聚合物前驱体3D打印制备高性能陶瓷

3D打印制备陶瓷可以实现结构-材料设计一体化,为复杂形状陶瓷材料快速成型提供了新途径。但是传统的3D打印制备陶瓷是以陶瓷粉末或陶瓷颗粒为打印材料,存在陶瓷构件尺寸精度差、表面光洁度低和力学性能不佳等问题。近年来,以聚合物前驱体为打印材料,通过3D打印成型、高温裂解等工艺制备高性能陶瓷技术的出现为改善这些不足提供了新方法,成为3D打印陶瓷领域的研究热点。本文概述了聚合物前驱体3D打印制备高性能陶瓷的研究进展,重点阐述了本体聚合物前驱体、聚合物前驱体/光敏化合物、聚合物前驱体/巯基化合物、光敏基团改性聚合物前驱体、增强体/聚合物前驱体五种典型材料体系的研究现状,并对其今后的发展方向进行了展望。     

金属卤化物钙钛矿光电材料和器件

2009年ABX₃钙钛矿晶型的甲胺铅卤CH₃NH₃PbX₃(X=I、Br、Cl)钙钛矿材料首次应用于太阳能电池,但初始报道效率低、稳定性差。2012年后,可溶液法制备的钙钛矿太阳能电池凭借其吸光系数高、激子结合能低等优点,迅速表现出低成本和高效率的突出优势,并在光电器件等交叉领域具有很强的应用潜力。因此,钙钛矿太阳能电池被Science杂志评为2013年度国际十大科技进展,是化学和材料领域特别是光伏领域新兴的变革性技术之一。钙钛矿太阳能电池材料与器件的发展一直面临大面积、高效率、稳定性和环境友好性等挑战,对应的是钙钛矿晶体可控生长、缺陷钝化、器件优化材料稳定性和铅毒性等科学问题。     

从α-三氟甲基苄溴合成烷基硫酸盐——脱卤亚磺化反应的延伸

脱卤亚磺化反应是引入氟烷基基团的一种常用方法.探索了α-三氟甲基苄溴在脱卤亚磺化条件下的反应,发现产物并不是亚磺酸盐[Ar CH(CF_3)SO_2Na],而是烷基硫酸盐[Ar CH(CF_3)OSO_3Na].即使在烯烃的存在的条件下,α-三氟甲基苄溴在脱卤亚磺化条件下产生了自由基,也不与烯烃发生加成反应,而是直接生成亚磺酸盐,亚磺酸盐被空气氧化成烷基硫酸盐.     

银催化重氮酯与苯胺,亚胺的三组分反应（英文）

过渡金属催化重氮化合物的卡宾转移反应是有机合成反应的重要研究对象.在这一类反应中,包括环丙烷化、X-H(X=C,N,O,Si,S)插入以及羰基/亚胺叶立德环加成等反应得到了广泛的研究.2003年,胡文浩和Doyle课题组报道了一种新型的反应,即亚胺捕获看似不稳定的氨基叶立德中间体,合成具有高非对映选择性的1,2-二胺化合物.之后,他们又报道了一系列有关氨基叶立德和氧叶立德的研究,与不同的捕获剂,如酮,醛,β,γ-不饱和α羰基羧酸酯和偶氮二酸酸酯等发生反应,生成多种多样的产物类型,基本上都是采用Rh(Ⅲ)催化剂.迄今为止,没有采用其他类型的过渡金属催化剂的报道.最近,本课题组研究发现,银盐可以作为重氮化合物卡宾转移反应的催化剂,实现了重氮化合物与醛的[2+1]环加成反应合成环氧乙烷类化合物,及重氮化合物与醛、炔/烯三组分的[2+2+1]环加成反应合成二氢呋喃/四氢呋喃类化合物,在这些反应中,加入不同的配体可以调节Ag(Ⅰ)催化剂的催化活性,从而实现不同的反应过程.基于此,本文将探索Ag(Ⅰ)做催化剂催化重氮化合物与芳基胺及亚胺的三组分反应合成一系列1,2-二胺类化合物.研究发现,采用AgOTf/双噁唑啉配体配体作为催化剂组合,可以顺利地实现Ag(Ⅰ)催化重氮酯、芳基胺及亚胺的三组分反应.尝试了不同的配体,包括膦配体、卡宾配体以及双噁唑啉配体,最后发现,双噁唑啉配体配位的Ag(Ⅰ)催化反应的效果最好,极大地提高了Ag(Ⅰ)催化剂的催化活性,其具体的作用机理值得进一步研究.反应中,Ag(Ⅰ)催化剂的Lewis酸性对二胺产物的非对映选择性有较大的影响.其中,在对硝基苯基亚胺的反应中,产物的非对映选择性很高,大于铑催化反应的结果;而在其他类型亚胺的反应中,反应的非对映选择性较差.另一方面,由于Ag(Ⅰ)的Lewis酸性,反应过程中发生亚胺与芳基胺的氨基交换反应,从而导致氨基交换的二胺副产物的生成.本文对不同反应底物的各种效应进行了比较详细的研究.     

铝掺杂表面分子印迹聚合物修饰电极检测食品中罗硝唑残留

以罗硝唑(Ronidazole,RNZ)为模板,3-氨丙基三乙氧基硅烷为功能单体,Al(Ⅲ)为路易斯酸掺杂剂,用溶胶-凝胶法制备核壳型磁性分子印迹聚合物,借助磁力作用将其修饰于磁性玻碳电极表面,制得RNZ电化学印迹传感器。以透射电镜、红外光谱、X-射线衍射及电化学方法等对该传感器进行表征,并对影响传感器性能的主要参数进行优化。结果表明,相比基于非掺杂印迹聚合物和非分子印迹聚合物的传感器,铝掺杂印迹传感器对罗硝唑具有更强的结合能力和更高的识别选择性。用差分脉冲溶出伏安法进行定量测定时,RNZ的还原峰电流与其浓度在0.05~50.0μmol/L范围内呈良好线性关系(r=0.997 3),检出限为0.015μmol/L。对牛奶、鸡蛋中RNZ的回收率为88.6%~97.0%,相对标准偏差(RSD)为2.9%~4.6%。     

中间相Si-Cu合金作为锂离子电池负极材料的第一性原理研究

采用第一性原理平面波赝势法,对中间相Si-Cu合金作为锂离子电池负极材料的嵌脱锂机理进行研究.结果表明,4个Si-Cu合金相中Si0.125Cu0.875合金相具有最低的体积膨胀系数及最低的嵌锂电位,导电性在4个合金相中排第二位,具有最佳的电化学综合性能.     

含磷/氮/硫环交联磷腈微纳米管的合成及对环氧树脂的阻燃作用

采用原位模板法,以六氯环三磷腈(HCCP)和二羟基二苯砜(BPS)为原料合成了一种环状交联型不溶不熔的磷腈大分子——聚环三磷腈-二羟基二苯砜(PZS)微纳米管,研究了PZS对环氧树脂(EP)的阻燃作用及阻燃机理.利用红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对PZS微纳米管进行了表征;采用热重分析(TG)考察了EP/PZS阻燃材料的热稳定性,并通过极限氧指数(LOI)和微型量热分析(MCC)测试了EP/PZS的阻燃性能.热降解实验结果表明,PZS微纳米管的加入使环氧树脂热降解温度降低,但残炭率显著提高.PZS微纳米管可以显著提高环氧树脂的阻燃性能,当阻燃剂添加量为5%时,环氧树脂的残炭率提高了46%,热释放速率峰值降低了约40%;LOI值从纯环氧树脂的26.0%提高到了30.6%.PZS微纳米管的加入还增强了环氧树脂的力学强度.阻燃性能的显著提高和力学性能的改善归因于PZS微纳米管在环氧树脂基体中的良好分散,以及燃烧炭化过程中生成的石墨化程度较高的类石墨烯结构的残炭,具有较高的抗氧化能力.研究结果表明,PZS微纳米管是一种优良、高效的具有潜在应用价值的阻燃剂.     

新工科背景下高分子材料类人才创新创业能力培养的改革与实践

近年来随着双一流建设的不断发展,高校更加注重对大学生创新创业能力的培养.本文基于新工科建设和工程教育专业认证的要求,以四川大学高分子材料与工程专业为例,通过构建分阶段分层次的培养步骤、全面实施"一条龙、全过程"本科生导师制、打造"本研协同"的专业培养模式以及加强实践能力培养,论述了高分子材料与工程专业学生创新创业能力的...     

镁掺杂氧化铈整体式催化剂催化CO2和CH3OH直接合成碳酸二甲酯

采用共沉淀法成功地合成了不同Mg掺杂量的Ce_1-xMg_xO₂(x=0.05、0.10、0.15、0.20)固溶体催化材料,并运用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附测试、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、CO₂程序升温脱附(CO₂-TPD)等技术对这些材料进行了表征。结果发现,通过调控CeO₂晶格中Mg的含量,可以调控所制备的Ce_1-xMg_xO₂催化材料的粒径、比表面积、表面缺陷等。其中Ce_0.90Mg_0.10O₂展现了最佳的表面性质,具有最小的平均粒径(约5.8 nm),最大的比表面积(约136 m2·g^-1)以及最高的表面氧含量(31.98%)。将Ce_1-xMg_xO₂催化材料涂覆在堇青石蜂窝陶瓷上制成整体催化剂,考察其对CO₂和CH₃OH直接合成碳酸二甲酯的催化性能。在140℃、2.4 MPa、反应2 h的条件下,Ce_0.90Mg_0.10O₂整体催化剂上碳酸二甲酯的收率高达20.21%,催化效果明显优于CeO₂和其余的Ce_1-xMg_xO₂(x=0.05、0.15、0.20)催化材料。