含叔丁基吡喃鎓方酸菁染料的合成及溶解性能研究

合成了四个对称及不对称含叔丁基吡喃鎓方酸的菁染料,通过光谱和元素分析确定其结构,测定了它们的紫外-可见吸收光谱、熔点和溶解性能。结果表明吡喃鎓方酸菁染料比一般菁染料具有更长的吸收波长和更好的溶解性能。用Dye2的单晶分子堆积图解释了染料的熔点反常现象。     

微/纳米六方β-Co(OH)_2水热法制备及影响因素

在无模板和表面活性剂的水热条件下,调节反应参数,可以得到一致的片状六方相β-Co(OH)2和多层片状的β-Co(OH)2微/纳米材料.合适的反应条件下,可以制备一致的结晶性好的单片状六方相β-Co(OH)2.用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)以及选区电子衍射(SAED)等对反应产物进行了结构和形貌的表征.结果显示,Co(NO3)2的起始浓度、反应温度及溶液成分(异丙醇的加入)对反应产物的形貌结构有着重要的影响.     

利用β-环糊精提高聚碳酸1,2-丙二酯的热稳定性

将聚碳酸1,2-丙二酯与β-环糊精在60℃下固相共混,得到了两者的内含复合物.线性的聚碳酸1,2-丙二酯穿入β-环糊精分子空腔形成准聚轮烷结构,导致聚合物分子链的刚性增大,主链上受热易发生断裂的碳酸酯键由于受到环糊精空腔的保护变得稳定,聚碳酸1,2-丙二酯的热稳定性得到提高.实验结果表明,所得内含复合物的玻璃化转变温度(T_g)提高了5℃,在N_2氛围下10%热失重温度(T_(d-10%))增加了33℃.     

碱性聚合物电解质膜的表面锥形阵列结构提升燃料电池性能

燃料电池作为一种清洁高效的能量转换装置,被认为是构建未来社会可再生能源结构的关键一环。不同于质子交换膜燃料电池(PEMFC),碱性聚合物电解质燃料电池(APEFC)的出现使非贵金属催化剂的使用成为可能,因而受到了日益广泛的关注和研究。APEFC的关键结构是膜电极,主要由聚合物电解质膜和阴阳极(含催化层、气体扩散层)组成,膜电极是电化学反应发生的场所,其优劣直接决定着电池性能的好坏。因此,基于现有的碱性聚合物电解质及催化剂体系,如何构筑更加优化的膜电极结构,使APEFC发挥出更高的电池性能是亟待开展的研究。本文首先通过模板法在碱性聚合物电解质膜的表面构建出有序的锥形阵列,再将具有阵列结构的一侧作为阴极来构筑膜电极,同时,作为对比,制备了由无阵列结构的聚合物电解质膜构筑而成的膜电极,最后对基于两种不同膜电极的APEFC的电化学性能进行了对比研究。实验结果表明,锥形阵列结构可以将APEFC的峰值功率密度由1.04 W·cm-2显著提高到1.48 W·cm-2,这主要归因于在APEFC的阴极侧具有锥形阵列结构的聚合物电解质膜的亲水性的提升和催化剂电化学活性面积的增加。本工作为碱性聚合物电解质燃...     

基于环硼氮烷的高陶瓷产率SiBCN先驱体的合成与性能

聚合物先驱体转化法作为制备SiBCN陶瓷及其复合材料的重要途径,具有成型温度低、产物结构和组成可控等优点.设计合成合适的聚合物先驱体是提高陶瓷产率和性能的关键因素之一,本文采用三氯环硼氮烷(TCB)与乙炔基氯化镁进行反应,合成了乙炔基环硼氮烷,进而与二氯硅烷和二氯甲基乙烯基硅烷进行共氨解反应,制备了聚硼硅氮烷先驱体(PBSZ)并进行了高温裂解.采用综合热分析(TG-DSG)对其陶瓷化过程进行了分析,并采用XRD和SEM对陶瓷化产物的结构进行了表征.PBSZ在室温下是液态,易溶于二氯甲烷和氯仿等溶剂,可加工性优良.基于PBSZ先驱体的SiBCN陶瓷产率超过80%;陶瓷化产物在1400℃以下为无定形状态,在1500℃可形成由α-Si3N4,β-Si3N4,h-BN和SiO2晶体结构组成的陶瓷;陶瓷产物表面致密平整且具有优异的热稳定性和氧化性能,表明聚硼硅氮烷(PBSZ)有望成为高陶瓷产率和高性能陶瓷的重要先驱体.     

原位聚合表面修饰的金属锂负极

金属锂负极由于比容量高(3860 mAh·g^-1)及氧化还原电位极低(-3.04 V vs.标准氢气电极(SHE)),被认为是实现高能量密度锂电池的理想负极。然而,金属锂电极与电解液反应剧烈,且锂离子在电极表面沉积不均匀容易产生枝晶,导致其循环稳定性和安全性都较差,限制了其应用推广。我们前期通过构建金属锂-碳纳米管(Li-CNT)复合结构,极大的提高了金属锂的比表面积,降低了电极电流密度,从而有效地抑制了锂枝晶的生长,提高了金属锂电极的循环稳定性和安全性能。本工作在前期工作基础上,采用简单的液相反应,利用4-氟苯乙烯(FPS)对Li-CNT进行表面修饰并进行原位聚合,得到了表面富含氟化锂(Li F)保护层的Li-CNT(FPS-Li-CNT)。该表面修饰层能够有效抑制电解液和空气对Li-CNT的侵蚀,显著的提高了LiCNT电极的界面稳定性。FPS-Li-CNT与磷酸铁锂正极(LFP)组成的LFP||FPS-Li-CNT全电池,在正负极容量配比为1:6条件下,能够稳定循环280圈,库伦效率达到97.7%。     

多元醇法合成纳米LiCoPO4及其电化学性能

采用多元醇法合成了高电位LiCoPO4正极材料.以甲苯为碳源,在LiCoPO4表面化学气相沉积包覆一层厚度约3 nm的导电碳层.通过XRD、SEM、TEM、CV以及恒流充放电曲线等方法分析、观察和测试样品的晶体结构、微观形貌以及电化学性能.结果表明,多元醇法合成的样品为纯相LiCoPO4,碳包覆LiCoPO4/C电极0.1C倍率首次放电容量达到132 mAh·g-1,50周期循环容量保持78%.循环伏安和微分容量曲线表明LiCoPO4/C电极的充放电过程Li+脱出和嵌入均为两步步骤.     

量子点发光二极管中电荷累积行为

量子点发光二极管(QLED)是不需要额外光源的主动发光技术,在显示领域中的应用前景被广泛看好。寿命较短是影响QLED商业化的重要因素之一,并且其老化机理尚不清晰。在本工作中,我们通过自主搭建电荷提取装置,证实红光QLED在恒流驱动过程中,存在显著的电荷累积。累积电荷量随着驱动电流密度增加而增加,但当超过阈值电流密度(对应于开启电压)后逐渐趋于饱和。随着器件老化,亮度下降伴随着累积电荷量进一步增加。本工作对QLED老化过程中电荷累积规律的理解,能为QLED材料和界面的优化设计提供直观判据。     

介观尺度多孔材料的电子显微学结构解析

孔径在介观尺度的多孔材料由于其规整的孔道结构、大比表面积、特殊的空间限域效应使其在吸附、分离、催化、传感、载药、能源等领域都具有广阔的应用前景. 深入解析材料的结构特征不仅是理解其物理化学性能和应用的关键, 也是研究材料的形成机理及新材料制备的重要反馈和支持. 电子显微学以电子为探针, 通过电子衍射和高分辨像对材料结构展开探索, 可以研究更小尺寸晶体的结构, 揭示局部结构信息如缺陷及共生等, 对介观尺度多孔材料的结构解析至关重要. 对近年来通过电子显微学方法解析的介观尺度多孔材料工作进行了综述, 主要针对有序介孔材料以及有序大孔材料展开, 归纳了不同结构类型的介观尺度多孔材料所适用的电子晶体学方法, 在此基础上提出电子显微学在介观尺度孔材料结构解析上的优势、不足和未来发展的方向, 以及将电子显微学用于其它材料结构解析的可行性.     

超支化聚酯酰胺的合成及在聚碳酸酯加工中的应用

以1,2,4-偏苯三羧酸酐(BTAA)和乙醇胺(EMA)为原料,分别采用"二步法"和"一步法"熔融缩聚制备了端羧基超支化聚酯酰胺(HBPEA).第1步利用官能团非等活性原理,在乙醇溶剂中由BTAA中高活性的酸酐基团与EMA中高活性的氨基反应原位生成含1个羟基和2个羧基的AB_2中间体,蒸除乙醇后,再第2步熔融缩聚得到超支化聚酯酰胺,可避免聚合过程中发生凝胶.为便于工业化应用,还采用BTAA与EMA经"一步"熔融缩聚制备了端羧基超支化聚酯酰胺.分别采用核磁共振(NMR)、乌氏黏度计、示差扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)以及阿贝折射仪等对2种方法所制备的目标产物化学结构和特性黏度等各项性能进行了表征,结果表明:所得聚酯酰胺具有超支化结构,特性黏数为0.12~0.15 d L/g,支化度为0.64~0.65,在350oC之前未发生热失重,玻璃化转变温度为125~126oC,折射率为1.57~1.58,与聚碳酸酯(PC)相近.因此将其作为加工助剂用于PC塑料体系的加工.超支化聚酯酰胺的加入,不仅能改善PC的加工流动性,同时还能改善制品的机械性能和表面光洁度,且不会引起PC色泽的变化.