基于溶胶-凝胶法的高附着力有机硅防雾减反射涂层的制备及其性能研究

选用3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)和N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺(NTMDA)作为原料,经环氧-氨基开环反应后得到含羟基有机桥连倍半硅氧烷前驱体GN.将GN与正硅酸乙酯(TEOS)按一定比例混合,在氨水催化条件下进行共水解缩聚得到有机硅溶胶,将溶胶沉积在基底上获得一系列有机硅减反射涂层,然后对所制备涂层进行不同温度热处理,得到附着力良好的减反射防雾涂层.重点研究GN含量对涂层微观结构、光学性能和附着力的影响以及热处理温度对涂层防雾性能和光学性能的影响规律.实验结果表明,GN具有“粘结”和“造孔”的作用.当V(GN)∶V(TEOS)为0.33∶1、处理温度为150℃时,涂层透过率不仅高达99.2%,而且具有良好的防雾效果,附着力达到0级.

非均相Fenton技术在废水处理中的应用进展

就非均相Fenton机理以及目前存在的不同类型的非均相Fenton催化剂及其在废水处理中的应用进行讨论。详细介绍了目前国内外对非均相Fenton机理的研究进展以及概述了矿石类、污泥基类、有机金属框架(MOFs)、多孔材料,其他金属类等不同类型的催化剂在废水处理中的应用。最后提出了非均相Fenton催化剂的未来研究重点,以期能使催化剂量化生产,并用于实际废水处理。

高速850/980 nm垂直腔面发射激光器的研究进展

垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有低损耗、光束质量好、光纤耦合效率高、调制速率高且易于与其他光电子器件集成等优势,在光互连、光存储、高速传输和通讯等领域得到了迅猛发展。随着大数据时代的到来,对建立高带宽、低损耗的高速光通讯网络提出了更高的要求。因此,近年来VCSEL在面向高速数据通讯中提高调制速率、降低能量损耗等方面得到了广泛的研究。首先介绍了用于短距离数据通讯中的近红外波段850和980 nm VCSEL器件的基本结构,然后从高速性能的影响因素出发对其进行合理的理论设计,综述了近年来850和980 nm VCSEL高速性能的研究进展,最后展望了VCSEL在未来数据通讯领域的发展趋势。

纤维素骨架支撑的高吸水性树脂的制备及性能研究

本研究以竹浆为原料,通过复合纤维素酶+低温碱尿素体系预处理得到改性竹浆纤维;然后以过硫酸钾为自由基引发剂,在N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的作用下,将丙烯酸接枝到改性竹浆纤维上,制备了一种新型纤维素骨架支撑的高吸水性树脂(MBPF-g-PAA)。采用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和场发射扫描电子显微镜对MBPF-g-PAA的结构和形貌进行表征。结果表明,聚丙烯酸成功接枝到竹浆纤维上,纤维素作为骨架增强了树脂内部多孔结构,树脂的吸水效果有明显改进;在优化合成条件下,MBPF-g-PAA的吸水倍率最高达980.87 g/g。此外,受金属阳离子“电荷屏蔽效应”的影响,不同阳离子盐溶液对树脂溶胀的影响依次为:Na^(+)>K^(+)>NH^(4+)>Mg^(2+)>Ca^(2+)>Fe^(3+)。

GaN基LED中V形坑缺陷的研究进展

自低温AlN、GaN形核技术和高温热退火技术实现了外延高质量GaN薄膜和激活p型GaN受主以来,GaN基光电器件得到了迅猛发展。但是,GaN基光电器件依然存在诸多基础性问题,特别是基于异质衬底外延的GaN基LED外延层中的位错密度高达10^(8) cm^(-2),内量子效率却超过50%。V形坑是GaN基LED外延层中一种常见的倒金字塔缺陷,6个侧面与c面的夹角均为62°。基于V形坑缺陷对LED光电性能影响的研究成果,介绍了V形坑中侧壁量子阱屏蔽位错理论:侧壁量子阱的In含量较低,其势垒高度大于c面量子阱,故在穿透位错周围形成了高势垒,阻挡载流子被非辐射复合中心所捕获。此外,还综述了V形坑缺陷的形成机理、附近区域的发光特性、对LED电学特性的影响以及通过优化V形坑调控LED光电性能的研究。

上流式厌氧氨氧化反应器的快速启动及微生物群落研究

为实现上流式厌氧氨氧化反应器的快速启动,本研究通过以厌氧颗粒污泥为接种污泥,调节不同阶段氨氮负荷的策略对培养过程中反应器的脱氮效能、生物污泥的形貌特征及反应器内微生物的群落结构进行了分析.结果表明:在反应器稳定阶段,NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N去除率达到90%以上,TN去除率及总氮去除负荷分别达到82%和0.504 kg N/(m^(3)·d),化学计量比ΔNH_(4)^(+)-N∶ΔNO_(2)^(-)-N∶ΔNO_(3)^(-)-N为1∶1.2∶0.24,接近理论值,运行140 d成功富集厌氧氨氧化菌,实现上流式厌氧氨氧化反应器的快速启动.反应器内生物体由黑色的厌氧颗粒污泥驯化培养为红褐色的厌氧氨氧化颗粒污泥,且粒径较大,系统启动140 d后0.3~1.8 mm的粒径占比达到了61.67%,表明其具备良好的沉降性能及脱氮效能.微生物群落结构分析表明浮霉菌门(Planctomycetes)的丰度由活性迟滞阶段的0.28%上升到稳定阶段的11.26%,反应器的启动过程中出现三种厌氧氨氧化菌属Candidatus Brocadia、Candidatus Hydrogenedens和Candidatus Kuenenia,其中Candidatus Kuenenia为优势菌属,占7.116%.

聚丙烯酸酯共聚物自愈合性能的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟方法构建了甲基丙烯酸甲酯(MMA)-丙烯酸丁酯(BA)共聚物微裂纹模型,研究了MMA与BA摩尔比分别为3∶7、4∶6、5∶5和6∶4,温度分别为25℃、50℃和75℃时MMA-BA共聚物的自愈合行为.从MMA-BA共聚物微裂纹模型的密度、均方位移、扩散系数和力学性能等方面评价了MMA-BA共聚物的自愈合性能,并对MMA-BA共聚物膜的自愈合行为进行了实验验证.结果表明,温度越高,MMA-BA共聚物微裂纹模型的愈合速度越快.当MMA与BA摩尔比为5∶5时,MMA-BA共聚物的微裂纹基本消失,自愈合性能最好,修复效率最高,且与实验测试的MMA-BA共聚物膜的自愈合行为变化趋势一致.

时代新人培育下通识教育与专业教育的融合与促进

通识教育着眼于培养全面发展和完整的人。将通识教育与专业教育有机融合,已成为我国高等院校培育时代新人,提升本科教育教学内涵式发展特别是专业内涵式全面发展的重要抓手。以通识教育和专业教育的相互融合与促进为研究视角,从通识教育融入专业教育的重要意义、融入现状等方面进行分析,探究我国高等院校通识教育与专业教育并举的教学理念和实施路径。研究发现,开展通识教育与专业教育融合与促进的教学研究建设,是高等院校促进学生全面发展育人体系的重要组成部分,也是本科教育适应新时代社会挑战的关键一环,通识教育与专业教育的融合对我国实施新时代人才培育成效及建设世界一流大学具有深远的影响。

Mannich反应改性高分子材料的应用进展

从Mannich反应的发展历史出发,阐述了Mannich反应的定义,着重介绍了Mannich反应改性乙烯基类聚合物的反应机理及其在制革、造纸、水处理、油田等领域中的应用,系统综述了Mannich反应改性木质素在吸附金属离子和复合材料中的应用,分析了Mannich反应改性蛋白质和Mannich反应改性其他高分子材料的应用进展。最后阐述了Mannich反应改性高分子材料研究的不足,针对性的提出应结合现代分析测试手段进一步深入对高分子材料的Mannich反应机理的研究,建立结构与应用性能之间的关系,加强理论研究指导性能优异材料的制备,与此同时开发Mannich反应在其他高分子材料的功能化改性方面的应用,拓展其应用领域等建议。

2-氨基-5-芳基-1,3,4-噁二唑的合成

以(取代)苯甲醛及盐酸氨基脲为原料,合成了中间体芳醛缩氨脲。再以1,4-二氧六环为溶剂,在无水碳酸钾与碘的作用下反应得到2-氨基-5-芳基-1,3,4-噁二唑。实验结果表明,2-氨基-5-芳基-1,3,4噁二唑优化合成条件为:n(苯甲醛缩氨脲)∶n(无水碳酸钾)∶n(碘)=1.0∶1.5∶0.6,反应温度80℃,反应时间6 h,产率84%以上。

有机桥连聚倍半硅氧烷光学防潮涂层的制备

以巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷为(MATMS)为原料,经巯-烯点击反应制备有机桥连硅烷前驱体3-三甲氧硅基丙基-2-甲基-3-[(3-三甲氧硅基)丙基硫代]丙酸酯(MPMA)。采用溶胶-凝胶法,MPMA在酸性条件下水解-缩聚得到溶胶,将其分别沉积在载玻片和聚醚酰亚胺(PEI)上得到有机桥连聚倍半硅氧烷涂层。通过测试水蒸气传输速率(WVTR)对涂层的防潮性能进行评价,并探究胶体老化时间对涂层防潮性能的影响。结果表明,溶胶老化30 h时,涂层的WVTR最低,为3.13 g/(m^(2)·d),具有优异的防潮性能,且涂层光透明性好,附着力达到0级,铅笔硬度为3H。

老化时间对桥联聚硅氧烷涂层防腐性能的影响

为提高涂层防腐蚀性能,以3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)和N-(3-三甲氧基硅基丙基)乙二胺(NTMDA)为原料,经环氧-胺基开环反应得到含羟基有机桥联硅烷前驱体(GN)。然后,前驱体GN在乙酸催化下制得硅烷溶胶。最后,将硅烷溶胶以浸渍-提拉方式沉积在Q235钢片上,得到含羟基桥联聚倍半硅氧烷涂层。用极化曲线和电化学阻抗谱等技术对涂层的防腐蚀性能进行评价,重点探究了胶体老化时间对涂层防腐蚀性能的影响规律。结果表明:当胶体老化时间为4 h时,涂层在低频0.01 Hz处的电化学交流阻抗相较于空白钢片高出1.5个数量级,具有优异的防腐蚀性能。另外,涂层附着力级别为1级。

含羟基桥连聚倍半硅氧烷涂层对Q235钢片防腐蚀性能的影响

以环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)和N-(3-三甲氧基硅基乙基)乙二胺(NTMDA)为原料,经过环氧-胺基开环反应生成有机桥连硅烷前驱体GN,然后采用溶胶-凝胶法在氨水催化下制备硅烷溶胶,最后将其以浸渍-提拉方式制备出了含羟基桥连聚倍半硅氧烷涂层.通过测试极化曲线和电化学阻抗谱等技术探究了不同老化时间对涂层防腐蚀性能的影响.结果表明,老化时间为4 h的涂层在低频区的电化学阻抗模值比裸Q235钢片高2.5个数量级,说明其具有良好的防腐蚀性能;同时,利用反射红外(ATR-IR)对老化时间为4 h的涂层的作用机理进行了分析,并用拉拔仪测试了不同老化时间的涂层在Q235钢片表面的附着力.结果表明,涂层与Q235钢片之间具有化学键作用,且随着老化时间的增大,涂层与基底的附着力先随之增大,后减小,在4 h时达到最大值.

无机盐电解质对纳米纤维素流变性能的影响

本课题研究了不同阴阳离子的无机盐电解质对纳米纤维素悬浮液流变性能的影响。结果表明,纤维素纳米纤丝(CNF)和纤维素纳米晶体(CNC)悬浮液具有“剪切稀化”行为,剪切速率由0.01 s^-1增加到1000 s^-1时,悬浮液黏度从1000 Pa·s持续降至0.1 Pa·s。纳米纤维素悬浮液中添加不同价态的金属盐NaCl、MgCl2、AlCl3、Na2CO3和Na3PO4,随着金属盐添加量从0.001 mol/L增加到0.5 mol/L,纳米纤维素表面的双电层被破坏,静电排斥力减弱,使纳米纤维素颗粒沉积聚集,纳米纤维素悬浮液出现凝胶化现象。此外,随着阳离子强度的增加凝胶化越来越明显,悬浮液黏度增大,储能模量和损耗模量也随之增加。相反,受金属离子“静电排斥效应”的影响,随着阴离子强度的增加悬浮液黏度和模量变化不大,阴离子对纳米纤维素表面形成的双电层结构没有明显的破坏,无法明显降低纳米纤维素之间的作用。因而,阴离子强度的增加对纳米纤维素悬浮液凝胶化作用不明显。

含芳基咪唑并[2,1-b]-1,3,4-噁二唑的微波合成

以2-氨基-5-取代苯基-1,3,4-噁二唑和α-溴代取代苯乙酮为原料,无水乙醇为溶剂,微波法合成了35种含芳基咪唑并[2,1-b]-1,3,4-噁二唑化合物,反应时间20 min,产率最高可达75%。目标化合物的结构均经IR、1H NMR、元素分析得以表征。与传统液相合成法相比,微波合成法具有操作简便、所需实验设备简单、反应时间短、产率较高、绿色环保等优点。

附着力增强型EG-BPSQ/SiO_(2)防雾减反射涂层的设计及制备

在N2氛围下,以二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGD)和3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)为单体[n(EGD)∶n(MPTMS)=1.0∶2.4],以1,8-二氮杂环[5,4,0]十一碳-7-烯(DBU)为催化剂,经巯-烯点击反应制备了巯醚-酯基桥连倍半硅氧烷(EG-BSQ)前驱体,再与乙酸和NaOH反应得到了EG预聚物(EG-BPSQ);然后,EG预聚物和SiO_(2)溶胶原位水解缩聚制备了EG-BPSQ/SiO_(2)(简称S-EG)复合溶胶;最后,采用浸渍提拉法制备了S-EG复合涂层。采用FTIR、SEM对S-EG复合涂层进行了表征,考察了V(EG预聚物)∶V(SiO_(2)溶胶)及处理温度对制备的S-EG复合涂层的静态水接触角、透过率、附着力、防雾性能和减反射性能的影响。结果表明,在SiO_(2)溶胶中引入EG-BPSQ,可以增强SiO_(2)纳米颗粒彼此之间、涂层与基底之间的黏结性能,EG-BPSQ同时具有着“黏结”与“造孔”的作用。当V(EG预聚物)∶V(SiO_(2)溶胶)=1∶3、处理温度为150℃时,复合涂层(HT-S-EG-3C)光透过率高达98.5%,比空白基底提高约8%,附着力均达到0级;静态水接触角为15°,较高的亲水性使其具有防雾效果和减反射性能。