高压匀质处理对纳米纤维素自聚集特性及气凝胶结构的影响

木材细胞壁的重要组成部分是许多直径在纳米尺度、具有高长径比、高比表面积和丰富表面基团的纤维素分子聚集体。基于"自下而上"的思想,利用层层分离法从木粉中分离出纳米尺度的基元纤丝。首先,通过化学和超声预处理并结合高压匀质处理的方法从木材中分离制备出纳米纤维素(CNF);然后,通过冷冻干燥的方法将CNF进一步组装加工成纳米纤维素气凝胶。研究发现,超声结合匀质的方法,可得到均匀纤丝化的CNF,具有低直径尺寸分布(纤丝直径为1~3 nm)和高长径比特征,但氢键作用的影响使得单根纤丝又易重构为簇、带状的聚集体形式。随着CNF溶液浓度的增大,所形成的气凝胶密度增大,孔隙度降低,结构由以纤维为主,转变为纤丝交织的片层结构。本研究所得的气凝胶可广泛应用于包装、生物医药、吸附材料等领域。     

添加纤维素提升湿态海藻酸钠膜性能的研究

以棉短绒为原料,制备了纤维素纳米晶(cellulose nanocrystalline,CNC)、纤维素纳米纤维(cellulose nanofiber,CNF)和微纤化纤维素(microfibrillatedcellulose,MFC),并以不同浓度将其与海藻酸钠共混制备湿态海藻酸钠膜,评价了纤维素种类、尺寸对湿态海藻酸钠膜的机械性能、光学性能和微观结构的影响。结果表明：CNC和CNF均为纳米级纤维素,CNC宽度为(26.86±4.59) nm,长径比小于10,CNF宽度为(34.45±5.63) nm,长径比大于50;MFC为微米级纤维素,宽度为(1.43±0.96)μm,长径比大于100。当CNC和CNF添加量达到1.5%、MFC添加量达到1%时均能显著提高湿态膜的机械性能,其中拉伸强度由0.60 MPa分别增加到1.16 MPa、1.09 MPa和0.98 MPa。通过扫描电子显微镜和红外光谱分析,添加1.5%CNC制得的复合膜结构更加致密均匀,各成分协同性良好。采用上述3种纤维素与海藻酸钠共混均能提高膜的机械性能,这为海藻酸钠–纤维素复合膜在共挤香肠中的应用提供了参考。     

ZnSe-Au杂化纳米晶的制备与表征

为研制新型ZnSe基杂化纳米晶,确定ZnSe-贵金属杂化纳米晶组元间的作用机制,制备出了ZnSe-Au杂化纳米晶.利用X射线衍射仪(XRD)和高分辨透射电子显微镜(TEM)研究了杂化纳米晶的物相组成、形貌和生长机制.利用紫外可见分光光度计及荧光分光光度计对杂化纳米晶的光学性能进行了表征.结果表明:ZnSe-Au杂化纳米晶生长机制为异相形核、外延生长的机制;相对于单独的Au纳米颗粒,杂化纳米晶中Au的局域表面等离子共振吸收被显著红移.由于界面电子转移过程的存在,ZnSe的光致发光猝熄.     

高压匀质处理对纳米纤维素自聚集特性及气凝胶结构的影响

 木材细胞壁的重要组成部分是许多直径在纳米尺度、具有高长径比、高比表面积和丰富表面基团的纤维素分子聚集体。基于“自下而上”的思想,利用层层分离法从木粉中分离出纳米尺度的基元纤丝。首先,通过化学和超声预处理并结合高压匀质处理的方法从木材中分离制备出纳米纤维素（CNF）;然后,通过冷冻干燥的方法将CNF 进一步组装加工成纳米纤维素气凝胶。研究发现,超声结合匀质的方法,可得到均匀纤丝化的CNF,具有低直径尺寸分布（纤丝直径为1～3 nm）和高长径比特征,但氢键作用的影响使得单根纤丝又易重构为簇、带状的聚集体形式。随着CNF 溶液浓度的增大,所形成的气凝胶密度增大,孔隙度降低,结构由以纤维为主,转变为纤丝交织的片层结构。本研究所得的气凝胶可广泛应用于包装、生物医药、吸附材料等领域。     

纳米金-铂/碳纤维复合材料的制备及其修饰电极性能研究

通过静电纺丝法制备聚丙烯腈纤维(PANF)并高温碳化以获得碳纳米纤维(CNF),利用水热法将纳米铂(PtNPs)负载于CNF表面得到Pt/CNF复合材料,将其固定于电极表面之后进一步利用电沉积法将纳米金(AuNPs)形成于Pt/CNF表面得到修饰电极(Au/Pt/CNF/CILE)。通过扫描电镜考察复合材料的形貌结构,利用电化学方法研究修饰电极的电化学性能,求解其有效面积。结果表明CNF呈网状结构,PtNPs稳定附着在纤维表面,电沉积的AuNPs均匀分布在Pt/CNF/CILE表面,所制备的修饰电极的导电性能增强、有效面积增大且表面丰富的电活性位点促进了电子的有效转移。     

高强度水凝胶的制备及其热致驱动性能

目的:受含羞草叶片运动循环机制的启发,本研究成功制备了一种高强度双层热响应型水凝胶,可在水、油甚至露天环境中发生驱动行为。方法:该水凝胶以聚(丙烯酰胺-丙烯酸)/纤维素纳米纤维(PPAM-AA/CNF)为底层,以聚(N-异丙基丙烯酰胺)/纤维素纳米纤维(PNIPAM/CNF)为顶层,构建的双层双网络结构有助于提高水凝胶驱动器的力学性能和驱动灵敏度。结果:PAM-AA/CNF+PNIPAM/CNF水凝胶拉伸强度和断裂伸长率分别为(427.00±0.02)kPa和(403.05±9.30)%。在进一步使用Fe³⁺交联后,PAM-AA/CNF/Fe³⁺+PNIPAM/CNF拉伸强度为1.9 MPa,与生物组织性能相当,且能够以每秒8.21度的高弯曲速度快速提起相当于自身质量80倍的重物。结论:所制备的双层水凝胶具有优良的力学性能和驱动能力,为智能型双层水凝胶在生物医学领域中的应用提供了新的思路。     

钌纳米簇／聚酰亚胺杂化膜反应器的制备及其在催化苯部分加氢中的应用

研究了钌纳米簇/光敏性聚酰亚胺(Ru/PSPI)杂化膜在苯部分加氢反应中的催化性能. Ru/PSPI杂化膜由单分散的钌族纳米簇和光敏性的聚酰亚胺构成.通过回流低沸点醇法还原三氯化钌,制备了单分散钌纳米簇,并将其掺入光敏性聚酰胺酸基体中,通过热亚胺化法得到Ru/PSPI杂化膜,钌纳米颗粒的平均粒径为1.07 nm. 气相色谱仪(GC)分析Ru/PSPI杂化膜催化苯部分加氢的产物,环己烯选择性最高达48.10 %.     

CdTe/聚乳酸纳米杂化材料的制备及其荧光性能

以十二烷基胺(DDA)为表面修饰剂,将巯基水相法合成的CdTe纳米晶转移至有机溶剂三氯甲烷中,然后采用“物理共混法”实现了CdTe/聚乳酸(CdTe/PLA)纳米杂化材料及其透明荧光膜的制备.通过紫外-可见光谱仪(UV -vis)、荧光(PL)、紫外透射反射分析仪等表征方法考察相转移前后CdTe纳米晶的光学性能,并系统研究了CdTe/PLA纳米杂化材料的荧光性能.结果表明:相转移后CdTe纳米晶的粒径未发生明显变化,其量子产率却提高了;所制备的CdTe/PLA纳米杂化材料具有优越的荧光性能,CdTe纳米晶在聚合物中仍然保持良好的分散性和较好的量子尺寸效应.     

CdTe/PVP纳米杂化材料制备及其荧光性能

以巯基水相法将硫基乙酸(TGA)合成一系列不同粒径的Q态CdTe纳米晶,再与聚乙烯吡咯烷(PVP)杂化制备出具有红、黄、绿3种颜色的CdTe/PVP纳米杂化材料.通过紫外可见光谱仪(UV-vis)、X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)等表征方法考察Q态CdTe纳米晶的尺寸、晶形及其光学性能并系统考察CdTe/PVP纳米杂化材料的荧光性能.结果表明pH从9.85变化到5.22,荧光强度有一定的增大.所制备的CdTe/PVP纳米杂化材料具有优越的荧光性能及荧光稳定性,其聚合物中的CdTe纳米晶仍然保持很好的量子尺寸效应和良好的分散性.     

碳纳米管基电子-离子双传递功能复合膜的构筑及电驱动离子分离性能

构筑具有电子、离子传递的双功能电活性离子分离膜是电控离子选择渗透膜(ESIPM)分离领域的关键技术。通过将导电碳纳米管(CNT)和纤维素纳米纤维(CNF)共混抽滤，制备了在亚微米尺度具有三维多孔结构的CNT/CNF复合膜，以此为导电基膜，通过溶液渗透策略，在不破坏CNT交联网络结构的前提下，将具有阳离子交换功能的磺化聚苯乙烯(SPS)原位填充到CNT/CNF的亚微米孔道中，制备了具有电子、离子双重传递功能的SPS/CNT/CNF复合膜。采用SEM、XRD、FTIR、接触角测试仪对其结构和性能进行了表征，并结合电驱动膜分离测试装置，对CNT/CNF膜和SPS/CNT/CNF膜的离子分离性能进行了系统对比。结果表明，SPS/CNT/CNF复合膜具有等效商业化离子交换膜的阳离子分离能力，而且具备优良的导电性，其导电性能相较于传统的惰性离子交换膜提升了7个数量级。此外，该SPS/CNT/CNF复合膜还具备优良的电化学活性、亲水性以及稳定性，本研究为制备高性能ESIPM提供了新型的合成策略。     

纳米Si3N4晶须/PVA杂化膜的制备及性能研究

文章以氮化硅(Si3N4)纳米晶须为增强材料,聚乙烯醇(PVA)为基体聚合物,制备了纳米Si3N4晶须/PVA杂化膜,并采用电子万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对杂化膜的力学性能、形态结构以及热性能进行了分析。研究结果表明:PVA杂化膜的力学性能是由2个方面因素共同作用的,即纳米Si3N4晶须具有较好的增强作用;热处理明显地提高了PVA分子间以及PVA分子与纳米Si3N4晶须之间的结合作用力,从而提高了杂化膜的力学性能。该研究结果对于PVA膜结构与性能关系研究有一定的参考价值。     

聚苯乙烯改性纤维素纳米晶体对聚甲基丙烯酸甲酯热稳定性的增强作用

采用原子转移自由基聚合(SI-ATRP)在纤维素纳米晶体(CNC)表面接枝聚苯乙烯,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)对改性前后的纤维素纳米晶体的化学结构和热稳定性进行了研究。测试结果表明,聚苯乙烯可成功地接枝到纤维素纳米晶体的表面; 纤维素纳米晶体的热分解温度由150 ℃上升到220 ℃,改性后纤维素纳米晶体的热稳定性得到提高。采用溶液浇铸法制备聚甲基丙烯酸甲酯/纤维素纳米晶体复合材料(PMMA/CNC),并利用TGA、透光率测试对复合材料热稳定性和透光率进行了研究。结果表明,当温度达到350 ℃时,PMMA/CNC的热分解温度比纯PMMA提高了近150 ℃, CNC的加入量为1%时,复合材料的透光率为89%,接近纯PMMA的透光率(91%)。聚苯乙烯改性纤维素纳米晶体可用于在保持PMMA透明性的前提下更好地改善PMMA复合材料的热稳定性。     

可反应性纳米SiO_2/聚己内酯杂化材料的制备和结晶性能研究

以己内酯和可反应性纳米二氧化硅为原料,在辛酸亚锡的催化作用下,原位制备了纳米SiO2/聚己内酯(PCL)杂化材料,利用红外光谱、热重分析仪和差示扫描量热仪对杂化材料的界面结构和结晶性能进行了研究.结果表明,纳米SiO2上的环氧基团在聚合过程中参与了反应,使纳米SiO2与PCL之间产生了强烈的界面作用,而且纳米SiO2的引入促进了PCL的结晶,增加了其结晶度.     

纳米纤维素序构材料界面力学行为和设计的研究进展

纳米纤维素是具有优异力学性能的可再生天然生物质材料,基于纳米纤维素的序构材料有望成为新一代高性能结构和功能材料并引领可持续发展.合理构建界面力学行为和材料微结构之间的非线性耦合关系是纳米纤维素序构材料强韧化设计研究的关键.本文综述了目前纳米纤维素序构材料界面力学行为和设计的研究进展.重点讨论了纳米纤维素的界面氢键行为、...     

侧基含磷阻燃共聚酯/BaSO_4纳米复合材料的合成与性能研究

采用原位聚合法(in-situpolymerization),由对苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)、阻燃单体9,10-二氢-9-氧杂-10-磷酰杂菲-丁二酸(DDP)和纳米BaSO4制备了侧基含磷阻燃共聚酯/BaSO4纳米复合材料,对反应产物结构进行了表征.通过对产物燃烧和热稳定性的研究,发现产物具有良好的阻燃和耐熔滴性能.     

海藻纤维素气凝胶:从绿潮到新材料

系统讨论了绿潮浒苔的独特结构和功能特性,旨在制备纳米纤丝化的海藻纤维素和高比表面积的气凝胶材料,并为浒苔的高价值应用提供新的思路。将绿潮肇事种浒苔化学纯化脱去多糖、蛋白、脂肪后,用圆盘胶磨(20000 r/min,20 min)进行纳米纤丝化,制备出均一直径(大约40 nm)和高长径比的Iα纳米纤丝化纤维素。经由叔丁醇置换和冷冻干燥后可以制备出高比表面积(277 cm2/g)、密度为23 mg/cm3的柔性纳米纤丝化纤维素气凝胶。所有这些结果通过扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)进行分析。在此基础上,采用机械法直接用胶体磨将浒苔原料进行纳米纤丝化,冷冻干燥后制备出全组分的浒苔泡沫材料。     

改性NCC对EP树脂的力学性能及耐热性的影响

通过酸解法制备纳米晶纤维素(NCC),再采用N,N-羰基二咪唑(CDI)为活化剂,环氧氯丙烷(ECH)为改性剂,通过化学取代法得到含有环氧基的纳米晶纤维素(记为ENCI),利用原位聚合法将ENCI掺杂在环氧树脂基体中制备ENCI/EP纳米复合材料.采用红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光衍射(XRD)等手段对改性产物进行分析和表征.将改性后纳米晶纤维素作为增强相分散在环氧树脂中制备纳米复合材料,研究改性纳米晶纤维素添加量对复合材料力学性能及热稳定性的影响.分析表明:与空白环氧树脂相比,NCC/EP和ENCI/EP纳米复合材料力学性能明显提高,以ENCI/EP复合材料效果最为显著.热失重测试分析表明耐热性能也得到提高.     

毛竹纳米纤维素晶体的制备及特征分析

以毛竹为原料,首先经过次氯酸钠和氢氧化钠溶液去除竹纤维中的木质素与半纤维素等成分,再通过30％硫酸溶液与超声波处理结合的方法分离出毛竹纳米纤维素晶体.通过扫描电镜(SEM)与透射扫描电镜(TEM)对分离过程中各阶段产物进行形态特征分析,研究结果表明,纳米纤维素晶体的直径在20 ～ 85 nm之间.傅里叶红外光谱(FTIR)与X射线衍射(XRD)分析显示,毛竹中的木质素以及半纤维素已基本被移去,α-纤维素以及纳米纤维素晶体的结晶度得到明显的提高.热重分析仪(TGA)分析显示各个分离阶段所得产物的热稳定性均高于原竹纤维,但纳米纤维素晶体的热稳定性较α-纤维素的略低.     

高强高模PVA/CNF/GO复合纤维的制备与性能研究

采用湿法纺丝和热拉伸工艺制备了高强度高模量的PVA/CNF/GO复合纤维,研究了纳米纤维素(CNF)和氧化石墨烯(GO)对聚乙烯醇(PVA)纤维的增强作用,探讨了CNF含量和热拉伸温度对纤维拉伸性能的影响。当CNF的含量为6%,GO的含量为1%时,湿法纺制的PVA/CNF/GO复合纤维在160℃经过3倍的热拉伸处理后具有优异的拉伸性能,其极限抗拉强度为(1.09±0.11)GPa,弹性模量为(21.87±3.03)GPa,比纯PVA纤维分别提高了45%和63%,比未热拉伸处理的PVA/CNF/GO复合纤维分别提高了523%和271%。同时,该复合纤维具有良好的生物相容性和潜在的生物应用价值,可作为手术缝合线,提供组织再生时所需的适当张力。     

聚酰亚胺/无机物纳米杂化材料的研究Ⅱ.聚酰亚胺(TDPA/ODA)-BaTiO3纳米杂化物的合成与表征

由碳酸钡、钛酸丁酯和乳酸制得钛酸钡多晶相.WAXD和TEM分析表明,该钛酸钡具有典型的钙钛矿结构,粒径为30～50 nm.此钛酸钡纳米粉被成功地分散于聚酰胺酸中并制得聚酰亚胺(TDPA/ODA)杂化材料.TEM和AFM表明低含量(＜1% BaTiO3)的杂化膜,无机物是以＜50 nm的球状颗粒均匀分散于聚酰亚胺基体中,高含量(如30%)杂化膜是具有光滑表面的韧性薄膜.后者介电常数与压电常数比纯聚酰亚胺提高了近一倍.