薄膜表面等离子体光催化剂Ag@AgBr/CNT/Ni的制备和性能

用复合电沉积技术制备了Ag@AgBr/CNT/Ni表面等离子体薄膜催化剂,以扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman Spectra）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对薄膜的表面形貌、晶体结构、化学组成和光谱特性进行了表征,在可见光照射下,用罗丹明B（RhB）作为模拟污染物对薄膜的光催化性质和稳定性进行测定,采用测定薄膜电化学阻抗谱（EIS）和向反应系统中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化机制进行探索。结果表明：最优工艺下制备的Ag@AgBr/CNT/Ni薄膜是由少量碳纳米管（CNT）和表面沉积纳米Ag粒子的AgBr晶体构成的复合薄膜。薄膜具有突出的表面等离子体共振效应、优异的光催化活性和良好的催化稳定性。光催化罗丹明B 20 min,Ag@AgBr/CNT/Ni薄膜的降解率是Ag@AgBr/Ni薄膜的1.32倍,是P25 TiO₂/ITO多孔薄膜的21.6倍。在保持光催化性能基本不变的前提下可循环使用5次。CNT的存在使薄膜电荷传导性能和光催化还原溶解氧的性能大幅增加,是所制薄膜相对于Ag@AgBr/Ni薄膜光催化性能提高的主要原因。提出了薄膜光催化罗丹明B的反应机理。     

薄膜表面等离子体光催化剂Ag@AgBr/CNT/Ni的制备和性能

用复合电沉积技术制备了Ag@AgBr/CNT/Ni表面等离子体薄膜催化剂,以扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman Spectra)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对薄膜的表面形貌、晶体结构、化学组成和光谱特性进行了表征,在可见光照射下,用罗丹明B(RhB)作为模拟污染物对薄膜的光催化性质和稳定性进行测定,采用测定薄膜电化学阻抗谱(EIS)和向反应系统中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化机制进行探索。结果表明:最优工艺下制备的Ag@AgBr/CNT/Ni薄膜是由少量碳纳米管(CNT)和表面沉积纳米Ag粒子的AgBr晶体构成的复合薄膜。薄膜具有突出的表面等离子体共振效应、优异的光催化活性和良好的催化稳定性。光催化罗丹明B 20 min,Ag@AgBr/CNT/Ni薄膜的降解率是Ag@AgBr/Ni薄膜的1.32倍,是P25 TiO_2/ITO多孔薄膜的21.6倍。在保持光催化性能基本不变的前提下可循环使用5次。CNT的存在使薄膜电荷传导性能和光催化还原溶解氧的性能大幅增加,是所制薄膜相对于Ag@AgBr/Ni薄膜光催化性能提高的主要原因。提出了薄膜光催化罗丹明B的反应机理。     

磺化聚醚醚酮/含硅二胺交联结构质子交换膜的制备与性能研究

采用含硅二胺(DMS)与磺化聚醚醚酮(SPEEK)反应,制备了交联结构质子交换膜.通过傅里叶变换红外(FTIR)和溶解实验证实交联结构的存在.采用热重分析仪(TG)、万能材料试验机和电化学综合站,研究了交联结构质子交换膜的热稳定性能、力学性能和交流阻抗.对质子交换膜的阻醇性能、水中尺寸稳定性能、吸水率、质子交换容量和质子传导率进行了详细探讨.交联改性可大幅度提高SPEEK膜的力学性能、阻醇性能以及尺寸稳定性能.通过扫描电镜(SEM)观察拉伸断面微观形貌,结果显示,DMS均匀分散在SPEEK基体中.将SPEEK/DMS交联结构质子交换膜与Nafion-117膜进行了性能对比分析,结果表明适度交联的质子交换膜具有比Nafion-117更优异的综合性能.20％的DMS对SPEEK进行交联改性后,膜的甲醇渗透系数为4.26×10-7 cm2·s-1,远低于Nafion-117的1.88×10-6 cm2·s-1;SPEEK/DMS-20％交联质子交换膜的有效选择性是Nafion-117的1.68倍.     

埃洛石-聚醚砜复合膜的形态结构及性能

通过非溶剂致相分离法成功制备了多孔性埃洛石一聚醚砜复合膜。通过扫描电镜观察了膜的微观结构,并对膜的水通量、截留率、亲水性和力学性能等进行了研究。结果表明：埃洛石的加入使得非对称性膜由海绵状结构转变为大指状孔结构。当凝固浴温度为40℃时,复合膜的水通量均比原膜的低。当埃洛石的质量分数为2％时,复合膜的水通量随着凝固浴温度的升高而升高。当埃洛石的质量分数从2％增加到8％时,复合膜的截留率和亲水性随之增加,力学性能随之降低。     

高分子纳滤膜的研究及进展

对高分子纳滤膜的发展背景以及国内外在这一领域的研究的研究进展作了详细的介绍。     

Nanostructured ternary composites of PPy/CNT/NiFe2O4 and PPy/CNT/CoFe2O4: Delineating and improving microwave absorption

Two different ternary nanocomposites, PPy/CNT/CoFe₂O₄ and PPy/CNT/NiFe₂O₄, were synthesized by in situ polymerization method. The resulting composites were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, energy-dispersive spectroscopy, and X-ray diffraction. They were evaluated with the aim of investigating microwave absorption properties. The results showed that the value of microwave reflection decreases as that of prepared nanocomposites increases. This happens with increase in the PPy content and polymerization on the surface.     

透氢钯复合膜的原理、制备及表征

钯及其合金膜由于具有透氢性好和耐高温的特点,除了用作氢气分离和纯化器外,还可以用作脱氢、制氢等反应的反应器,以实现反应和分离的一体化,并提高转化率和选择性。本文综述了钯基复合膜的原理、制备及表征,并重点介绍了本研究组的光催化镀膜工艺。     

顺丁橡胶／酯－醚液晶复合膜的富氧性能研究

首次制成顺丁橡胶（ＰＢ）与具有二重液晶相转变（近晶相，向列相）的液晶化合物双４－（４’－乙氧基苯甲酰氧基）苯甲酸一缩乙二醇酯（ＤＥＢＥＢ）的复合膜并研究了其富氧性能。ＰＢ／ＤＥＢＥＢ复合膜在液晶含量１０％时，室温下具有比基质聚合物ＰＢ膜大几倍的氧透过系数（ｐｏ２）。透过系数与温度的关系曲线呈现“Ｎ”型特征。这些现象与液晶的二重相变行为和膜的形态结构有关。     

Gas Permeation Properties of Organic-Inorganic Hybrid Membranes Prepared from Hydroxyl-Terminated Polyether and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane

Organic-inorganic hybrid materials were prepared by reacting 3-isocyanatopropyltriethoxysilane (IPTS) with hydroxyl terminated poly(ethylene glycol) (PEG), poly(propylene glycol) (PPG) and poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol) (PEPG), followed by hydrolysis and condensation with acid catalysis. Composite membranes have been obtained by casting hybrid sol on the microporous polysulfone substrate. The membranes were characterized by Fourier transform infrared (FT-IR), ¹³C NMR and ²⁹Si NMR. The permeability coefficients of N₂, O₂, CH₄ and CO₂ were measured by variable volume method. The gas permeability coefficients increase with increasing molecular weight of the polyethers. For the membranes containing PEG and PEPG, the higher values of CO₂ permeability coefficients and CO₂/N₂ separation factors are due to the presence of ethylene oxide segments. In case of PEPG membranes, molecular weight has more influence on CO₂ permeability than the effect of facilitation by ethylene oxide. The addition of TEOS into hybrid sol results in the decrease of all the gas permeability and does not affect the gas selectivity. PEG2000 membrane display the most performance among the hybrid membranes investigated here. The best values observed are CO₂ permeability of 94.2 Barrer with selectivity of 38.3 for CO₂/N₂ and 15.6 for CO₂/CH₄.     

透氢钯复合膜的原理、制备及表征

钯及其合金膜由于具有透氢性好和耐高温的特点,除了用作氢气分离和纯化器外,还可以用作脱氢、制氢等反应的反应器,以实现反应和分离的一体化,并提高转化率和选择性。本文综述了钯基复合膜的原理、制备及表征,并重点介绍了本研究组的光催化镀膜工艺。     

SPEEK/PES-C、SPEEK/SPES-C共混质子交换膜研究

通过在磺化聚醚醚酮(SPEEK,DS=61.68%)中分别混入酚酞型聚醚砜(PES-C)、磺化酚酞型聚醚砜(SPES-C,DS=53.7%)制备出SPEEK/PES-C、SPEEK/SPES-C共混质子交换膜.结果表明,共混的两种聚合物之间均具有较好的相容性.PES-C、SPES-C的混入能有效降低膜的溶胀及甲醇透过,且随着共混量的增加,这种作用越趋明显.纯SPEEK膜在75℃左右溶解,而SPEEK/PES-C(30wt%)、SPEEK/SPES-C(30wt%)共混膜在80℃时溶胀度仅为22.5%、26.32%.在室温至80℃范围内,纯SPEEK及共混膜的甲醇透过系数都在10-7cm2.s-1数量级上,远小于Nafion115膜.在饱和湿度下,温度大于90℃时,SPEEK/PES-C(20wt%)共混膜电导率超过Nafion115膜;温度大于110℃时,SPEEK/SPES-C(30wt%)共混膜电导率与Nafion115膜相当,达到0.11S.cm-1.高电导率,低透醇系数以及明显提高了的可使用温度表明该类共混膜有望在DMFC中使用.     

聚环氧氯丙烷／液晶复合富氧膜的研究

研究了聚环氧氯丙烷(PECHCH)/N(4-乙氧基苄叉)4-丁基苯胺(EBBA)复合膜对氧气和氮气的透过性和选择性。用示差扫描量热计(DSC)、解偏振光强仪(DLI和偏光显微镜考察了复合膜的形态结构。结果表明,当PECH/EBBA复合膜处于液晶的向列相转变温度时,有较高的气体透过性和选择性。发现只有复合膜中EBBA含量在30wt％以上,PECH和EBBA呈非均相混合时,才有较明显的富氧效果。当EBBA含量达50wt%时,氧氮分离系数α=3.78。     

Ultra-Fast Preparation of Large-Area Graphdiyne-Based Membranes via Alkynylated Surface-Modification for Nanofiltration

Graphdiynes (GDYs), two-dimensional graphene-like carbon systems, are considered as potential advanced membrane material due to their unique physicochemical features. Nevertheless, the scale-up of integrated GDY membranes is technologically challenging, and most studies remain at the theoretical stage. Herein, we report a simple and efficient alkynylated surface-mediated strategy to prepare hydrogen-substituted graphdiyne (HsGDY) membranes on commercial alumina tubes. Surface alkynylation initiates an accelerated surface-confined coupling reaction in the presence of a copper catalyst and facilitates the nanoscale epitaxial lateral growth of HsGDY. A continuous and ultra-thin HsGDY membrane (∼100 nm) can be produced within 15 min. The resulting membranes exhibit outstanding molecular sieving together with excellent water permeances (ca. 1100 L m⁻² h⁻¹ MPa⁻¹), and show a long-term durability in cross-flow nanofiltration, owing to the superhydrophilic surface and hydrophobic pore walls.     

磺化聚醚酰亚胺/聚醚酰亚胺共混膜的结构与性能

将亲水性的磺化聚醚酰亚胺(SPEI)和疏水性的聚醚酰亚胺(PEI)共混,以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,制备了SPEI(Na型)／SPEI中空纤维超滤膜．研究了纺丝过程中内凝固浴组成比例和空气间隙距离变化对膜结构以及膜分离性能的影响。实验结果表明,随着内凝固浴中DMAc含量的提高,纤维内指状孔减少,水通量下降,而截留率则不受影响;随着空气间隙距离的增大,从膜内壁侧出发的指状孔结构前端逐渐向外壁发展,而膜的外壁侧则逐渐变得致密,同时,膜的外表面可能出现较大的微孔结构,导致膜的水通量随着空气间隙距离的增加而迅速增加后随之下降,而截留率则一直保持下降趋势。     

碳纳米管/铜纳米结构电极材料在葡萄糖检测中的应用

利用电化学沉积法制备了碳纳米管/铜纳米结构电极材料, 采用扫描电子显微镜和电化学方法对电极表面的形貌和电化学性质进行了表征. 结果表明, 碳纳米管/铜纳米结构电极材料具有较大的电化学活性表面积、 高稳定性、 良好的导电性以及高葡萄糖电氧化活性, 有望用于葡萄糖的检测.     

PES中空纤维复合纳滤膜的制备

采用界面聚合法制备聚醚砜（PES）中空纤维复合纳滤（NF）膜,讨论了制备条件对PES中空纤维复合NF膜性能的影响。实验结果表明,聚合反应时间、均苯三甲酰氯浓度、哌嗪浓度和酸吸收剂三乙胺浓度对复合NF膜性能有显著影响,同时二次反应能够提高复合NF膜的截留率,对2g／L的Na2SO4截留率可达到99．2％。     

聚硅氧烷/液晶复合膜的制备及其血液相容性研究

以含氢硅油和乙烯基硅油为基质,在氯铂酸催化下与胆甾醇油烯基碳酸酯液晶共混交联成一定强度的聚硅氧烷／液晶复合膜。借助偏光显微撞观察了不同液日含量在材料表面的状态,通过动态凝血实验、血小板粘附与变形实验、溶血实验等研究材料表面形态与血液相容性的关系。结果表明,含液晶２０％、３０％的液晶膜具有优良的抗凝血性能。     

荷电膜的膜电位研究进展

膜电位的测定是表征荷电膜的传递现象的重要参数之一。本文简要介绍了膜电位理论基础,包括T. M. S.理论和不可逆热力学理论。分别阐述了关于离子交换膜、双极膜、两性膜以及复合膜的膜电位的最新进展,并提出今后的发展方向。     

有机-无机复合多孔膜制备与应用

日益严重的水污染问题引起了越来越多的科学家对水处理技术,特别是新型的分离膜材料及其分离技术的关注。有机-无机复合分离膜因同时具备有机聚合物与无机物的特点而逐渐成为研究的热点之一。本文综述了近年来有机-无机复合多孔膜研究领域的主要进展。在材料制备方面,着重介绍了基于本体掺杂过程(膜相镶嵌模型)与基于界面复合过程(界面复合模型)制备的有机-无机复合膜,其制备方法包括共混法、原位生成法、表面化学修饰、原子层沉积和仿生矿化法等。在实际应用方面,本文介绍了有机-无机复合膜在抗污染、抗菌、油水分离、催化、吸附、电池隔膜及酶固定化领域的应用。随着膜科学的进一步发展,具有多功能与高性能的分离膜将成为研究的主要方向,而具有更高表面无机覆盖率的“界面复合模型”将成为较优的复合膜构建策略。     

磺化聚醚醚酮与壳聚糖共混制备直接甲醇燃料电池用质子交换膜

给出了不同磺化度下的磺化聚醚醚酮(SPEEK)用作质子交换膜的一系列性能,另外提出了一种新型的酸碱共混质子交换膜,其中,磺化聚醚醚酮和壳聚糖分别被选为酸性、碱性高分子电解质,并对所制备的质子交换膜的相关性能如质子传导性,甲醇渗透性,吸水率以及膜溶胀性、热稳定性等进行了表征,结果表明此种新型复合膜尽管在质子传导性能方面有所下降,阻醇性能改变不大,但是膜溶胀性和吸水率方面有了较大的改善.磺化度为71.4%的SPEEK与壳聚糖以5∶1摩尔比共混制备的质子交换膜,其性质可以与商品化的Nafion 117相媲美,有望在甲醇燃料电池中得到应用.