Bonding of Hydroxyl and Epoxy Groups on Graphene： Insights from Density Functional Calculations

Density functional theory and GGA-PW91 exchange correlation function were performed to simulate the bonding behavior of hydroxyl and epoxy groups on the graphene surface. We compared the different binding energies for two epoxy groups, as well as one hydroxyl group and one epoxy group on all possible positions within a 6-fold ring, respectively. The calculated results suggest that two oxygen-containing groups always tend to bind with the neighboring carbon atoms at the opposite sides. Moreover, two hydroxyl groups on the meta position are unstable, and one of the hydroxyl groups easily migrates to the para position. In contrast to the disperse arrangement, the aggregation of multiply hydroxyl groups largely enhances the binding energy of every hydroxyl group. It is worth noting that the binding sites and hydrogen bonds play an important role in stability. Our work further points out the number of oxygen-containing groups and the location of oxide region largely influence the electronic properties of graphene oxide.     

酸碱解聚玉米秸秆分子结构的实验研究

以玉米秸秆为研究对象,分别采用5%H2SO4和5%NaOH溶液对秸秆进行解聚处理,并对解聚前后秸秆结构、化学组成、热稳定性等进行分析和表征。结果表明,与未处理前相比,经酸或碱解聚处理后,秸秆纤维结晶度由51.8%分别提高到63.5%和67.0%,秸秆中大部分半纤维素和部分木质素组分被脱除,半纤维素由29.10%分别降至7.02%和6.86%,木质素由38.12%分别降至32.21%和16.52%,而纤维素则由31.54%分别升至60.54%和76.15%。经酸碱处理后,秸秆表面形态结构变得疏松,出现小孔和裂缝,降解温度达到350℃,热稳定性能增加。上述结果说明,稀酸或稀碱均对玉米秸秆分子结构有一定程度的解聚作用,但就解聚溶出木质素而言,稀碱的解聚溶出效果要优于稀酸的。     

双峰泡孔结构聚苯乙烯材料的制备

以超临界二氧化碳(Sc-CO2)为物理发泡剂,在高压釜中采用两种温度设定方式和降压对聚苯乙烯(PS)进行发泡,测试、分析发泡样品的泡孔结构、泡体密度和断面润湿性能.结果表明,仅通过降压只获得单峰的泡孔结构,而升温与降压协同作用可获得双峰的泡孔结构,大、小泡孔分别在升温和降压阶段成核形成;在发泡温度100℃、饱和温度30~70℃下制备的发泡样品中,大、小泡孔的平均直径分别为50~216和10~15μm.大泡孔的直径较大和密度较高都有利于降低样品的泡体密度,最低达0.15 g/cm3.单峰泡孔结构能在一定程度上提高样品断面的疏水性,使静态接触角(CA)从PS的本征值(87.1°)增大至138.8°;双峰泡孔结构可赋予样品断面更高的CA(155.1°),呈现超疏水特性.     

超声波辅助木质素磺酸钠烷基化合成表面活性剂

以木质素磺酸钠(LS)和1-溴十二烷为原料,吡啶为催化剂,在碱性醇水混合溶液中,利用超声波辅助烷基化反应制备生物基表面活性剂.通过GPC,UV,FTIR和1H-NMR对木质素磺酸钠及其直接烷基化产物(ALS)、超声烷基化产物(UALS)进行结构表征,结果表明超声活化使木质素磺酸钠的分子量从154200下降到106000,酚羟基的含量从0.65%提高到1.55%,活化效率达139%.1H-NMR谱中甲氧基的峰面积占总面积的比值由超声前的36.0%下降到超声后的21.0%.烷基化反应位点是LS的酚羟基,超声波活化烷基化效率明显高于直接烷基化效率.1%质量浓度的UALS的表面张力为28.2 mN/m,相同质量浓度的ALS和LS的表面张力分别为34.1 mN/m和41.5 mN/m.UALS的临界胶束浓度(CMC)是5×10-2g/L,比LS的低近两个数量级.超声烷基化效果较直接烷基化好的原因在于超声波处理一方面提高了酚羟基的含量,一方面破坏了大分子的三维网状结构,强化了体系的传质和传热效率.     

聚芳醚酮树脂的分子设计与合成及性能

聚芳醚酮树脂是20世纪发展起来的重要特种工程塑料.因其优良的耐热、耐腐蚀、耐摩擦及生物相容性好等特点,在国防军工、武器装备、航空航天、电子、汽车、机械、石油工业、核能及理疗卫生等高技术领有广泛的应用.此类材料大都采用双酚单体和双氟单体通过A2+B2型亲核缩聚反应制备.这类聚合物的分子结构对材料的性能影响较大,一般情况下分子链由醚、酮、苯三元规整结构构成时,聚合物为半结晶态;然而,当分子结构中存在侧基或其他非规整结构往往破坏聚合物的结晶结构,聚合物呈现无定型态.半结晶聚芳醚酮聚合物具有非常优异的耐热、耐化学稳定性一般作为结构型材料使用;无定型聚芳醚酮具有良好的加工性能,并且可进行一些功能化成为一类优异的功能型材料.本文从结构与性能关系出发,介绍了聚芳醚酮树脂种类,聚芳醚酮树脂的发展历程及合成方法;探讨了聚芳醚酮材料结构与性能关系;总结了功能性聚芳醚酮材料的前沿进展;最后结合实际展望了聚芳醚酮的应用发展方向.     

中国化学会第十四届胶体与界面化学会议

2013年7月21-25日,长春会议主题:研讨胶体与界面化学的最新前沿问题和发展前景及其在科学和技术领域中的作用会议内容及范围:(1)表面/界面与纳米结构材料;(2)溶液中的聚集与分子组装;(3)软物质与超分子组织化体系;(4)胶体分散与多组分体系;(5)胶体与界面化学中的理论问题;(6)胶体与界面化学技术、应用与产品     

N3/Al2O3/N749交替组装结构拓宽准固态染料敏化太阳能电池光响应范围和界面修饰效果

研究了染料敏化太阳能电池(DSCs)中N3/Al₂O₃/N749交替组装结构的作用. 该结构使用Al₂O₃作为介质层吸附第二层染料, 可以有效拓宽DSCs的光响应范围, 提高电池的光电转化效率. UV-Vis 吸收光谱和单色光转换效率(IPCE)谱测试结果表明, 相对于单一染料, 使用交替组装结构的电池光响应范围变宽. 电流-电压(I-V)曲线结果表明, 该结构有效增加了DSCs 电池的光电转化效率, 从单一N3 和N749 染料的4.22%和3.09%增加到了5.75%, 分别增加了36%和86%. 为了研究该结构的作用机理, 本文对其界面修饰作用及界面电子过程进行了讨论. 暗电流测试结果表明交替组装结构可以有效阻止电荷复合过程; 电化学阻抗谱(EIS)结果表明在黑暗条件下, N3/Al₂O₃/N749结构可以提高界面电阻, 从而抑制电荷复合过程; 本文建立了等效电路模型, 并使用该模型讨论了交替组装结构的界面电子过程; 调制强度光电流谱(IMPS)和调制强度光电压谱(IMVS)的结果表明该结构可以提高电子寿命和改善电子扩散.     

中国化学会第十四届胶体与界面化学会议2013年7月21-25日,长春

会议主题:研讨胶体与界面化学的最新前沿问题和发展前景及其在科学和技术领域中的作用.会议内容及范围:(1)表面/界面与纳米结构材料;(2)溶液中的聚集与分子组装;(3)软物质与超分子组织化体系;(4)胶体分散与多组分体系;(5)胶体与界面化学中的理论问题;(6)胶体与界面化学技术、应用与产品.会议主席:郭荣通讯地址:扬州大学化学化工学院,扬州225002     

Pt 含量对Co@Pt/C核壳结构催化剂性能的影响

采用两步还原法制得Co@Pt/C核壳结构催化剂, 其中Co与Pt 的总质量分数为20%. 通过改变金属前驱体的用量, 制备了不同Co:Pt 原子比的Co@Pt/C 催化剂, 以20% (w) Co@Pt(1:1)/C 与20% (w) Co@Pt(1:3)/C 表示. 采用透射电镜(TEM)、光电子射线能谱分析(XPS)、循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)等方法考察了其结构与性能, 并与实验室早先制备的40% (w) Co@Pt/C 催化剂进行了比较. 自制20% Co@Pt(1:1)/C 与20% Co@Pt(1:3)/C 催化剂的金属颗粒直径约为2.2-2.3 nm, 在碳载体上分散均匀, 粒径分布范围较窄, 电化学活性比表面积(ECSA)分别为56 和60 m²·g^-1, 均超过商用催化剂20% Pt/C(E-tek) (ECSA=54 m²·g^-1). 20%Co@Pt(1:1)/C 与20% Co@Pt(1:3)/C 的半波电位相较于40% Co@Pt(1:1)/C 和40% Co@Pt(1:3)/C 均向正向移动, 表现出更好的氧还原(ORR)催化活性, 并有望降低催化剂的成本, 在质子交换膜燃料电池领域表现出良好的应用前景.     

Ce4+替代Pu4+的模拟固化体(Gd1-xCex)2Zr2O7+x的合成及结构演变

Gd₂Zr₂O₇中Gd具有很大的中子吸收截面, 其烧绿石结构-缺陷萤石结构的转变能较低, 使其成为理想的核废料固化基材. 使用硝酸盐为原料, 添加少量NaF作助熔剂, 在较低温度下(和传统高温固相反应相比), 合成了烧绿石型Gd₂Zr₂O₇. 以Ce⁴⁺模拟Pu⁴⁺, 研究了Gd₂Zr₂O₇对锕系核素的固化, 并合成了系列模拟固化体(Gd_1-xCe_x)₂Zr₂O_7+x (0≤x≤0.6). 采用粉末X射线衍射(XRD)对系列样品进行了表征. 结果表明: 随着x值的增大,样品从烧绿石结构向缺陷萤石结构转变, 且晶胞大小基本保持恒定, 但当x=0.6时, 衍射峰明显宽化, 晶格畸变比较严重, 晶格稳定性降低. 当x=1时, 即用Ce⁴⁺完全取代Gd³⁺进行合成, 不能得到Ce₂Zr₂O₈, 产物发生了相分离, 为四方结构的(Zr_0.88Ce_0.12)O₂和萤石结构的(Ce_0.75Zr_0.25)O₂的混合物. 模拟固化体的浸出率测试表明: 当x≤0.2时, 各元素浸出率均很低, 但当x≥0.4时, 各元素的浸出率明显升高, 说明以Gd₂Zr₂O₇作为固化Pu⁴⁺的基材, Pu⁴⁺掺入量不宜高于40%.