聚离子液体功能材料研究进展

聚离子液体(PILs)材料兼具离子液体和聚合物的性质, 近年来已经在高分子化学、材料科学及能源科学等领域得到初步应用, 并引起了人们广泛关注. 本论文介绍了聚离子液体的合成, 综述其在(准)固态电解质、燃料电池聚电解质膜、刺激响应性功能材料, 以及碳材料等相关领域的研究与应用.     

过碳酰胺分子合成条件优化、晶体结构及其热稳定性

采用四因素、三水平的方法研究了过碳酰胺分子合成中物料比、反应温度、反应时间、稳定剂的种类对合成收率的影响,获得了合成的最佳工艺条件。 在最佳合成条件下,测得过碳酰胺的产率可达到99%,活性氧含量最高可达到17.5%。 通过热分析方法研究了过碳酰胺分子热稳定性。 研究表明,温度超过65 ℃过碳酰胺含量和含氧量均迅速下降。 利用X射线单晶衍射仪测定了其晶体结构,使用Diamond软件解析出过碳酰胺分子的三维空间超分子结构及其氢键的连接方式。     

碳前驱体在全氟磺酸型碳基固体酸材料设计中的影响

以碳纳米管、介孔碳分子筛和氮掺杂的介孔碳为前驱体,采用全氟磺酸-全氟乙烯共聚物(PTFE)液相沉积方法制备了修饰量相同的三种全氟磺酸功能化碳基固体酸催化剂,利用N₂吸附、热重分析(TG)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外变换(FTIR)光谱以及电位滴定等方法对材料的结构和酸性进行了表征.考察催化剂对于苯甲醇与苯甲醚Friedel-Crafts (F-C)反应的催化性能.结果表明,前驱体的比表面积越大,与修饰剂的相互作用越强,越有利于修饰剂在前驱体表面的分散,得到的催化剂表面酸量越多,酸催化活性越好.因此,全氟磺酸功能化的氮掺杂介孔碳在F-C反应中表现出最高的活性和稳定性.     

碳包覆纳米SnO2中空纤维的制备及电容性能

采用同轴静电纺丝法制备了碳包覆纳米SnO₂中空纤维超级电容器电极材料.利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和比表面积分析仪(BET)对材料进行表征.结果表明,纤维呈现中空形貌,平均直径为1 μm; SnO₂颗粒均匀分布于碳壳结构中,平均粒径为3-15 nm.材料的比表面积为565 m²·g^-1.在三电极体系中,当电流密度为0.25 A·g^-1时,电极材料的比容量达397.5 F·g^-1;在1.0A·g^-1电流密度下,充放电循环3000次后比容量仍保持为初始值的88%.在对称型双电极体系中,电流密度为0.25 A·g^-1时,电极材料的比容量达162.0 F·g^-1,在1.0 A·g^-1电流密度下,充放电循环3000次后比容量仍保持为初始值的84%.     

碳青霉烯类抗生素亲水作用色谱方法研究及其应用

建立了测定人尿液和自来水中4种碳青霉烯类抗生素(比阿培南、美罗培南、多利培南和厄他培南)的亲水作用色谱方法,所用流动相具有较好的质谱兼容性,可用于色谱-质谱联用。以XAmide为色谱柱,考察了乙腈比例、缓冲盐浓度和pH值对4种抗生素保留的影响,提出了可能的保留机理;所发展的方法对目标样品具有良好的线性响应:比阿培南、多利培南和厄他培南的线性范围为0.1~250 mg/L, R²=0.9999;美罗培南的线性范围为0.5~250 mg/L, R²=0.9998; 4种抗生素的定量限(LOQ)为0.1~0.5 mg/L。尿液样品和自来水样品在5 mg/L和25 mg/L两个水平的加标回收率分别为100.4%~111.9%和79.6%~107.4%,相对标准偏差(RSD)分别不大于1%和5%。该方法准确、灵敏、简便,可用于人尿液和自来水中多种碳青霉烯类抗生素的检测。     

层状碳及层状碳/硫酸铅复合材料的制备与应用

碳酸钾或碳酸钠颗粒作催化剂基底,采用化学气相沉积（CVD）制得类似于石墨烯的层状碳材料,并经原位化学沉积可得层状碳/硫酸铅复合材料. 用X射线衍射（XRD）、热重分析、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析与测试样品. 结果表明,层状碳为无定型碳层,复合材料为无定型碳层与附着其上的细小硫酸铅颗粒的复合. 上述层状碳和复合材料作为负极添加剂应用于铅酸电池中,测试了电池电化学性能. 结果表明,电池大电流放电比容量和循环寿命均明显提高. 通过电化学交流阻抗谱图（EIS）、充放电曲线和负极失效后的SEM照片证实,加入添加剂能够降低反应阻抗、减小极化及有效抑制极板硫酸盐化.     

反应烧结碳材料表面异质外延生长SiO2晶体的研究

利用高温反应烧结在不同结构碳材料表面热蒸发进行二氧化硅(SiO2)晶体的外延生长.采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子能谱仪(EDS)分析和研究了碳材料表面生成物的物相组成与显微形貌,探讨了SiO2晶体的外延生长机理.研究结果表明,不同结构碳材料表面能外延生长SiO2晶体,但形态不同.在碳纤维表面形成颗粒和短晶须状SiO2晶体,在石墨片上形成凸起团聚状SiO2晶体,而在金刚石表面首先形成了Si-O涂层,然后在Si-O涂层上生长棒状SiO2体.碳材料外延生长SiO2晶体是首先通过热蒸发法使Si沉积到碳材料表面,然后Si与体系中的O反应形成SiO2晶核,在不同结构碳材料表面生长SiO2晶体.     

AlN粉体及高导热陶瓷散热罩的制备

以Al2O3和碳粉为原料,采用碳热还原法制备了AlN粉体,探讨了原料摩尔比、合成温度和保温时间等因素对AlN粉体合成的影响.通过XRD,SEM等测试对粉体进行了表征.在1650℃保温4h,合成出粒径约为1～5μm的纯AlN粉末,原料粒度越细越有利于AlN的生成,C/Al2O3摩尔比应略大于3.以石蜡为主粘结剂,通过热压铸成型方法成型AlN陶瓷散热罩素坯,经低温排胶、无压烧结工艺后得到高导热率AlN基陶瓷散热罩.研究了素坯排胶过程及陶瓷烧结过程的影响因素,排胶过程中缓慢升温至300℃,可避免素坯坍塌;排胶后素坯在1800℃无压烧结4h制得的AlN陶瓷LED散热罩密度为3.24 g/cm3,室温热导率高于100 W/m·K.     

碳/环氧复合材料在航天有效载荷支撑结构中的应用

为了满足航天有效载荷轻型化、高比强度、高比模量的要求,分析了航天有效载荷支撑结构常用工程材料的优缺点;阐述了碳/环氧复合材料在航天有效载荷承力支撑结构中应用的可行性;介绍了该材料在航天有效载荷中的实际工程应用及相关设计方法。用优化设计后的碳/环氧复合材料支撑机构支撑80 kg重的有效载荷,在正弦振动和随机振动试验过程中碳纤支撑座没有发生破坏,而质量相对于铝合金结构降低了近30%。结果表明,碳/环氧复合材料应用于航天有效载荷支撑结构中是可行的。      

二苯碳酰二肼分光光度法测定空气中二氧化硫

用三乙醇胺为吸收液,采集空气中的二氧化硫.在酸性条件下,二氧化硫与Cr6+反应,过量的Cr6+用二苯碳酰二肼显色测定,以此间接测定空气中微量二氧化硫.最大吸收波长位于550nm,方法的检出限为1.0μg/5mL,线性范围1.2-2.0μg/L.精密度为5.5%.方法简单方便,试剂安全无毒,适用于现场测定.