Fe3O4/聚苯乙烯纳米复合材料的结构与性能

采用油酸(OA)表面改性的粒径均一的Fe3O4纳米粒子(OA-Fe3O4)与工业化聚苯乙烯(PS)通过溶液共混挥发干燥方法得到了具有超顺磁性的OA-Fe3O4/PS纳米复合材料.透射电子显微镜表征结果表明,在OA-Fe3O4质量分数为1%~10%时,OA-Fe3O4纳米粒子均匀分散在PS聚合物基体中.示差扫描量热分析表明,随着纳米粒子加入量的增加,纳米复合材料的玻璃化转变温度逐渐降低.热失重分析表明,OA-Fe3O4的存在显著提高了PS在空气条件下的热稳定性.流变分析表明,随着纳米粒子加入量的增加(0~10%),复合材料黏度逐渐降低.进一步研究了分子量双峰分布的PS与OA-Fe3O4纳米复合体系的流变行为,结果表明,当PS基体的平均分子量大于临界缠结分子量,且填充的纳米粒子的半径小于双峰分布PS的均方旋转半径时,加入纳米粒子仍然导致体系的复合黏度降低.     

MMA接枝改性PVC/CaCO3纳米复合材料的力学性能

采用熔融共混法制备PMMA接枝改性纳米CaCO3增韧PVC（PVC/CaCO3）复合材料,并研究了复合材料的力学性能.结果表明,通过表面PMMA的接枝改性,可以显著提高纳米CaCO3增韧聚氯乙烯复合材料的拉伸强度和拉伸模量,在纳米CaCO3颗粒表面PMMA包覆层厚度为2nm时,复合材料的拉伸强度和拉伸模量达到极大值.对比于未处理纳米CaCO3和钛酸酯偶联剂处理纳米CaCO3,PMMA接枝改性纳米CaCO3增韧PVC复合材料的拉伸强度得到较大幅度提高.SEM显示,经过PMMA接枝改性后的碳酸钙在PVC基体中分散均匀,与基体界面结合良好.     

原位聚合制备聚乙烯/蒙脱土(MMT)纳米复合材料的研究

利用MgCl₂在醇中溶解和蒙脱土(MMT)在醇中层间膨胀的特性,制备了MgCl₂/TiC_l4负载于MMT层间的MMT/MgCl₂/TiC_l4催化剂,并通过原位聚合合成了聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料.经广角X射线衍射(WAXD)和透射电子显微镜(TEM)分析表明,蒙脱土片层在乙烯聚合过程中发生了层间剥离,以单片层或几片层共存的形式无规地分散于聚乙烯基质中.与分子量相近的纯聚乙烯相比,极低的蒙脱土含量(质量分数<1%)能使复合材料的屈服强度、拉伸强度和拉伸模量有很大提高.复合材料中蒙脱土片层以纳米尺寸在聚乙烯基质中的良好分布和对聚乙烯分子链运动的限制作用是力学性能提高的主要因素.     

聚合物/纳米碳酸钙复合材料的制备

提出了一种制备聚合物/碳酸钙复合材料的技术.即先将纳米碳酸钙粒子在温和条件下分散到水溶液中,再在较弱的外场作用下混合分散到聚合物熔体中,使用此方法制备的4种典型聚合物(聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯和聚脂)的纳米复合材料,通过扫描电镜观察纳米粒子以纳米尺寸均匀分布于树脂基体中.聚碳酸酯复合材料的相对分子质量变化不大,而且复合材料的某些力学性能有所提高,证明此种方法可用于极性与非极性聚合物制备纳米复合材料.     

L-半胱氨酸改性Fe3O4纳米粒子的水热合成及其应用

以L-半胱氨酸为表面改性剂与粒径调节剂,采用水热法制备具有良好分散稳定性的磁性Fe₃O₄纳米粒子。通过透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、比磁饱和强度测定仪（VSM）等对产物进行表征,研究L-半胱氨酸对磁性Fe₃O₄纳米粒子的形貌、粒径分布、晶型结构、分散稳定性等的影响,理论推导了L-半胱氨酸改性后的Fe₃O₄纳米粒子（L-Fe₃O₄纳米粒子）的生成机制,将该材料作为载体吸附金种后探讨其在催化对硝基苯酚方面的应用。结果表明：沉降22 h时,调节pH值为7.0制备的Fe₃O₄纳米粒子的沉降高度大约是L-Fe₃O₄纳米粒子的6.5倍;吸附金种后的L-Fe₃O₄纳米粒子催化效率大约是未改性Fe₃O₄纳米粒子的5倍。L-半胱氨酸有效的改善了Fe₃O₄纳米粒子与分散介质之间的相容性,保护并改善了纳米粒子的分散稳定性,在污水处理等方面有潜在的应用。     

磁性Fe3O4纳米粒子的功能化修饰研究进展

Fe₃O₄纳米粒子因其独特的磁学性能和良好的生物相容性,在生物医药、催化剂、环境治理等领域具有良好的应用前景。然而,磁性Fe₃O₄纳米粒子易团聚、在潮湿的空气中易氧化,制约了Fe₃O₄纳米粒子的深度应用。本文结合课题组在磁性Fe₃O₄纳米粒子应用方面的研究成果,综述了磁性Fe₃O₄纳米粒子的功能化修饰,并讨论了磁性Fe₃O₄复合纳米材料发展面临的机遇和挑战。      

水杨酸盐敏化BaF2∶Tb3+纳米粒子中的Tb3+离子发光

采用水热法制备了均匀、单分散的BaF₂∶Tb³⁺纳米粒子,并采用离子交换法制备了水杨酸钠敏化的BaF₂∶Tb³⁺纳米粒子(SS-BaF₂∶Tb³⁺)。 系统地研究了样品的结构、形貌和光致发光性质。 结果表明,监测Tb³⁺离子在547 nm的⁵D₄→⁷F₅跃迁,SS-BaF₂∶Tb³⁺纳米粒子获得了从200 nm到385 nm波长范围宽的激发带;激发SS的π-π^*电子跃迁吸收,由于SS到Tb³⁺的能量传递(“天线效应”),SS-BaF₂∶Tb³⁺纳米粒子产生了增强的Tb³⁺离子绿光发射;敏化纳米粒子中Tb³⁺离子光致发光寿命比未敏化纳米粒子中Tb³⁺离子寿命长。     

计算机模拟研究聚合物纳米复合材料的分散与界面

针对聚合物纳米复合材料,系统综述了计算机模拟技术(分子动力学模拟)在纳米颗粒的分散与聚合物-纳米颗粒界面作用取得的成果与进展,包括不同形状纳米颗粒在聚合物基体的分散机理、相行为与微观结构、纳米颗粒对分子链构象的影响(分子链均方回转半径的变化)、分子链在纳米颗粒表面结构(取向与排列)、分子链与纳米颗粒界面作用能、界面区分子链活动性与纳米颗粒形成的网络结构.为构建聚合物纳米复合材料的组成、结构与性能之间的关系,提出了3个模拟方面的挑战,包括发展长时间跨尺度计算机模拟技术、建立准确模拟材料力学性能的方法与导电导热功能性的模拟.     

MC尼龙-纳米La2O3复合材料的制备及性能研究

用原位分散聚合法制备了一系列MC尼龙／纳米La2O3复合材料，研究了纳米La2O3用量对复合材料力学性能的影响，用SEM观察了La2O3粒子在MC尼龙基体中的分散情况，用XRD对复合材料的晶体结构进行了表征。SEM观察结果表明，当纳米La2O3用量小于1％时，纳米La2O3均匀分散于MC尼龙基体中，团聚情况很少，当纳米La2O3用量大于1％时，纳米La2O3开始团聚；XRD研究结果表明，纳米La2O3没有改变MC尼龙的结晶形态；力学性能的研究结果表明，随着纳米La2O3用量的增加，复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度、弯曲强度和弯曲模量都呈先升后降的趋势，当纳米La2O3用量为0．5％时，复合材料的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值，分别比MC尼龙提高17．9％和52．1％，当纳米La2O3的用量为1．0％时，复合材料的缺口冲击强度、弯曲强度和弯曲模量达到最大值，分别比MC尼龙基体提高36，6％．12．7％和16．3％。     

在无机SiO2纳米粒子存在下的苯丙乳液共聚合

研究了在无机SiO₂纳米粒子存在下的苯丙乳液共聚合.选择了能使苯丙乳液稳定存在的乳化剂体系,研究了温度和SiO₂的加入对聚合过程转化率的影响,结果表明,SiO₂的加入对聚合过程有阻聚作用,使单体的转化率降低.SEM照片证明SiO₂粒子已经进入苯丙乳液粒子中,而且SiO₂的加入对乳液制成的膜断面形态有一定影响.实验发现在无机SiO₂纳米粒子存在下,苯丙乳液共聚合时有较多残渣出现,对此通过改进乳液聚合进行了有效地改善.同时对制成的复合材料进行了力学性能和热学性能的测定.     

增塑剂对碱木质素/HDPE复合材料性能影响研究

分别采用邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、环氧大豆油(ESO)作为增塑剂制备碱木质素/HDPE复合材料.研究了不同种类增塑剂对复合材料力学性能的影响,结果表明,3种增塑剂都能提高复合材料的断裂拉伸率,其中DOP的效果最优,当DOP添加量为7.5 phr,复合材料的断裂拉伸率达146.28%,比未添加增塑剂的样品高62.4%.添加DOP制备复合材料,研究DOP对复合材料力学性能、断面形貌、流变性能的影响.复合材料的力学性能结果表明DOP含量的增加有利于复合材料断裂拉伸率的提高;SEM表明DOP的添加使复合材料的断面变的更加粗糙,材料韧性提高;流变性能结果表明DOP能降低复合材料的表观黏度(η)和复数黏度(η*),并且线性黏弹区随着DOP含量的增加而变窄,储能模量(G')和损耗模量(G″)也逐渐下降.分析认为,DOP分子吸附包覆在木质素微颗粒的表面,抑制了木质素微颗粒在HDPE相中的团聚,改善了木质素在HDPE中的分散状况,同时降低了木质素分子和聚乙烯分子链之间的作用力,从而改善了复合材料的力学性能和流变性能.     

基于碳复合Fe3O4纳米粒子的过氧化氢电化学传感器研究

本文以碳纳米粒子复合Fe₃O₄磁性纳米粒子构建新型过氧化氢电化学传感器,该传感器对过氧化氢有良好的电催化性能,过氧化氢浓度在1.00×10^-6 ~ 1.00×10^-3 mol·L^-1范围内与其氧化峰电流之间呈良好线性关系(R = 0.9980),检出限为6.60×10^-7 mol·L^-1. 该传感器具有良好的抗干扰能力、较高的重现性和稳定性.     

室温下快速合成超小Fe3+掺杂BiF3纳米粒子

室温下快速合成了Fe³⁺掺杂的BiF₃超小纳米粒子,只需要反应1 min,较小的Fe³⁺离子即可替代BiF₃晶格中较大的Bi³⁺离子.随着Fe³⁺掺杂量的增加,BiF₃：Fe³⁺纳米粒子的粒径不断减小,当Fe³⁺的掺杂量达到0.119时,可以得到尺寸约为6.9 nm的Fe³⁺掺杂BiF₃超小纳米粒子.此外,Fe³⁺离子的掺杂使BiF₃：Fe³⁺-x样品的能带结构发生了显著变化.制备的Fe³⁺掺杂BiF₃超小纳米粒子在光催化剂和荧光材料方面具有潜在的应用价值.     

醋酸淀粉/聚乳酸的制备及性能的影响研究

采用自设计的双螺杆结构挤出制备聚乳酸(PLA)/醋酸淀粉(AS)的全生物降解材料,考察材料的AS的含量和取代度对复合材料动态流变性能、机械性能的影响。研究结果表明,AS含量明显影响复合材料的力学性能、复合黏度和储能模量:当AS含量从45%增加到70%,材料的拉伸强度下降,复数黏度和储能模量则提高。随着AS取代度由1.0上升为3.0,复合材料的复数黏度和储能模量下降,拉伸强度由12.0MPa上升为15.5MPa。对复合材料进行电镜扫描分析发现,AS以海岛结构形式分散在PLA的连续相中,取代度2.0的AS与PLA相容性最好,当其质量含量达到70%,材料的拉伸强度仍然不低于10.0MPa,具有较好的机械强度。     

改性纳米CaCO3/PE-g-MAH/HDPE复合塑料拉伸性能研究

采用硬脂酸(SA)对纳米进行表面活化,考察了改性纳米CaCO3、马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)分别或共同添加到高密度聚乙烯(HDPE)中形成的复合塑料的拉伸性能.结果表明:用质量分数为7%硬脂酸改性的纳米CaCO3,能较好地促使无机粒子的分散和与HDPE的结合,提高复合塑料的拉伸性能.PE-g-MAH的进一步嫁接作用,可延长硬脂酸分子链,加强硬脂酸和基体树脂之间的缠结作用,从而显著提高了复合塑料的拉伸强度.     

纳米Al2O3粒子的制备

以异丙醇铝Al(Oprⁱ)₃(即Al(OCH(CH₃)₂)₃)为原料,用醇盐水解法制备纳米氧化铝粒子,比较系统地研究了制备条件(加水方式、反应物配比、浓度、溶剂等)对产物粒子颗粒大小的影响,采用TEM、X射线衍射等技术对所得产品性能进行了表征.实验结果表明,纳米Al₂O₃粒子分散性好,粒径在20-100nm之间,颗粒的形状和尺寸随反应条件的不同而变化.     

聚乙烯导热复合材料的电子束辐照改性

将低密度聚乙烯(LDPE)、氧化铝(Al₂O₃)和纳米二氧化硅(SiO₂)进行熔融共混,再通过电子束辐照对得到的材料进行改性,得到了同时具有高导热性能和力学性能的复合材料(PE-Al-Si)。 当纳米SiO₂的质量分数为1%,电子束辐照剂量为120 kGy时,与不含SiO₂的复合材料(PE-Al)相比,PE-Al-Si的导热系数达到了0.759 W/(m·K),提高了22%。 另外,PE-Al-Si的拉伸强度比PE-Al提高了17%。 证明SiO₂不仅可以改善复合材料的力学性能,同时还提高了辐照效率及复合材料的导热性能。     

纳米α-Fe2O3/(IPDI-HTPB)复合粒子的制备及其催化性能研究

为改善纳米α-Fe₂O₃在复合推进剂中的分散性，提高其催化性能，选择推进剂的配方组分固化剂异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）为嫁接桥梁，将端羟基聚丁二烯（HTPB）接枝在纳米α-Fe₂O₃粒子的表面，制得纳米α-Fe₂O₃/（IPDI-HTPB）复合粒子.首先研究了IPDI与HTPB反应动力学，优化制备条件；然后采用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和热重分析（TGA）等手段对复合粒子的结构进行表征，采用DTA对比了复合前后纳米α-Fe₂O₃粒子对高氯酸铵（AP）热分解的催化性能的影响.结果表明，依靠IPDI的偶联作用，可将HTPB接枝在纳米α-Fe₂O₃的表面，包覆层厚度约为5 nm，改性后的纳米α-Fe₂O₃/（IPDI-HTPB）复合粒子的分散性大幅提高，纳米α-Fe₂O₃/（IPDI-HTPB）复合粒子对AP的热分解的催化性能也明显优于纯纳米α-Fe₂O₃粒子.     

PS-b-P2VP/Fe_3O_4纳米复合材料的制备与表征

采用油酸表面改性的粒径均一的Fe3O4磁性纳米粒子(OA-Fe3O4)与具有微相分离结构的聚苯乙烯-b-聚2-乙烯基吡啶(PS-b-P2VP)嵌段共聚物通过溶液共混,得到具有超顺磁性的PS-b-P2VP/Fe3O4纳米复合材料.结果表明,在OA-Fe3O4质量分数为1%,3%,5%和10%时,纳米粒子分散在PS相区;但OA-Fe3O4含量为8%时,纳米粒子在嵌段聚合物基体中的分散状态发生突变,形成大尺寸聚集体并分散在整个基体中,此时复合材料的流变行为发生相应变化.     

一步置换法制备AgPd纳米粒子及催化性能研究

在室温条件下,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,以Mg粉为还原剂,采用一步置换法制备出AgPd和Pd纳米粒子。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)以及X-射线光电子能谱(XPS)等对该AgPd和Pd纳米粒子的属性进行了表征。结果表明,AgPd和Pd纳米粒子为单分散状态且能长时间的稳定存在。采用不同摩尔比(3∶1,1∶1或1∶3)的金属离子前驱体Ag⁺和Pd²⁺,均可制备出单分散的AgPd纳米粒子。PVP对AgPd和Pd纳米粒子的稳定存在起关键作用。所制备的AgPd纳米粒子对4-硝基苯酚的还原表现出优异的催化活性,其催化效率顺序为：Ag₁Pd₁>Pd>Ag₃Pd₁>Ag₁Pd₃。Ag₁Pd₁纳米粒子循环使用5次后,其催化活性没有显著降低。