高分子链模型对两亲性二嵌段共聚物系统均匀溶液/胶束转变的影响

利用格子自洽场方法,通过计算系统相图和比热研究在两亲性二嵌段共聚物溶液体系中高分子浓度和高分子链模型对胶束形成的影响.结果表明,随着高分子浓度的增加,胶束出现的温度逐渐升高.相对于可直接折返分子链模型,不可直接折返分子链模型增加了体积排斥效应,有利于均匀溶液/胶束转变的出现,但在一定程度上限制了胶束聚集程度的增加.     

聚乙二醇对Triton X-100胶束特性的影响

为深入探索PEG/Triton X-100双水相体系中PEG分子对非离子型表面活性剂Triton X-100胶束特性的影响,利用粘度法对非离子型表面活性剂Triton X-100水溶液的胶束化行为进行表征,研究了PEG分子对Triton X-100水溶液胶束特性粘数[η]和水化程度的影响.结果表明,在含有PEG分子的Triton X-100胶束稀溶液中,PEG的分子量和浓度变化对胶束的特性粘数影响并不显著;但随着PEG分子量的增加,Triton X-100胶束的水化程度增加,胶束外壳与水溶液的相互作用增大.进一步以苯甲酰基乙酰苯胺(BZAA)作为探针,研究PEG分子对胶束内核极性的影响.结果显示PEG分子对Triton X-100胶束内核极性具有显著的影响:PEG浓度越大,BZAA在胶束内烯醇式结构减少,表明胶束内核极性增加;同时随着PEG分子量的增加,对内核极性的影响程度降低.     

疏水缔合聚丙烯酰胺临界胶束浓度的测定及微观结构的研究

以胜利油田提供的疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)为主要研究对象,通过电导率法和荧光光谱分析法测定了HAPAM的临界胶束浓度(CMC),用黏度法测定了HAPAM的临界缔合浓度(CAC),并分析了该聚合物的疏水缔合行为和性能.通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和冷冻蚀刻技术观察了不同质量浓度下HAPAM溶液的微观结构.结果表明:该HAPAM分子在溶液中随着质量浓度的增大,疏水缔合作用逐渐增强,进而形成超分子聚集体;随着质量浓度进一步增加,高分子链束相互碰撞、缠绕的几率增加,最终形成网孔密集的空间网络结构.     

Gemini表面活性剂溶液相关性质的Monte Carlo模拟

用Monte Carlo方法模拟了Gemini表面活性剂溶液形成胶束的情况。考察了链长、分子间相互作用能、联接基团对表面活性剂的聚集能力、聚集形态的影响。模拟结果显示:尾链越长,所对应的临界胶束浓度(CMC)越小、和尾链的对称性无关、不同分子间的交换能通过对有效交换能的影响来改变溶液的CMC值。Gemini表面活性剂分子在溶液中自聚集生长成胶束,胶束的聚集数和分子本身的特性相关。     

A_a-B_b-C_c型氢键体系的网络结构参数

利用高分子反应统计理论对氢键溶液的模型体系进行研究,给出了Aa-Bb-Cc型氢键溶液体系在凝胶点后的溶胶分子数、悬吊链节数、弹性有效链节数、有效交联点数和弹性有效链数等各结构参数的计算方案,并对A2-B3-C2型氢键溶液体系进行了相应的数值计算.结果显示溶胶中的链节数随着反应程度的增加而逐渐减少,网络中弹性有效链数、弹性有效链节数和有效交联点数都是随着反应程度的增加而逐渐增加,而悬吊链节数是先随反应程度的增加而增加,然后随反应程度的增加减小,表明网络结构在逐渐趋于紧致.进一步分析可得知给体的活性对凝胶点后的氢键体系的网络结构有一定影响,这为控制氢键网络的结构提供了可能的方法.     

CTAB对不同中和度聚丙烯酸溶液粘度行为影响

利用聚丙烯酸（PAA）和聚丙烯酸钠（NaPAA）的水溶液作为溶剂,测定了不同浓度的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）在高分子溶剂中的相对粘度ηr,结果表明：对PAA溶液来说,随着CTAB浓度的增加,其ηr经历了迅速下降、保持恒定和迅速上升直到溶液中出现沉淀的过程;对NaPAA溶液来说,随着CTAB浓度的增加,其ηr虽然同样经历了迅速下降、保持恒定和迅速上升的过程,但是NaPAA溶液ηr上升幅度显著减小.当NaPAA中和度达到0.042时,NaPAA溶液ηr上升的幅度完全可以忽略,溶液也不出现沉淀.溶液中高分子链电荷密度的不同是导致PAA和NaPAA与CTAB在溶液中聚集行为不同的根本原因,具体表现为PAA溶液和NaPAA溶液ηr对CTAB浓度依赖性出现显著差异.     

两性三嵌段共聚物溶液共混体系的相行为

利用格子自洽场方法,研究在选择性溶液体系中两亲性对称三嵌段共聚物混合比例对聚集性质的影响,并在不同浓度下构建了作用参数与混合比例的相图.计算结果表明:在聚合物浓度较低时,胶束出现的最小作用参数出现在ABA(A为疏水嵌段,B为亲水嵌段)两亲性嵌段共聚物混合比例较大时;在聚合物浓度较高时,胶束出现的最小作用参数出现在BAB两亲性嵌段共聚物混合比例较大时,上述结果说明分子链结构对两亲性嵌段共聚物聚集性质产生显著影响,并且这种影响与浓度有关.     

从GPC浓度效应确定第二维利系数新方法

第二维利系数(A_2)是表征高分子键段间和高分子与溶剂分子间相互作用参数,它同溶剂化作用和高分子在溶液里的形态有密切关系.浓度效应正是反映了高分子在溶液中收缩的形态现象,即随着进样浓度的增加,高分子卷曲而收缩,导致其流体力学体积的降低和GPC流出体积的加大,所以从GPC浓度效应来确定第二维利系数是可行的.     

两性三嵌段共聚物溶液体系的相行为

利用格子自洽场方法,通过计算系统相图和比热,研究了在对称两性三嵌段共聚物溶液体系中聚合物浓度对胶束聚集的影响.计算结果表明,随聚合物浓度的增加,胶束临界温度升高,并且在这个温度以下,胶束进一步聚集的范围和均一溶液/胶束转变的宽度都与聚合物浓度有关.     

非离子表面活性剂溶液自聚集行为的M0nte Carlo模拟

用Monte Carlo方法模拟了非离子表面活性剂溶液形成胶束的情况.考察了链长、分子间相互作用能对表面活性剂的聚集能力、聚集形态的影响.模拟结果显示尾基-溶剂间、尾基-尾基间的作用能越大,越易形成胶束,所对应的临界胶束浓度(CMC)越小,而头基-溶剂间的作用能对胶束的形成影响不大.CMC随表面活性剂链长的增加而降低.胶束在溶液中的形成过程经历了形成大胶束→大胶束分散为小胶束→小胶束再长大的过程.     

Ptn石墨烯体系氧还原反应的第一性原理计算

通过构建单层六方石墨烯(单空位)超晶胞结构, 用基于密度泛函理论的第一性原理研究Pt 石墨烯体系中反应前O₂的吸附(脱附)势 垒及反应过程中H₂O分子和OH的脱附势垒, 并研究Pt团簇石墨烯体系中（Pt₂石墨烯和Pt₄石墨烯）氧还原反应(ORR)的中间产物及其吸附能的变化过程, 给出ORR的最优路径.     

Nitrogen-doped graphene nanosheets as high efficient catalysts for oxygen reduction reaction

It is of great significance in exploring alternative catalysts to platinum (Pt)-based materials for oxygen reduction reaction (ORR),because this reaction is invariably involved in various fuel cells and metal-air batteries.We herein reported the nitrogen doped graphene nanosheets (NGNSs) with pore volume of as high as 3.42 m 3 /g and investigated their potential application as ORR catalysts,it was demonstrated the NGNSs featured high activity,improved kinetics and excellent long-term stability for ORR.The NGNSs were successfully used as cathode catalysts of microbial fuel cells (MFCs) and performed even better than the commercial Pt/C (Pt 10%) catalysts at the maximum power output.     

乙二胺改性石墨烯载铂催化剂的制备及其电解水制氢的研究

采用乙二胺对氧化石墨烯(GO)进行功能化改性,利用傅里叶变换全反射红外光谱 (ATR FT-IR)、X射线光电子能谱 (XPS) 和透射电镜 (TEM)等测试手段对氧化石墨烯功能化前后的结构进行了定性和定量分析,结果表明功能化石墨烯(FG)中成功的引入了乙二胺。利用功能化石墨烯作为催化剂载体,制备了功能化石墨烯载铂催化剂(Pt/RFG),与商业碳载铂催化剂(Pt/C)进行对比,结果发现铂颗粒在RFG上具有良好的分散性,且平均粒径较小。将这两种催化剂样品分别与全氟磺酸树脂混合制成膜电极,应用于固体聚合物电解水制氢技术,测试其电解去离子水时的电流密度及产氢速率,其中含有Pt/RFG的膜电极电解效率较高,产氢速率可达到2.96 mL/(min·cm²)。     

Central electron-enriched NO-FeN4 sites as superior acidic oxygen reduction reaction electrocatalysts for proton exchange membrane fuel cells

Developing nobel-metal-free catalysts, especially for iron-nitrogen on carbon (FeNC) materials, has been an urgent demand for wide applications of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). However, the inferior oxygen reduction reaction (ORR) activity of traditional iron-nitrogen sites in acidic conditions seriously impedes the further improvement of their performance. Herein, we synthesized FeN₄ with NO (nitric oxide) group axial modification (denoted as NO-FeN₄) on a large scale through a confined small molecule synthesis strategy. Benefitting from the strong electron-withdrawing effect of the NO group, the central electron-rich FeN₄ site exhibits ultrahigh ORR activity with a three times higher mass activity (1.1 A·g?1 at 0.85 V) compared to the traditional FeN₄ sample, as well as full four-electron reaction selectivity. Moreover, the PEMFC assembled with the as-prepared electrocatalyst also exhibits a greatly enhanced peak power density (>725 mW·cm?2). This work provides a new approach to rationally design advanced M-N_x nonnoble electrocatalysts for the ORR.     

石墨烯/二氧化锆纳米复合材料的制备及其防腐性能研究

采用静电吸附与水热法制备一种石墨烯/二氧化锆（rGO/ZrO₂）复合材料,将所制备的rGO/ZrO₂作为填料加入环氧树脂涂料中,得到环氧复合防腐涂料。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）及红外光谱（FI-IR）分析rGO/ZrO₂的结构及微观形貌,采用电化学阻抗谱（EIS）分析rGO/ZrO₂环氧涂层的防腐性能。结果表明：ZrO₂纳米颗粒均匀分散在rGO上,平均粒径约为5~10 nm;与纯环氧涂层、rGO环氧涂层、ZrO₂环氧涂层相比,rGO/ZrO₂环氧涂层的防腐性能最好,其阻抗值为7.00 GΩ·cm²。     

宽光谱响应的介孔rGO/TiO2空心块体制备及光催化性能

以钛酸四丁酯(TBT)、氧化石墨烯(GO)为原料,酵母菌为空腔模板剂,柠檬酸为水解抑制剂和介孔模板剂,采用溶胶-凝胶法原位合成介孔GO/TiO₂空心块体材料(GO/TiO₂),通过紫外灯辐照还原得到rGO/TiO₂.利用XRD、SEM、BET、PL表征手段对样品进行分析,研究酵母菌的引入对rGO/TiO₂降解盐酸四环素性能的影响.结果表明:样品为介孔空心块体结构,其比表面积为50.66 m²/g,以4.3 nm的介孔为主;酵母菌的加入可抑制催化剂光生电子-空穴对的复合,并拓宽其光谱响应范围,提高光催化性能;当酵母菌质量分数为5%时,rGO/TiO₂的催化性能达到最佳水平,在可见光及紫外光条件下,盐酸四环素的降解率分别达到84.97%、96.96%.     

WO3/石墨烯的湿化学法制备及其室温光激发甲苯气敏性能

采用简单的低温化学合成法成功制备出WO₃/石墨烯纳米复合材料,该材料在室温下表现出极佳的光激发甲苯气敏性能。结果表明:石墨烯的加入会使WO₃片层尺寸减小到300 nm左右,同时会组装成球状结构。在复合材料中石墨烯与WO₃会以化学键结合,有效降低WO₃中氧空位的浓度。在蓝光激发下,WO₃/石墨烯复合材料对100 mL/m3甲苯的气敏响应性能比WO₃材料提高了3.3倍。该甲苯传感材料在易爆、易燃和有毒环境中有很好的应用前景。     

SnO2基锂离子电池负极材料研究进展

 作为一种N型半导体,二氧化锡基负极材料由于其拥有较高的理论比容量（782 mA·h·g^-1）、高能量密度等优势受到了广泛关注。然而,由于二氧化锡负极材料在充放电过程中的体积效应和本身导电性较差等导致的其循环性能和倍率性能较差,从而制约了其作为锂离子电池负极材料的应用。本文从二氧化锡的纳米化及复合化（包括其与金属氧化物、无定型碳、碳纳米管和石墨烯等复合）2 方面综述了二氧化锡基锂离子电池负极材料的研究进展,同时对SnO₂基锂离子电池负极材料的发展方向进行了展望。     

玻碳基Pt/C/NH4NiPO4复合电极电催化氧化乙醇

以磷酸二氢铵、氢氧化钠和四水合乙酸镍为原料,聚乙二醇-400为模板剂,应用X-射线粉末衍射法(XRD)和循环伏安法考察低温固相反应合成NH₄NiPO₄·H₂O材料的最佳反应条件,在反应时间为4 h、反应温度70 ℃、氢氧化钠用量为n_乙酸镍:n_氢氧化钠=4:1时易得到较完整晶体材料,并应用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)及热重差热分析(TG-DTA)对产品进行表征. 实验表明将产物应用到Pt/C电催化电极中,玻碳基Pt/C/NH₄NiPO₄复合电极的电催化乙醇性能明显比石墨基Pt/C电极、石墨基Pt/C/NH₄NiPO₄复合电极优越,氧化电流较大,氧化电位降低,且具有一定的电容量,氧化电流可瞬间增加,是电催化乙醇电极潜在的特色电极.      

Surface-confined Pt-based catalysts for strengthening oxygen reduction performance

Developing highly efficient catalysts for the oxygen reduction reaction (ORR) is a key to the fabrication of commercially viable fuel cell devices for future energy applications. Considerable progress has been made to reduce Pt usage and improve performance of the Pt catalysts by modulating exposed facets of Pt nanocrystals and combining Pt with other metals to generate bimetallic nanocrystals with structures in the form of alloys, core-shells, branches or anisotropies. Apart from the above methods, confining Pt-based nanoparticles (NPs) surfaces with elaborately selected layers such as polymers, silicon or carbons can also lead to an optimized Pt electronic structure, which is beneficial to ORR process. In this minireview, we summarize the recent advancements in the area of surface-confined Pt-based electrocatalysts for ORR with emphasis on introducing the design strategies and synthesis methodologies. The integration of these catalysts into ORR operations and the resulting performance as well as the strengthening mechanisms is also discussed. Meanwhile, the insights into the research directions are proposed in order to shed light on the future development of surface-confined Pt-based ORR catalysts.