可逆Diels-Alder反应

通过高效的反应精确合成功能分子已成为现代化学发展的趋势之一。基于呋喃/马来酰亚胺(MI)之间的Diels-Alder(D-A)反应作为一种高效的和高选择性的点击反应,克服了铜催化的叠氮/炔之间的1,3-偶极环化加成(CuAAC)反应中引起的金属污染等缺点,为生物医药载体、功能性材料的制备提供更可行的途径。同时,呋喃/MI之间的D-A反应具备原料易得、反应条件温和及易发生retro D-A(rD-A)反应等优点,在制备响应性材料领域备受关注。本文综述了近年基于呋喃/MI的可逆D-A反应在响应性聚合物合成、智能材料、生物分子及表面修饰等方面的应用,并展望了D-A反应的发展前景。     

巨介电CCTO及CCTO/聚合物研究

具有类钙钛矿结构的钛酸铜钙CaCu3Ti4O12(CCTO)介电陶瓷材料以其巨介电特性、介电常数的温度和频率稳定性及非线性等特性在材料研究领域和实际应用中受到广泛关注。本文比较了CCTO各种巨介电理论和模型,详述了目前能够较合理地解释CCTO巨介电特性的内部阻挡层电容模型(IBLC)。综述了制备方法、制备条件及改性方法对CCTO介电性能的影响。离子掺杂是降低CCTO介电损耗常用的方法之一,掺杂效果受掺杂离子半径、离子价态等多种因素的影响。将陶瓷粉体与聚合物进行复合形成0-3型复合材料是目前制备综合性能良好的介电材料的有效方法,对CCTO/聚合物复合材料的研究进展进行了评述。最后,展望了CCTO陶瓷材料的发展前景。     

仿生模拟催化在新能源与CO2光催化还原方面的研究及应用

人工光合成是受到植物光合作用启发而兴起的前沿科研领域,对于新型能源的探索具有重要的研究价值。本文首先从植物光合作用的原理和关键化学过程出发,介绍了人工光合成体系的构建原则与方法,着重阐述了过渡金属配合物光催化剂在人工光合成各半反应(水的光催化氧化分解与CO2的还原转换)中的应用。其次,分析整理了近期国内外重点研究的过渡金属配合物光催化剂的种类,评价了各类过渡金属配合物光催化剂的结构特征及由其组成的不同光催化体系的特点和催化性能的差别,讨论了部分光催化剂的催化机理及优化其催化性能的方法。最后,展望了过渡金属配合物光催化剂在人工光合成领域的研究前景及发展方向。     

铁促进的Cu/SiO2-Al2O3催化剂上高效气相合成3-甲基吲哚

以苯胺和生物质来源的丙三醇为反应原料,在铁促进的Cu/SiO2-Al2O3催化剂上气相合成了3-甲基吲哚,采用X射线光电子能谱、氢气程序升温还原(H2-TPR)、X射线衍射、透射电子显微镜、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、氨程序升温脱附(NH3-TPD)以及热重(TG)分析等技术对催化剂进行了表征.结果表明,向Cu/SiO2-Al2O3催化剂加入铁助剂不仅能明显提高催化剂的活性和选择性,而且能大大改善催化剂的稳定性.在Cu-Fe/ SiO2-Al2O3催化剂上,反应3h,3-甲基吲哚收率能够达到48％,而且催化剂经过再生可以重复使用,即使反应43 h,其产物收率也没有明显的降低.各种表征表明,向Cu/SiO2-Al2O3加入铁助剂能增强铜和载体之间的相互作用,由此大大提高了铜粒子在载体表面的分散度,并且有效减少了反应过程中铜组分的流失;此外,铁助剂还能显著减少催化剂的中强酸中心数,增加弱酸中心数,从而提高3-甲基吲哚的选择性,并且抑制了积炭的形成.     

硅烷功能化石墨烯/硅树脂纳米复合材料的制备与表征

先用乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)和二甲肼改性并还原氧化石墨烯(GO),制备A-171功能化的石墨烯(FG).研究结果表明A-171与GO上的羟基发生了反应,以共价键连接到了石墨烯的表面;FG能在四氢呋喃中均匀分散并且剥离成厚度约为0.9 nm的单一片层,其干燥后表面呈褶皱状.然后将FG与双组分硅树脂用溶液共混法制备了FG/硅树脂纳米复合材料.运用X射线衍射、扫描电子显微镜、动态热机械分析、拉伸试验等手段分析了复合材料的形态与性能,结果表明,与未处理过的石墨烯相比,FG在复合材料中有更好的分散和更强的界面作用.含0.5 wt%FG的复合材料的拉伸强度较硅树脂提高了87.7%,玻璃化温度提高了23.9℃,失重5%时的温度也提高了20.1℃.     

聚乳酸/氧化锌柱撑皂石纳米复合材料制备与性能及结构表征

通过微波水解法制备了ZnO柱撑皂石,并以其为加工助剂制备了聚乳酸(PLA)/ZnO柱撑皂石纳米复合材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、对ZnO柱撑皂石及PLA/ZnO柱撑皂石纳米复合材料的结构进行了表征,并对其力学性能和热稳定性能进行了测试.微观结构分析表明,ZnO柱撑皂石呈现剥离状,并均匀分散在PLA基质中.力学性能研究表明0.3%ZnO柱撑皂石的加入有助于改善PLA复合材料的断裂伸长率.SEM分析表明PLA复合材料的断面发生明显改变,表现良好韧性;DSC结果显示纳米ZnO柱撑皂石可以降低复合材料的玻璃化转变温度、结晶温度,有助于提高PLA复合材料的结晶度,与XRD分析相吻合;热重分析表明ZnO柱撑皂石可以提高PLA复合材料的热稳定性.测试结果表明,ZnO柱撑皂石在PLA基质中起到了异相成核的作用,促进了PLA基质的结晶.     

微波处理和溶胶凝胶法共同改性废胶粉及其与天然橡胶复合材料性能的研究

采用微波处理打断废胶粉(WRP)的三维网状结构用来提高WRP在有机溶剂中的溶胀性,然后采用溶胶凝胶法,将微波改性后的WRP浸入正硅酸乙酯中,通过水解反应和缩合反应,在WRP表面原位生成SiO2网络,从而制得改性废胶粉(MWRP).将制得MWRP与天然橡胶(NR)共混,制备了NR/MWRP复合材料,研究了NR/MWRP复合材料的性能.通过热重分析仪、差示扫描量热仪和力学分析表明微波处理最佳时间是20 s.由于微波处理提高了NR与WRP的相容性,原位生成的SiO2粒子起到了补强作用,所以所制备的NR/MWRP复合材料拥有较好的力学性能;随着Si69的加入,抑制了SiO2粒子聚集,提高了SiO2粒子的分散性,从而进一步提高复合材料的力学性能并降低复合材料的Payne效应;在进行频率扫描时,硫化胶的储存模量随频率的增大而增大;硫化胶的温度扫描结果表明,随着温度的升高,复合材料中SiO2粒子聚集程度加剧并且复合材料出现老化的现象.为了提高复合材料的耐老化性能,N,N-间苯撑双马来酰亚胺(BMI)作为一种防老剂加入复合材料中,BMI利用Diels-Aider反应补偿橡胶在老化过程中所损失的交联键并提高NR与WRP的界面相容性,从而提高复合材料的耐老化性能.     

3D打印技术制备生物医用高分子材料的研究进展

3D打印技术能够根据不同患者需要,快速精确制备适合不同患者的个性化生物医用高分子材料,并能同时对材料的微观结构进行精确控制.因此,这种新兴的医用高分子材料制备技术在未来生物医学应用(尤其是组织工程应用)中具有独特的优势.近年来,对于3D打印技术制备生物医用高分子材料的研究开发受到了越来越多的关注.不同的生物相容高分子原料被应用于3D打印技术,而这些3D成型高分子材料被用于体外细胞培养,或动物模型的软组织或硬组织修复中.本文主要介绍了近年来3D打印技术在生物医用高分子材料制备中的研究进展,并对该领域的未来应用和挑战进行了展望.     

Ag-Ag2Se共敏化ZnO花-棒异质结构的合成及其光电化学特性

采用水相法合成ZnO花-棒(ZFRs)有序阵列结构,同时利用离子交换法,制备Ag和Ag₂Se量子点共敏化光ZnO光阳极(AA-ZFRs)。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线能量色散谱(EDS)和透射电子显微镜(TEM)等手段对样品进行了分析和表征,并测试其光电化学特性以及量子效应。结果表明,Ag-Ag₂Se共敏化ZnO花-棒三维有序结构对太阳光的吸收范围延展至近红外区(750 nm),并且在敏化层与ZnO基质界面形成异质结,有效的抑制光生电子-空穴对复合,增强光转换量子效应,从而提高光电化学性能,开路电压达到-0.77 V,短路电流为0.64 mA。     

Ru掺杂SnO2半导体固溶体的电子结构研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,建立了SnO₂以及不同比例Ru掺杂的SnO₂超胞模型,在对其进行几何优化后计算了Sn_1-xRu_xO₂(x=0,1/16,1/12,1/8,1/6,1/4,1/2)半导体的电子结构,并讨论了其晶格参数、电荷密度、能带结构和态密度(包括分态密度)等性质。结果表明,掺杂后,晶格参数随掺杂量的增加线性减小,与实验值的偏差在4%以内;掺杂后,在费米能级处可以提供更多的填充电子,使得电子跃迁至导带更容易,固溶体的导电性增强。为Sn_1-xRu_xO₂固溶体电极材料的发展和应用提供了理论基础。