生物模板法制备TNS/C复合材料及其光催化性能研究

以生物质材料玉米杆作为模板和碳源,将钛酸丁酯浸渍于玉米杆中,通过高温煅烧原位制备了的TiO2纳米片/碳(TNS/C)复合材料。生物质在煅烧过程中形成碳骨架并固载了TiO2,使其形成纳米片层结构,形成了TNS/C异质结。以在紫外下对苯酚的去除率和矿化率评价光催化活性,考察了不同煅烧温度和模板用量对TNS/C复合材料光催化性能的影响,结果显示在煅烧温度为700℃,模板用量为0.75 g条件下制备的TNS/C复合材料具有最佳的光催化性能,适量的碳材料有助于提高光生电子空穴的分离效率,进而大幅提高了材料在对苯酚的去除效果和光催化矿化苯酚的能力。

MoS_(2)基复合薄膜真空高温摩擦学性能及其机理研究

采用闭合场非平衡磁控溅射技术分别制备了纯MoS_(2)薄膜以及MoS_(2)-Ti和MoS_(2)-Ti-TiB2复合薄膜,利用真空高温摩擦试验机对比考察三种薄膜在真空环境中25~300℃下的摩擦学性能,通过拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等分析复合元素对薄膜结构的影响以及摩擦前后薄膜结构的变化,探讨摩擦磨损机理.结果表明:纯MoS_(2)薄膜以(002)和(100)晶面取向生长,结构疏松,硬度低,在真空不同温度下摩擦寿命很短;Ti和TiB2复合后,薄膜呈现致密的非晶结构,硬度升高;MoS_(2)-Ti薄膜在低温下(25和100℃)下具有优异的摩擦学性能,当温度达到200℃以上时,摩擦寿命急剧降低;MoS_(2)-Ti-TiB2复合薄膜在25~300℃全温度范围内都保持低的摩擦系数和磨损率,这与其致密的非晶结构、摩擦界面MoS_(2)(002)晶面有序化以及高硬度耐高温TiB2掺入有关;低温下薄膜以磨粒磨损为主,高温下以擦伤为主.

高熵陶瓷材料的研究进展

高熵合金概念的提出不仅极大地丰富了金属材料体系,同时也打开了传统陶瓷材料的设计枷锁。近些年,随着高熵合金的快速发展,人们逐渐将多主元高熵化的设计思路扩展到陶瓷材料,开发设计出了一系列多主元高熵陶瓷材料。得益于其独特的结构以及与高熵合金相似的“四大效应”,高熵陶瓷材料表现出了一系列优异的力学、热学、摩擦学性能。从制备方法、结构特点和性能出发,主要介绍了高熵氧化物陶瓷、高熵碳化物陶瓷、高熵氮化物陶瓷和其他高熵碳氮化物、硼化物、硅化物、硫化物等的国内外研究进展,对不同体系表现出的性能特点做出分析与总结,最后对高熵陶瓷材料的发展前景进行了展望。

MoS_(2)-C异质复合薄膜的真空超滑行为及其机制研究

采用闭合场非平衡磁控溅射技术制备了MoS_(2)-C异质复合薄膜,利用多环境可控摩擦试验机测试了薄膜在真空环境中的摩擦学性能,通过拉曼光谱仪(Raman)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段分析了薄膜摩擦前后结构的变化,探讨了超润滑机理.结果表明:复合薄膜呈现致密的“纳米晶/非晶”结构,在真空中具有优异的摩擦学性能,保持了超低摩擦系数(0.006~0.009)和磨损率[1.026×10^(-7)mm^(3)/(N·m)],达到了超润滑状态.摩擦过程中碳选择性转移到钢球表面形成非晶碳转移层,薄膜磨痕表面形成有序的MoS_(2)(002)晶面,摩擦发生在MoS_(2)有序晶体和非晶碳转移膜之间,形成非公度异质接触,降低摩擦系数实现超润滑.钢球/MoS_(2)-Ti、a-C:H/MoS_(2)-Ti摩擦配副在相同条件下的不同摩擦行为,也证明了上述超润滑机理.

环境中的微塑料污染及降解

由于塑料制品的过度使用并且难以进行回收,导致大部分塑料进入自然环境中。在生物和非生物因素共同作用下其理化性质发生变化,对大气、水体、土壤造成严重的微塑料(MPs)污染,甚至对人体产生了一定程度的负面影响。随着环保意识的提高,寻求一种高效绿色的塑料降解方式显得尤为重要。生物降解因绿色环保、无二次污染等优点引起了人们的广泛关注。本文首先概括了大气、水体、土壤中的MPs污染的来源及危害,其次进一步总结了塑料的生物降解与非生物降解与不同类型塑料的酶降解机制,最后,对MPs的生物降解未来的研究方向进行了展望。

生物质炭材料的制备与应用研究进展

生物质具有可再生、污染小、分布与来源广等优势,利用生物质资源制备生物质炭材料具有显著的经济效益。生物质炭材料比表面积大、结构稳定,具有高的含碳量和高的阳离子交换量,已成为当下生物质资源综合利用的重要途径。详细阐述了生物质炭材料的制备、改性及其应用,主要介绍了制备生物质炭材料的制备方法,生物质炭材料的改性途径等。目前生物质炭材料主要应用于土壤修复与改良、废水处理、制备催化剂和用作电极材料等方面,通过对生物质炭材料的有效利用将从一定程度上缓解石化能源危机。

Ag_(3)PO_(4)/多孔氮化硼复合材料的制备及可见光催化性能

使用原位沉淀法制备了Ag_(3)PO_(4)/多孔氮化硼(PBN)复合光催化材料。通过XRD、FT-IR、XPS及SEM、TEM等对其结构和形貌进行表征,使用UV-Vis DRS、PL对其光学性能进行分析。结果表明,与单体Ag_(3)PO_(4)相比,Ag_(3)PO_(4)/PBN复合材料的比表面积更大,带隙宽度更窄,空穴电子复合率更低。光催化降解罗丹明B(RhB)实验结果表明,Ag_(3)PO_(4)/PBN复合催化剂在PBN含量为70mg时催化效果最好,在可见光照射10min后,0.03g复合光催化剂对RhB溶液(50mL,30mg/L)降解率达到99.6%;5次重复实验后,催化剂的催化性能几乎没有发生变化,表明Ag_(3)PO_(4)/PBN复合催化剂具有优良的降解性能。

Fe_(2)O_(3)/氮掺杂生物质碳复合材料制备及其在超级电容器中的应用

开发具有离子/电子传输速度快,表面化学可调的可再生、低成本、环保的电极材料是目前储能器件发展的迫切需要。近年来,生物质碳材料因其低成本、可再生、循环性能好等优点备受关注,但其比电容和能量密度较低影响了其实际应用。在此,将生物质废弃物转化为具有良好化学性质的碳材料,并通过杂原子掺杂生物质碳材料与过渡金属氧化物Fe_(2)O_(3)进行复合,利用Fe_(2)O_(3)与氮掺杂碳的互补优势,以一步碳化法制备出Fe_(2)O_(3)/氮掺杂生物质碳(NBCs)复合材料,表现出优异的电化学性能。结果表明:Fe_(2)O_(3)/NBCs作为负极材料在1 A·g^(-1)电流密度下的比电容为575 F·g^(-1)。同时,将Fe_(2)O_(3)/NBCs-700℃和NiCoFe-P分别为负极和正极材料组装成不对称超级电容器,在功率密度为800 W·kg^(-1)的情况下,能量密度达到33.3 W·h·kg^(-1)。组装的不对称超级电容器还表现出优异循环稳定性,经过3500次循环后仍保持82.4%的电容。因此,Fe_(2)O_(3)/NBCs作为负极电极材料,是极具有前途的超级电容器电极材料。

TG和Py-GC/MS研究不同烟草的热解特性

利用TG和Py-GC/MS对兰州、猴王和中华三种香烟的烟丝进行了热解特性分析,并用商业烟嘴过滤器和GC/MS对香烟中的烟焦油进行了收集与组成分析.结果表明,三种品牌的香烟烟丝在相同的气氛下热失重曲线的变化基本类似.热失重主要发生在第Ⅱ(120℃~360℃)和第Ⅲ(360℃~600℃)阶段,与N_(2)气氛相比,O_(2)气氛下烟丝的热解速率和总失重明显增加,尤其对第Ⅲ阶段的热解有明显促进作用.三种香烟的烟丝热解挥发分中组分含量不同,兰州、猴王和中华烟的烟丝热解挥发分中烟碱含量最高,分别达到8.35%、6.53%和6.24%;三种品牌香烟的烟焦油含量大小顺序为中华>兰州>猴王.三种香烟的烟焦油组成差异明显,兰州烟和中华烟的烟焦油中含量最高的是烟碱,而猴王烟的烟焦油中含量最高的是醇类化合物.

辩论式教学在《化工工艺学》课程中的实践探索

辩论式教学是一种非常有效的教学方法,和常规的教学方法相比,它更倾向于以学生为主导,突出了学生在课堂中的参与、研讨、探究、体验等特点。在《化工工艺学》课程加入了辩论式教学,增强了学生学习的兴趣,活跃了课堂的气氛,提高了学生自主查询整理资料的能力,教学效果显著,最后通过调查,85%以上的学生更愿意接受辩论式教学。当然在实践和探索辩论式教学的过程中,仍然需要总结经验和方法,以便于应用于其他专业课的教学中。

壳聚糖/磁性铁凹凸棒石对四环素的吸附研究

将纳米磁性氧化铁负载于改性凹凸棒石,之后利用壳聚糖对其进行包覆,并以戊二醛为交联剂使其充分交联,制备得到壳聚糖/磁性铁改性凹凸棒石复合材料,并利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X光电子能谱(XPS)对复合材料的结构进行系统表征。将该复合材料应用于对四环素废水的吸附处理,结果发现该材料对水中的四环素具有较高的吸附量,在298 K下可达184.96 mg/g,远高于凹凸棒石和壳聚糖的吸附量,且吸附材料易于与废水分离。对其吸附特性进行研究,发现其在酸性条件下对四环素的吸附量明显高于碱性条件下,当pH=5时达到最高;吸附过程符合准二级动力学方程和Sips模型,说明四环素主要通过化学作用被复合材料吸附,且材料表面均匀;材料对四环素的吸附机理包括螯合、静电吸附、硅酸盐键合、氢键连接及π-π堆积等。

甲基乙基亚硫酸与亚氨基负离子多组分反应及机理的理论研究

采用分子动力学方法研究了一系列同比例(5:5,10:10,20:20,50:50)和不同比例(20:30,20:40,20:50和30:20,40:20,50:20)的亚氨基负离子与甲基乙基亚硫酸的反应显示,有较多的亚氨基转化为氨气,同时甲基乙基亚硫酸分解为甲醇、乙醇和一些小的碳化合物等物质.通过密度泛函的B3lyp和Bhandhlyp两种方法,在6-311++G(3df,3pd)水平下对其反应机理进行研究表明,此反应为多通道多步骤的反应体系,无论主反应还是次反应均为放热反应,其中生成产物为P1(CH_(3)OSO_(2)^(-)+NH_(3)+C_(2)H_(4)),P2(CH_(3)OSO_(2)^(-)+NH_(2)CH_(2)CH_(3)),P3(CH_(2)O+SO_(2)+NH_(3)+C_(2)H_(5)^(-))的路径为最佳反应通道,而生成P4(CH_(3)NH_(2)-+CH_(3)CH_(2)OSO_(2))和P5(CH_(3)-+NH_(3)+SO_(2)+CH_(3)CHO)次之,均在实验上是可检的.产物P6(CH_(3)CH_(2)OH+NSO-+CH_(2)OH),P7(CH_(2)O+NH_(3)+CH_(3)CH_(2)OSO)和P8(CH_(3)CHO+NH_(3)+CH_(3)OSO)的生成过程因存在较高势垒,为标题反应的次要路径.理论计算结果与实验一致.

改性二氧化钛光解水制氢应用的研究进展

能源短缺和全球变暖是当今世界面临的2个主要问题,利用光催化水解制氢技术被认为是最有前途的清洁太阳能转换技术。该文系统介绍了用于光催化水解制氢的二氧化钛光催化材料,二氧化钛、离子掺杂二氧化钛和半导体复合二氧化钛光催化剂的制备方法,基于二氧化钛、离子掺杂二氧化钛和半导体复合二氧化钛光催化剂优异的物理和化学性质,讨论了光催化剂水解制氢的影响因素,综述了在光催化制氢领域的应用,展望了在光催化领域的发展趋势,旨在为进一步研究二氧化钛和二氧化钛基光催化剂的光催化制氢性能相关应用提供参考。

3D打印光敏聚酰亚胺的研究进展

聚酰亚胺作为一种高性能的特种工程材料,因为其优秀的耐高温的性能,被广泛应用航空、航天、液晶、微电子等众多领域,并且随着光敏聚酰亚胺的出现,使得聚酰亚胺可以更好的结合3D打印技术,将聚酰亚胺制品的精度提高到了一个新的高度。综述了国内外光敏聚酰亚胺的研究进展,对光敏聚酰亚胺进行了系统的分类,并展望了光敏聚酰亚胺未来的发展方向。

活性炭对苯酚溶液的吸附性能研究

以活性炭为吸附剂、苯酚水溶液为模拟废水原料,采用紫外分光光度仪测定不同条件下活性炭对于苯酚模拟废水的吸附效果;单因素实验的最佳工艺条件为:吸附时间38 min、吸附温度为20℃、苯酚水溶液pH值为3、水浴恒温振荡器转速为200 r/min、活性炭粒径为0.125 mm,最佳工艺条件下活性炭对苯酚水溶液的吸附量为69.1 mg/g;正交试验表明吸附条件的影响大小依次为:苯酚水溶液的pH>水浴恒温振荡器转速>活性炭粒径>吸附温度。

Fe/Zn改性市政污泥生物质炭对四环素的吸附性能研究

采用了KOH活化和Fe/Zn改性制备了一种全新的KOH-Fe/Zn生物炭(KOH-Fe/Zn-BC),以去除四环素。利用FTIR、SEM-EDS、N_(2)吸附等温线和XPS,对吸附剂的化学、形态和结构特征都进行了表征。通过EDS图像可以看出,对比吸附前后材料表面元素分布,Si、Fe和Zn的元素含量减少了,这与XPS的分析结果一致,元素与TC分子发生了相互作用。BET结果表明,KOH-Fe/Zn-BC的比表面积达191.47m^(2)/g。即使在外部离子和pH的干扰下,吸附剂仍然具有良好的吸附能力,在298K下对TC的吸附量可达230.77mg/g。吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温线。对KOH-Fe/Zn-BC的吸附机理进行了评估,并将其归因于静电吸引作用、氢键相互作用以及物理吸附和化学吸附的协同作用。研究结果为市政污泥生物质炭去除水体中四环素提供了理论依据。

新型光催化剂磷酸银的研究进展

磷酸银(Ag_(3)PO_(4))光催化剂的量子产率高达90%,在可见光照射下具有极强的光催化活性,但是Ag_(3)PO_(4)存在光腐蚀严重、光生电子和空穴寿命短等缺点,限制了其在生活实际的应用.本文首先介绍了Ag_(3)PO_(4)光催化剂的结构特点、制备方法与反应机理,然后着重评述了通过形貌调控、贵金属沉积、负载、构建半导体异质结等方法改善Ag_(3)PO_(4)的光催化性能以及在降解污染物、光催化制氢、光催化还原CO_(2)中的应用,最后指出目前关于Ag_(3)PO_(4)光催化剂研究中仍存在的不足,对Ag_(3)PO_(4)光催化剂未来的发展趋势进行展望.

铱催化简单醚导向的环丙烷类化合物对映选择性C(sp^(3))—H硼化反应

过渡金属催化的不对称碳氢活化反应是构建手性分子的一种重要策略,采用这种方法合成手性环丙烷类化合物是一种有吸引力的选择.含醚基的手性环丙烷结构模块,是生物活性分子和合成中间体的重要片段[1-2].在均相催化过程中,阴离子、导向基团(DGs)以及配体的配位能力都对反应性能起着至关重要的作用,底物中的导向基团还会影响产物的区域选择性.

过渡金属催化不对称C—H硼化反应研究进展

过渡金属催化不对称C—H硼化反应是构建手性有机硼化合物最为有效的策略之一, 具有原子和步骤经济性, 在合成化学、药物化学和材料学等领域受到广泛关注. 新型手性配体的设计与合成是过渡金属催化不对称C—H硼化反应成功的关键, 根据手性配体的设计和发展过程, 对近年来实现的过渡金属催化不对称C(sp^(2))—H和C(sp^(3))—H硼化反应的研究进展进行综述.