N,N'-二(二乙氧基硫代磷酰基)-1,4-苯二胺的合成、晶体结构及热性能研究

通过二乙氧基硫代磷酰氯与对苯二胺反应生成了标题化合物N,N'-二(二乙氧基硫代磷酰基)-1,4-苯二胺，并应用元素分析, FTIR及¹H NMR对标题化合物进行了表征. 利用X射线单晶衍射测定了其晶体结构, 同时应用TG分析法对其热性能进行了分析. 标题化合物的相对分子质量M_r＝412.42, 为正交晶系, Pbca空间群, 晶胞参数为a＝0.86936(16) nm, b＝1.2787(2) nm, c＝1.8897(3) nm, β＝90°, V＝2.1006(7) nm³, Z＝8, D_c＝1.304 g/cm³, μ(Mo Kα)＝0.425 mm^－1, F(000)＝872, S＝1.052. 最终偏离因子R＝0.0628, wR＝0.1860, 可观测衍射点1852个[I＞2σ(I)]. 该晶体通过对苯二胺连接并以中心对称分布, 并形成层状结构, 且存在弱的分子内氢键N—H…S. TG分析表明该化合物有很好的热稳定性及成炭性, 通过其阻燃聚丙烯腈表明, 该物质是一种高效能的膨胀型阻燃剂.     

聚偏氟乙烯MBR膜制备及改性研究进展

膜生物反应器技术作为一种新型、高效的水处理技术,已成功应用于废水处理系统。在膜分离工程领域,聚偏氟乙烯(PVDF)作为一种优异的膜材料,成为人们热衷的研究对象。本文综述了目前应用于MBR的PVDF膜制备方法,重点介绍了Fe(OH)3、TiO2t、ween-20+戊二醛、PEBAX、PVDF-g-POEM、PVDF-g-PEGMA、TPU、Al2O3、SiO2微粒等对PVDF膜的改性研究,并对PVDF制备MBR膜的发展前景进行了展望。经过改性后的膜在一定程度上能够有效增强亲水性和抗污染能力,延长膜的寿命,降低运行成本,而且出水水质更好,若增强其机械强度,将会有更广泛的用途。     

基于静电纺丝和静电喷射技术的P(VDF-HFP)/Al2O3/P(VDF-HFP)复合隔膜的制备与电化学性能分析

通过静电纺丝和静电喷射技术, 将三氧化二铝(Al₂O₃)纳米颗粒沉积在两层聚四氟乙烯六氟丙烯[P(VDF-HFP)]静电纺丝隔膜之间, 制备出了具有“三明治”结构的P(VDF-HFP)/Al₂O₃/P(VDF-HFP)复合锂离子电池隔膜. 分析了隔膜的形态结构、 热收缩性能、 拉伸性能、 电化学性能以及隔膜在电池中的循环性能. 测试结果表明, 该复合隔膜比纯P(VdF-HFP)膜拥有更高的吸液率, 隔膜更容易吸收电解液从而形成凝胶聚合物电解质(GPEs). 该复合隔膜的拉伸强度在4 MPa左右, 相对应的断裂伸长率为261.57%. 复合隔膜在室温下的离子电导率为1.61×10^-3 S/cm, 且表现出了较高的电化学稳定性(电化学稳定窗口达到5.4 V). 在电池的循环测试中, 使用钴酸锂(LiCoCO₂)作为正极材料, 由该复合隔膜组装的电池的首次放电比容量达到了理想的水平, 为145 mA·h·g^-1.     

锂硫电池系统研究与展望

锂硫电池具有高的理论比容量（1675 mAh·g^-1）和能量密度（2600 Wh·kg^-1）,是一种新型的高性能储能电池。本文全面介绍了锂硫电池最新的基础研究,详细阐述了电池的正极、黏合剂、电解质、隔膜、负极和一些最新的锂硫电池组装与结构设计。硫可以和其他材料以不同方式复合后作为正极来提高电池的导电性以及抑制其电池充放电过程中的“穿梭效应”,以此来改善电池性能;在黏合剂和电解质研究方面,可以选择一些与电极配套和功能性的黏合剂以及不同类型的电解质;同样,在隔膜方面也涉及到隔膜类型的选择、复合与改性处理;在负极方面,对于锂片负极可采用涂覆保护薄膜或膜预锂化处理等方法来改善电池的稳定性和安全性;在一些新颖的电池组合方面,过渡层、新型集流体的运用以及电池结构的新设计也极大提高了电池电化学性能。最后,本文分析了现有锂硫电池存在的缺陷和问题,并对未来可能的发展方向进行了预测。     

混合改性PAN纳米纤维铁配合物的吸附-催化双功能在有机染料去除中的应用

将静电纺丝法制备的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜用不同比例的盐酸羟胺和水合肼混合溶液改性,再与Fe3+离子进行配位反应,制备了5种不同表面结构的改性PAN纳米纤维铁配合物;考察了水合肼加入量对纤维铁配合物的制备及对偶氮染料活性红195去除能力的影响.结果表明,随着水合肼加入量的增大,改性PAN纳米纤维的直径减小且其铁配合物表面的铁离子配合量降低;3种混合改性PAN纳米纤维铁配合物均对活性红195具有优良的吸附和光催化降解功能,可通过2种功能之间的协同效应实现快速去除水溶液中染料分子的目的.     

N,N′-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺在空气中的热分解动力学研究

以TG-DTG为手段, 研究了N,N′-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺(DPTDEDA)在空气中的热分解动力学,利用Friedman法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法对DPTDEDA进行了动力学分析, 求出了该物质两个主要的热分解阶段的热分解动力学参数, 同时利用Coats-Redfern法、Achar法研究了该物质的热分解机理. 结果表明, 用Friedman法所求得的两个热分解阶段的表观活化能的平均值分别为128.03和92.59 kJ•mol^－1; 而Flynn-Wall-Ozawa法所求得的两个热分解阶段的表观活化能的平均值分别为138.75和106.78 kJ•mol^－1. 由Coats-Redfern法、Achar法得出DPTDEDA在空气中的热分解过程虽主要分为两段反应, 但经过推理其反应机理函数却是相同的, 为f(α)＝3/2(1－α)^4/3[(1－α)^－1/3－1]^－1.     

不同直径改性PAN纳米纤维膜与Fe3+的配位反应及其配合物对有机染料降解的催化性能

使用静电纺丝技术和偕胺肟反应制备了三种不同直径的改性聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,然后将它们作为配体分别与Fe3+进行配位反应制备改性PAN纳米纤维膜铁配合物,重点研究了三种改性PAN纳米纤维膜与Fe3+配位反应的动力学特性及其温度和Fe3+初始浓度的影响.最后将其作为非均相Fenton反应催化剂应用于染料降解反应中,考察了改性PAN纳米纤维膜直径对其催化活性的影响.结果表明,在所涉及的温度和浓度范围内,改性PAN纳米纤维膜与Fe3+之间配位反应不仅符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,而且可理想地使用Lagergren准二级动力学方程进行描述,反应速率常数随着Fe3+初始浓度的增加而逐渐降低.在相同反应条件下,较小直径的纤维膜更容易与Fe3+发生配位反应,且反应速率常数和Fe3+配合量均随着纤维直径的降低而增大.不同直径改性PAN纳米纤维膜铁配合物在暗态条件下对染料的氧化降解反应表现出很好的催化活性,且在辐射光下其催化活性得到加强.改性PAN纳米纤维膜铁配合物的催化作用受到纤维直径的显著影响,由中等直径纳米纤维构成的配合物表现出最高的催化活性.     

锂电池中的凝胶聚合物电解质

锂电池目前在人们生活中已经得到广泛应用,但是传统的液体电解质沸点低且易泄漏,容易引起锂枝晶生长和安全问题。凝胶聚合物电解质(GPEs)的状态介于液态电解质和固态电解质之间,不仅可以作为电解质,还可以作为隔膜,这样可以减少液体电解质的泄漏以及改善固体电解质的界面电阻。本文综述了锂电池中制备不同类型的GPEs的方法,如溶液浇铸法、相转化法、原位聚合法、UV(紫外)固化法和静电纺丝法等,重点总结了不同纤维基的GPEs(聚(偏二氟乙烯)(PVDF)、聚(偏二氟乙烯-共六氟丙烯)(PVDF- HFP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)和聚间亚苯基间苯二甲酰胺(PMIA))在锂电池中的运用,并通过对不同基质的改性来改善电解质的离子电导率,阻碍锂枝晶的生长。最后,本文对锂电池中GPEs的未来发展前景进行了展望,讨论和提出的策略将为今后高性能锂电池的实际应用提供更多的途径。     

多尺度结构Ag/PA6纳米纤维膜的制备及其催化性能

随着工业的进步,废水处理特别是印染废水的处理成为亟待解决的问题.银纳米粒子因其特殊的物理化学性能而表现出催化活性,但银纳米粒子的团聚限制了其使用,所以出现了一系列新的载体材料,如微球、薄膜和纤维等.其中电纺纳米纤维由于具有高比表面积,作为载体材料具有非常大的优势,而将常规电纺纳米纤维作为载体也已有报道.但是,将具有更高比表面积的电纺纳米纤维作为载体,特别是一种类似于树枝状结构的多尺度纳米纤维作为载体还鲜有报道.本文制备了一种多尺度结构的PA6纳米纤维膜,该纳米纤维膜由直径为50?120 nm的主纤维和10?50 nm的分支纤维构成;由于分支纤维的出现,多尺度结构纳米纤维膜的比表面积得到了提高,可以为银纳米粒子的负载提供更多附着位点.制备的多尺度结构纳米纤维膜通过银胶溶液浸渍成功地负载银纳米粒子,对制备的纳米纤维膜的形态、化学结构以及对亚甲基蓝的催化性能进行了探讨.SEM,EDS和TEM结果表明,银纳米粒子成功地负载在多尺度结构纳米纤维的表面,并且银纳米粒子的粒径以及负载量可以通过变换银胶溶液的浓度合理调控.此外,与常规PA6纳米纤维膜相比,多尺度结构纳米纤维膜更有利于银纳米粒子的分散,同样通过银胶溶液A浸渍,负载在多尺度结构纳米纤维上银纳米粒子粒径为8.6 nm,而负载在普通PA6纳米纤维上银纳米粒子粒径为11.2 nm.XPS分析表明,银纳米粒子成功地负载到多尺度结构纳米纤维上,并且经不同银胶溶液处理,纳米纤维膜的载银量不同.通过O的高能XPS分析发现,银纳米粒子与PA6分子间形成了配位键,这在一定程度上有利于Ag纳米粒子的固定,阻止了Ag纳米粒子的团聚.Ag/PA6纳米纤维膜以及多尺度结构Ag/PA6纳米纤维膜催化降解实验表明,多尺度结构Ag/PA6纳米纤维膜具有较高的催化活性,反应2 h后对10 mg/L亚甲基蓝的降解率达到98.13%,并且降解过程符合伪一级动力学.不同浸渍液浓度处理纳米纤维膜催化实验表明,Ag纳米粒子的大小以及含量都会影响纳米纤维的催化活性,纳米粒子粒径越小,其催化活性越高;不同NaBH4加入量催化体系催化实验表明,随着NaBH4加入量的增大,催化体系的降解率增高,其对催化体系的催化性能起着至关重要的作用;其他条件一定,随着染料初始浓度的增大,催化体系的催化性能下降;循环实验表明,经5次循环之后,其降解率仍高达83.5%,该纳米纤维膜具有一定的循环使用性能.