高容量咪唑型螯合树脂的制备及其对Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附性能

以氯甲基化交联聚苯乙烯树脂(CMCPS)为载体和大分子引发剂,1-乙烯基咪唑(VIM)为单体,溴化亚铜/2,2'-联吡啶为催化剂体系,采用表面引发原子转移自由基聚合技术(SI-ATRP),将1-乙烯基咪唑接枝到CMCPS树脂表面,制得新型咪唑型螯合树脂(VIM-CMCPS),并采用X射线光电子能谱、元素分析和扫描电镜对其进行表征。考察了该螯合树脂对Cd2+和Zn2+的吸附性能、动力学和热力学参数。该螯合树脂表面VIM接枝密度达1.008 mg/m2。结果表明,该树脂对Cd2+和Zn2+的吸附量随溶液初始浓度和温度的升高而增加,当p H值分别为3.6和2.4时,对Cd2+和Zn2+的吸附效果最佳,树脂的静态饱和吸附容量分别为653.1 mg/g和793.3 mg/g,Langmuir和Freundlich方程均呈现良好的拟合度。热力学平衡方程计算得ΔG0,ΔH=24.47 k J/mol,ΔS0,表明该吸附过程是自发、吸热、熵增加的过程。动力学研究表明,该过程符合准二级动力学模型。     

反应温度对蒙脱石载银量及其缓释性能的影响

以钠基蒙脱石(Na-MMT)为载体,氧化银与氨水反应形成的银氨络合物[Ag(NH₃)₂OH]为前驱体,通过离子交换和三乙醇胺(TEA)还原两步法制备了载银蒙脱石(Ag-MMT)。 用佛尔哈德法测定了载银蒙脱石(Ag-MMT)的载银量,探讨了反应温度对MMT 载银量及其缓释性能的影响,并用FI-IR、XRD等技术手段对Na-MMT和Ag-MMT的结构进行了表征。 结果表明,在蒙脱石与Ag⁺的质量比为20:1、离子交换时间为1 h、反应温度50 ℃,然后再加入三乙醇胺和聚乙烯吡咯烷酮,50 ℃下反应2 h,MMT的载银量最大,银的利用率达到86.89%,释放时间最持久,并且MMT的层状结构没有被破坏。     

MgH2+20%(w)MgTiO3复合材料的吸/放氢性能

为了降低MgH₂的吸放氢温度, 提高其吸放氢动力学性能, 本文通过球磨方法制备了MgH₂+20%(w)MgTiO₃复合储氢材料, 并研究了其储氢性能. X射线衍射(XRD)结果表明, MgTiO₃在与MgH₂球磨过程中生成Mg₂TiO₄和TiO₂, 并且Mg₂TiO₄和TiO₂在体系的吸放氢过程中保持稳定, 能够对MgH₂的吸放氢过程产生催化作用. 程序升温脱附和吸/放氢动力学测试结果表明, 添加MgTiO₃后MgH₂的初始放氢温度从389 ℃降至249 ℃.150 ℃下的吸氢量从0.977%(w)提高到2.902%(w), 350 ℃下的放氢量从2.319%(w)提高到3.653%(w). 同时, MgH₂放氢反应的活化能从116 kJ·mol^-1降至95.7 kJ·mol^-1. 与MgH₂相比, MgH₂+20%(w) MgTiO₃复合材料的热力学与动力学性能均有显著提高, 这主要是由于球磨和放氢过程中原位生成的TiO₂和Mg₂TiO₄具有良好的催化活性.     

电化学还原氧化石墨烯用于四环素电催化检测

四环素(TTC)因其广泛的抗菌性和低生产成本等特点而成为应用最广泛的兽医药物. TTC的大量使用不可避免地导致其进入地表水、地下水和污水处理厂.迄今,已有许多方法用于TTC检测,包括免疫测定法、微生物检测法和化学-物理法等.然而,这些方法费用高,耗时长或需要复杂的样品预处理过程,不适合现场测量或常规分析.电化学分析法具有操作简单、成本低廉、选择性和灵敏度较高、易实现在线检测等特点,在检测领域具有重要优势.石墨烯在电化学传感器领域表现出优越的应用性能,但有关石墨烯材料应用于电分析和电催化方面的报道仍然有限.石墨烯的前驱体氧化石墨烯(GO)片层底面上具有各种类型的含氧官能团和层状边缘,导致其绝缘并具有很多缺陷,使GO包含了sp2和sp3杂化碳原子,为GO提供了独特的具有化学功能的异构电子结构.通过对GO进行还原,可以生成新的sp2域或者改变含氧官能团的数量和类型,从而为GO提供更多的特殊性质.研究表明,电化学还原是一种绿色快速的还原方法,可以控制GO的还原程度和还原过程.本文利用电化学还原法来调整GO表面的官能团和缺陷度,利用在–0.8 V还原电位下得到的电化学还原氧化石墨烯(ERGO-0.8V)修饰玻碳电极(GC)为工作电极(GC/ERGO-0.8V),采用循环伏安法对溶解在pH=3的缓冲溶液中的TTC进行电化学检测,发现ERGO-0.8V对TTC具有电催化性能.利用红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱对ERGO-0.8V, ERGO-1.2V, GO及化学还原得到的石墨烯(CRGO)表面官能团和缺陷程度进行了表征,考察了TTC在ERGO-0.8V/GC上的电化学行为,对其电催化还原机理进行了推测.结果表明,与GO, ERGO-1.2V及CRGO修饰电极相比, GC/ERGO-0.8V修饰电极的催化还原峰在0–0.5 V,对TTC表现出独特的电催化性能, GC/ERGO-0.8V电极对浓度为0.1–120 mg/L的TTC溶液具有良好的检测性能,在不同浓度范围内其氧化峰峰电流与峰电位的线性关系不同. FT-IR和XPS结果显示,在–0.8 V还原电位下得到的ERGO-0.8V,其官能团类型和数量发生变化,但仍存在大量官能团,主要是羧基、羟基和环氧基.同时,拉曼表征显示ERGO-0.8V的缺陷密度增大,同时新生成的sp2域减小而使得ERGO的sp2域减小.对比GO等其他材料的表征结果推测,官能团变化是影响ERGO独特电催化性质的主要因素,除此之外还有材料的缺陷度和sp2域.推测GC/ERGO-0.8V修饰电极对TTC可能的催化机理为： TTC在GC/ERGO电极上的还原与氢醌和醌之间的转换有关;而对于ERGO,则可能对应于羧基和羟基之间的转化.然而,同样具有羧基和羟基的ERGO-1.2V则对TTC没有产生电催化作用.其原因可能是在–0.8到–1.2 V还原电位下,形成的羧基位于石墨烯片层内部,而片层内的电子传递较慢.     

均四嗪衍生物结构、生成焓及爆轰性能的理论研究

运用DFT-w B97/6-31+G**方法对23种1,2,4,5-四嗪衍生物的几何结构、自然键轨道(NBO)和生成焓(EOF)进行研究,并在此基础上运用Kamlet-Jacobs方程估算衍生物的爆轰性能,得到其爆速在6.69~9.37 km/s之间;基于统计热力学,求得部分标题化合物在200~800 K温度范围内的热力学性质,随温度T升高,热容Cp、熵Sm及焓Hm逐渐增大。根据最小键级理论,C-R(取代基)键和N-R键可能是1,2,4,5-四嗪衍生物高温裂解的热引发键。综合分析,基团-NO2、-N3和-N=N-有助于提高四嗪衍生物的生成焓和爆轰性能,3,6-二硝基-1,2,4,5-四嗪和3,6-二偶氮基-二硝基-1,2,4,5-四嗪从能量、爆轰性能上可以作为高能量密度材料候选物。     

静电纺丝法制备PLLA/g-HNTs复合纳米纤维膜及其性能研究

以辛酸亚锡为催化剂,利用HNTs表面的羟基引发L-LA开环聚合,合成了表面接枝聚(L-乳酸)(PLLA)链段的埃洛石纳米管(g-HNTs),通过红外、热失重和透射电镜对改性前后HNTs的组成与形貌进行了观察;然后采用静电纺丝技术制备了PLLA纳米纤维膜以及不同组成的PLLA/HNTs和PLLA/g-HNTs复合纳米纤维膜,探讨了纺丝条件对纳米纤维膜形貌的影响,并对复合膜的组成、形貌、力学性能和细胞相容性进行了研究.结果表明,当HNTs与L-LA的摩尔投料比为1∶10时,g-HNTs表面PLLA链段的接枝率为14.22％,HNTs纳米管的形态在接枝后变化不大,易于在无水乙醇中分散.电压强度和进样速率对纤维膜的形貌有一定影响,当电压强度为15 kV、进样速率为1 mL/h时,电纺纤维的直径较为均匀.复合纤维膜中g-HNTs在基体PLLA中的分散性以及与基体的界面相容性要优于相应的HNTs,当g-HNTs含量高达40％时,复合纳米纤维膜中的纤维形态仍然保持较好,可以得到连续、粗细较均匀的纤维;随着HNTs和g-HNTs含量增加,复合纳米纤维膜的拉伸强度和模量先增大后下降,当HNTs和g-HNTs的含量为5％时,两种复合纳米纤维膜的拉伸强度和模量均达到最大值,但PLLA/g-HNTs组复合纳米纤维膜的拉伸强度始终大于相应的PLLA/HNTs组.体外3T3细胞培养结果显示,PLLA/g-HNTs复合纳米纤维膜具有良好的细胞相容性,且优于相应的PLLA和PLLA/HNTs纳米纤维膜.     

氧化石墨超声时间对三维还原氧化石墨烯结构及超级电容性能的影响

将氧化石墨凝胶超声不同时间制备氧化石墨烯(GO)溶胶,再以GO溶胶为前驱体采用一步水热法制备了三维还原氧化石墨烯(3DRGO),采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试等研究了不同超声时间对3DRGO的形貌、结构及超级电容性能的影响.结果表明,当超声时间不超过120 min时,经水热反应后还原氧化石墨烯均能形成稳定的三维结构,但随着超声时间的延长,三维结构尺寸不断减小,强度增加,样品的内部结构也由片状逐渐向多孔网状转化;当超声时间超过120 min时,还原氧化石墨烯虽具有网状结构,但在宏观上不利于形成稳定的三维结构.电化学测试结果表明,经不同超声时间所制备的还原氧化石墨烯均表现出较好的超级电容性能,其中超声时间为120 min时制备的3DRGO具有更均匀的多孔网状结构,表现出了最佳的超级电容性能,在1 A/g电流密度下其比电容可达328 F/g,即使在20 A/g的大电流密度条件下,其比电容仍可高达240 F/g.     

供/吸电子基团共轭桥联的双BODIPY衍生物的合成及性能

设计合成了4种对称的以不同供/吸电子基团为共轭桥、两端连接meso位苯或噻吩取代的新型氟化硼二吡咯甲川(BODIPY)衍生物;通过1H NMR,13C NMR和MS等手段对其进行了结构表征;并采用紫外吸收光谱、荧光发射光谱及循环伏安(CV)等方法研究了其光电性能.紫外光谱数据表明,BODIPY结构具有明显的特征吸收,中间的桥联基团无论是强供电子的苯并二噻吩(BDT)还是强吸电子的苯并噻二唑(BT)均不能使整个分子产生明显的分子内电子迁移(ICT).另一方面,meso位的取代基可与BODIPY核产生微弱的ICT,且meso位噻吩取代的分子比meso位苯环取代的分子表现出更强的ICT.紫外光谱数据和电化学测试结果表明,meso位噻吩取代的分子比meso位苯环取代的分子具有更低的氧化电位和更窄的能隙.     

紫外光引发环氧树脂的下行前线聚合行为

采用紫外光(UV)引发法研究了221型脂环族环氧树脂的下行前线聚合行为.探讨了光引发剂、热引发剂用量和预热温度等对聚合前线的推动速率Vf和前线引发时间ti的影响,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重(TG)和差示扫描量热(DSC)等对固化物结构和热性能进行了表征.研究结果表明,提高光引发剂浓度、热引发剂浓度或预热温度,均可提高聚合前线的推动速率Vf,缩短引发时间ti.采用该技术制备的环氧树脂固化物具有较好的均一性及热稳定性.     

不同WO3含量对CeO2-ZrO2-WO3催化剂在NH3选择性催化还原NO中的影响

采用水热法制备了CeO₂-ZrO₂-WO₃(CZW)催化剂,考察了WO₃含量对CZW催化剂上NH₃选择性催化还原NO_x性能的影响,并利用X射线衍射、N₂吸附-脱附、H₂程序升温还原、NH₃和NO程序升温脱附等方法对其进行了表征。结果表明,WO₃以无定形的形式存在于催化剂中,添加WO₃后显著提高了催化剂的表面酸性,并且在CZW催化剂上出现了强吸附的NO物种,从而有利于提高催化剂的活性。另外,适量的WO₃引入将增大催化剂的比表面积,促进催化剂的氧化还原性能,这将有利于提高SCR的催化活性。和CeO₂-ZrO₂催化剂相比,当WO₃的含量为20%时,CZW催化剂表现出良好的抗硫性能。此外,当空速为60 000 h^-1时,在200~463 ℃,该催化剂显示出了大于90% NO_x转化率。