CO_2捕集炭膜的前驱体结构设计及性能

从分子结构设计出发,合成了一系列新型刚性、高自由体积的聚酰亚胺炭膜前驱体,并制备了炭膜.采用热重分析(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)研究了不同聚酰亚胺前驱体的热分解特性及在热解炭化过程中化学结构、微结构的变化规律;测试了所制备炭膜的气体分离性能.结果表明,前驱体的自由体积分数显著影响炭膜的气体分离性能;聚合物结构越具刚性,自由体积越大,所得炭膜结构越疏松,极微孔道尺寸越大,越有利于气体分子在炭膜极微孔道中的渗透、扩散与传输.其中,刚性大体积基团芴基、酚酞cardo基团和六氟异丙基的引入能有效破坏分子链间的堆积,提高聚合物的自由体积,所形成炭膜的结构较疏松,均表现出优异的气体渗透性和分离选择性,超越了Robeson上限,解决了传统炭膜气体渗透性能低的问题.特别是采用羟基官能化聚酰亚胺前驱体制备的炭膜在保持较高气体分离选择性的同时,CO_2气体的渗透性高达24770 Barrer(1 Barrer≈7.5×10-18m2·s-1·Pa-1),可实现对CO_2的有效分离和捕集,展现出良好的商业化应用前景.     

Hβ/Al-SBA-15介微孔复合分子筛负载Ni-W催化剂对萘加氢裂化制BTX的催化性能

采用后合成法制备Hβ/Al-SBA-15复合分子筛,利用XRD、N_2吸附、Py-IR、NH_3-TPD、SEM和TEM等手段进行表征。用浸渍法将Ni-W活性组分担载在Hβ/Al-SBA-15载体上,制备Ni-W/Hβ/Al-SBA-15催化剂,以萘为模型化合物,考察该催化剂的加氢裂化性能。结果表明,所合成的Hβ/Al-SBA-15复合分子筛既有介孔结构又有微孔结构,并同时具有B酸和L酸中心,酸性强于SBA-15。具有适度酸性位和介微孔结构的Ni-W/Hβ/Al-SBA-15催化剂,对萘加氢裂化具有较高的萘转化率和BTX选择性,分别为96%和61.1%。     

热溶液中Nafion膜电极电化学分析法测定偶氮二甲酰胺

基于偶氮二甲酰胺在热溶液中的高溶解度及其与Nafion膜电极的静电作用,建立了偶氮二甲酰胺的电化学分析法.考察了偶氮二甲酰胺溶解度的温度效应,研究了偶氮二甲酰胺在Nafion膜电极上还原反应的机理.利用热溶液中偶氮二甲酰胺在Nafion膜电极上的伏安响应,用差分脉冲伏安法测定了面粉中的偶氮二甲酰胺含量.在水浴恒温80℃、pH 6.0的实验条件和优化的测试参数下,Nafion膜电极的电流响应与偶氮二甲酰胺的浓度在0.93～ 10.5 μg/L范围内呈线性关系,检出限为0.58 μg/L(S/N=3),对实际样品测定的相对标准偏差小于5.9％,回收率为95.8％ ～ 104.0％,氨基脲和呋喃西林不干扰偶氮二甲酰胺的测定.     

二氧化硅纳米均孔膜修饰电极检测化妆水中的抗氧化剂

制备了氧化铟锡(ITO)电极支撑的二氧化硅纳米均孔膜,保留胶束模板在纳米通道内,得到二氧化硅和胶束复合膜修饰的电极,并将其用于化妆品中丁基羟基苯甲醚和叔丁基对苯二酚的电化学检测。该均孔膜孔径2.3 nm,具有精确的尺寸筛分能力;胶束尾部的碳氢长链提供了疏水微环境,能够在水溶液中快速萃取和富集疏水有机分子。该电极对两种抗氧化剂的检测均获得了较好的灵敏度、线性范围和检测限,加标回收率分别为96.4%和104%,表明该电化学传感器具有一定的应用潜力。     

质子交换膜燃料电池零下冷启动研究

在零下启动过程中,质子交换膜燃料电池阴极中氧气还原反应生成的水会在催化剂层内部结冰,因而阻碍氧气传输,覆盖催化剂层反应活性位点,降低电化学活性面积,影响燃料电池发电性能,甚至会导致零下启动失败;同时,结冰/融化循环还会破坏膜电极结构,影响燃料电池寿命。因此,质子交换膜燃料电池零下启动技术的研究对促进燃料电池汽车的推广应用有重要意义。本文针对质子交换膜燃料电池的零下启动过程,从实验研究、机理解释、模型分析及策略开发等角度对文献内容进行了梳理,并对涉及质子交换膜燃料电池零下启动过程的专利技术进行了总结。     

抗污染高分子分离膜研究进展

高分子分离膜已广泛应用于水处理、食品、生物医药等领域。然而,常用的膜材料如聚醚砜(PES)、聚砜(PSf)、聚偏氟乙烯(PVDF)等容易吸附蛋白质和微生物形成膜污染,进而影响膜的性能和使用寿命。膜污染尤其是膜的生物污染成为限制膜广泛应用的主要瓶颈之一。本文从亲水改性、抗菌改性及亲水抗菌双功能改性三方面综述了控制膜污染的研究进展和现状,并对其未来发展方向进行了展望。     

预嵌锂用穿孔集流体对锂离子电容器电化学性能的影响

将石墨涂覆于传统铜箔(CCC)与穿孔铜箔(PCC)集流体表面,通过内部短路的方式进行预嵌锂处理,再以商业化的活性炭及预锂化的石墨分别为正、负极材料组装成锂离子电容器(LIC)。以PCC为集流体的LIC在0.1和2.0 A?g~(-1)的电流密度下,能量密度分别为118.2和51.7 Wh?kg~(-1),并且在0.5 A?g~(-1)的电流密度下循环1000次后的能量密度保持率为90%;以CCC为集流体的LIC在0.1和2.0 A?g~(-1)的电流密度下的能量密度分别为125.5和43.3 Wh?kg~(-1),在同等电流密度下2.0-3.8 V之间循环1000次后的能量密度保持率仅为73.2%。进一步研究表明,石墨采用PCC在预嵌锂的过程中避免了金属锂沉积,生成了均一且稳定的固体电解质膜(SEI),有效防止充放电过程中SEI膨胀,活性物质与集流体间粘结力降低,活性物质脱落等现象发生。因此,LIC通过PCC完成预嵌锂后的自放电及内阻更小,具有更佳的倍率性能和循环性能。     

微纳米纤维素功能膜在能源与环境领域的应用

探寻绿色清洁的资源与材料以维持高效的社会经济增长是未来数十年人们面临的最大挑战之一. 可持续资源与绿色材料的开发是降低传统化石能源与材料比重的最有前途的方案. 纤维素作为一种可持续发展、 可生物再生、 储量丰富且低成本的天然高分子聚合物, 在众多领域中具有广泛的应用, 并且纤维素可以加工成各种构型, 包括气凝胶、 泡沫、 海绵和薄膜等. 本文介绍了不同形态的纤维素及其衍生物组装而成的功能膜在能源与环境中的应用, 综述了微纳米纤维素及其衍生物在先进功能化储能器件方面的最新进展和制备方案, 以及在用于水处理的膜分离技术中的应用, 其中重点讨论了微纳米纤维素及其衍生物功能膜在电池、 电容器及水处理等领域中的作用, 如隔膜、 柔性电极膜和分离膜等. 此外, 还对纤维素及其衍生物功能膜的未来发展进行了总结和展望.     

分子筛膜反应器的研究进展

分子筛膜具有规整的微孔结构(<1 nm), 耐高温高压、 抗有机溶剂, 在液相和气相小分子分离中受到广泛关注. 分子筛膜可以与催化反应耦合于一体构成膜反应器, 使反应过程与组分分离同时进行, 促进反应平衡移动, 达到反应强化的效果. 本文概述了近十年不同类型分子筛膜反应器在催化反应中的应用研究进展, 并对分子筛膜反应器未来的发展趋势进行了展望.     

不同取代位置的萘衍生两亲分子在气/液界面组装膜中的螺旋结构与圆偏振发光

Langmuir-Blodgett(LB)技术可在二维气/液界面上精确地控制分子之间的排列及堆积方式, 构建有序超薄膜及纳米组装体. 同时, 界面这一不对称环境也可有效放大组装体的手性信息, 实现超分子体系中的手性传递和手性放大. 本文研究了萘环取代位置不同的两种手性两亲分子——N,N′-双十八烷基-α-萘-L-氨基-谷氨酸二酰胺(1NLG)和N,N′-双十八烷基-β-萘-L-氨基-谷氨酸二酰胺(2NLG)在气/液界面的铺展及组装行为, 发现同分异构效应影响了两亲分子在界面的排列, 1NLG组装形成了均一的纳米带状结构, 而2NLG则形成了左手螺旋结构, 并且2NLG薄膜表现出圆偏振发光(CPL)性质, 其不对称因子(g_lum)比三维体相组装体(超分子凝胶)大23倍, 表明界面促进了超分子手性的放大.