纤维素基印迹吸附剂的制备及研究性能

以纤维素为原料,1-乙烯基咪唑为最佳功能单体,2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)作为模板分子,采用分子印迹技术结合原子转移自由基聚合方法,制备纤维素基印迹吸附材料。利用红外光谱(FT-IR)及扫描电镜(SEM)对材料的结构及性能进行了表征,并对纤维素印迹吸附剂的选择性吸附性能进行研究。     

纤维素基气凝胶的制备及功能材料构建

气凝胶是将凝胶中的溶剂或水分被除去后,其空间网状结构的介质变为气体,外表呈固体状的一类材料。它们具有超低密度、均一纳米级孔径、高孔隙率和高比表面积的特性,同时又融入了自身优异性能,是一类具有广阔发展前景的功能材料。纤维素作为地球上储量最大的多糖大分子,具有安全、稳定、无毒、可生物降解等优点。以纤维素为基体的气凝胶除具备传统气凝胶的结构特征和优势外,通过结构设计或复合改性可构建为各种高性能材料。本文主要介绍近年来纤维素基气凝胶的制备方法及各种功能改性。着眼催化、电磁、隔热、医用、分离纯化等方面的应用,综述纤维素基气凝胶的构建及最新研究进展,并针对纤维素基气凝胶在材料构建中的问题及应用前景进行了展望。     

利用离子液体制备纤维素基气凝胶

纤维素基气凝胶材料的研究在近年来吸引了人们极大的关注,这是因为这类新型材料具有通常无机气凝胶的典型结构特点,如超轻、高孔率、高比表面积等,同时具有天然生物质材料的原料丰富、可再生、可生物降解的优点。本文首先简要介绍了纤维素基气凝胶材料及其发展概况,进而主要介绍了以离子液体为溶剂制备再生纤维素基气凝胶的研究进展,包括纤维素基气凝胶的制备方法、结构及其功能性。最后对离子液体法制备的纤维素基气凝胶材料的前景进行了简要的展望。     

甲基丙烯酸接枝纳米纤维素水凝胶的制备及吸附性能研究

本文通过酸解法制备纳米纤维素(nCE),再利用自由基聚合法将甲基丙烯酸(MAA)接枝到纳米纤维素上,得到含有多孔结构的纤维素基水凝胶,并以制备的水凝胶作为吸附剂处理染料废水。用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、和扫描电镜(SEM)技术对其进行了表征。讨论了吸附时间、pH、染料初始浓度、吸附剂用量对染料去除率的影响,优化了吸附条件。并对吸附机理进行了探讨,吸附动力学符合准二级动力学模型,平衡吸附等温线与Langmuir吸附等温方程拟合。通过对吸附等温线的拟合,计算得到了吸附剂对亚甲基蓝(MB)的最大吸附量为1250.00 mg·g~(-1)。     

新型含能纤维素基凝胶推进剂的流变性能研究

制备了以羧甲基纤维素硝酸酯(CMCN)为胶凝剂的硝基甲烷(NM)凝胶, 系统研究了CMCN 修饰基团比例变化所引起NM/CMCN凝胶流变性能差异性的规律. 探讨了凝胶的形成机理并采用线性的流变学方法研究了NM/CMCN凝胶的屈服性、触变性、蠕变性、温敏性等动态粘弹性质, 分别利用Herschel-Bulkley 模型、Burger 模型、Carreau-Yasuda模型、Andrade-Eyring 模型对凝胶的流动曲线、蠕变曲线、频率曲线和温敏曲线进行了数据拟合. 研究发现, NM/CMCN凝胶是由CMCN 大分子链上两亲性基团与有机小分子基团间通过分子链间疏水键、氢键等非共价键相互作用形成的一种物理交联网络型凝胶. 凝胶的非牛顿系数n均小于0.60. 随着硝酸酯基团含量的减少, NM/CMCN 凝胶的结构强度变弱, 表现出屈服应力逐渐减小、触变恢复性逐渐增强、粘性与弹性柔量均减小但粘性柔量比例增加的趋势; 凝胶的弹性响应性逐渐减弱而粘性响应性渐强, 内耗也逐渐增大;凝胶的活化能总体上增大, 温度稳定性变弱.     

羧甲基纤维素-壳聚糖水凝胶球的制备及性能

采用物理交联法制备了羧甲基纤维素(CMC)-壳聚糖(CS)共混水凝胶球;研究了共混球的耐酸碱性、溶胀性及对亚甲基蓝的吸附性能.结果表明,水凝胶球在弱酸和弱碱中具有一定的稳定性;随着羧甲基纤维素与壳聚糖质量比的增大,水凝胶的吸水溶胀率增加.在CMC与CS质量比为1∶4时制备的水凝胶呈规则球状.     

高强透明纤维素材料的制备、结构与性能

以杉木为原料,通过两步法(脱木质素和加压干燥)制备出高强透明纤维素材料.其最高透光率为68%(600 nm),雾度达到93%(600 nm),最大拉伸强度和弹性模量分别为362 MPa和9. 5 GPa.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热失重分析(TGA)、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计和拉伸试验仪等对高强透明纤维素材料的结构、纤维素晶型、力学性能、热稳定性及光学性能进行了表征和分析,初步解析了该纤维素材料具有较高透光率和抗张强度的原因.     

新型半纤维素基磁性水凝胶的制备及性能

采用H₂O₂-Vc氧化还原体系引发半纤维素衍生物,以表面修饰的Fe₃O₄粒子作为磁性组分,利用接枝共聚方法制备了新型半纤维素基磁性水凝胶. 分别用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对水凝胶的结构及形貌进行了表征,利用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对水凝胶的晶型结构及磁性能进行了分析,发现Fe₃O₄粒子均匀分散在凝胶网络中,半纤维素基磁性水凝胶表现出良好的顺磁性. 考察了丙烯酸/半纤维素比例、Fe₃O₄粒子含量及交联剂用量对水凝胶溶胀性能的影响,并探讨了该水凝胶的溶胀机理,它在pH 8 缓冲溶液中的溶胀较好符合Fickian 和Schott 动力学模型. 通过SEM和溶胀性能分析表明,随着pH值的升高水凝胶的孔径增大,水凝胶的溶胀率逐渐增大. 制备的水凝胶被用于溶菌酶吸附研究,结果表明磁性凝胶的吸附量大于非磁性水凝胶,水凝胶的吸附行为符合Freundlich 和Temkin 等温模型.     

新型半纤维素基磁性水凝胶的制备及性能

采用H2O2-Vc氧化还原体系引发半纤维素衍生物,以表面修饰的Fe3O4粒子作为磁性组分,利用接枝共聚方法制备了新型半纤维素基磁性水凝胶.分别用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对水凝胶的结构及形貌进行了表征,利用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对水凝胶的晶型结构及磁性能进行了分析,发现Fe3O4粒子均匀分散在凝胶网络中,半纤维素基磁性水凝胶表现出良好的顺磁性.考察了丙烯酸/半纤维素比例、Fe3O4粒子含量及交联剂用量对水凝胶溶胀性能的影响,并探讨了该水凝胶的溶胀机理,它在pH 8缓冲溶液中的溶胀较好符合Fickian和Schott动力学模型.通过SEM和溶胀性能分析表明,随着pH值的升高水凝胶的孔径增大,水凝胶的溶胀率逐渐增大.制备的水凝胶被用于溶菌酶吸附研究,结果表明磁性凝胶的吸附量大于非磁性水凝胶,水凝胶的吸附行为符合Freundlich和Temkin等温模型.     

细菌纤维素/聚丙烯酰胺水凝胶的制备及性能表征

通过自由基聚合在细菌纤维素(BC)网络中引入聚丙烯酰胺(PAM),制备了细菌纤维素/聚丙烯酰胺(BC/PAM)复合水凝胶,并采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)、热失重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)和力学测试等手段对复合凝胶的结构和性能进行了研究.研究结果显示在复合水凝胶中,虽然PAM自身没有交联,但由...     

羧甲基纤维素基复合水凝胶的研究及应用进展

羧甲基纤维素(CMC)水凝胶是一种具有亲水性的天然三维聚合物材料,具有高吸水性,因此以羧甲基纤维素钠制备的水凝胶安全无毒可生物降解,被广泛应用于医药、食品、农业和环境等领域,作为保鲜材料、抗菌材料、生物传感器、药物输送系统和去除重金属的吸附剂。本文按CMC复合水凝胶材料来源的不同,分类综述了大分子/CMC水凝胶、单体/CMC水凝胶和无机物/CMC水凝胶的研究进展、功能特性以及应用领域,为羧甲基纤维素复合水凝胶的研究提供一定的思路和理论依据。总结此方向研究中不同材料对羧甲基纤维素复合水凝胶性能的提升情况,同时对羧甲基纤维素水凝胶的应用前景进行了展望。     

消臭抗菌纤维素纤维的制备、结构和性能

采用一种制备消臭、抗菌纤维素纤维的新方法，即先将纤维素纤维用多元羧酸进行化学修饰，然后在铜溶液中处理，生成铜螯合纤维素纤维，用红外光谱、电子自旋波谱表征了该纤维的配位结构，消臭和抗菌实验结果显示，这种功能性纤维对硫化氢，氢气、三甲胺的消臭率分别达到100％，92．1％和80．4％，对金黄色葡萄球菌，大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率分别为79．14％，93．59％和82．50％，用X射线衍射，电子自旋波谱分析了该纤维吸附硫化氢，氨气、三甲胺的机理。     

环糊精改性羧甲基纤维素水凝胶的制备、表征和封装/释放性能研究

本文通过反相悬浮聚合的方法在碱性条件下制备了多组环糊精(β-CD)改性的羧甲基纤维素(CMC)水凝胶,以香兰素为模型物考察了其吸附和封装性能。结果显示,水凝胶有着优良的吸附与释放性能,在环境p H为11.0时,其最高平衡溶胀率为1765.1%,当β-CD与CMC的原料比增加时,其平衡溶胀率降低。改性水凝胶对香兰素有着出色的封装能力,封装率可达95.8%;吸附平衡后的聚合物水凝胶也有着优良的释放率,在中性条件下最大释放率可达93.9%,表明其有着优良的重复使用性。本文的结果可为香兰素等对光、空气或其他外界因素敏感的物质在工业中的应用提供指导意义。     

三维石墨烯基材料的制备、结构与性能

石墨烯具有单层碳原子组成的六方晶系晶体结构及独特的电学、化学、力学和热学性质。然而,由于石墨烯片层之间较强的π-π键和范德华力,导致易团聚或堆积,使其比表面积大幅减小,严重损害其性能。解决上述问题的最有效方法之一是构建具有多孔结构的三维石墨烯基材料,不仅保留了石墨烯优秀的导电性能和力学性能等本征特性,而且获得密度低、比表面积大、孔隙率高等结构优点,进而满足吸附剂、催化剂载体、生物传感器及电池与超级电容器电极材料等先进功能材料领域的应用需要。因此,开发三维石墨烯基材料的先进制备方法成为本领域研究的热点方向。本文综述了三维石墨烯基材料的现有制备方法,包括自组装法(水热还原法、化学还原法及冷冻干燥法)、模板法(胶体模板法、模板辅助化学气相沉积法及模板辅助水热还原法)和3D打印法(直写成型法、喷墨打印法、熔融沉积成型法、光固化成型法、选区激光烧结法及选区激光熔融法),总结了上述方法的优点及当前存在的主要问题,并且对三维石墨烯基材料制备技术的发展方向进行了展望。     

亲疏水性可控纤维素基相变纤维的制备与性能研究

以棉花为支撑材料,丙烯酰氯(AC)作为中间体,在异相条件下制备纤维素基丙烯酸酯(CA);后利用过氧化苯甲酰(BPO)作为引发剂,通过自由基聚合法接枝疏水性丙烯酸十八酯(A18)、亲水性聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)及其共聚物,制备具有亲疏水性可控的纤维素基固-固相变纤维(solid-solid phase change fibers, SSPCFs)。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)和X射线衍射(XRD)对SSPCFs的结构和热性能进行了表征;通过形态稳定性测试研究接枝共聚物在不同温度下的形态;最后对相变纤维进行水接触角测试研究其亲疏水可控性。结果表明：成功将A18和OEGMA接枝到纤维素表面,制备出具有一定储能特性的固-固相变材料;五种CA-g-P(A18-co-OEGMA)共聚物的耐热温度初始分解温度最低为348℃,最高为368℃,均比CA的初始分解温度高,增加了纤维素基产物的热稳定性;通过水接触角测试表面,随着OEGMA含量的增加,接枝共聚物的水接触角逐渐减小,呈现出逐渐亲水的状态。以上结果说明CA-g-P(A18-co-O...     

新型刺激响应性纤维素基含能凝胶的流变性能

研究了以不同基团含量的羧甲基纤维素硝酸酯(CMCN)为胶凝剂的含能凝胶细微结构与流变行为的关系.探讨了凝胶的形成机理,并采用线性的流变学方法研究了凝胶的屈服性、触变性、蠕变性及温敏性等动态黏弹性质,分别利用Herschel-Bulkley模型、Burger模型及Carreau-Yasuda模型对凝胶的流动曲线、蠕变曲线和频率曲线进行了数据拟合.研究发现,CMCN凝胶是由其分子结构上两亲性基团通过分子链间氢键及疏水键等非共价键相互作用形成的一种结构均匀的物理交联网络型凝胶.凝胶的非牛顿系数n均小于0.5.随着亲水性羧酸基团含量的增加,凝胶的屈服应力逐渐增大,触变恢复性逐渐增强,弹性与黏性柔量均减小,但其比值增加,蠕变的黏性响应性逐渐减弱而弹性响应性逐渐增强.凝胶的温敏性变化有一个力学松弛转变区,随着羧酸基团含量的增加,松弛转变区愈发明显,凝胶的温敏性也逐渐增强.     

钛基纳米结构的制备和性能研究

<正>纳米结构材料因其特殊的性能和潜在的应用前景而成为目前科学研究中的一大热点.基于纳米结构材料的光学、电学和机械特性强烈依赖于其形态和维度;基于“自下而上”原理构建纳米器件的关键问题在于合理控制器件中构筑单元的均一性,可控合成具有特定形貌和维度的纳米结构材料具有非常重要的科学和实用意义.本论文以钛基纳米结构材料为研究对象,探索了其不同异形体的制备方法,并研究了其性能.主要研究内容和结果如下:     

以纤维素/AmimCl溶液制备纤维素气凝胶

利用离子液体AmimCl溶解结合超临界CO2干燥的方法制备了纤维素气凝胶材料.研究了不同初始浓度的纤维素溶液及其在不同凝固浴中制备的纤维素凝胶的流变行为,进一步考察了纤维素溶液浓度和凝固浴种类对纤维素气凝胶材料结构的影响.结果表明,随着初始纤维素溶液浓度的增大,气凝胶的孔结构逐渐致密,比表面积随之减小;凝固浴的组成对纤维素气凝胶的结构也有较大影响.采用适当的制备条件,可以制备出高比表面积的纤维素气凝胶材料.对纤维素气凝胶的热性能进行了表征,结果表明所得到的气凝胶材料具有较好的热稳定性和较高的炭残余含量.     

PAMS基凝胶型聚合物锂电池的制备及电化学性能表征

An admixture of acrylonitrile, methyl methacrylate, styrene and commercial liquid electrolyte (LB302, 1 mol/L solution of LiPF6 in 1∶1 EC/DEC) was enclosed in CR2032 cells. The assembled cells were then γ-ray irradiated using configurations of LiNi0.8Co0.2O2/Li half cells. Through this in-situ irradiation polymerization process, rechargeable lithium cells with poly(acrylonitrile-co-methyl methacrylate-co-styrene) (PAMS) were obtained based gel polymer electrolytes. The structure and thermal stability of PAMS were characterized by FT IR and DSC analyses. The electrochemical properties and charge discharge performance of PAMS-based gel-polymer lithium cells were evaluated by AC impedance spectroscopy, cyclic voltammetry and gavanostatic battery cycling. The results indicate that the in-situ gama-ray irradiation approach is convenient to prepare gel-polymer lithium cells with good charge-discharge performance.     

纤维素微孔锂电隔膜的制备及性能研究

为了改善锂电隔膜的亲液性和耐高温性,以醋酸纤维素为成膜材料,利用相转化法制备了新型锂电隔膜,通过形貌和孔道结构表征、亲液性能和耐热性能测试对醋酸纤维素隔膜的基本性能进行研究,并将该隔膜装配成锂离子电池进行充放电性能测试. 结果表明,醋酸纤维素隔膜具有均匀的微孔结构,孔隙率达到65%,约为传统聚烯烃隔膜的1.5倍;纤维素材料的良好亲液性和高孔隙率结构改善了隔膜的吸液性能,其吸液率达到285%;该隔膜在150 ^oC、30 min的热处理条件下未发生明显的热收缩. 鉴于上述优点,相对于市售PE隔膜,醋酸纤维素隔膜所装配锂离子电池显示出更优的循环性能和倍率性能.