聚丙烯酸酯人工晶状体的表面改性研究：常压介质阻挡放电等离子体处理

本研究旨在利用常压介质阻挡放电（DBD）等离子体对疏水性聚丙烯酸酯人工晶状体（IOL）进行表面改性,研究其对IOL表面理化性能和生物相容性的影响.应用X射线光电子能谱（XPS）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、原子力显微镜（AFM）和静态水接触角（WCA）评价了改性前后IOL表面的化学组成、表面形貌和亲疏水性,并进一步基于血小板、巨噬细胞和晶状体上皮细胞（LECs）的体外黏附试验考察改性后IOL的生物相容性.结果显示表面改性后IOL的亲水性明显提高,WCA的变化与含氮/氧元素极性基团的引入和等离子体刻蚀作用引起的表面粗糙度增加有关.等离子体处理能明显减少IOL表面血小板和巨噬细胞的黏附,处理时间大于180s时能延迟LECs的伸展和增殖,同时保持其上皮细胞表型.常压DBD等离子体处理能有效地对疏水性聚丙烯酸酯IOL进行表面改性,显著改善其体外生物相容性,有望减轻该IOL眼内植入后的炎症异物反应,推迟前囊膜浑浊的发生.     

氧等离子体改性的聚苯胺/碳纳米管电化学性能

由乳液聚合法制备聚苯胺/碳纳米管复合电极材料,再利用感应耦合氧等离子体源对其进行射频放电处理,制得改性后的复合材料,进一步研究氧等离子体处理时间对材料表面性质和电化学性能的影响。通过SEM和FTIR对复合材料的表面形貌和组成进行分析和表征,结果显示复合材料在改性后的微观形貌均一,粒径变小且颗粒间团聚减轻,材料表面引入了羟基官能团。电化学测试表明,经氧等离子体改性处理10 min后,聚苯胺/碳纳米管复合材料具有突出的电化学特性,比电容为287.8 F.g-1,为改性前的1.7倍,同时等效串联电阻(ESR)降低了67.7%,是一种优良的超级电容器电极材料。由此也表明氧等离子体改性是一种高效的电极材料改性方法。     

亲水膜的表面改性及在膜蒸馏中的应用

膜的微孔性和疏水性是水溶液膜蒸馏的两个基本条件,迄今人们均采用疏水性高分子材料制成疏水微孔膜用于膜蒸馏研究。本文采用辐照接枝聚合和等离子体表面聚合的方法,将亲水的醋酸纤维素微孔膜和硝酸纤维素微孔膜表面疏水化改性,成功地用于膜蒸馏研究,大大扩展了疏水微孔膜的材料来源。实验结果表明,亲水膜表面改性得到的疏水膜,其膜蒸馏性能不低于疏水材料制成的膜,尤其是等离子体聚合法可以实现多种特殊单体在多孔的材料表面聚合,成为制备高性能疏水微孔膜的有效手段,为膜蒸馏的深入发展和实用化创造了有利条件。     

疏水矿化棉纤维的制备及其油水分离性能

通过交替浸渍法(ASP)在天然棉纤维表面进行仿生矿化均匀地制备了碳酸钙涂层,并使用硬脂酸钠进一步对棉纤维/碳酸钙复合物进行表面疏水改性,得到了具有良好疏水性能的棉纤维材料.FTIR结果显示,碳酸钙与棉纤维之间以氢键结合.改性后的疏水棉纤维具有优异的吸附选择性,能够实现油水分离.改性棉纤维对多种油类均具有良好的吸附能力,对二甲基硅油和氯仿循环吸附30次后,吸附保持率仍可达到80%以上,表现出良好的重复使用性能.该疏水矿化棉纤维具有环境友好,成本低廉,制备方法简单等优势,在油水污染物处理方面具有潜在应用价值.     

PMMA人工晶状体表面的CF4/O2等离子体修饰

为了改善聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)人工晶状体的生物相容性和透光性, 采用CF4/O2等离子体技术修饰其表面. 通过衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、静态接触角(CA)测定、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见近红外光谱(UV-Vis)等方法进行表征, 结果表明, 经CF4/O2等离子体处理后, PMMA表面的含氟和含氧基团增加, 其表面的亲水性增强, 生物相容性改善, 紫外光的隔离效率增大. 因此, 通过CF4/O2等离子体修饰能够有效地改善PMMA人工晶状体的性质.     

角膜基质细胞在p(HEMA-MMA)改性前后的粘附率、形貌与力学性能变化

采用原子力显微镜(AFM)对改性前后材料表面粘附生长的角膜基质细胞的亲和力、三维形貌和力学性能进行了分析。结果显示,改性后材料的细胞亲和力有较大改善,且材料表面细胞三维形态更加正常,铺展更为舒展,与材料的接触面积较大。细胞力学性能分析也发现改性后材料表面细胞具有更高的粘附力和杨氏模量,以及更低的硬度,说明未改性p(HEMA-MMA)材料具有明显的细胞毒性,这种毒性作用导致在其表面生长的细胞的细胞骨架遭到破坏,细胞健康状态明显不如改性后材料表面细胞。因此,改性后的Col/bFGF-p(HEMA-MMA)更适合作为人工角膜材料使用。     

多孔α-Al_2O_3载体上Silicalite-1膜的表面改性与选择性透醇分析

分别使用十二烷基三甲氧基硅烷(DMS)和硬脂酸(STA)对α-Al2O3载体上二次生长合成的silicalite-1膜进行修饰,提高其表面疏水性。红外光谱和接触角测试结果表明,改性剂以化学键的形式结合于分子筛膜表面,膜表面由亲水变为疏水。表面改性的最佳预处理温度为150℃,改性剂的最佳质量分数为10%。进一步研究了膜表面润湿特性和热稳定性,其中DMS改性后的分子筛膜在空气中经250℃高温处理后仍保持疏水性不变。在乙醇/水分离应用中,高温脱除模板剂后缺陷的孔径分布在1~5nm,表面改性后乙醇分离因子较改性前提高5倍,最高可达21.6。     

尼龙表面的超疏水及高度疏油改性

在聚合物表面引入多级粗糙结构并降低表面能可以提高其表面的疏水疏油性. 采用三种不同方法在尼龙6(聚酰胺)表面引入活性基团, 即或将尼龙6材料表面的酰胺键还原成仲胺, 或硅羟基化, 或使用低温等离子体处理得到羟基, 并通过X-射线光电子能谱(XPS)进行验证. 实验结果表明, 表面含有仲胺基团的尼龙6可静电吸附硅球; 而表面含有硅羟基及羟基的尼龙6可原位生长纳米硅层, 再经过3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APS)处理可达到硅球吸附的目的. 经比较了不同改性方法对在尼龙6表面构建粗糙结构的影响, 我们认为等离子体处理更利于方便快捷地制备稳定均匀的粗糙结构. 当被全氟十二烷基三氯硅烷(Rf-Si)氟化修饰后, 具有粗糙结构的尼龙6表面均具有超疏水性, 但其疏油性则与表面引入的硅球尺寸密切相关, 如在500～900 nm硅球构建的粗糙表面上, 十六烷烃(3 μL)的静态接触角为140°左右, 滚动角为20°; 而在20～200 nm硅球构建的粗糙表面上, 其静态接触角和滚动角则分别为125°和40°左右. 实验结果还显示, 这类具有一定双疏性的尼龙表面也有较好的抗细菌粘附性.     

多孔α-Al2O3载体上Silicalite-1膜的表面改性与选择性透醇分析

十二烷基三甲氧基硅烷（DMS）和硬脂酸（STA）对α-Al₂O₃载体上二次生长合成的silicalite-1膜进行修饰来提高其表面疏水性。红外光谱和接触角测试结果表明,改性后改性剂以化学键的形式结合于分子筛膜表面,膜表面由亲水变为疏水。表面改性的最佳预处理温度为150℃,改性剂的最佳质量分数为10%。进一步研究了膜表面润湿特性和热稳定性之间的关系,其中DMS改性后的分子筛膜在空气中经250℃高温处理后仍保持疏水性不变。在乙醇/水分离应用中,高温脱除模板剂后缺陷的孔径分布在1~5nm时,表面改性后乙醇分离因子较改性前可提高5倍,最高可达21.6。     

氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷改性聚氨酯的研究

在无溶剂条件下合成了一系列氨基硅油改性聚氨酯,并对材料的力学性能、耐热性、疏水性及微观形态进行了研究。结果表明：改性后的聚氨酯具有更优良的力学性能、耐热性及表面疏水性,且材料呈微观相分离形态。     

氢氧化钠-氟硅酸铵改性HZSM-5催化甲醇制丙烯

首次将氢氧化钠-氟硅酸铵复合改性应用于甲醇制丙烯(MTP)催化剂的制备中. 采用X射线衍射(XRD)、X 射线荧光光谱(XRF)、N₂吸附-脱附、透射电镜(TEM)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)等测试技术对改性前后HZSM-5分子筛催化剂的晶体结构、元素组成、织构性质、酸性质等进行了表征. 结果表明, 采用氢氧化钠-氟硅酸铵复合改性不仅可以提高催化剂的介孔孔容, 还能有效调变催化剂的酸性. 复合改性方法成功克服了单纯碱处理容易破坏分子筛的骨架结构、单纯氟硅酸铵改性因受扩散限制仅限于修饰分子筛外表面的缺点. 改性后HZSM-5 分子筛催化剂在MTP反应中的诱导期大大缩短, 在常压、反应温度为470 ℃、甲醇质量空速(WHSV)为2 h^-1的条件下, 初始丙烯选择性高达43%. 此外, 复合改性后HZSM-5分子筛在MTP反应中的稳定性大幅改善, 催化寿命延长至本体样品的3倍.     

电化学法改性阳极对MFC性能的影响

采用不同质量分数的NH_4NO_3和(NH_4)_2S_2O_8溶液作为电解液,对双室微生物燃料电池的阳极炭布进行改性。以餐厨废水作为阳极底物,以K_3[Fe(CN)_6]和NaCl混合溶液为阴极液,考察不同电解液改性阳极条件下微生物燃料电池的产电性能及污水处理效果。结果表明,采用NH_4NO_3或(NH_4)_2S_2O_8改性炭布作为阳极的微生物燃料电池的发电性能和水处理效果均有改善。其中,采用质量分数为4%的(NH_4)_2S_2O_8溶液作为阳极改性电解液时,微生物燃料电池系统的产电性能达到最佳,其稳态电流密度约为60 m A/m~2,COD去除率约为42.5%。     

微波等离子体对聚乙烯材料的表面改性

对高分子材料进行表面修饰,可以赋予材料表面新的物理和化学性能,提高材料的亲水性、粘结性、电镀和生物匹配性等．在表面改性方法中,新近发展的等离子体改性技术由于具有操作简单,工艺干法化,不影响材料本体结构和性能等优点而日益受到人们的重视［１,２］．微波等...     

Stability and ageing of plasma treated poly(tetrafluoroethylene) surfaces

In this study CO₂, H₂/H₂O and H₂O low pressure plasma treatment of poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) foils and of thin plasma deposited fluorocarbon polymer (PDFP) films with a structure close to PTFE was investigated. The properties of the plasma were analyzed by mass spectroscopy (MS) and optical emission spectroscopy (OES). The modified fluorocarbon surfaces were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM), fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, spectroscopic ellipsometry, electrokinetic measurements and dynamic contact angle measurements in order to find optimized treatment conditions. The results of the surface modification were compared with respect to the efficiency of the plasma treatment and the stability of the modification effect at different ambient conditions. It was shown that the H₂O plasma treatment is the most effective process for the intended modification. The hydrophobic PTFE surface was converted into a more hydrophilic one. The introduced radicals after the H₂O plasma treatment can be utilized subsequently for post plasma reactions such as grafting processes.     

改性SCR催化剂对单质汞氧化性能的研究

在模拟SCR反应器烟气组分下,考察了过渡金属改性掺杂对SCR催化剂单质汞(Hg0)氧化性能的影响。采用N2吸附-脱附和X射线衍射(XRD)对催化剂理化性能进行表征。结果表明,金属改性掺杂减小了催化剂的比表面积和总孔容,但对催化剂的孔径分布没有太大的影响。XRD谱图中出现了微弱的过渡金属氧化物衍射峰。8%Ce/SCR和8%Cu/SCR催化剂表现出了相对稳定和高效的Hg~0氧化效率,而8%Co/SCR催化剂Hg~0氧化效率受温度影响较大。金属改性掺杂的催化剂在低NH_3和NO烟气组分中表现出较好的Hg~0氧化效率,当烟气组分中存在HCl时,促进更加明显;而当催化剂在高NH3和NO烟气组分条件下,即使有HCl的存在对Hg~0氧化效率影响也不大。     

金属负载型分子筛催化剂在NH3-SCR反应中水热稳定性的研究进展

NO_x控制是目前大气污染控制领域的重要研究内容，NH₃选择性催化还原技术（NH₃-SCR）是消除NO_x最有效的技术之一，其核心是高性能催化剂的开发。本研究综述了金属负载型分子筛催化剂（Cu基和Fe基分子筛催化剂）的NH₃-SCR活性、水热稳定性以及水热老化失活机制，并对影响催化剂水热稳定性的因素（包括Si/Al比、分子筛拓扑结构、活性金属负载量、粒径和合成方法等）进行了系统阐述，总结了一些有效提高催化剂水热稳定性的改性方法，比如磷改性、第二活性金属改性、碱金属改性和外表面改性等。最后，对进一步提高金属负载型分子筛催化剂在NH₃-SCR反应中的水热稳定性进行了展望。     

酸性质对磷钨酸改性CeO_2上NH_3选择性催化还原NO性能影响

分别制备了磷钨酸、磷酸、偏钨酸铵及磷酸+偏钨酸铵改性的CeO_2催化剂,用于NO的NH3选择性催化还原反应(NH3-SCR),对酸改性的作用进行了研究。结果表明,不同酸改性后的CeO_2催化剂均含有弱酸和中强酸位,但酸量差别明显,依次为:磷钨酸/CeO_2偏钨酸铵/CeO_2磷酸+偏钨酸铵/CeO_2磷酸/CeO_2。由于磷钨酸改性的CeO_2催化剂中P与W之间相互作用,导致磷钨酸/CeO_2催化剂表面弱酸及中强酸含量较多,Ce物种和O物种相对活跃,有利于NH3的吸附、活化和NH3-SCR反应的进行;因此,磷钨酸改性的CeO_2催化剂活性最佳,在225-450℃下NO转化率高于90%。     

LaMnAl11O19催化剂上生物质气化气燃烧中NH3-NOx的转化特性

采用共沉淀法制备了LaMnAl₁₁O₁₉六铝酸盐催化剂,采用XRD、BET和XPS对样品结构进行了表征,并通过模拟生物质气化气的燃烧实验和NH₃单独氧化实验,分别考察了催化燃烧和均相燃烧过程中NH₃的转化特性。利用原位漫反射红外光谱（in-situ DRIFT）法在线研究了NH₃在催化剂表面的吸附和氧化信息。结果表明,焙烧后催化剂形成磁铅石（MP）结构的六铝酸盐晶体,且具有较大的比表面积,Mn以+2、+3价形式存在晶体中。均相燃烧下模拟气中的NH₃在500℃开始反应,随之就有NO生成。催化燃烧工况下NH₃氧化曲线和模拟气中NH₃的转化曲线相差不大,NH₃的起燃温度为310℃,反应后随之就有NO生成,NO在350℃~800℃保持一个较高的浓度。NO₂的生成温度较高,并仅在较窄的温度区间内出现,在整个燃烧过程中仅检测到几个10^-6的N₂O,反应过程中有40%以上的NH₃转化成NO。DRIFT结果表明,催化剂作用下NH₃的转化遵循 -NH反应机理,即催化剂表面吸附的NH₃分解产生 -NH,-NH与氧原子（O）反应生成HNO,再进一步反应生成N₂或N₂O,或是 -NH直接与氧分子（O₂）反应生成NO。     

Mechanism of the Selective Catalytic Reduction of NOx with NH3 over W-Doped Fe/TiO2 Catalyst

The W-doped Fe/TiO2 catalyst prepared by an impregnation method exhibited a good NH3-selective cata- lytic reduction（SCR） activity and N2 selectivity with broad operation temperature window. The interaction between Fe and W could increase the amount of surface chemisorbed oxygen, and thus enhances the low temperature SCR activity by facilitating the fast SCR of 2NH3＋NO＋NO2 →2N2＋3H2O. The NH3-SCR reaction mechanism over the W-Fe/TiO2 was fully investigated via in situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy（in situ DRIFTS）. In the low temperature range（〈250 ℃）, the reactive surface species were mainly coordinated NH3, ionic NH~ and adsorbed NO2 species, and the SCR mainly followed the Langmuir-Hinshelwood mechanism, during which the adsorbed NO2 species became the important active sites. In the high temperature range（〉250 ℃）, the reactive surface species were mainly NH2, and the SCR mainly followed the Eley-Rideal mechanism, during which the for- mation of NH2NO intermediate species after H-abstraction of NH3 was the rate-determining step.     

Fe元素及点缺陷对焦炭表面NH_3异相吸附的影响:密度泛函理论研究

采用密度泛函理论,并使用具有周期性边界条件的石墨烯模型近似模拟焦炭表面,研究了Fe原子修饰及点缺陷对NH_3在焦炭表面异相吸附的影响。计算结果表明,NH_3分子在点缺陷石墨烯表面的吸附属于物理吸附,结合能为-0.381 e V;NH_3分子吸附在Fe修饰的完整石墨烯表面属于化学吸附,吸附能为-1.442 eV; Fe原子修饰及点缺陷单独存在下NH_3的吸附能均大于NH_3在完整石墨烯表面的吸附(吸附能为-0.190 eV)。此外,Fe原子修饰与点缺陷共存对NH_3的吸附具有协同作用,结合能达到-3.538 eV,明显大于两者单独存在下NH_3的吸附能之和,综合分析Mulliken布居数与态密度,Fe原子与石墨烯表面、NH_3分子之间有更多地电荷转移,可以解释两者共存对NH_3吸附协同促进的原因。