聚丙烯酰胺改性聚羟基丁酸-羟基戊酸/生物活性玻璃复合支架的制备与表征

为提高骨修复支架的生物活性和力学性能, 通过光引发聚合制备了一种新型的多孔聚丙烯酰胺(PAM)-聚羟基丁酸-羟基戊酸(PHBV)/生物活性玻璃(BG)复合支架. 其中PAM的引入是为了提高PHBV的亲水性, 而BG的加入是为了增加支架的强度. 红外光谱分析证实成功引入了PAM以及BG. 采用SEM对支架接枝前后的显微形貌进行了观察, 结果表明PAM-PHBV/BG支架具有良好的孔连通性, 这为细胞的长入和代谢提供了便利. 此外, 采用比重法对支架的孔性能进行了研究, 结果表明该支架具有82.0%的孔隙率. 通过抗压强度测试对PAM-PHBV/BG支架的力学性能进行了评价, 结果表明该支架的抗压强度达到了0.91 MPa. 同时也对纯PHBV, PHBV/BG支架的性能进行了表征, 并对三者做了比较. 这种新型的PAM-PHBV/BG支架可能是一种很有前途的骨修复材料.     

纳米二氧化硅增强液晶复合凝胶

柔软的微环境是赋予液晶分子对外场快速响应的基本要求之一,但纯液晶材料却无任何力学强度,限制了其进一步应用.本文将粒径为150 nm的二氧化硅引入由向列相液晶4-正戊基-4′-氰基联苯(5CB)和凝胶因子亚苄基山梨醇(DBS)组成的液晶物理凝胶中,通过纳米Si O2与DBS的协同效应来凝胶液晶,大幅度提高了所形成的复合凝胶网络的储能模量.采用差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、流变仪和液晶显示参数测试仪等手段研究了液晶复合凝胶的相转变行为、形貌结构、流变和电光特性.结果表明,固定DBS含量为2.0%(质量分数,下同)时,与未加纳米粒子的液晶凝胶相比,随着纳米Si O2含量的增加,复合凝胶网络由纤维织构转变为类似球晶织构,其储能模量G′呈先增后减的趋势,当Si O2含量为2.0%时达到最大值1.5×10~5Pa,其阈值电压和关闭时间最大增幅不超过1和2倍.当二氧化硅添加量仅为0.5%时,复合凝胶的G′即可达10~5 Pa,提高了1个数量级,其阈值电压和关闭时间也分别只增加了46%和63%.此研究为进一步拓展此类材料在自支撑电光器件等领域的应用提供了新思路.     

复合气凝胶的常压干燥制备及制备条件对其结构的影响

在正硅酸乙酯(TEOS)和硝酸铜(Cu(NO₃)₂•3H₂O)复合溶胶体系中引入干燥控制化学添加剂(DCCA)N,N-二甲基甲酰胺(DMF), 采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel Method)和常压干燥工艺, 制备了具有高比表面积的Cu-SiO₂复合气凝胶. 研究了铜负载质量、催化剂浓度及热处理等不同条件对Cu掺杂SiO₂复合气凝胶结构的影响. 结果表明, 气凝胶颗粒呈均匀分布, 其孔径主要分布在2~15 nm之间; Cu含量的增加有利于CuO晶粒的生成以及比表面和孔体积的减小; 催化剂的浓度较高时, 硅氧网络的聚合程度随催化剂浓度的增大而减弱. 高温热处理后复合气凝胶表现出良好的热稳定性.     

气凝胶纳米多孔材料传热计算模型研究进展

对新型气凝胶纳米多孔隔热材料等效热导率计算模型在近年来的发展进行了研究总结,介绍了(1)纳米尺度下气凝胶隔热材料的气相/固相/辐射等不同传热模式的传热特点;(2)气凝胶纳米尺度多孔网络中的气相传热、固相传热以及辐射传热的理论计算、数值预测以及经验关联等不同计算模型的特点及建立方法;(3)气凝胶纳米多孔隔热材料以及气凝胶复合隔热材料的整体等效热导率计算模型的研究进展;(4)以前期开展的研究工作为例,具体说明了气凝胶复合隔热材料从纳米尺度到微米尺度的传热模型的建立过程以及整体等效热导率计算模型的建立方法;(5)对分子动力学方法在气凝胶纳米多孔材料中的应用做了简要介绍.最后指出,对于气凝胶纳米多孔材料,其纳米尺度下的气固接触界面等特殊区域的耦合传热机理研究还不完善,复杂结构的纳米颗粒的固相热导率以及整体热导率计算模型也不够准确.因而采取适用于纳米尺度下的传热计算方法对这些问题进行更细致深入的研究,可以为进一步阐明气凝胶复合隔热材料内部的热量传递机理,建立更准确的气凝胶复合隔热材料传热计算模型,探索不同影响因素对传热性能的影响规律,以及开展气凝胶复合隔热材料的性能预测及优化等方面的研究,提供理论指导帮助.     

羟丙基甲基纤维素凝胶模板合成碳酸钙晶体

在羟丙基甲基纤维素(HPMC)水凝胶中合成了碳酸钙晶体. 利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等检测手段对所得的复合碳酸钙进行了形貌与结构表征. 结果表明, 水凝胶中的多羟基基团有利于文石晶体的形成. 而在缺乏多羟基基团的甲基纤维素水凝胶以及不含凝胶的空白体系中并没有文石的产生. 实验中观察到玉米棒状碳酸钙晶体, 进一步研究推断, 此种特殊的晶体形貌与HPMC水凝胶网络中大分子的特殊组合形式有着密切的关系.     

分子凝胶的拓展研究:有序三维荧光传感薄膜和低密度多孔材料的创新制备

经过几十年的发展,分子凝胶研究取得了巨大的进步.然而,这些研究大多还停留在开发新的胶凝剂、发现新的凝胶体系和揭示新的胶凝机理.在未来的研究中,如何更好地发挥分子凝胶的优势,推进分子凝胶的现实应用已经成为该领域研究人员的共同期盼.考虑到:(1)有序或部分有序小分子胶凝剂三维网络结构的形成是分子凝胶赖以存在的基础,(2)内相多孔网状结构的存在有助于荧光敏感薄膜材料获得良好传感性能,(3)凝胶乳液的液-液两相特点有可能因凝胶作用的发生而转化为固-固(凝胶-凝胶)或固-液(凝胶-液)两相结构等因素,在过去的10年里,作者实验室将分子凝胶策略引入到新型荧光敏感薄膜材料、凝胶乳液和以凝胶乳液为模板的低密度多孔材料制备中,由此,获得了一系列性能优异的敏感薄膜材料和油水分离材料,拓展了分子凝胶研究.本文结合本课题组工作实际,阐述分子凝胶策略在功能表界面材料制备中的应用,提出分子凝胶拓展研究面临的主要挑战,展望分子凝胶拓展研究的前景和发展趋势.     

夹心型多酸修饰TiO_2在染料敏化太阳能电池中的应用

染料敏化太阳能电池(DSSCs)作为一种新型的光学器件近年来受到广泛关注.然而,光生电子-空穴复合严重影响染料敏化太阳能电池的光电转化效率.多金属氧酸盐(POMs)具有优良的光电化学性质,能够作为极好的电子萃取剂应用于染料敏化太阳能电池光阳极中.本文通过溶胶凝胶法将具有分子内电子转移特性的夹心型多酸化合物K_(15){K_3[(A-α-PW_9O_(34))_2Fe_2(C_2O_4)_2]}·29H_2O与TiO_2复合,制备POM@TiO_2复合光阳极.光学和电化学测试表明,其最低未占分子轨道(LUMO)能级(-0.06V)低于TiO_2导带,光学带隙为2.82eV.光伏性能测试表明基于POM@TiO_2/P25复合光阳极的DSSC效率达到了6.33%,相比于纯TiO_2光阳极电池(5.52%)提高了15%.电化学阻抗谱(EIS)、暗电流测试和开路电压衰减测试证明夹心型多酸化合物有效地抑制电子-空穴复合,增长电子寿命.入射单色光子-电子转化效率(IPCE)测试进一步证明此多酸的引入增强了单色光转化效率(从35%提高到53%).     

n-型SrTiO3陶瓷与p-型聚苯胺复合材料的研究

对于功能复合材料,因复合后能加强某一特性,甚至能产生出新的特性来,所以复合是开发材料性能的独特途径.鉴于近期发展起来的p-型导电高分子材料聚苯胺的各种优良特性,如电变色特性、吸波特性等.为了开发应用,首先应从理论上对其结合的界面特性,可否形成一种p-n结接触进行研究和探讨.通过对n-SrTiO_3陶瓷上复合p-PAn的研究和探讨,证实该复合界面为p-n异质结结构,进一步的研究还需做大量的工作.1 实验过程及测试(1)n-型半导体钛酸锶陶瓷(n-SrTiO_3)的制备.工艺流程图为:配料—球磨混料—干燥—过80目筛—预合成—造粒—成型—排胶—烧成其中,配粒比例为SrCO_3:TiO_2O_5=1:1.01:0.013.球磨时,料:球:水=1:4:2.5.预合成的温度是1200℃下保温2h,空气气氛.烧成的温度是1420～1460℃下,通N_2的还原气氛下.     

由AIBN或V50引发的苯乙烯反向原子转移自由基乳液聚合

采用Cu(Ⅱ)为催化剂, 2,2′-联吡啶, 1,10-邻二氮菲为催化剂配体, 偶氮二异丁腈(AIBN)和2,2′-偶氮(2-甲基丙基脒)二盐酸盐(V-50)为引发剂, 油醇聚氧乙烯(20)醚(Brij-98)和壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)为乳化剂, 以苯乙烯(styrene)为单体进行反向原子转移自由基乳液聚合. 凝胶渗透液相色谱(GPC)测试发现: 当采用AIBN作为引发剂时, 两种催化体系在聚合过程中均体现了一定的可控性; 而采用V50这种水溶性偶氮类引发剂时,聚合过程可控性差且单体的转化率很低. 粒径分布测试表明, 以Brij-98为乳化剂时, 所得的乳液粒径均一且稳定性较好.     

四种新的气相色谱固定相-苄基取代CD衍生物的合成

环糊精(Cyclodextrin,简称CD)是6个以上D-( )-葡萄糖分子通过a→1.4连接而形成的聚合体.自从1988年Schurig等人成功地将改性CD用于拆分对映异构体以来,约有50多种衍生物CD被合成,并有多种商品柱问世,是目前最引人注目的色谱固定相和高效液相色谱(HPLC)、毛细管电泳(CE)的手性分离选择剂.鉴于含苯基的聚硅氧烷具有很好的分离性能,在CD分子中引入芳香环估计也会提高其选择作用.据文献[4]记载,全苯基CD的分离性能不理想,为了进一步研究苯环对CD主体分子分离效果的影响,本文合成了4种新的含苄基CD衍生物,初步研究结果发现产物具有良好的热稳定性、易成膜性,可用做中温毛细     

基于谷氨酸树枝状两亲分子的超分子水凝胶的收缩及其功能化应用

超分子凝胶是基于低分子量凝胶剂分子在溶剂中通过分子间非共价相互作用自组装形成的具有网络骨架结构的半固态、半液态的软物质材料,其易于制备、组装结构多样并具有多重刺激响应性,有望在智能材料等领域得到应用.刺激响应性包括一些物理或化学刺激,如温度、pH、离子强度、磁场、电场、光照、氧化还原、化学及生物物质等,凝胶材料可以在这些刺激下发生诸如凝胶的形态(溶胶-凝胶)、体积(收缩-膨胀)和形状(形状记忆)等的可逆变化.其中,可以发生宏观上的体积相转变的刺激响应性水凝胶尤为引人注目,在药物释放、生物感应、可控微流阀门以及组织修复愈合等方面具有广阔的应用前景.本文介绍了一种基于谷氨酸树枝状两亲分子的具有体积收缩功能的超分子水凝胶,阐述了该凝胶体系对金属离子、pH、温度和光等刺激信号的响应及其可逆收缩-膨胀机理,并介绍了利用超分子凝胶的收缩特性在混合染料分离、可视化手性识别与检测、手性光学开关和药物释放等领域的应用.     

探讨发泡剂和生石膏对玻化微珠保温砂浆的影响

为了进一步降低导热系数、提高抗压强度,文章对膨胀玻化微珠保温砂浆配制技术进行了试验研究,试验结果表明优化配合比,复合掺入高效砂浆发泡剂和B半水石膏,可以在一定程度上改善膨胀玻化微珠保温砂浆性能,扩展其在工程上的应用.     

基于过渡金属大环分子的电化学二氧化碳还原研究进展

利用电化学方法还原二氧化碳(CO₂RR)制备高附加值化学品是实现碳中和的重要途径.开发具有低成本、高性能的电催化剂是该技术发展的核心关键.在众多CO₂还原候选材料中,过渡金属卟啉、酞菁等大环分子化合物因具有结构明确和功能可调等特点,在实现高效CO₂RR催化性能和探究结构-性能内在关系等方面表现出良好的发展潜力.基于此,本文总结了过渡金属大环分子催化剂电化学CO₂还原制备碳一(C₁)产物的最新研究进展.首先,重点讨论了不同改性策略及电解池设计对于生成一氧化碳的选择性、稳定性、单位催化活性以及电流密度等性能的影响.随后,探讨了分子催化剂在生成甲醇和甲烷等多电子还原产物的催化潜力.最后,聚焦该材料体系在实际应用中面临的关键挑战,对该领域未来的研究发展方向进行了讨论与展望.     

以硅胶和活性炭为基质的复合吸附剂吸附性能的对比

分别以硅胶和活性炭为基质,配制了硅胶-LiCl(代号SLi40)和活性炭-LiCl(代号ALi40)两种复合吸附剂,在热重天平中测量了两者的吸附性能并进行了对比研究,分析了硅胶和活性炭基质对LiCl吸水性能的影响.实验发现,ALi40的等压线中出现了明显的吸附平台,说明无水LiCl可能首先会与水发生化学反应生成LiCl·H2O结晶水合物,而这一平台在SLi40中并不明显,表明硅胶和LiCl会发生作用使LiCl的吸水性能发生了改性.对比相同条件下的吸水量发现以憎水性的活性炭作为基质可以更好地发挥LiCl本身的吸水性能,而以硅胶作为基质会对LiCl的吸水性能起到一定的负面影响.     

聚硅氧烷凝胶网络电解质准固态TiO2纳晶太阳电池

用聚环氧乙烷(PEO)内增塑链及季铵盐侧链并存的新型聚硅氧烷凝胶网络聚合物电解质制备了准固态染料敏化TiO2纳晶多孔薄膜太阳电池. 在入射光强为60 mW/cm2的条件下, 电池具有较好的光电转换性能, 短路光电流(Isc)及开路光电压(Voc)分别达到5.0 mA/cm2及0.68 V, 光电转换效率(η)和填充因子(ff)分别为3.4%及0.60.     

表面图案化CuS-P(NIPAM-co-AA)复合微球的制备和表征

采用反相悬浮聚合法合成了丙烯酸(AA)含量不同的N-异丙基丙稀酰胺-丙烯酸共聚物 P(NIPAM-co-AA) 微凝胶, 并以其作为微反应器, 通过外源沉积法制备了一系列微米级、表面具有图案化结构的CuS-P(NIPAM-co-AA)有机-无机复合微球. 复合微球的表面结构与微凝胶的组成和无机物的沉积量有关. 可以预期: 微凝胶的固有优点(大小、组成、电荷性质、电荷密度以及交联程度等可通过改变单体种类和反应条件控制)使微凝胶模板法在表面图案化微球材料制备中有可能获得广泛应用.     

MgAl-LDH强化Bi单质等离子体光催化性能的机制

通过液相超声辅助组装的方式将铋纳米球(Bi-NPs)均匀负载于层状氢氧化镁铝(MgAl-LDH)纳米片上,成功合成Bi@MgAl-LDH复合光催化剂.该催化剂在光照射下,可通过Bi单质等离子体效应连续高效氧化空气中ppb(十亿体积气体中所含污染物体积)浓度量级的NO(去除效率可稳定在56%).采用X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)和紫外可见漫反射光谱(UV-visDRS)等手段对催化剂物相、形貌、化学组成和光学性质进行了表征分析,结合电子顺磁共振(ESR)氧化自由基捕获实验并采用原位红外光谱技术对光催化氧化NO过程进行动态监测发现,虽然MgAl-LDH作为载体没有与Bi球形成异质结结构,但其表面富含丰富的氢氧根离子,能与Bi球上光激发产生的空穴快速结合,形成·OH自由基;而光生空穴的快速消耗又能降低其与光生电子的复合,增强光电分离,促进超氧自由基形成,通过这两方面的协同作用增强了Bi球对NO的光催化氧化效果.更重要的是,LDH具有独特的水分子记忆效应,在光催化过程中被消耗的氢氧根离子可通过吸附空气中水分而不断补充,促使催化活性的稳定高效.本文的研究结果为Bi单质基等离子体直接光催化降解气相污染物性能强化提供了新的策略,同时对光催化反应机制的研究提出了新的思路.     

NiO-In2O3薄膜/锡掺杂玻璃光波导传感元件及其气敏性

通过溶胶凝胶法(sol-gel)研制了NiO-In2O3复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导传感元件,并对传感元件的气敏性能进行了研究.实验结果表明,该传感元件对浓度为1×10-4(体积分数)的二甲苯气体具有较好的选择性,在常温下该传感元件能够检测到二甲苯气体的最低浓度是1×10-7(体积分数),所对应的响应及回复时间分别是3和26s,实验相对标准偏差范围是18%±1%.     

聚磷酸酯/聚乙二醇复合水凝胶的构建及性能

在水溶性大分子聚磷酸酯二丙烯酸酯(PEEP-DA)与聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG-DA)中加入光引发剂I2959,在紫外光照射下交联形成三维水凝胶体系.研究结果表明,与聚乙二醇水凝胶相比,聚磷酸酯/聚乙二醇复合水凝胶具有更好的生物可降解性.其中, PEEP-DA/PEG-DA比例为5:25的复合水凝胶植入到小鼠体内28 d后基本完全消失.而包裹骨髓间充质干细胞(BMSCs)后,复合水凝胶体系中细胞活性更好;聚磷酸酯/聚乙二醇复合水凝胶能够显著增强碱性磷酸酶活性,提高钙沉积.本研究提供了一种新的聚磷酸酯/聚乙二醇复合水凝胶体系,在作为细胞支架方面有一定应用潜力.     

银/二氧化硅介孔复合体的半导体光学特性

将纳米尺度的粒子(半导体、化合物或金属)放入介孔固体的孔内形成所谓的介孔复合体,这种新型材料由于其许多独特的性能,在近几年受到较为广泛的注意.然而,金属/介孔固体复合体的半导体光学特性却尚未见报道.我们近来在研究银/二氧化硅介孔复合体的物理性质时,发现了这种材料具有直接带隙半导体的光学特性,并且其吸收边位置可由银的复合量在近紫外至整个可见光范围内控制.以正硅酸乙酯、乙醇、水为原料(摩尔比:1:4:15),采用溶胶凝胶工艺,用硝酸催化,制备出二氧化硅凝胶,经清洗、干燥,最后在600℃退火2ｈ,得到片状的整体介孔二氧化硅固体,孔隙…