含磷/氮/硫环交联磷腈微纳米管的合成及对环氧树脂的阻燃作用

采用原位模板法,以六氯环三磷腈(HCCP)和二羟基二苯砜(BPS)为原料合成了一种环状交联型不溶不熔的磷腈大分子——聚环三磷腈-二羟基二苯砜(PZS)微纳米管,研究了PZS对环氧树脂(EP)的阻燃作用及阻燃机理.利用红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对PZS微纳米管进行了表征;采用热重分析(TG)考察了EP/PZS阻燃材料的热稳定性,并通过极限氧指数(LOI)和微型量热分析(MCC)测试了EP/PZS的阻燃性能.热降解实验结果表明,PZS微纳米管的加入使环氧树脂热降解温度降低,但残炭率显著提高.PZS微纳米管可以显著提高环氧树脂的阻燃性能,当阻燃剂添加量为5%时,环氧树脂的残炭率提高了46%,热释放速率峰值降低了约40%;LOI值从纯环氧树脂的26.0%提高到了30.6%.PZS微纳米管的加入还增强了环氧树脂的力学强度.阻燃性能的显著提高和力学性能的改善归因于PZS微纳米管在环氧树脂基体中的良好分散,以及燃烧炭化过程中生成的石墨化程度较高的类石墨烯结构的残炭,具有较高的抗氧化能力.研究结果表明,PZS微纳米管是一种优良、高效的具有潜在应用价值的阻燃剂.     

Br?nsted酸性离子液体催化缩醛化反应合成聚甲氧基二烷基醚

聚甲氧基二烷基醚(RO(CH2O)nR)具有高的十六烷值(CN)和含氧量,能显著改善柴油的燃烧特性,有效提高热效率,大幅减少碳烟和NOx排放,被认为是一种优良的环保型燃油组分.随着–R基碳链的增长,CN值、热值和闪点逐渐增大,密度和冷凝点逐渐降低.同时,该类化合物具有优异的溶解及渗透性能,能与许多有机溶剂互溶,低毒,可以用作溶剂或颜料分散剂.近年来,聚甲氧基二甲基醚(CH3O(CH2O)nCH3,PODEn,DMMn)的制备及应用研究受到广泛关注,而对封端基团(–R)碳数大于1的多醚类化合物的研究鲜有文献报道.本文以Br?nsted酸性离子液体为催化剂,对甲醛和二乙氧基甲烷或脂肪醇(碳数 ≥2)缩醛化反应制备聚甲氧基二烷基醚的反应性能进行了研究,考察了离子液体结构和酸性对其催化性能的影响.结果表明,–SO3H功能化的离子液体[MIMBs]HSO4在催化三聚甲醛与二乙氧基甲烷的缩醛化反应中表现出最好的催化活性.考察了催化剂用量、原料配比、反应温度、反应压力和反应时间等因素对反应性能的影响,并得到了最佳反应条件,在n([MIMBs]HSO4):n(DEM1):n(HCHO)=1:80:80,140°C下反应4 h,甲醛转化率达到了92.6%,DEM2–8选择性为95.1%.考察了不同甲醛源(三聚甲醛和多聚甲醛)与提供封端基团化合物(二乙氧基甲烷、乙醇、丙醇和丁醇)的缩醛化反应.结果发现,在反应过程中不生成水或不引入水的条件下,具有更高的反应转化率和产物选择性.分别采用静置分层和萃取实现了催化剂的分离与重复使用.推测反应机理认为,三聚甲醛首先在氢键作用下分解生成甲醛单体,甲醛和二乙氧基甲烷通过碳正离子反应机理实现了DEMn的链增长.     

采用X射线吸收光谱表征单原子催化剂:至关重要与持久挑战

X射线吸收光谱(XAS)可为负载型单中心(单原子或单核金属络合物)催化剂的结构和电子特性提供重要信息.虽然XAS技术可表征真实反应条件下、无需长程有序结构的催化剂,并且可提供对于负载型单中心催化剂非常重要的金属-载体界面信息;但是它给出的信息是包括与催化有关或无关的所有负载型金属物种的平均信息.负载型催化剂的准确表征具有长期挑战性,也限制了我们准确地理解催化剂的构效关系.为了更好地利用XAS表征技术,深入研究催化剂的构效关系,并最终用其指导设计开发出高效的催化剂,制备具有均一结构活性位的负载型单中心催化剂,并采用XAS及相关技术对其表征至关重要.本文列举了一些实例以说明XAS在表征具有均一结构活性位的负载型单中心催化剂方面的能力,以及XAS如何与其他技术(如扫描透射电子显微镜和红外光谱)互补,为以分子筛和金属-有机骨架材料为载体而制得的具有均一结构活性位的负载型单中心催化剂提供原子尺度的信息.     

X型Gemini表面活性剂改性类水滑石的制备及其吸附对甲酚性能

传统表面活性剂-类水滑石(HTlc)纳米复合物可有效吸附水中主要有机污染物酚类污染物,如酚类污染物,以高性能Gemini双子表面活性剂代替传统表面活性剂有望提高其去除效率。本文采用剥离-重组法制备了X型Gemini表面活性剂(MXC_6)-HTlc纳米复合物,并采用粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、比表面和元素分析等技术手段对样品进行了表征。结果表明,MXC_6成功重组于HTlc层间。分别从吸附动力学和热力学研究了MXC_6-HTlc纳米复合物对对甲酚的吸附行为:吸附动力学曲线符合准一级动力学方程;吸附等温线符合Linear方程;吸附量显著高于HTlc,且随p H值和温度的增加而降低。实验表明,MXC_6-HTlc纳米复合物是一种新型高效水中酚类污染物处理剂。     

磺酰脲类除草剂分子印迹聚合物制备及应用研究进展

磺酰脲类除草剂本身易降解,在环境和生物样品中痕量存在,其残留分析工作颇具挑战。分子印迹聚合物因其良好的选择性和稳定性已被广泛应用于农药残留分析的分离与富集前处理过程,提高了检测的准确度和精密度。本文从单体、溶剂与致孔剂、聚合方法三个方面概述了近15年来磺酰脲类分子印迹聚合物的制备,并对其在残留检测中的应用方式进行了综述,为磺酰脲类除草剂残留检测技术的进一步开发提供了参考。     

聚多巴胺还原高锰酸钾制备二氧化锰阵列纳米管

以通过水热法在石英玻璃片表面合成的ZnO纳米棒为模板,在其表面生成聚多巴胺薄膜,然后与KMnO4反应,制备了MnO_2阵列纳米管。经表征发现,制备的MnO_2纳米管形态良好,在基底表面的附着力强;所制备的MnO_2为非晶型。由于ZnO模板易合成、易去除、形态好,且聚多巴胺薄膜的生成方法也很简便易行,使得该制备MnO_2纳米管阵列的方法具有简便、快捷、适用性广等的特性,对MnO_2新形态纳米结构的构建具有一定的启示作用。     

基于聚乙烯的无规和嵌段接枝共聚物的制备

采用乙烯配位聚合和巯基-烯点击化学相结合的方法制备了羟基封端的线性聚乙烯,末端羟基含量接近100%;利用酰氯与羟基的高效反应,将羟基封端的聚乙烯转化为降冰片烯封端的聚乙烯大单体(PE-NB).使用Grubbs II代催化剂,将大分子单体与降冰片烯(NB)单体进行开环易位共聚,通过调整单体的投料比和加料方式制备了分子量和组成可控的聚降冰片烯-g-聚乙烯(PNB-g-PE)接枝共聚物.其中,无规共聚时,大单体的转化率接近100%,所得无规接枝共聚物的重均分子量为1.79×10~4~3.14×10~4,分子量分布指数为2.09~2.60,聚乙烯链段的质量分数为4.6%~16.8%;而嵌段共聚时,由于空间位阻原因,大单体的转化率约为80%.热分析研究发现,由于空间位阻,接枝共聚物的结晶度较聚乙烯前驱体略有下降,且接枝度越大,结晶能力下降得越多.     

聚谷氨酸苄酯-g-(聚四氢呋喃-b-聚异丁烯)共聚物的微观结构与形态

通过可控/活性离子聚合方法设计合成一系列不同共聚组成的聚谷氨酸苄酯-g-(聚四氢呋喃-b-聚异丁烯)的新型嵌段接枝共聚物,即PBLG-g-(PTHF-b-PIB),研究共聚物中支链(PTHF-b-PIB)长度及接枝密度对主链PBLG玻璃化转变温度、α-螺旋二级结构及其转变的影响,研究支链中PTHF链段长度对其双端受限的玻璃化转变及凝聚态结构的影响.结果表明:PBLG-g-(PTHF-b-PIB)共聚物中刚性主链保持α-螺旋二级结构;随着支链长度增加或接枝密度增加,主链PBLG的α-螺旋二级结构特征峰逐渐减弱,玻璃化转变温度逐渐提高,α-螺旋结构发生转变的焓值逐渐增大;在确定接枝密度的情况下,随着支链中PTHF链段长度增加,共聚物中双端受限的PTHF链段结晶逐渐增强,结晶熔融温度及熔融焓均增加;在确定支链中PTHF链段长度的情况下,随着接枝密度增大,支链间链段相互排斥,PTHF链段结晶逐渐减弱.     

硫粉为硫源,多元醇辅助合成硫化钼纳米片

MoS₂ nanosheets are prepared with sulfur powder and Na₂MoO₄ by a one-pot two-phase method at 170-200 ℃ for 8 h. In addition, a three-step growth mechanism based on the aggregation and coalescence model is proposed. The reassembly of sulfur powder ensures the transformation from sulfur powder to H₂S to reduce Na₂MoO₄ and plays a key role in the successful preparation of MoS₂ nanosheets. The as-prepared MoS₂ nanosheets are rich in unsaturated sulfur atoms, probably resulting from the dislocation cores of the MoS₂ nanosheets, which have been found to be beneficial for hydrogen evolution reaction catalysis. The method and growth mechanism adopted in this study may be applied to other transition metal dichalogenides for similar structures. The facile and green method provides an alternative for the preparation of MoS₂ nanosheets.     

聚羟基丁酸酯/碳纳米管复合纳米纤维膜的制备及其对重金属离子吸附分离性能的研究

以聚羟基丁酸酯和碳纳米管为原料,采用三氯甲烷/二甲基甲酰胺混合溶液为溶剂,利用静电纺丝技术制备了聚羟基丁酸酯/碳纳米管复合纳米纤维膜.研究了碳纳米管的含量对纳米纤维膜形貌和力学性能的影响,探讨了复合纳米纤维膜对重金属Cu(II)、Cd(II)和Pb(II)的吸附特性.实验结果表明:加入1 wt%碳纳米管能够将纳米纤维的平均直径从(728±146)nm降低至(468±89)nm,纳米纤维膜的比表面积从27.24 m~2/g提高至43.45 m~2/g;碳纳米管的复合能够有效增强聚羟基丁酸酯纳米纤维,当碳纳米管含量1 wt%为最佳,拉伸强度可达5.85 MPa,较纯聚羟基丁酸酯纳米纤维提升了115%.复合纳米纤维膜对重金属离子具有良好的吸附特性,其对Cu(II)、Cd(II)和Pb(II)的最佳吸附pH值为5,此时最大吸附容量分别为91.04、171.05和197.03mg/g,平衡吸附时间分别约为50、60和60 min,吸附率分别为1.79、2.83和3.28 mg/g/min;热力学和动力学分析表明,复合纳米纤维膜对重金属Cu(II)、Cd(II)和Pb(II)的吸附行为更符合Freundlich模型,吸附过程更符合Pseudo-second order模型;循环使用实验表明,重复使用5次后,其吸附容量可保持在初始值的87%以上,具有较好的使用寿命.