苯并噁嗪树脂的研究新进展:智能化应用及能源、环境领域应用

苯并噁嗪树脂是一种高性能热固性树脂,因其具有高热稳定性、高残炭率、阻燃、低吸水率、低收缩率、固化过程中不释放副产物或副产物释放受限、良好的机械性能等特点,而成为酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂等高性能聚合物的有力替代品,在航空航天、电子电路板、共混物和合金等工业中得到了广泛的应用。虽然苯并噁嗪树脂有多种应用,但人们对聚苯并噁嗪的研究主要集中在复合材料的合成,以及替代传统的环氧树脂和酚醛树脂方面。由于聚苯并噁嗪包含叔胺和可形成氢键的酚羟基等独特的分子结构,同时具有高的分子设计灵活性,因此它在许多新兴领域同样具有不容忽视的应用潜力。在智能化应用方面,利用聚苯并噁嗪可以很容易地获得诸如电化学活性涂料、疏水表面等;而借助聚苯并噁嗪及其前驱体所具有的超分子结构,能够得到具有自修复功能的苯并噁嗪树脂;另外,还可利用苯并噁嗪构建形状记忆聚合物以及近红外(NIR)和多色电致变色材料。在能源、环境领域,由于N和O原子或硫醇、羧酸等官能团拥有金属结合能力,因此苯并噁嗪树脂可以用于吸附水中的金属离子;此外,含硫聚苯并噁嗪树脂还可用于锂硫电池正极。本文综述了聚苯并噁嗪类材料的智能化应用及在能源、环境领域的应用,并探讨了聚苯并噁嗪类材料的性能与结构之间的关系。

微纳米气泡/UV/H_(2)O_(2)协同处理垃圾渗滤液中典型污染物

以垃圾渗沥液中的典型有机污染物正己酸为处理目标,探究其在MB(微纳米气泡)联合UV(紫外光)活化H_(2)O_(2)的作用下的降解规律,探讨不同处理方式、微纳米气泡进气量、紫外灯功率、初始pH值、H_(2)O_(2)体积分数以及共存离子等影响因素对模拟垃圾渗沥液COD降解效果的影响。结果表明:MB/UV/H_(2)O_(2)体系的协同系数达到31.56,证明其有显著的协同效应,该体系能够有效降低模拟垃圾渗滤液中的COD,其降解过程符合拟一级反应动力学模型。当反应时间180 min、H_(2)O_(2)体积分数2×10^(-3)、pH=4、UV功率10 W、MB进气量30 mL/min时,模拟垃圾渗沥液COD去除率可达到94.54%,TOC(总有机碳)去除率为59.10%。共存离子实验表明,实际垃圾渗滤液中的氯离子会降低反应速率。自由基淬灭实验结合EPR结果表明,在MB/UV/H_(2)O_(2)体系中主要产生羟基自由基和单线态氧。

酸刻蚀泡沫镍增强磷化镍的析氢催化性能

氢能作为一种资源丰富、高能、无污染的"绿色能源",被认为是后石油时代解决能源和环境危机的理想能源之一。选择三维结构的泡沫镍(NF)为基底,采用0.3%(质量分数)氢氟酸(HF)对NF表面进行化学刻蚀,"开凿"形成比表面积高、电解液和析出气体易扩散的开放结构,联用固相还原法进行原位磷化,获得一体化Ni_2P/E-NF催化电极。实验结果表明,形成的一体化Ni_2P-NF催化电极避免了使用粘结剂,电极表面结构粗糙度是未刻蚀NF的2.8倍,暴露的活性位点多,在碱性条件下显示出较高的析氢反应(HER)活性,其起始析氢过电位约27mV,在电流密度达到10mA/cm^2时,析氢过电位也只有约63mV,经过4 000圈循环伏安扫描依然保持良好的稳定性。

环氧树脂在纳米技术中的应用

综述了环氧基纳米复合涂料的研究进展。将纳米颗粒掺入环氧树脂中可能会加速或阻碍热固性复合材料中的交联反应,从而影响环氧复合材料的微纳米结构、与基材的粘附程度、耐腐蚀性、粘弹性以及流变性能等。因此,了解固化程度、交联结构和环氧纳米复合涂料性能之间的相互关系至关重要。纳米结构的环氧涂料具有防腐蚀、自修复、防污和抗菌等功能,已广泛用作航空航天和船舶涂料。

活性炭吸附典型含氮消毒副产物前体物的性能比较

新兴含氮消毒副产物较常规消毒副产物的浓度更低但毒性更强,去除难度更大。提出采用活性炭对形成含氮消毒副产物的前体物(以色氨酸为例)进行去除,比较常规和新型活性炭对前体物的去除性能,并阐释原因。研究发现:粉末状活性炭(PAC)和活性炭纤维(ACF)对色氨酸的最大等温吸附量分别为37.31 mg·g^(-1)和178.57 mg·g^(-1);对色氨酸的吸附速率分别是5.95×10^(-2)sec^(-1)和1.7×10^(-3)sec^(-1);两种类型的活性炭的吸附动力学均属于伪二阶动力学,且都符合Langmuir吸附等温方程(r^(2)≥0.99);ACF比PAC具有更大的比表面积,更大的总孔体积、更小的平均孔径和更多的表面官能团。在15℃~45℃范围内,两者对色氨酸均是熵推动的自发吸附,吸附推动力先增加后减小,但PAC和ACF对色氨酸的吸附分别为物理吸附和化学吸附;研究结果表明:由于含氮消毒副产物前体物的分子量普遍较小,因此ACF更适用于其前体物的去除;由于ACF孔径较小,吸附速率较慢,因此需要保证充足的吸附接触时间。

TiO2/g-C3N4在泡沫陶瓷表面的负载及光催化空气净化性能增强

以市售P25(TiO_2)和g-C_3N_4为原料,以多孔氧化铝泡沫陶瓷为载体,进行了负载型光催化组件的设计与环境应用.运用浸渍提拉-热处理法制备负载P25/g-C_3N_4的泡沫陶瓷组件,对其微结构进行了表征测试,并将其应用于空气中NO的去除.结果表明,P25/g-C_3N_4在氧化铝泡沫陶瓷表面负载牢固,P25/g-C_3N_4禁带结构匹配有利于光生电荷的分离.研究了P25/g-C_3N_4比例对光催化性能的影响,当g-C_3N_4占P25的量为30%时,负载组件的光催化性能最佳,对NO的去除率达到79.6%.在5次循环反应后,负载型光催化剂表现出良好的稳定性.本研究为P25/g-C_3N_4复合光催化剂的空气净化应用提供了思路和技术基础.

双性磁屏蔽复合材料的制备与效能

将Fe(OH)3与可膨胀石墨GIC共膨化制备了Fe3O4-GIC微集料,并将不同含量微集料与苯并恶嗪单体(BA-a)复合,固化后得到Fe3O4-GIC/PBA-a复合材料。采用傅里叶红外光谱、X射线衍射仪、示差扫描量热分析、扫描电镜、电导率、磁感应强度及电磁屏蔽效能测试研究了制备条件对微集料结构和性能的影响以及微集料含量不同的Fe3O4-GIC/PBA-a复合材料的固化及固化物的各项性能。结果表明,微集料的最佳制备条件如下:膨化温度1000℃,Fe(OH)3与GIC质量比1∶1。微集料可催化BA-a的固化,并与其发生交联反应。微集料与BA-a具有较好的相容性,随着微集料含量增多,复合材料的电导率以及磁感应强度均随之增大。在低频下,复合材料具有较高的磁屏蔽效能,微集料加入质量分数为2.5%时复合材料的电磁屏蔽效能最高达到22.3 dB。同时,微集料的加入可显著提高复合材料的热稳定性。

环氧基POSS催化固化苯并恶嗪树脂的结构与性能

采用八乙烯基笼型倍半硅氧烷合成了环氧基倍半硅氧烷(EPPOSS),将其与双酚A型苯并恶嗪(BA-a)熔融共混制备了系列BA-a/EPPOSS共混树脂。通过红外光谱、示差扫描量热分析、热机械性能分析、热重分析、扫描电镜、介电性能及冲击性能测试等研究了共混树脂的结构和性能。结果表明,共混树脂的固化温度降低,EPPOSS在低温开环后催化恶嗪环开环,并与BA-a发生共聚,生成复合材料。EPPOSS的质量分数在15%以下时,可在复合材料中均匀分散。EPPOSS的中空笼型结构可显著提高复合材料的介电性能,EPPOSS的质量分数为15%时,介电常数最小为2.72。随着EPPOSS的用量的增加,复合材料在高温下的耐热性和热稳定性提高,这是EPPOSS的无机骨架和体系交联密度增加所致。由于醚键的引入以及无机纳米粒子的增强作用,复合材料的韧性增强,冲击强度提高1倍。

可见光诱导Ag/AgX等离子体光催化净化NO的性能与机理

贵金属纳米颗粒的表面等离子共振效应使之在可见光区表现出显著的特征吸收.在可见光的诱导下,银/卤化银(Ag/Ag X,X=Cl,Br,I)复合物在污染物净化中表现出了优良的光催化性能.本研究采用室温沉淀法制备了Ag/Ag X等离子体光催化剂,对催化剂的微结构和光学性质进行了表征分析.将制备的Ag/Ag X应用于光催化净化空气中NO,Ag/Ag Cl因具有更强的等离子体效应和更高的电荷分离效率而表现出较高的光催化性能.运用原位红外光谱动态监测了Ag/Ag Cl光催化净化NO的反应过程,从分子层面揭示了Ag/Ag Cl等离子体可见光催化氧化NO的反应机理.本研究为贵金属基等离子体光催化剂的作用机理及空气净化应用提供了新的认识.