碱活化多孔碳用于分离甲苯及活化/吸附机理

采用生物质木质素磺酸钠(SLS)为碳源, 先与硬模板NaCl混合预碳化, 再加入活化剂NaOH在氮气保护下升温至850 ℃碳化, 得到SLS基碱活化的多孔碳吸附剂(SPCN). 将SPCN用于吸附液体石蜡中芳香烃甲苯, 对比研究了不同活化剂加入量对SPCN结构、 性质及吸附效果的影响. 结果表明, SPCN表面具有丰富的官能团和发达的微/介孔结构, 活化剂加入量对比表面积的影响为先增大后减小, 碱/碳质量比为1∶1时比表面积达到最大值(710.4 m ²/g); 吸附量与比表面积呈正相关, 样品SPCN-1的最大吸附量为2875.17 mg/g, 远高于商业吸附剂, 经5次吸附-解吸循环后仍保持92.5%的吸附效率. 探究了活化机理, NaOH、 碳质和气体发生氧化还原反应释放气体留下孔隙, 经充分酸洗、 水洗后得到永久孔道. 最后, 结合扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 拉曼光谱(Raman)、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)和比表面积分析等结果证明了吸附机理主要是孔隙填充效应、 范德华力、 π-π相互作用及电子供/受体作用的共同作用. 首次报道了SPCN应用的新方向并探究了活化与吸附机理, 制备方法简易、 经济, 产品循环稳定性好、 无污染, 有望用于工业化生产.     

聚氯乙烯表皮成分对加成型硅橡胶固化的影响

采用流变学方法研究了双组分加成型硅橡胶在不同聚氯乙烯(PVC)表皮上的固化动力学,并利用红外光谱、核磁共振波谱、电感耦合等离子体质谱仪等手段分析了PVC表皮成分,以确定导致双组分加成型硅橡胶不固化的具体原因。 结果表明,PVC表皮中导致硅橡胶不固化的主要元素为P元素。 在固定硅橡胶厚度为1 mm的情况下,当PVC表皮中的P元素质量分数低于3×10^-3%时,浇注在其上的双组分加成型硅橡胶依然能固化;而当PVC表皮中的P元素质量分数超过约2.4×10^-2%时,虽然浇注在其上的双组分加成型硅橡胶的中间层依然能固化,但与PVC表皮接触部分的硅橡胶不固化,且不固化层厚度随P元素质量分数增加而增加。 本文还研究了在P元素质量分数低于3×10^-3%的PVC表皮上,降低硅橡胶厚度至微米级时的固化行为,在P元素质量分数低于3×10^-3%的PVC表皮上,当硅橡胶厚度低于2 μm时,硅橡胶出现不完全固化现象。 双组分加成型硅橡胶在含有P元素的PVC表皮表面的固化行为主要是由硅橡胶样品中铂催化剂总含量及PVC表皮中的P元素含量确定的,同时也会受到双组分加成型硅橡胶反应速率以及铂催化剂、P元素在硅橡胶中的扩散速率的影响。     

原位溶剂热聚合法制备金属有机骨架/碳化氮纳米片涂覆的固相微萃取纤维用于红茶中农药残留的高灵敏检测

有机氯（OCPs）和拟除虫菊酯（PYs）是两类广泛使用的农药,对自然环境和人类健康具有极大危害。在本研究中,通过原位溶剂热聚合法制备了金属有机骨架/碳化氮纳米片（UiO-66/HOCN）复合材料涂覆的固相微萃取（SPME）纤维,该纤维拥有良好的稳定性,并对OCPs和PYs具有高效的萃取性能。将其与气相色谱-质谱（GC-MS）相结合,建立了用于OCPs和PYs检测的高灵敏分析方法。该方法对9种农药目标物表现出了令人满意的回收率和重现性,具有检出限低（0.03~0.30 ng/L）、线性范围宽（0.1~800.0 ng/L）和线性相关系数良好（≥ 0.9978）等优点。将所建立的方法用于实际红茶样品中农药残留的检测,成功地在实际样品中检测出了艾试剂（6.6 ng/L）、α-硫丹（54.7 ng/L）和联苯菊酯（185.8 ng/L）。实验结果表明,所建立的分析方法适用于复杂基质中农药残留的分析和监测。     

基于窄内径多孔层毛细管开管柱的纳流高效液相色谱用于N-衍生化氨基酸对映体的分离

窄内径多孔层毛细管开管柱（NPLOT柱）在生命科学领域,特别是单细胞分析领域具有较好的应用前景。本研究采用原位热引发聚合法来制备窄内径奎尼丁类手性固定相多孔层开管柱,在6 μ m i.d.的毛细管中制备有机聚合物多孔层,考察了不同热聚合时间（3、6和9 h）对NPLOT柱形貌的影响,热聚3 h和6 h制备的NPLOT柱形貌均一,多孔层厚度分别为103±51 nm和210±51 nm。将热聚合3 h制备的NPLOT柱用于纳流高效液相色谱分离N-衍生化氨基酸对映体,在2 min内即可实现基本分离,消耗的样品量仅为皮升级别。该研究将为单细胞分析提供研究手段。     

微生物燃料电池多孔阳极的制备及阳极改性研究

以石墨粉为阳极基体,使用相转换法,制备了一种孔隙梯度分布的多孔阳极材料。将这种阳极组装为双室型微生物燃料电池进行电化学性能测试。另外,在阳极中添加了10%石墨质量比的聚苯胺,对阳极进行改性。相转换的改性方式能够使聚苯胺与阳极颗粒均匀混合,保证了改性的效率。电化学测试结果表明,单纯石墨阳极的功率密度为26.3mW·m~(-2)。而添加了聚苯胺后,功率密度提高到了80.2mW·m~(-2)。阻抗谱测试也显示,添加聚苯胺后的阳极,其欧姆阻抗与界面阻抗均有一定程度的降低。     

MOFs-多孔碳的制备及吸附性能研究

本文以均苯三酸和二水合醋酸锌为原料,分别用咪唑和2-甲基苯并咪唑作为为第二配体,在50℃条件下合成了两种金属有机框架结构MOFs-Im和MOFs-Me。氮气氛围中900℃煅烧得到多孔碳材料MOFs-Im-C和MOFs-Me-C。利用红外光谱仪、荧光光谱仪、同步热分析仪对配合物的结构、发光性以及热稳定性进行了表征;对煅烧后样品采用场发射扫描电子显微镜、比表面及孔径分析仪等进行表征,并通过对亚甲基蓝和罗丹明B的脱除来测试其吸附性能。结果表明,煅烧后生成的MOFs-Im-C多孔碳材料对亚甲基蓝的吸附率在120 nim时几乎达到100%,说明该多孔碳材料对亚甲基蓝具有较好的吸附性能。     

分子凝胶:从结构调控到功能应用

作为一类典型软物质材料,近年来分子凝胶在生物医学、柔性电子设备、晶体控制生长、水体净化,以及3D打印材料、微纳米材料和高能量密度材料制备等领域表现出巨大的应用潜力,受到人们越来越多的关注。如何提高分子凝胶结构调控效率,拓展分子凝胶功能,促进分子凝胶实际应用已经成为新阶段分子凝胶研究的主要内容。本文结合本课题组的研究工作,从动态共价键调控分子凝胶力学性能、分子凝胶促进高品质有机晶体制备和高性能多孔高分子材料的分子凝胶(凝胶乳液)软膜板制备三个方面阐述分子凝胶的结构调控和功能化应用研究。在此基础上,简要展望分子凝胶研究的发展趋势。     

锂离子电池多孔电极理论的回顾与新思考

本文总结了Newman多孔电极理论的基本内容,提出若干改进思路. 提出基于离子-空穴耦合传输机制描述浓电解质中的离子输运过程,在此基础上引入离子-电子耦合转移反应的思想处理电极材料中的离子传输问题,并通过计算嵌锂材料的离子扩散系数验证其合理性. 总结了描述多孔电极多尺度结构的相关理论和技术,表明均质化方法和基于结构重建的介观模拟方法均能给出比较合理的有效输运参数,从而提高多孔电极理论模拟结果的准确性.     

氢气泡模板法电沉积制备三维多孔铜薄膜

应用阴极析氢气泡模板法电沉积制备三维多孔铜薄膜,基础电解液组成为0.2 mol.dm-3CuSO4和1.5 mol.dm-3H2SO4.研究了电流密度(0.5~8.0 A.cm-2)、温度(20~70℃)、支持电解质(Na2SO4)以及添加剂HC l和聚乙二醇(PEG)等对薄膜的孔径大小和孔壁结构的影响.扫描电子显微镜(SEM)分析表明,降低镀液温度和添加Na2SO4、PEG都可降低孔径的大小,但对孔壁结构无影响.加入微量的氯离子可显著改变薄膜的孔壁结构,得到孔壁结构较为致密的三维多孔铜电极.循环伏安(CV)测试结果显示三维多孔铜薄膜电极在碱性条件下电氧化甲醇的电流密度比光滑铜电极提高了近20倍.     

微孔配位聚合物作为新型储氢材料的研究

微孔配位聚合物性质独特、结构多样,具有广泛的应用前景,它已成为近几年来一个热门的研究领域。本文简要介绍该类化合物作为一种新型的储氢材料,在合成、结构和储氢性能方面的研究进展。