润土/吸油树脂复合材料对四氯化碳的饱和吸油率为16.3 g/g.

高强度疏水缔合水凝胶的研究进展

疏水缔合水凝胶因其优异的力学性能引起了广泛的关注,被广泛应用于组织工程支架、药物载体、伤口敷料和生物传感器等智能材料中。介绍了高力学性能的疏水缔合水凝胶的不同机理。这些机理不仅包括纯疏水缔合作用,还包括了疏水缔合与乳液粒子、纳米颗粒、静电效应、金属配合物、杂化交联和双网络的协同效应。因此,疏水缔合相互作用对水凝胶在生物医学、工业、农业等领域的广泛应用具有深远的影响。

高传导率的咪唑侧链型阴离子交换膜性能研究

通过改变甲基氢醌和烯丙基双酚S摩尔比与4,4-二氟二苯酮进行缩聚反应制备出了系列聚芳醚酮聚合物(PAEKS)。再通过接枝、溴代反应制备出了系列带有不同含量的1-烯丙基-3-甲基咪唑和1-甲基咪唑侧链型阴离子交换膜。1HNMR和FT-IR证实成功制备了聚芳醚酮聚合物。TEM照片显示形成了一种良好的微相分离结构,为离子传输提供了良好的通道。S-Im-PAEKS-3膜在80℃时离子传导率达到了0.147 S/cm,在1 mol/LNaOH溶液中泡碱400 h后,离子传导率在60℃仍可达到0.063 S/cm,表现出良好的耐碱稳定性。

季铵化卤胺聚合物改性Fe3O4@SiO2纳米粒子的制备及抗菌性能研究

合成了3-溴丙基-5,5-二甲基海因,并成功接枝到聚乙烯亚胺改性的Fe 3O4@SiO2表面,经氯化处理得到季铵化卤胺聚合物改性Fe3O4@SiO2纳米粒子。采用红外光谱、透射电镜、Zeta电位分析仪、振动样品磁强计对样品进行结构、形貌及性能表征。样品具有超顺磁性,能够在外加磁场下快速从溶液中分离出来。抗菌测试结果表明,氯化后样品协同季铵盐和卤胺抗菌机理、抗菌效果比未氯化样品好,同细菌接触30 min之内,可使100%的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌失活。

Yb^(3+)-Er^(3+)掺杂溴化铯铅钙钛矿纳米晶的上转换发光

采用热注入法制备了Yb^(3+)-Er^(3+)共掺溴化铯铅钙钛矿纳米晶体。通过控制前驱体注入温度以及溶剂和络合剂之间的比例,可以对纳米晶体的形貌进行调控,例如,反应生成量子点、纳米立方体、纳米花、纳米棒、纳米带和纳米片。通过透射电子显微镜、X射线衍射、荧光光谱等测试手段对其晶体结构以及发光性能进行了表征。实验结果表明,在近红外光激光激发下,Yb^(3+)-Er^(3+)共掺溴化铯铅钙钛矿纳米晶中可观察到来自Er离子的绿光(540 nm)和红光(646 nm)发射。对于不同形貌的Yb^(3+)-Er^(3+)共掺溴化铯铅钙钛矿纳米晶体,在近红外光激发下均观察到Yb^(3+)离子敏化Er^(3+)离子发光现象,这是由于存在Yb^(3+)→Er^(3+)的能量转移。对钙钛矿材料进行稀土掺杂实现了在近红外光激发下的上转换发光现象,这有利于钙钛矿家族材料在生物医学方面的应用。

钠离子电池负极材料 SbSn/石墨烯复合物的合成及电化学性能测试

通过化学共沉淀法制备SnSb纳米合金,并以此为主体材料表面包覆石墨烯的核壳结构复合材料SbSn/rGO用作钠离子电池负极材料。通过XRD、SEM、EDS测试分析材料的物相结构与形貌,通过循环伏安、恒流充放电测试分析材料的电化学性能。研究表明,SbSn/rGO复合材料缓解了SnSb纳米合金团聚和体积膨胀效应,增强了材料的循环稳定性和倍率性能。SbSn/rGO复合材料150 mA·g^(-1)电流密度及0～3 V充放电电压测试,首次充放电容量为650、700 mA·h·g^(-1),第50次循环的放电比容量保持在350 mA·h·g^(-1),大幅度提高钠电负极材料比容量和循环稳定性。

Gd^(3+),Tm^(3+)和Yb^(3+)掺杂的Y_2O_3微晶中Gd^(3+)离子的紫外上转换发光及其增强的研究

采用均相沉淀法制备了Y(OH)3微米颗粒,经1 100℃焙烧后制备出具有上转换发光性质的Yb3+-Tm3+-Gd3+共掺的Y2O3微米晶体,讨论了Yb3+-Tm3+-Gd3+在Y2O3中能量传递过程及壳层对发光强度的影响。980 nm近红外光激发下的上转换光谱表明,在Yb3+-Tm3+-Gd3+共掺Y2O3体系中,核-壳结构大幅提高了Gd3+离子和Tm3+离子的上转换发光强度,尤其是样品在紫外发光部分的增强相比于可见和红外光部分更为明显。同时,通过研究Tm3+和Gd3+在不同波段的发光强度与泵浦功率的关系探讨了氧化物中上转换发光的机制。

类石墨相氮化碳的制备及可见光催化性质研究

利用两种廉价前驱体,通过热聚缩作用成功制备类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),通过XRD,FT-IR测试验证了实验产物的物理化学性质。两种g-C_3N_4的光催化性能通过在可见光下降解Rh.B的性能进行评定。由尿素制备的g-C_3N_4在60min的光照条件下去除水中染料达到99%以上,而由硫脲制备的g-C_3N_4去除率不足50%。同时通过SEM、BET等测试对影响g-C_3N_4的光催化性能的因素进行对比讨论。尿素制备的g-C_3N_4呈现为纳米片层状,比表面积达到50m2/g,是硫脲制备的g-C_3N_4的2.78倍,由此可知,微观形貌以及比表面积是影响催化性能的重要因素。

燃料电池用质子交换膜先进材料

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)具有高功率密度、稳定性高、对环境友好等优点,被认为是便携式电子设备、分布式发电站和电动汽车等动力装置的最佳替代电源。然而作为PEMFCs核心部件的质子交换膜(PEMs),其性能好坏影响着PEMFCs的寿命和效率。虽然PEMs材料的研发取得了一定的进步,但仍然存在使用寿命低、生产成本高等问题。文中介绍了关键的PEMs材料,综述了PEMs材料的有机-无机改性方法及研究进展,提出了目前研究的热点问题和未来的发展方向。

聚乙烯亚胺包覆的银纳米簇基荧光探针的制备及其铜离子检测性能研究

选用硝酸银和支化聚乙烯亚胺为原料,以抗坏血酸为还原剂,通过微波辅助合成的方法一步制备水相的银纳米团簇。制备出的银纳米团簇具有优异的荧光功能和稳定性,可作为一种新型的污染物检测探针在重金属离子的快速检测领域发挥重要作用。

金纳米星/TiO_(2)/杯芳烃复合光催化材料的制备及可见光催化降解罗丹明B

先用各向异性的Au纳米星(AuNS)与TiO_(2)复合构筑金属-半导体异质核壳结构,再将硫杂杯[4]芳烃(STC[4]A)功能化于TiO_(2)/AuNS表面制得Au纳米星/TiO_(2)/杯芳烃(AuNS/TiO_(2)/STC[4]A)复合光催化材料,并通过紫外可见光谱(UV-Vis)、Fourier变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等对材料进行表征,考察AuNS/TiO_(2)/STC[4]A对罗丹明B(RhB)的光催化降解活性.实验结果表明,AuNS/TiO_(2)/STC[4]A对RhB降解率可达99%,5次循环实验后,降解率仅降低1.8%.

环糊精修饰的Fe3O4纳米微球制备及其对水中甲基橙染料的吸附研究

磁性纳米材料由于同时具备磁学特性和纳米材料的某些特性,在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。环糊精(CD)分子独特的空腔结构可与多种分子发生包合作用,形成主客体超分子包合物,使其在环境科学、催化、医药工业等领域被广泛应用。采用分步合成的方法制备了环糊精修饰的磁性纳米材料(Fe3O4-CD),并探究其对水中甲基橙分子的吸附去除效果。

谷氨酸类脂分子在不同溶剂中的自组装性质及机理研究

以N-Boc-D-谷氨酸和不同链长的烷基氨为原料,1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和1-羟基苯并三唑为缩合剂制得N,N'-双十二(双十四,双十六)-D-Boc-谷氨酸二酰胺(DBGn);DBGn在二氯甲烷中用三氟乙酸水解合成了N,N'-双十二(双十四,双十六)-D-谷氨酸二酰胺(DGn),其结构经1H NMR和MALDI-TOF-MS确证。采用FT-IR,SEM和XRD研究了DGn在不同溶剂中的成胶性能。结果表明:Boc基团之间的氢键相互作用和长烷基链之间的疏水作用有利于凝胶的形成。