Al掺杂TiO_2的制备及酸化处理对其光催化活性的影响

锐钛矿相TiO2的光催化活性高于金红石相。采用化学溶液分解法制备了Al掺杂锐钛矿TiO2,并用硝酸对其进行酸化处理。利用TG-DTA、XRD、FTIR、BET和UV-vis等手段对样品进行了表征,通过对甲基橙的降解分析了酸化处理对Al掺杂TiO2光催化活性的影响。结果表明:掺杂Al能有效抑制TiO2由锐钛矿向金红石转变。酸化处理因能增大Al掺杂TiO2的比表面积而使其光催化活性提高。Al/Ti掺杂比为1∶4的样品在酸化处理后具有的光催化活性最高,60min后对甲基橙的降解达到100%。     

Al掺杂TiO2的制备及酸化处理对其光催化活性的影响

锐钛矿相TiO2的光催化活性高于金红石相。采用化学溶液分解法制备了舢掺杂锐钛矿TiO2,并用硝酸对其进行酸化处理。利用TG—DTA、XRD、FTIR、BET和UV-vis等手段对样品进行了表征,通过对甲基橙的降解分析了酸化处理对Al掺杂TiO2光催化活性的影响。结果表明：掺杂Al能有效抑制TiO2由锐钛矿向金红石转变。酸化处理因能增大Al掺杂TiO2的比表面积而使其光催化活性提高。Al／Ti掺杂比为1：4的样品在酸化处理后具有的光催化活性最高,60min后对甲基橙的降解达到100％。     

酸化石墨相氮化碳的制备及铜离子的高效荧光检测

通过硝酸酸化以及超声辅助剥离石墨相氮化碳,制备了具有良好稳定性和高荧光性的酸化氮化碳。采用SEM、FTIR、XRD以及UV-Vis等表征手段研究了酸化前后的结构变化。酸化过程使得氮化碳的片层尺寸减小,稳定性增强,荧光强度提高。将酸化氮化碳作为荧光传感材料,选择铜离子作为检测目标,结果显示铜离子浓度在0~200.0μmol/L范围内,荧光强度变化(F_0/F)与浓度(C)存在着线性关系,能够实现对铜离子的定量检测。     

制备条件对碳基磺酸化固体酸性能的影响

以蔗糖为原料,浓硫酸为磺酸化试剂制备了碳基磺酸化固体酸材料,着重考察了磺酸化温度及硝酸预处理对其催化性能的影响．结果表明,提高磺酸化温度,或在磺酸化前增加硝酸预处理可提高催化剂表面的总酸量,从而提高催化剂在酸催化反应中的活性．同时,对于一些反应条件苛刻的催化反应如对苯二酚烷基化,硝酸预处理还可提高催化剂的稳定性,这可能与硝酸预处理改变了磺酸基团与碳材料的“铆合”形式有关．     

高导热碳/碳复合材料的制备

以中间相沥青和中间相沥青基碳纤维为原料, 采用碳布热压法、液相浸渍法制备了二维和三维高导热碳/碳复合材料, 且所制得复合材料的热导率分别高达443和340 W/(m·K). 依据碳/碳复合材料的热导率模型, 分析了不同结构特征参数对材料热导率的影响. 结果表明, 基体碳热导率、孔隙率以及界面相厚度均会在一定程度上影响材料的导热性能.     

珍珠岩低温碱发泡轻质材料的制备及其性能

以珍珠岩为原料,NaOH为活化剂,经低温处理制备出一种轻质高强的发泡材料。通过单因素方法探究碱的浓度、焙烧温度、升温速率以及保温时间对发泡材料表观密度、导热系数和抗压强度等性能的影响,采用X-射线衍射和扫描电镜对试样进行物相分析和显微结构表征。结果表明:NaOH浓度为12mol/L、3℃/min的升温速率,在450℃焙烧3h时,制备发泡材料性能较优;表观密度为0.476g/cm~3,导热系数为0.062W/(m·K),抗压强度为6.321MPa.     

ZnO/g-C_3N_4复合材料的制备及其光催化性能研究

采用一步法成功制备了氧化锌/石墨相氮化碳(ZnO/g-C_3N_4)复合光催化材料,通过XRD,SEM,TEM,FT-IR和UV-vis DRS对所得样品的微观形貌和吸光特性进行了表征.结果表明,ZnO颗粒均匀分布在片状g-C_3N_4表面上,ZnO/g-C_3N_4最大光吸收边的位置相对于纯相ZnO发生了明显的红移.利用光催化降解甲基橙溶液评估了所得样品的光催化活性,发现ZnO/g-C_3N_4复合材料的光催化效率远高于纯相ZnO和纯相g-C_3N_4,分别达到ZnO的14倍和g-C_3N_4的9倍.复合材料光催化性能得以提升的主要原因有两点:复合样品材料具有比纯相ZnO更大的光吸收范围,提高了太阳光的利用率;ZnO纳米颗粒与g-C_3N_4紧密耦合形成的异质结构有效促进了光生电子-空穴对的分离.     

预氧化时间对中间相沥青及其泡沫炭的影响

对AR中间相沥青进行300℃预氧化处理,获得氧化沥青,以AR中间相沥青和氧化沥青为原料制备泡沫炭,采用氮/氧、碳/硫分析仪和热分析仪分析原料的元素含量和热分解过程,采用扫描电子显微镜观察泡沫炭的微观形貌,研究了300℃预氧化处理对AR中间相沥青元素和热重的影响机制.结果表明,AR中间相沥青经300℃预氧化2 h,4 h和6h后,沥青中氧元素含量由原来的0.85%增加到6.60%,10.47%和11.31%.AR中间相沥青经预氧化后获得了孔径较小的泡沫炭材料.当预氧化时间为6 h时,炭化和石墨化泡沫炭的压缩强度分别为12.07 MPa和9.06 MPa.     

Y_2O_3-Bi_2O_3复合材料的制备及光催化性能

以硝酸钇和硝酸铋为原料制备稀土掺杂的Y2O3-Bi2O3复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)光谱对样品的形貌及光吸收性能进行了表征。并以亚甲基蓝和甲基橙为模拟化合物,进行了材料的光催化活性研究。实验结果表明,煅烧温度和材料组成比例对光催化性能有一定影响,煅烧温度为400℃,组成为n(Y):n(Bi)=1:10条件下制备的材料光催化效果最佳,当催化剂浓度为250 mg/L,光催化反应90 min时,10 mg/L亚甲基蓝和甲基橙溶液的脱色率都可以达到90%以上。     

碳纤维骨架石墨烯导电导热薄膜的制备及表征

在对碳纤维进行除浆和预氧化的基础上,将其与中间相沥青甲苯溶液混合,通过抽滤法制备碳纤维薄膜骨架,二次抽滤氧化石墨烯填充到碳骨架之间,经热处理后制得具有三维网络结构的自支撑G-CF-MP复合薄膜.探索和分析了不同碳化和石墨化温度对薄膜材料形貌、导电性以及导热性能的影响.通过结构表征发现,碳纤维之间相互搭建构成高机械性能的碳骨架,碳纤维表面以及纤维之间的空隙被石墨烯均匀地包覆和填充,中间相沥青在达到软化点后呈现出流动性和黏性,充分润湿碳纤维与石墨烯之间的间隙,3种碳材料协同作用,从而获得了高机械强度以及高导电性的G-CF-MP复合薄膜材料.导电性测试发现,石墨化处理可以有效提高材料的导电性,G-CF-MP复合薄膜在经过900℃碳化后的方阻为2.853Ω/sq,经过石墨化处理后的方阻降低为0.229Ω/sq.经过导热性能测试,G-CF-MP(900℃)的热导率为475.2 W/(m·K),G-CF-MP(2 300℃)的热导率为532.8 W/(m·K).     

纳米MgO对高强水泥基材料力学与收缩性能的影响

橡胶砂浆的强度会随着橡胶掺量的增大而降低,限制了其工程应用。为增大橡胶掺量,补偿橡胶掺量过大带来的强度损失,以纳米SiO_2作为橡胶砂浆强度提升的外加剂,以橡胶替代率为40%和60%等体积替代砂子,共设计了6种配合比。研究了一定量的纳米SiO_2对两种大掺量的橡胶砂浆强度的提升以及收缩性、密度及孔隙的影响。结果表明:纳米SiO_2对大掺量砂浆抗压、抗折强度均有显著的提升;且提升效果优于普通砂浆。掺入纳米SiO_2可增强橡胶砂浆的刚度;并且使其韧性仍优于普通砂浆。掺入纳米SiO_2能够减少大掺量橡胶砂浆的孔隙率和吸水率。并且使橡胶砂浆的密度增加;橡胶掺量对砂浆的收缩量影响不明显;而加入纳米SiO_2会使橡胶砂浆的收缩量增大。掺入纳米SiO_2能够减少橡胶砂浆的质量损失;并且橡胶掺量越大作用越明显。     

CFRS机敏复合材料压敏性能的研究

以硫铝酸盐水泥为基体,采用压制成形方法制备了碳纤维硫铝酸盐水泥机敏复合材料,同时采用掺入少量粉煤灰和硝酸氧化碳纤维的方法研究其对复合材料压敏性能的影响。单调载荷和循环载荷实验表明：碳纤维硫铝酸盐水泥基复合材料具有良好的机敏性能;5％粉煤灰的加入提高了复合材料的机敏性能,却降低了材料的断裂强度;硝酸氧化碳纤维降低了材料的机敏性能,同时也降低了材料的断裂强度。     

碳纤维表面处理对室温硫化硅橡胶复合材料性能的影响

以分别经α-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、浓硝酸、浓硝酸-KH550处理的短切碳纤维作为功能组分,制备室温硫化硅橡胶复合材料,研究了碳纤维处理方法对复合材料的力学性能、热性能和烧蚀性能的影响。结果表明,添加经浓硝酸-KH550连续处理碳纤维时,复合材料的性能最好;性能最佳复合材料的拉伸强度和撕裂强度分别为4.0 MPa和20.3 kN/m,起始分解温度提高到509.3 ℃,而线烧蚀率和质量烧蚀率分别降低至0.148 mm/s和0.062 g/s。     

黄原酯棉对铅（Ⅱ）和铜（Ⅱ）吸附特性的研究

医用脱脂棉经氢氧化钠浸泡制成碱纤维，再用二硫化碳黄原酯化后，经水洗、干燥而制成黄原酯棉。研究了自制的黄原酯棉对铅（Ⅱ）和铜（Ⅱ）的动态吸附特性，其吸附回收效果用火焰原子吸收分光光反法进行测定检验。结果表明：在ｐＨ＝１～５的范围内，浓度为２０～５００μｇ／Ｌ的铅（Ⅱ）和铜（Ⅱ）能被定量吸附回收，回收率在９７％～１０３％之间，定量富集倍数在１００倍以上；所制黄原酯棉对铅（Ⅱ）和铜（Ⅱ）的饱和吸附量均在１ｍｇ／ｇ（ＣＣＸ）左右为宜，这既能满足一般要求，也使制品有一定强度；在用盐酸调节试液酸度和作为洗脱液时，回收率低，而用硝酸代替之时，可达到定量回收，所选洗脱液是１ｍＬ５０％（Ｖ／Ｖ）的硝酸溶液。     

多壁碳纳米管——聚乙二醇复合材料缓释氧氟沙星

 作为第3代氟诺酮类合成抗菌药,氧氟沙星的抗菌谱广、抗菌活性强、口服吸收完全、体内分布广、生物利用度高.但氧氟沙星有效抑菌浓度低,对多数致病菌的MIC₉₀在1μg·mL^-1内,因此制备更为安全有效的氧氟沙星缓释制剂十分必要.本文采用微波辅助硝酸氧化法修饰了多壁碳纳米管引入羧基,制备了氧化多壁碳纳米管.在对甲苯磺酸催化下,以聚乙二醇修饰了氧化多壁碳纳米管,制备了分散性能较好的多壁碳纳米管-聚乙二醇复合材料.以多壁碳纳米管-聚乙二醇复合材料为药物载体、氧氟沙星为模型药物,考查了多壁碳纳米管-聚乙二醇复合材料的载药释药性能.研究结果表明：多壁碳纳米管-聚乙二醇复合材料具有较大的载药率,达92.8%;在磷酸缓冲溶液(pH=7.4)中,24h内可持续稳定缓慢释放氧氟沙星.     

常温干燥法制备纳米炭粉

以煤焦油沥青为原料,浓硫酸和浓硝酸为氧化剂,利用溶胶-凝胶方法制备水性中间相沥青.将水性中间相沥青溶解于氨水中得到水相炭基凝胶,经过乙醇与水交换后进行常温干燥和热处理制备纳米炭粉.利用FT-IR光谱、TG、XRD和TEM等分析手段对水性中间相沥青、纳米炭原粉以及纳米炭粉进行了表征.结果表明:采用常温干燥方法制备纳米炭粉是可行的,制得的纳米炭粉粒度均匀、规则,形状近似于球形,平均粒径为20 nm左右,其炭结构为无序的乱层石墨结构.在沥青与混酸氧化过程中,主要发生硝化、氧化、磺化反应;纳米炭原粉的热解过程分为脱醇脱水、预热解、强烈热分解和结构重排等四个阶段.     

国产高性能聚丙烯腈基碳纤维技术特点及发展趋势

 聚丙烯腈基碳纤维兼具高性能和低比重，是轻质高强、轻质高模等高端装备轻量化的首选材料，是高性能纤维的典型代表，受到世界各国政府、国防与工业领域、科技与产业界的高度关注。从聚丙烯腈碳纤维材料的结构性能特征出发，介绍了聚丙烯腈基碳纤维制备的工艺流程、结构与性能的相关性；从高强碳纤维被发明、高强中模碳纤维因需求牵引而研发成功、更高性能碳纤维的不断创新发明，直至进入新世纪后对高性能低成本化的重视，阐述了国际聚丙烯腈基碳纤维技术发展的4个关键阶段；分析了国产碳纤维通过自主创新，建立以二甲基亚砜为主、包含其他工艺技术的发展历程。从高强和高强中模碳纤维、高模和高模高强碳纤维、低成本大丝束碳纤维的国产化有序发展，展示了碳纤维国产化技术水平不断提高、碳纤维制备与应用不断融合的现状。最后结合国际技术发展动态和中国碳纤维技术积累基础，提出了开展颠覆性技术研究的建议，认为新型聚丙烯腈成纤技术、原材料创新和碳纤维制备过程新型热源技术等值得高度关注。     

套筒水平灌浆缺陷复灌前后对套筒钢筋受拉性能的影响

为检测灌浆套筒由于灌浆不密实对套筒钢筋的受力影响,设计制作了灌浆率为100％、80％、70％、60％的4组不同的套筒进行了拉伸受力试验来验证缺陷对受力的影响程度.结果表明:无缺陷灌浆套筒连接的屈服强度和抗拉强度均满足标准要求,和钢筋力学性质完全一致.对灌浆率为80％灌浆套筒连接的屈服强度能够满足标准要求,但时最大应力只相当于钢筋的屈服强度.对灌浆率为70％灌浆套筒连接未达到屈服强度就被拔出,最大强度仅为钢筋标准屈服强度的33％.对灌浆率为60％灌浆套筒钢筋加载初期就被拔出,最大强度仅为钢筋标准屈服强度的9％.采用高强无收缩灌浆料(GWL)和套筒高强灌浆料(TGL)进行复灌对比试验,采用GWL的套筒不能满足受力要求,其原因是流动性不能满足要求,采用TGL的套筒的力学性能满足规范要求,在工程检测中如发现灌浆缺陷,采用复灌方法是可以解决的,其中灌浆料的选择尤为重要.     

表面含氧官能团对活性炭电化学性能的影响

采用浓硝酸对椰壳活性炭和各壳活性炭进行液相氧化改性后，制成了以KOH为电解液的超级电容器的炭电极，研究表面含氧官能团在碱性电解液中对电容器电极的电化学性能的影响．运用低温N2吸附、XPS和FTIR表征活性炭孔结构和表面性质．研究结果表明，氧化后活性炭的比表面积和孔容降低，表面含氧量增大．且经硝酸氧化后炭表面的含氧官能团含量发生了变化，即在内酯基的含量减少的同时，羟基、羰基和菝基的含量增加，其中羟基含量的增幅最大．在50mA／g电流密度下经过100次充放电循环，氧化后的椰壳活性炭和杏壳活性炭质量比电容分别达到193 F/g和150F／g，均比氧化前提高了30％以上．由XPS的分析结果判断，羟基对电极比电容提高的贡献最大．同时，在大电流充放电时，氧化后炭电极的比电容的衰减率明显低于氧化前．     

羟丙基-β-环糊精-多壁碳纳米管复合材料与扁桃酸的吸附作用

 采用硝酸氧化法制备氧化多壁碳纳米管(MWNTs-COOH),在其表面引入羧基.以对甲苯磺酸(PTSA)为催化剂、二甲亚砜(DMSO)为溶剂,采用羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)修饰MWNTs-COOH,制备了分散性较好的羟丙基-β-环糊精-多壁碳纳米管 (HP-β-CD-g-MWNTs)复合材料.经透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)等测试后表明,HP-β-CD被成功接枝到多壁碳纳米管(MWNTs)表面.分散性研究结果表明,HP-β-CD-g-MWNTs复合材料在水溶液中的分散能力达到2.3mg/mL,这一属性使得该材料有望成为医学材料或药物载体材料.采用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱法研究扁桃酸与HP-β-CD-g-MWNTs复合材料的相互作用,结果表明扁桃酸可能通过π-π堆积、极性相互作用及氢键吸附在复合材料表面.基于上述分子间作用力的形成,与碳纳米管作用的分子可望实现从碳纳米管表面得到控制释放或缓释.