碳酸钙晶须合成过程中可溶性磷酸盐的作用机理研究

以可溶性磷酸盐为控制剂,一步碳化法制备了文石相碳酸钙晶须。借助于XRD和FTIR,分析了可溶性磷酸盐在碳酸钙晶须合成过程中的作用机理。研究结果表明：通入CO₂进行碳化反应前,可溶性磷酸盐与Ca(OH)₂反应生成了热力学上最稳定的磷酸钙化合物——羟基磷灰石;在通入CO₂初期,[CO₃^2-(OH)]进入到羟基磷灰石的晶格,部分替代[PO₄^3-],生成碳酸羟基磷灰石,然后以此为结晶中心诱导文石相的异相成核,Ca²⁺、CO₃^2-不断叠加,进而生长为碳酸钙晶须。     

天然橡胶/石墨烯纳米复合材料的制备及耐核辐射性能

采用乳液共混和原位还原法制备了天然橡胶(NR)/还原氧化石墨烯(RGO)纳米复合材料,研究了γ射线辐照对复合材料力学性能和热稳定性的影响.研究结果表明,RGO以少数几层堆叠片层结构均匀分散于NR基体中.RGO的加入可显著提高NR的力学性能和热稳定性,加入质量分数为0.6%的RGO可使材料拉伸强度由(22±1.4)MPa提升至(25±1.1)MPa,质量损失50%对应的温度(T50)升高6.4℃.经200 k Gy的γ射线辐射后,纯NR的拉伸强度和T50分别下降了75%和4.5℃,而NR/RGO-0.6%复合体系仅分别下降了56%和1.2℃.揭示了RGO提高材料耐辐射性能的机理,由于RGO可捕捉猝灭因辐射产生的自由基,从而减弱了辐射老化降解和交联反应的发生.     

γ射线辐射诱导聚碳硅烷自由基的衰变

利用电子自旋共振波谱(ESR)研究了在N2气中γ射线辐射诱导聚碳硅烷(PCS)自由基的产生和演变行为.ESR谱图分析结果表明,γ射线辐射诱导PCS产生的自由基为硅自由基(≡Si·).低剂量辐照时硅自由基的浓度随吸收剂量的增加而线性增加,硅自由基的辐射化学产额G值约为9,吸收剂量达到200 k Gy后,硅自由基的浓度趋于饱和.室温下硅自由基的浓度随存储时间的延长而逐渐降低,在N2气中存储时硅自由基的半衰期约23 d,在空气中存储时硅自由基的氧化反应导致衰减速率加快,半衰期仅为8 h.温度升高硅自由基衰减速率加快,在N2气中250℃加热处理可以完全清除硅自由基.     

原子转移自由基聚合法制备超大孔聚合物微球

以甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体(GMA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,采用原子转移自由基聚合法(ATRP)制备了PGMA-EDMA大孔聚合物微球,采用傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜及压汞法对PGMA-EDMA微球进行了表征.研究结果表明,原子转移自由基聚合法制备的PGMA-EDMA微球的孔径尺寸及比表面积均大于普通自由基聚合法(CFRP)制备的PGMA-EDMA;ATRP法制备的PGMAEDMA微球的颗粒尺寸(100~400 nm)明显小于CFRP法制备的PGMA-EDMA微球的颗粒尺寸(1000 nm).PGMA-EDMA(ATRP)的微球粒径尺寸分布优于PGMA-EDMA(CFRP).因此PGMA-EDMA(APRP)微球在快速蛋白分离纯化方面有潜在的应用前景.     

Co~Ⅱ(salen~*)存在下的氯丁二烯自由基聚合

研究了N,N'-双(3,5-二叔丁基水杨醛)-1,2-环己二胺钴(Ⅱ)[Co~Ⅱ(salen~*)]存在下氯丁二烯(CP)的自由基聚合,考察了不同溶剂、引发剂用量及配体对聚合反应的影响.结果表明,随着引发剂用量的增加,聚合反应的诱导期缩短,以[ABVN]0/[Co~Ⅱ(salen~*)]0=3/1配比投料,聚合反应表现出较好的可控聚合特征.在苯、甲苯、四氢呋喃(THF)和乙酸乙酯(EA)4种溶剂中按照[CP]_0/[Co~Ⅱ(salen~*)]0/[ABVN]0=400/1/3的配比投料,在苯中的可控聚合程度最好:在低转化率(40%以下)实测聚合物分子量(Mn,GPC)与理论值(Mn,th)吻合,且分子量随转化率增加呈线性增长.研究了THF、三乙胺(NEt3)、吡啶(Py)及水等不同配体对聚合反应的影响,发现在添加THF时,低转化率(40%以下)下Mn,GPC与Mn,th相符,分子量分布(PDI)相对较窄.     

亚/超临界乙醇中羟基和氢自由基作用下的纤维素液化行为

以水杨酸为羟基自由基(HO·)捕捉剂、四氯化碳为氢自由基(H·)捕捉剂,采用间歇高压反应釜对玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中的液化行为进行了研究,通过考察自由基捕捉剂用量、反应温度和反应时间对纤维素液化行为的影响,研究亚/超临界乙醇产生的HO·和H·自由基对纤维素的液化作用。结果表明,随着水杨酸用量增加(0-4mL),HO·浓度升高,生物油收率由29.3%提高至47.9%,固体残渣收率从26.7%降低至24.3%;反应温度从250℃升高至320℃,HO·活性随之增强,生物油收率由35.9%升高至58.2%,固体残渣收率由51.8%降低至20.4%;随着四氯化碳用量由0增加为2mL时,H·浓度降低,生物油收率由24.7%降低至20.7%,固体残渣收率由54.1%增加至59.1%;反应时间从0到30min,液化作用不断增强,生物油收率从8.7%升高至28.5%,固体残渣收率由86.3%下降至60.9%;30min之后,四氯化碳对H·活性的抑制加强,导致液化作用减弱,生物油收率有所下降。实验结果表明,乙醇在亚/超临界状态下能够产生HO·和H·,且HO·和H·浓度和活性与反应条件相关,对纤维素液化产物的收率及其分布具有明显的影响。     

石墨烯形核初期Cu(111)面上CxHy团簇生成的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一原理计算方法,我们研究了Cu(111)表面上石墨烯成核生长过程中CxHy小团簇的吸附和生成行为. 计算结果表明：随着氢原子饱和度、氢原子个数的增大,CxHy团簇的形成能减小,碳原子与铜表面的平均距离增加,C-C键的平均键长呈增大趋势. 然而,当生成的CxHy团簇具有空间对称结构时,在一定程度上打破了上述规律性. 令人惊奇的是,形成的C3H4和C3H5对称团簇具有类似石墨烯的空间结构,这类结构可能在石墨烯的形成过程中起着重要的作用.     

丙酮/水混合体系合成聚苯胺的聚合过程研究

对丙酮/水体系中合成聚苯胺(PAn)的反应进行跟踪,通过聚合过程的开路电压、聚合温度、特性粘度和中间体的分子结构对聚合过程进行研究。结果表明,丙酮/水体系对控制产物的粒度和分子量都有利;当丙酮/水的体积比为0.2左右时,所得产物的各项性能较好。与水体系相比,在丙酮/水混合体系中聚合过程维持高电位的时间延长,聚合链增长时间和自加速反应时间也有延长。苯胺聚合是以头-尾连接形式进行,且中间产物由高氧化态逐渐转变成中间氧化态。     

衣康酸-天冬氨酸-苯乙烯磺酸钠三元共聚物合成及阻垢性能研究

以衣康酸(IA)、天冬氨酸(ASP)及苯乙烯磺酸钠(SSS)为单体,过硫酸铵为引发剂,采用水溶液自由基聚合法合成了IA-ASP-SSS三元共聚物,并对产物结构进行红外表征。探讨单体配比、引发剂用量、聚合温度、反应时间对共聚物阻垢性能的影响,通过正交实验和单因素实验确定最佳合成条件。采用静态阻垢法考察阻垢剂用量、钙离子浓度对阻垢性能的影响。结果表明：共聚单体的物质的量比(nASP:nIA:nSSS)为1:1:0.1、引发剂用量为单体总质量的9%、反应温度85℃且反应时间3h时,合成的IA-ASP-SSS共聚物对碳酸钙、磷酸钙及硫酸钙的阻垢率皆在95%以上,且此共聚物阻垢剂适用于高硬度水环境。     

半纤维素模型化合物热解机理的理论研究

针对半纤维素模型化合物4-O-甲基葡萄糖醛酸的热解,提出了六种可能的反应路径,对各种反应路径中的反应物、产物、中间体和过渡态的结构进行了几何结构全优化,计算了各步反应的标准动力学参数。结果表明,4-O-甲基葡萄糖醛酸热解时,首先通过分子内的氢原子转移发生开环反应而形成链状中间体,然后中间体进一步分解,主要产物是甲醇、乙醇醛、2-羟基-3-甲氧基丁醛酸、乙二醛和2-羟基丁醛酸等;主要的热解竞争产物是甲酸、CO_2、CO、4-羟基-3-丁烯酮和甲基乙烯醚等。在半纤维素的热解中,CO_2是通过不饱和反应物或中间体脱羧基反应而形成,乙酸则是通过脱O-乙酰基反应而形成。