2026, 43(3).
摘要:共价有机框架材料(Covalent Organic Frameworks, COFs)是一种由共价键将有机分子连接而形成的多孔结晶聚合物。基于COFs结构的结晶性聚酰亚胺(PI-COFs)因其独特的化学结构和有序的分子排列,在非结晶性聚酰亚胺优点的基础上,具有更加优异的物理和化学性能,在聚酰亚胺材料领域备受关注,是近年来的主要研究方向。基于此,本文首先按照空间结构将其分成一维、二维及三维三种结构,并概述不同维度下PI-COFs独特的物理化学性质。其次,详细介绍了四种不同的PI-COFs的合成方法,并分析比较了各自的特点和优劣势。接着,根据PI-COFs优异的高比表面积、电绝缘性和良好的生物相容性,进一步阐明了其在离子储能设备、生物电化学传感器及半导体电子器件中的潜在应用价值。最后,指出PI-COFs现有合成工艺和应用的局限性,并对其未来的发展方向进行展望,以期推动PI-COFs的创新与发展。
关键词:聚酰亚胺;结晶性;共价有机框架;电子
中图分类号:TQ135.11???? 文献标识码:? A??? 文章编号:1003-5214 (2020) 01-0000-00
2026, 43(3).
摘要:三氟乙酸(TFA)是一种超短全氟或多氟化合物(PFAS),研究发现TFA在环境中的浓度呈现不断上升的趋势,成为继长链PFAS之后新的关注焦点。TFA主要来源之一是含氟化学品的降解,如臭氧层破坏物质(ODS)替代品中的第三代氢氟烃(HFCs)和第四代氢氟烯烃(HFOs)产品。四氟丙烯(HFO-1234yf)的TFA摩尔降解率高达100%,是TFA的重要人为来源。TFA具有高水溶性和低生物积累性,在部分地区的水体中超过安全阈值,对水生生物产生一定危害,且现有PFAS水处理技术无法有效去除。随着TFA在环境中的浓度不断增加,人们对其不可预知的危害表现出担忧。为应对TFA污染,建议全球统一PFAS定义并将TFA纳入相关法规监管,同时推动HFOs产品的升级换代,开发 “零ODP、低GWP、不降解TFA”的第五代ODS替代品。关键词:全氟或多氟化合物;三氟乙酸;第五代ODS替代品中图分类号:X52 文献标识码: A 文章编号:1003-5214 (2024) 01-0000-00
2026, 43(3).
摘要:以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为聚合单体,二乙烯基苯(DVB)为交联剂,采用乳液聚合法合成聚(苯乙烯-二乙烯基苯-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(P(St-DVB-GMA) )微球,将P(St-DVB-GMA) 微球通过雾化沉积在黑色涤纶织物表面制备结构色织物。对P(St-DVB-GMA) 微球及结构色织物进行了FT-IR、SEM、反射光谱、粒径分布、水洗和摩擦色牢度测试,考察交联剂DVB的不同用量对微球性能和结构色织物耐热稳定性的影响。结果表明,通过改变DVB的用量,制备得到了4种不同粒径(161~285 nm)的P(St-DVB-GMA) 微球,并成功构建3种不同颜色(蓝色、紫色和绿色)的P(St-DVB-GMA) 结构色织物。随着DVB用量的增加,P(St-DVB-GMA) 结构色织物的耐热稳定性逐渐提高;当DVB用量大于15%时,P(St-DVB-GMA) 结构色织物经200 ℃处理10 min,仍保持鲜艳亮丽的光学特征,表现出了优异的耐热稳定性。
李新伟 , 高鸣言 , 高慧颖 , 王娜 , 鞠镭 , 陈剑冰
2026, 43(3).
摘要:以生物基麻风树油多元醇(JOL)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、单端双羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)、水性扩链剂2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,采用一锅法制备了功能化麻风树油基聚氨酯预聚体,再通过高速搅拌将其均匀分散在水中,制备了水性功能化麻风树油基聚氨酯涂料。产物结构经FT-IR,1H NMR,XPS表征证实,PDMS成功引入聚氨酯链中;通过DSC,TG对涂层的热性能进行了测定,表明PDMS的引入有助于提高涂层的耐热性;通过静态水接触角、电化学极化等测试对涂层的疏水防腐性能进行了分析。结果表明,添加2.0 wt. %PDMS的水性麻风树油基聚氨酯涂层具备优异的透过率(92.0 %),水接触角99.92 °,腐蚀电位0.20 V,涂层具备较好的疏水性能和防腐性能。
2026, 43(3).
摘要:心血管疾病严重威胁人类生命健康,动脉粥样硬化是引起心血管疾病的主要病理学基础,然而现有治疗动脉粥样硬化的药物易引发诸多不良反应,探索新的治疗动脉粥样硬化的策略十分必要。该文首先以聚酰胺-胺(PAMAM)树枝状聚合物,乙二胺核,5.0代溶液(PAMAM G5.0)作为基体,将β-环糊精(β-CD)修饰在PAMAM G5.0表面,构成CD-G5载药腔。然后,将疏水性抗炎药姜黄素(CUR)作为模型药物负载于CD-G5内,得到负载CUR的纳米粒子(CURNPs)。最后,在CURNPs外包裹具有免疫逃逸反应和药物缓释作用的巨噬细胞膜(MM),制备了仿生纳米给药系统(MM@CURNPs)。采用FTIR、1HNMR对CD-G5进行结构表征;通过TEM和纳米粒度分布仪对MM@CURNPs的微观形貌和粒径分布进行测定,基于药物释放实验和体外细胞毒性、巨噬细胞摄取实验,进行MM@CURNPs的缓释性能和体外活性评价。结果表明,CURNPs经MM包覆后,MM@CURNPs平均粒径(162.2 nm)增大13.9 nm;MM@CURNPs放置1 d时平均粒径为162.2 nm,10 d时平均粒径为238.6 nm;CURNPs载药率9.60%,MM@CURNPs体外释药速率较CURNPs慢,72 h累积释放量达到约50%;MM@CURNPs比PAMAM G5.0和CURNPs的毒性小,即使在浓度1 mmol/L下,小鼠单核巨噬细胞白血病细胞(Raw 264.7细胞)仍具有90%的活性;MM上保留有巨噬细胞固有膜蛋白和功能,可以帮助MM@CURNPs具备巨噬细胞免疫逃逸功能,4 h时,Raw 264.7细胞对荧光标记的MM@CURNPs粒子摄取的平均荧光强度为72,Raw 264.7细胞对荧光标记的CURNPs粒子摄取的平均荧光强度为80。
李仕友 , 杨宇彪 , 熊芷毓 , 彭坚 , 周莉茜 , 王国华
2026, 43(3).
摘要:以MXene为底基材料,通过单宁酸(TA)和铁对其功能化改性,制备了一种新型复合材料MXene/TA@Fe,并探究对U(VI)的吸附性能。SEM-EDS、XRD等表征表明,TA和铁的引入不仅增加了吸附位点,还改善了MXene易氧化、稳定性差等问题。吸附试验表明,MXene/TA@Fe对U(VI)的吸附遵循拟二级动力学模型和Freundlich等温模型,表明吸附机制为多层化学吸附。在pH为6、温度为308 K、投加量为0.1 g/L条件下,对U(VI)的最大吸附容量为308.80 mg/g。热力学分析表明,吸附过程为自发的吸热反应。机理分析表明,吸附过程主要涉及离子交换、静电作用、表面络合及氧化还原反应等机制的协同效应。材料经5次循环再生后,去除率仍保持在80%以上,并可通过磁吸回收。因此,MXene/TA@Fe在处理含铀废水方面展现出巨大潜力。
2026, 43(3).
摘要:以4-硝基苯乙胺盐酸盐与二(对硝基苯)碳酸酯为原料,合成了一种含脲键半脂肪族二胺单体N,N"-双(4-氨基苯乙基)脲(BAPU),将其与4,4"-二氨基二苯醚(ODA)和双酚A型二醚二酐(BPADA),按不同n(BAPU)∶n(ODA),采用两步化学亚胺化法,制备了6种脲键和亚乙基相对含量不同的聚酰亚胺(PI),进一步制备成PI薄膜,采用1HNMR和FTIR、XRD对中间体及PI进行表征,通过乌氏黏度计、接触角测定仪、TGA、DMA、DSC、UV-Vis、材料万能试验机、矢量网络分析仪等对PI薄膜的特性黏数、光透射性、表面能、热性能、力学性能、介电性能、吸水率和溶解性进行了测试。结果表明,制备的系列PI特性黏数在0.70~1.64 dL/g,系列PI薄膜的表面能在31.7~50.0 mJ/m2,50 mg的PI在室温下可以完全溶解于1 mL的N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或间甲酚中;PI薄膜在450和500 nm处的透过率分别为61%~81%和75%~83%,截止波长在362~384 nm之间,表现出良好的光透射性;DSC测得PI的玻璃化转变温度介于164~221 ℃,N?氛围下5%的热失重温度为339~550 ℃;PI薄膜的拉伸强度为57.3~84.7 MPa,杨氏模量为1.7~2.9 GPa,断裂伸长率为5.0%~8.8%,具有较好的机械性能;PI薄膜的介电常数为3.11~3.31,吸水率在0.84%~1.26%之间。
董雨菲 , 匡建平 , 王雨轩 , 高玉斌 , 刘超 , 颜红侠
2026, 43(3).
摘要:通过采用不同维度的填料,包括零维球状材料(氮化铝、铜粉)、一维线状材料(碳纤维粉、碳粉)和二维片状材料(石墨),对聚丙烯(PP)进行单一填料改性和多元填料改性,测试改性后PP/导热填料复合材料的拉伸强度、弯曲模量、热变形温度和导热系数,同时利用Materials Studio软件构建复合材料的结构模型并进行分子动力学模拟,计算模拟结构的剪切模量和界面作用参数(结合能、均方位移、扩散系数),考察填料维度对PP/导热填料复合材料性能及界面作用的影响,明确构效关系。结果表明,相比于单一填料改性,三元填料(石墨-碳纤维粉-氮化铝)改性能显著提升PP的导热系数至0.326 W/(m?K),较PP提高74.3%,并提升PP的热变形温度至118.2 ℃,较PP提高34.6%,同时保持良好的力学性能 ,拉伸强度和弯曲模量分别为38.6、2686 MPa,较PP分别提高8.7%、73.7%。通过分子动力学模拟计算多元填料改性PP/导热填料复合材料模拟结构的剪切模量、结合能、均方位移和扩散系数,计算所得的剪切模量与实验测试的弯曲模量结果基本一致,并与结合能、均方位移和扩散系数表现出几乎相同的规律。
2026, 43(3).
摘要:PLA为基体,利用APP为酸源和气源,PER为碳源,两种暴露不同数量(101)晶面的TiO2作为协效剂,探究两种不同的TiO2对PLA复合材料性能的影响,暴露(101)晶面更多的TiO2(记作P-TiO2)而暴露少量(101)晶面TiO2(记作NP-TiO2)实验结果表明,复合材料的LOI值随着TiO2的负载量呈先增大后减小的趋势但均高于纯PLA的LOI值(18%),添加1 wt%P-TiO2复合材料的LOI值为40.1%,达到了V-0级;而1 wt%NP-TiO2引入的复合材料的LOI值为40%,达到V-0级,LOI值相近,进一步通过对比P-TiO2复合材料的总热释放峰值(PHRR)值均低于NP-TiO2复合材料,最低达到182.08 Kw/m2,相应的总放热率(THR)和总烟雾释放量(TSP)曲线也和PHRR曲线有相同的规律。
李龙昊 , 赵忠夫 , 朱强文 , 胡元鸿 , 麻婧祎 , 张春庆
2026, 43(3).
摘要:随着高频通讯的不断发展,1,2-结构液体聚丁二烯以优异的介电性能而闻名,使其可用于高频印刷电路板,目前聚丁二烯多采用间歇方式在釜式反应器中合成,存在反应控制不够精确、效率低的问题,而微通道反应器为解决上述问题提供了有效途径。采用活性阴离子聚合方法,以正丁基锂(n-BuLi)为引发剂,二乙二醇二甲醚(2G)为调节剂,在微通道反应器中合成1,2-结构液体聚丁二烯。采用GPC和1HNMR对合成的聚丁二烯的数均分子量(Mn)及分子量分布(PDI,重均分子量/数均分子量)和1,2-结构相对含量进行测试,考察聚合温度、2G用量及调节剂复配对1,2-结构液体聚丁二烯的分子结构参数的影响。结果表明,随聚合温度(10~20 ℃)升高,1,2-结构液体聚丁二烯的1,2-结构相对含量下降;采用2G为调节剂时,随2G用量增加,1,2-结构液体聚丁二烯的1,2-结构相对含量增加。当n(2G)∶n(n-BuLi)=5∶1时,1,2-结构液体聚丁二烯的1,2-结构相对含量达到88.2%;当以2G和三乙胺(TEA)为复合调节剂,且n(2G)∶n(TEA)=1∶1时,PDI=1.09,1,2-结构液体聚丁二烯的1,2-结构含量达到87.3%。
2026, 43(3).
摘要:二硫键作为一种具有动态交换性的化学键,成为了新型高分子材料研究的热点。通过对香草醛进行修饰,制备出具有两个醛基的新物质。随后与市面上常见的胱胺反应,通过亚胺缩合制备出了一种全新的聚合物材料。通过将二硫键引入到聚合物中,制备出来的聚合物质地柔软,断裂伸长率由1.25%提高到了64%;该新型材料具有良好的可再加工性,第一次加工和第二次加工性能分别恢复了85%和81%;通过酸性溶液还可以降解实现原料的回收,二硫键的引入,使得降解时间缩短了40%以上,减少了对资源的浪费,具有经济效益与社会效益。符合当今社会对开展回收循环利用行动,畅通资源循环利用链条的追求,为经济社会高质量发展注入新动力。
2026, 43(3).
摘要:纳米二氧化锆(ZrO2 NPs)具有高折射率和热稳定性,与树脂复合可得到具有可调折射率的透明复合材料。采用水热/微波焙烧法制备了四方相纳米二氧化锆粉体(ZrO2),并通过XRD、Raman、TEM及SEM对其晶体结构、形貌和尺寸进行了表征。为进一步提高纳米ZrO2的分散性以满足薄膜制备需求,通过硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(Kh570)进行改性得到白色粉末(ZrO2@Kh570),并通过XRD、FTIR、TEM及SEM对其接枝效果进行了验证。最后将其与水性聚氨酯(WPU)混合球磨制得复合薄膜(WPU-ZrO2@Kh570),并利用XRD、FTIR、AFM、SEM、UV-Vis-NIR及EP对其结构和性能进行了系统表征。研究结果表明,制备的纳米ZrO2粉体纯度高、且为小尺寸(15 nm)稳定的四方相。通过调控ZrO2@Kh570的添加量(0~1.5 g),系统研究了其对复合薄膜光学性能的影响。随着ZrO2@Kh570添加量的增加,复合薄膜的透光率从99.74 %逐渐降低至93.80 %,而折射率则从1.6366显著提升至2.3281,且折射率与添加量之间呈现良好的线性正相关关系(R2=0.97),实现了折射率的连续可调。其中,当ZrO2@Kh570添加量为0.90 g、WPU为8.0 g、去离子水为0.60 g、助剂为0.50 g时,复合薄膜的透光率为98.07 %,折射率达到2.1457,在保持高透光率的同时实现了较高的折射率,满足了光学材料对高透光率和高折射率的双重需求。
2026, 43(3).
摘要:以三聚氯氰和芳香族多元酰肼〔4,4"-联苯二甲酸二酰肼和三(4-苯甲酰肼基)胺〕为原料,通过无过渡金属参与的亲核取代反应,构筑了两种酰肼桥联共价三嗪基聚合物(HB-CTP-1和HB-CTP-2)。采用FTIR、SSNMR、XRD、SEM、TEM、TGA、BET对HB-CTP-1和HB-CTP-2的结构组成、微观形貌、热性能和孔隙特性进行表征和测试,通过N2和CO2吸附-脱附实验,测定HB-CTP-1和HB-CTP-2对CO2/N2吸附选择性,考察HB-CTP-1和HB-CTP-2作为吸附剂和催化剂的CO2吸附和合成环状碳酸酯性能。结果表明,HB-CTP-1和HB-CTP-2具有良好的CO2吸附性能,273 K、0.1 MPa下吸附量分别为1.61和1.63 mmol/g;313 K、6 MPa下吸附量分别为3.55和5.55 mmol/g;两者因为酰肼桥联基团对N2的排斥作用而表现出较高的CO2/N2吸附选择性(90和119);两者的极限吸附热分别为43.5和30.7 kJ/mol,均属于物理吸附的范畴,表明HB-CTPs结构中存在的三嗪单元能够通过偶极-四极作用,增强材料的CO2吸附驱动力。在以HB-CTP-2(100 mg)为主催化剂、四丁基溴化铵为助催化剂(其用量占环氧化物物质的量的5%)、CO2压力2 MPa、温度80 ℃、反应时间12 h、无溶剂的最优反应条件下,带有多种取代基团的环氧化物均可以较高的收率(60%~99%)被转化为环状碳酸酯类精细化学品,且催化剂循环使用5次后活性无明显下降。
2026, 43(3).
摘要:为提升石墨烯与聚丙烯(PP)基体的界面相容性及复合材料的力学和导热性能,以咪唑、溴化苄、1-溴代正己烷、氟硼酸钠为原料,通过季铵化反应和离子交换两步法制备了离子液体1-苄基-3-己基咪唑四氟硼酸盐{[BHIM]BF4},再经机械球磨法,结合[BHIM]BF4同步剥离并改性石墨烯,制备了离子液体功能化石墨烯(G-ILs),最后通过熔融共混制得G-ILs/PP复合材料。采用FTIR、1HNMR、13CNMR和HRMS对[BHIM]BF4的结构进行表征,通过XRD和Raman对G-ILs进行晶体结构分析,结合XPS表面化学表征和SEM/TEM微观形貌观察,考察了G-ILs的多尺度结构特征。基于力学性能、导热性能、散热性能测试,考察G-ILs质量分数对G-ILs/PP复合材料性能的影响。结果表明,[BHIM]BF4中的咪唑阳离子和苄基通过非共价键吸附在石墨烯表面实现功能化改性。当G-ILs质量分数为7%时,G-ILs/PP复合材料的拉伸强度达到26.29 MPa,弯曲模量提升至750.31 MPa,较纯PP分别提高14.29%和60.12%;导热系数为0.432 W/(m·K),较纯PP的0.214 W/(m·K)提升101.9%。[BHIM]BF4中长链烷基增强了石墨烯与PP的相容性,通过有机基团修饰使G-ILs在PP基体中实现均匀分散与强界面结合,从而显著提升G-ILs/PP复合材料的力学和导热性能。
陈朴 , 高峰 , 陈华 , 胡海兵 , 刘明芳 , 詹晓力 , 张庆华
2026, 43(3).
摘要:为解决碱性电解水复合隔膜中纳米填料易脱落,以及低电阻与高气密性难以协同优化的问题,采用梯度纳米复合策略,以多粒径分布(<100 nm与200~400 nm)的氧化锆颗粒为功能填料,通过相转化法制备具有颗粒协同作用的多层级复合隔膜。通过面电阻、气泡点压力、机械性能等系统测试筛选出最佳复合比例,并与商用Zirfon 500膜进行电解性能对比。结果表明,当不同粒径(<100 nm与200~400 nm)氧化锆质量比为1∶2时,制备的隔膜(Z12)表面展现出纳米颗粒均匀分散的状态,在关键性能指标上实现突破性平衡:面电阻低至0.267 Ω·cm2,气泡点压力高达0.6966 MPa,抗拉强度达13.413 MPa,同时具备优异的热稳定性与耐碱性;在1.9 V工作电压下,其电流密度(83.10 mA/cm2)较Zirfon 500膜(73.97 mA/cm2)提升5.13 mA/cm2;当膜厚优化降低至220 μm制备的Z12-220电流密度(93.98 mA/cm2)较Z12增幅可达10.88 mA/cm2。
冉朝明 , 王娜 , 张平平 , 赵莉 , 徐宝财 , 王策
2026, 43(3).
摘要:利用双甘肽对β-谷甾醇进行改性,成功合成了一种新型植物甾醇基寡肽型表面活性剂——谷甾醇甲酰基双甘肽钾(Sito-GG)。利用表/界面张力测试及界面扩张流变实验,深入探究了其界面自组装行为。实验结果表明,该表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)为5.75×10?? mol/L,最低表面张力为30.95 mN/m,呈现出良好的界面活性。Sito-GG中较大的刚性甾体结构赋予了疏水基间较强的范德华力,双甘肽的多个酰胺基团增强了亲水基之间的氢键作用,共同促进了表面活性剂分子在界面上的紧密排列,并明显抑制了界面弛豫过程;界面扩张模量可达165 mN/m,表明Sito-GG形成了具有较高强度的界面膜。
2026, 43(3).
摘要:通过阴离子聚合(LAP)与端基修饰合成聚三氟丙基甲基硅氧烷链转移剂PMTFPS-CTA,结合可逆加成-断裂链转移(RAFT)分别与侧链含苯基(BzMA)、萘基(1NpMMA)和蒽基(AnMMA)的甲基丙烯酸酯单体聚合,得到无机/有机杂化嵌段共聚物PMTFPS-b-PBzMA、PMTFPS-b-P1NpMMA和PMTFPS-b-PAnMMA。1HNMR和FTIR表征确定了所制备的嵌段共聚物结构。GPC结果表明,所得的嵌段共聚物具有较窄的分子量分布(?<1.5)。DSC和TGA分析表明,嵌段共聚物的玻璃化转变温度(50、79、154 ℃)与热分解温度(275、255、253 ℃)均适配热退火工艺条件。SAXS结果表明, PMTFPS-b-PBzMA系列材料在80~110 ℃退火后即可形成层状相,最小特征尺寸为4.9 nm,且标度关系满足d∝N0.62,证实了该嵌段共聚物具有强微相分离特性。此外,PMTFPS的高硅含量赋予材料内在刻蚀对比度,为导向自组装光刻提供兼具分辨率与刻蚀性能的新材料。
刘菲菲 , 韦锦 , 赵婷 , 顾宇飞 , 黄艳梅 , 王伟 , 李志霞 , 林宏飞
2026, 43(3).
摘要:为了降低模板剂的碳排放,简化生产工艺,实现无有机模板剂制备催化裂解生产芳烃用ZSM-5分子筛。以工业固废硅灰和粉煤灰分别作为硅源和铝源,按照m(酸洗硅灰):m(碱熔粉煤灰):m(NaOH):m(去离子水)=4.56:1.4:0.3:30混合原料,在不添加有机模板剂条件下,通过水热活化-晶化两步法于180 ℃下晶化制备ZSM-5分子筛(FAZ-2)。采用XRF、XRD、SEM、BET和NH3-TPD对FAZ-2的无机组成、微观结构和物理化学特性进行表征,并将其用于催化裂解混合塑料(MPP)和废塑料(MPW),考察了催化剂的制备工艺和催化反应条件对其催化活性的影响。结果表明,第二步NaOH添加量0.2 g,第一步水热活化15 h,第二步水热晶化24 h,制备的FSZ-2-0.2 g的相对结晶度为77%〔与商用ZSM-5分子筛(CZSM-5)相比〕;FSZ-2-72 h在550 ℃催化裂解MPP的油(包括脂肪族化合物、单环芳烃、多环芳烃)产率为50.03%,单环芳烃选择性为84.13%;FSZ-2-72 h在550 ℃催化裂解MPW时,液体产率和单环芳烃选择性分别为28.0%和88.0%,催化效果优于CZSM-5(21.4%和82.2%)。FSZ-2-72 h重复裂解10次MPW,单环芳烃选择性平均值保持在83%以上,通过煅烧(550 ℃)再生,其总酸量(852 μmol/g))可以恢复至新鲜催化剂(1129 μmol/g)的75.5%。
2026, 43(3).
摘要:采用优化共沉淀法制备出了碳包覆纳米结构的钒酸镍(Ni3V2O8@非常C)复合材料。首先,在传统共沉淀法基础上选择正丁醇辅助干燥改进,焙烧后得到高表面积前驱体Ni3V2O8纳米微球材料。但过渡金属氧化物作为负极材料在充放电循环中易体积变化且导电率下降,导致容量衰减。为解决以上问题,创新性引入一水合葡萄糖作为碳源进行复合,不仅提升了导电性,还有效地防止了纳米颗粒的团聚。测试结果表明未掺杂的Ni3V2O8电极在100次循环后容量保持在223 mAh.g-1,而掺杂后的Ni3V2O8@C电极放电容量高达到403 mAh.g-1,容量保持率从14.7%跃升至40.7%。这表明Ni3V2O8@C电极具有更高的比容量、良好的倍率性能和出色的循环稳定性能,电化学性能显著提升。因此,我们的工作为高能量密度锂离子电池提供了一种极具潜力的负极材料。关键词:钒酸镍;碳掺杂;锂离子电池;负极材料;电化学性能中图分类号:TQ152 文献标识码: A 文章编号:
吕斌 , 任嘉辉 , 郑立军 , 吕宝强 , 赵苹 , 高党鸽
2026, 43(3).
摘要:分别以烷基链长12的Span-20、烷基链长14的Span-40、烷基链长16的Span-60、烷基链长18的Span-80和Tween-20为主表面活性剂,与正丙醇、D-柠檬烯复配制备了系列失水山梨醇脂肪酸酯微乳液。通过绘制微乳液的伪三元相图,采用纳米粒度电位仪、电导率仪、TEM、表面和界面张力测定仪、接触角测定仪等表征和测试,考察不同烷基链长的主表面活性剂对制备的微乳液的粒径分布、电导率、表面和界面张力以及润湿性和乳化能力的影响,基于多脂绵羊蓝湿革脱脂实验,探究微乳液的脱脂性能。结果表明,制备的4种微乳液均为O/W型,粒径分别为15.7、23.3、37.8、43.8 nm,微乳液胶束呈球形或类球形且分散较均匀;其表面张力依次为29.3、30.2、31.8、32.2 mN/m,界面张力依次为0.94、1.15、1.22、1.35 mN/m,聚四氟乙烯薄膜的静态接触角依次为51.7°、54.8°、61.5°、63.7°。得到的最佳脱脂工艺为:脱脂时间为2.0 h,脱脂温度为30 ℃,微乳液脱脂剂用量为多脂绵羊蓝湿革质量的6.0%,在该条件下,4种微乳液的多脂绵羊蓝湿革脱脂率依次为75.9%、73.5%、72.1%、69.1%。主表面活性剂烷基链长的增加,导致表面活性剂分子亲水性的降低,增大空间位阻效应,导致微乳液的稳定性、增溶能力、表面张力、界面张力、润湿性能、乳化性能及脱脂率逐渐降低。
2026, 43(3).
摘要:以生物基糠醛、2-氨基-1,3,4-噻二唑和9,10-二氢-9-氧代-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料,合成了含P、N、S的阻燃剂(6-(1,3,4-噻二唑-2-氨基)(呋喃-2-甲基)二苯[b,e][1,2]氧萘膦吡啶六氧化物,MBFAP) ,将其与环氧树脂(EP)共混制备阻燃环氧树脂(EP/MBFAP),采用FTIR和NMR对MBFAP结构进行表征,基于TGA、DSC、TG-FTIR、DMA、垂直燃烧测试仪、锥形量热分析仪、SEM、XPS、Raman、电子万能试验机、简支梁冲击试验机、UV-Vis等测试,考察不同MBFAP添加量 (阻燃EP总质量的质量分数,下同)对EP/MBFAP的固化行为、阻燃效果、热稳定性、燃烧特性、力学性能及透明度的影响,并推测MBFAP阻燃EP的可能机理。结果表明,MBFAP的添加显著降低了EP/MBFAP的最大分解速率,促进EP的早期分解。MBFAP添加量为4%的EP/MBFAP-4在UL-94标准测试(垂直燃烧)达到V-0级,氧指数为33.5%;与纯EP相比,EP/MBFAP-4的总烟气释放量、峰值热释放率和总热释放量分别减少了12.7%、24.9%和19.2%;残炭和热解挥发性气体测试表明,MBFAP在气相和凝聚相中都起到阻燃作用。EP/MBFAP-4的透光率(70.75%)相比纯EP(87.17%)有一定程度降低;EP/MBFAP-4的拉伸强度(72.26 MPa)、弯曲强度(74.19 MPa)、冲击强度(42.2 kJ/m2)较纯EP分别提高了14.97%、12.51%和28.26%,但断裂伸长率(5.1%)较纯EP(6.5%)略有下降。
2026, 43(3).
摘要:在湿法工艺制备碳纸过程中,碳纤维浆料是否分散均匀,是影响碳纸结构和性能的重要原因。为了提高碳纤维丝束的分散性能,本研究采用水溶性的上浆剂对碳纤维进行上浆处理,改善碳纤维的分散性能和加工性能,通过二乙醇胺改性酚醛环氧树脂,合成了不同改性程度的水性酚醛环氧树脂上浆剂,并选用不同原料比和固含量的上浆剂对碳纤维上浆处理,经湿法造纸工艺制得碳纸。结果表明:当上浆剂原料比为n(环氧基团): n(二乙醇胺)=3:4、固含量为4 wt%时,上浆碳纤维的分散性和成纸性等综合性能最佳,其中,碳纤维的集束性提高了53.3%,毛丝量降低了39.05 mg,最终制备的石墨化碳纸电阻率为7.14 mΩ?cm,降低了1.23 mΩ?cm,孔隙率为75.39%,提高了9.17%,电阻的离散系数由0.0943下降到0.0331,表明纸张的均匀度有所提高。这项工作充分证明了水性上浆剂能够以提高碳纤维分散性的方式,提高碳纸的均匀度和各项性能。
石鑫 , 伍亚军 , 康博晗 , 李亮 , 郭小军 , 李娇 , 安星宇 , 王振权 , 亢智 , 吴贝贝 , 张海鹏 , 梅述钘 , 杨矞琦
2026, 43(3).
摘要:酸压技术带来的的副产物酸化油因具有高黏度、高酸值与难破乳等特性,导致其进一步处理面临技术难题。本文基于对塔河酸化油界面活性物质组成的分析,构建了温敏型W/O/W双重乳状液堵水技术体系,成功研制出兼具耐高温(130℃)、耐酸(pH<4)、耐盐(>21×10? mg/L)等特性的油溶性W/O乳化剂KN-1与温敏型水溶性O/W乳化剂KN-2。实验结果显示:添加2%-3% KN-1可使油水界面张力降低至5 mN/m,其构建的W/O乳状液在90℃条件下保持低分水率(35天分水率为0%),且在130℃高温环境下仍维持2054 mPa·s的高黏度;4%–5% KN-2同样可降低界面张力至5 mN/m。3% KN-2制备含水50%的W/O/W乳状液黏度在常温下低于80 mPa·s,且180 min内分水率不足35%;在130℃环境中,体系120 min内分水率能够迅速提升至90%,迅速释放高黏度W/O堵剂实现有效封堵。该成果为油田酸化油资源化利用与采收率提升开辟了新型技术路径。
姜爽 , 陈俊宇 , 王焕 , 朱烨林 , 李彬 , 张天永
2026, 43(3).
摘要:近年来,喷墨打印和喷墨印花设备需要高浓度的C.I.酸性黑172(AB172)液体染料。为提升AB172的溶解度,本文首先研究了AB172染料中的3种同分异构体组分的性质。通过柱色谱分离,分别得到α-α型、α-β型和β-β型结构的3种异构体组分172-1、172-2、172-3。测试发现,三者的染色强度、色度和几种常用色牢度只有细微的区别,但其溶解度有显著的差异。172-1、172-2、172-3在25 ℃下的溶解度依次为60、120、25 g/L。在合成AB172的络合反应中,体系的酸碱性对生成AB172组分的摩尔比例有一定的影响,弱碱性、弱酸性反应条件下生成的3种组分的摩尔比例分别为1∶3∶2和1∶2∶1。参考3种组分的溶解度测试结果,预测3种组分摩尔比例为1∶2∶1的染料溶解度更好。将3种组分摩尔比例为1∶3∶2和1∶2∶1的AB172脱盐后测试溶解度,二者的溶解度依次为140、180 g/L。弱酸性络合反应条件下的产物AB172的溶解度与弱碱性络合反应条件下的相比,提升了约29%。
2026, 43(3).
摘要:为解决偶氮染料酸性橙G(AOG)废水难降解问题,采用微量Cu2+激活过碳酸钠/过硫酸盐(SPC/PMS)对AOG进行降解处理,考察总氧化剂浓度、SPC与PMS的物质的量之比、Cu2+浓度和不同初始pH对AOG降解效果的影响,通过自由基捕获及电子顺磁共振(EPR)确定体系中占主导地位的ROS成分,探究Cu2+/SPC/PMS体系降解AOG过程的反应机制及降解原理。结果表明,Cu2+通过激活SPC/PMS双氧化剂,促进大量活性氧物质(ROS)协同作用,并通过其高效的氧化效能对AOG进行降解。当AOG质量浓度为30 mg/L时,Cu2+、双氧化剂投加最佳浓度分别为10 μmol/L、1 mmol/L,SPC与PMS的物质的量之比为3︰1时,反应6 min,AOG的降解率达到99.8%。碱性环境(pH=9.02)下反应速率常数为1.034 min?1较中性条件(pH=7.14)的0.699 min?1提升48%,符合一级动力学模型(R2>0.990)。无机阴离子对Cu2+/SPC/PMS体系降解AOG的抑制程度高低顺序为HCO3?>H2PO4?>Cl?>NO3?。Cu2+/SPC/PMS体系降解AOG的ROS为羟基自由基(·OH)、硫酸根自由基(SO4·?)和碳酸根自由基(CO3·?)。印染助剂十二烷基苯磺酸钠、柠檬酸钠均会显著降低降解效果。Cu2+/SPC/PMS体系降解AOG具有一定的矿化能力,在30 min时,总有机碳(TOC)的去除率可达47.7%。
徐群娜 , 马晨 , 李振扬 , 马建中 , 陈宇航 , 龚浩
2026, 43(3).
摘要:为了满足水性油墨在多种基材上实现稳定打印效果的迫切需求,提高水性油墨的实用价值,本研究开发了一种基于己内酰胺改性酪蛋白(CA-CPL)和硅烷偶联剂改性炭黑(SMCB)的环保型丝网印刷导电油墨,解决了传统水性油墨在柔性传感领域应用受限的问题。通过硅烷偶联剂对炭黑表面的改性,显著提高了炭黑在水性体系中的分散稳定性,改善了复合油墨的界面相容性。研究表明,在0.3% SMCB添加量条件下,复合油墨具有最佳流变性能、表面疏水性(接触角118°)和电导率(17.83 S/cm)。该油墨在纸张、PET薄膜等多种基材上展现出优异的印刷效果和柔韧性,制备的柔性传感器具有良好的稳定性(1000次循环测试信号稳定)和快速响应特性(响应时间450 ms),可实现对人体多部位运动的有效监测。本研究为高性能环保水性油墨的开发提供了新思路,拓展了酪蛋白材料在柔性传感器和智能穿戴设备中的应用潜力。