新型复合膜的制备及其对Cd~(2+)的吸附选择性研究

利用聚偏氟乙烯作为壳聚糖膜骨架材料,同时引入分子印迹技术,合成Cd~(2+)印迹壳聚糖/聚偏氟乙烯复合膜(CTS(Cd~(2+))/PVDF).通过正交试验设计与分析,得到合成CTS(Cd~(2+))/PVDF复合膜的最佳工艺条件,CTS溶液浓度为24 g/L,PVDF溶液浓度为10 g/L,二者体积比为1∶2.5.将CTS(Cd~(2+))/PVDF复合膜与CTS/PVDF、CTS、PVDF等高分子膜进行对比研究,利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定膜的吸附容量和吸附选择性,电子拉力试验机表征膜的机械性能.结果表明,CTS(Cd~(2+))/PVDF具有较高的Cd~(2+)吸附能力和吸附选择性,较强的抗拉强度.     

MoS2纳米复合中空纤维膜的制备及渗透汽化性能

二维纳米材料复合膜是目前膜分离领域的研究热点。通过在具有不规则大孔结构的陶瓷中空纤维基膜上引入TiO₂过渡层,有效地降低了基膜的孔径和粗糙度。在复合膜外表面构筑MoS₂/PVA(聚乙烯醇)分离层,用于异丙醇脱水,通过原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等表征了复合膜的微观形貌,考察了分离层厚度、操作温度及料液浓度对复合膜分离性能的影响。在50℃下分离质量分数为90%的异丙醇水溶液时,MoS₂/PVA-30复合膜表现出了较优的分离性能,其渗透通量为486 g/(m²·h),分离系数为445。     

P2W17V-WO3纳米粒子复合膜的制备与电致变色性能

为了提高WO₃薄膜的电致变色性能,采用层接层自组装技术构筑了基于钒钨酸盐多阴离子[P₂W₁₇VO₆₂]^7-和WO₃纳米粒子的电致变色复合膜P₂W₁₇V-WO₃.利用扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线光电子能谱对复合膜进行表面形貌和元素组成及价态的表征,并通过紫外-可见吸收光谱和电化学联机的方法对复合膜进行膜增长的监测和电致变色性质的研究.结果表明：复合膜P₂W₁₇V-WO₃的光反差达到23.93%,着色褪色时间分别为3.03和10.12 s,着色效率为111.23 cm²/C,均优于已报道的WO₃薄膜材料,且经过600次循环后该复合膜损失率仅为6.9%,稳定性良好.     

MoO3掺杂有机半导体NPB光电性质研究

在典型有机空穴传输材料胺类衍生物NPB(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl) (1,1'-biphenyl)-4,4'diamine)中引入过渡金属氧化物MoO₃制备了只有空穴传输的单载流子器件.结果表明:MoO₃的引入明显提升了NPB的导电性能,在约2.0 V的外加电压下,100 nm厚纯NPB薄膜电流密度仅为1.28 mA/cm²,而同样厚度的掺杂薄膜NPB∶MoO₃ (50 wt.%)电流密度达到了2 530 mA/cm².同样掺杂比例的NPB∶MoO₃薄膜吸收谱显示位于500 nm附近存在既不同于NPB也不同于MoO₃的额外吸收峰,表明体系中产生了电荷转移复合物NPB^＋-MoO^-₃,从而产生了额外的空穴载流子,进而提升了掺杂体系的导电性能.进一步的荧光分析表明,MoO₃的引入对NPB自身荧光具有明显的猝灭作用.NPB∶MoO₃(30 wt.%)薄膜的荧光强度比纯NPB薄膜荧光强度降低了2个数量级,NPB∶MoO₃ (50 wt.%)掺杂薄膜的荧光强度降低为零.     

基于柠檬酸钠掺杂SnO2的钙钛矿太阳能电池

针对商用SnO₂水分散液易发生颗粒团聚的问题和提升SnO₂薄膜电学和表面性能的需求,提出了一种利用小分子螯合剂对SnO₂进行优化的策略。该策略选用低成本的螯合剂柠檬酸钠(SC:Sodium Citrate)对SnO₂传输层进行掺杂,制备的器件结构为ITO/SnO₂+SC/FA_1-xMA_xPbI₃/Spiro-OMeTAD/Au的PSCs。在引入浓度经过优化的SC后,PSCs的开路电压和填充因子最高可达1.135 V和78.23%,能量转换效率为21.53%,与未引入SC的器件相比获得了明显提升。对薄膜和器件进行表征后发现,SC的掺杂可提升SnO₂薄膜的电学和表面性能,进而改善了钙钛矿的结晶。对集成的器件进行表征发现缺陷密度降低,载流子复合引起的电压和填充因子损失减少,电荷传输的效率得到明显改善。     

湿法共混制备聚丁二酸丁二醇酯/淀粉食品包装膜

以水和甘油为增塑剂,将玉米淀粉与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)直接湿法共混得到母粒,进而流延制备了PBS/淀粉薄膜.扫描电镜(SEM)观察发现,用甘油/水混合增塑的淀粉可以在PBS基体中均匀的分散,与淀粉干法填充改性相比,原位塑化后的淀粉与PBS的相容性得到明显改善,并且薄膜的综合力学性能较好.甘油∶水为1∶2,增塑剂用量为淀粉的15%时,薄膜的横纵向拉伸强度在淀粉含量为11.5%时最高,此时横纵向断裂伸长率分别较纯PBS薄膜提高了147.2%和51.3%,横纵向直角撕裂强度分别提高了160.8%和57.3%.随淀粉填充量的不断增加,薄膜的横纵向拉伸强度和直角撕裂强度都有所下降,但横纵向断裂伸长率却在淀粉填充量为30%时最高.在淀粉填充量高达25%和30%时,薄膜横纵向拉伸强度仍分别可以满足GB/T 4456—1996"包装用聚乙烯吹塑薄膜"中规定的A类优等品和合格品的要求.该薄膜材料在满足食品等包装使用需求的同时,有效地降低了成本,并且可以完全生物降解.     

Bi2O3电致变色薄膜的膜厚甄选

为了得到能够呈现出合理电致变色性能的Bi₂O₃薄膜,需要筛选其膜厚.通过磁控溅射法制备得到厚度为20～300 nm的Bi₂O₃薄膜,并利用UH4150紫外可见(ultravioletvisible,UV-Vis)分光光度计和CHI-660e电化学工作站测试薄膜的电致变色性能.采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)分别检测了薄膜的表面形貌和物相结构.对变色对比度(?T_{λ=550 nm})、电致变色效率(η)以及性能保留度(R_?T、R_η)的表现进行综合甄别,发现膜厚介于60～120 nm之间的Bi₂O₃薄膜的?T和η分别达到25%和10 cm²/C,并且具有较高的电致变色性能保留度(R_?T=20%、R_η=44.6%).这可能与...     

富含苹果皮根皮素壳聚糖-聚乙烯醇抗氧化保鲜膜的研制

壳聚糖-PVA复合膜在食品包装领域具有可降解、抑菌、成膜性好的应用优势,但存在阻隔性能差、机械强度低、抑菌性低、热稳定性差等缺点.基于对壳聚糖-PVA复合膜性能上进行改进,将天然抗氧化成分根皮素加入其中,通过溶液复合法制备不同浓度(质量分数0%、1%、2%和3%) 富含苹果皮提取物根皮素的壳聚糖-PVA复合膜,测定其机械性质与水蒸气透过率,并对其结构进行表征.根皮素的加入增加了壳聚糖-PVA复合膜的热稳定性、拉伸强度和水蒸气透过率,降低了其断裂伸长率.用扫描电子显微镜(SEM)进一步研究了薄膜的表面和截面.此外,红外光谱(FT-IR)测试显示,在薄膜基体中形成了氢键.X-射线衍射(XRD)分析表明,根皮素的添加对壳聚糖-PVA膜的无定形性没有影响.与对照相比,富含根皮素的壳聚糖-PVA膜的抗氧化活性(ABTS和DPPH自由基清除能力和还原能力)和抗菌能力均有所提高.上述结果表明,根皮素是一种优良的添加剂,有助于壳聚糖-PVA膜的性能提高,在食品包装薄膜开发方面具有潜在应有价值.     

电喷雾法构筑MOFs/壳聚糖荷正电纳滤膜

将壳聚糖的直接成膜性与电喷雾技术结合,并引入金属有机骨架(MOFs),制备了NH₂-UIO-66(Zr)/壳聚糖荷正电纳滤膜这一种复合膜,实现对Ni²⁺的高效分离和富集。通过电喷雾技术可有效解决传统壳聚糖纳滤膜成膜周期长、膜层较厚、通量较低等问题。实验表明,与传统涂覆工艺相比,电喷雾法制备的壳聚糖复合膜在保持较高截留率的情况下,渗透性提高了634%。然而,单一壳聚糖基质膜受trade-off效应影响,分离性能难以进一步提升。引入NH₂-UIO-66(Zr)作为填料可有效缓解trade-off效应,所制备的复合膜在不牺牲截留率的情况下,相对于单一基质膜,其水通量进一步提升了38%,最终为4.7×10^-5 L/(m²·h·Pa),对NiCl₂截留率为92%。     

基于多巴胺的杂化膜界面优化及其气体分离性能强化

采用仿生黏合剂多巴胺改性二氧化硅纳米颗粒（PDA@SiO₂）并与聚乙烯醇（PVA）高分子基质共混，再将获得的PVA-PDA@SiO₂杂化材料涂覆到聚砜（PSf）中空纤维支撑层表面制备中空纤维复合膜用于丙烯气体除湿，研究了杂化膜的微观形貌、晶态结构、高分子链运动性、自由体积特性等物理化学性质。实验结果表明，当填充剂PDA@SiO₂含量（质量分数，下同）为1%时，在298 K、原料气水含量为0.5%的条件下，PVA-PDA@SiO₂/PSf膜分离因子为24 837，是PVA/PSf膜的12.7倍，渗透系数为904 GPU[1 GPU=7.501×10^-10 cm³/（cm²·s·Pa）]，是PVA/PSf膜的3.6倍。仿生黏合剂多巴胺的多重相互作用可改善PVA与填充剂SiO₂的界面相容性，进而提升杂化膜的分离性能。     

L-甲硫氨酸-壳聚糖分子印迹复合膜的制备与性能研究

采用本体聚合法,以壳聚糖(CTS)为基材,L-甲硫氨酸为印迹分子,聚乙二醇(PEG)2000、戊二醛为交联剂,制备了L-甲硫氨酸-戊二醛-聚乙二醇-壳聚糖分子印迹复合膜.实验结果表明:合成的L-甲硫氨酸-戊二醛-PEG-壳聚糖分子印迹复合膜的溶胀性和膜清水通量较好,对氨基酸的渗透量为0.130 mmol·cm-2和L,D-甲硫氨酸的分离因子为1.76.FT-IR、SEM、XRD和TGA表征分析显示:分子印迹膜表面平整、微观结构规整紧密,具有较低的结晶度和高热稳定性.     

SiO2-TiO2复合膜在染料敏化太阳能电池中的应用

文章通过St?ber法合成粒径为300 nm的SiO₂纳米球，将该纳米球以乙醇为溶剂配置成一定浓度的悬浮液，通过旋涂法使其在染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells, DSSCs)的光阳极P25上形成一层薄膜，再将形成的P25-SiO₂复合膜放入TiO₂溶胶中浸泡一定时间，使得光阳极上的SiO₂纳米球被TiO₂纳米粒子包裹，形成SiO₂-TiO₂核壳结构薄膜。与没有散射层的DSSCs相比，以该核壳结构薄膜作为DSSCs的光散射层电池的光电转换效率提高了18%。     

等离子体化学气相沉积工艺调控铜基-石墨烯复合薄膜材料微结构及电学热学性能研究

本文利用等离子体化学气相沉积PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)技术制备了铜基-石墨烯复合薄膜，通过X射线衍射及Raman光谱证实了低温合成的可行性.同时，逐步研究压强、功率、气流量、基底温度等关键参数对沉积速率的影响，实现了对薄膜材料厚度和生长过程的准确控制.进一步研究发现，H₂与CH₄的气体比例严重影响了等离子体与基底表面的相互作用，并导致了材料表面微观结构和粗糙度的协同改变.通过工艺参数和气体配比的优化，实现了对薄膜表面结构的有效调节.当H₂/CH₄为1∶12时，薄膜的粗糙度最低，电子与声子的散射源被充分抑制，电导率和热导率分别达到8.3×10⁶ S/cm与158 W/m·K,表明该材料具有良好的导电性及优秀的散热效果.本文系统优化PECVD生产过程中的各项关键工艺参数，并详细分析了气体配比、表面结构、粗糙度及薄膜宏观物性之间的关联，为铜基-石墨烯复合薄膜的工业化生产和商业化应用提供了理论支撑和实验依据.     

掺杂预合成添加剂对氧化锌压敏电阻性能影响

为了提高氧化锌(ZnO)压敏电阻的电学性能,采用常规烧结并在ZnO压敏电阻中掺杂预先合成的BiSbO₄和Zn₂SiO₄,研究不同掺杂比例对ZnO压敏电阻的微观结构、电学性能、通流能力的影响.结果表明:ZnO压敏电阻在掺杂BiSbO₄和Zn₂SiO₄后,能够有效抑制ZnO晶粒变大,晶体结构变得致密均匀,致密性有所提高,有效提高压敏特性和通流能力.BiSbO₄和Zn₂SiO₄掺杂比例为3∶1的样品综合性能比较优异,样品的致密度为5.58 g·cm^-3,压敏电位梯度达到425 V·mm^-1,非线性系数为70,漏电流为1.2×10^-7 A·cm^-2,能量耐受能力达到334.21 J·cm^-3,残压比为2.5.     

Cu3(BTC)2提高聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺复合膜气体分离性能成因的研究

将金属有机骨架化合物Cu₃(BTC)₂填充到聚二甲基硅氧烷中，制备聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺改性复合膜，用于气体分离的研究。考察了操作温度和压力对CO₂、CH₄、O₂和N₂在改性复合膜中的渗透系数、扩散系数、溶解度系数和分离系数的影响。结果表明，填充Cu₃(BTC)₂可降低气体的渗透活化能、扩散活化能和膜的压缩效应，进而提高气体的扩散性能和渗透性能；Cu₃(BTC)₂改性复合膜在低温条件下可得到较高的渗透性能和分离性能，较高压力可在不降低膜分离性能的基础上提高其渗透性能。     

基于环境友好的绿色反溶剂法的高效CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池

CH₃NH₃PbI₃(MAPbI₃)钙钛矿电池的能量转换效率与钙钛矿薄膜质量密切相关。为了获得高质量的钙钛矿薄膜，通过优化薄膜制备方法和工艺流程，发现绿色反溶剂乙酸丙酯和丙二醇甲醚能促进PbI₂粒子的成核，提供CH₃NH₃PbI₃钙钛矿晶体的异相成核位点，从而促进钙钛矿晶体的快速生长。研究表明，与常用的有毒溶剂氯苯处理的钙钛矿薄膜相比，通过乙酸丙酯和丙二醇甲醚处理的薄膜晶粒较大，均方根值较低，表面粗糙度获得较大优化，可以获得晶粒尺寸均匀、接近钙钛矿载流子扩散长度的全覆盖钙钛矿薄膜。测试不同处理条件下的器件性能发现，与氯苯处理的CH₃NH₃PbI₃钙钛矿太阳能电池(能量转换效率为17.86%)相比，绿色反溶剂丙二醇甲醚处理的器件的最佳效率为21.60%,提高近21%,该实验结果对今后获得环境友好的高质量钙钛矿型太阳能电池具有一定的参考价值和指导意义。     

壳聚糖/纳米SiOx复合膜的制备及机械性能

采用二次回归旋转正交试验方法,探讨了制备壳聚糖/纳米SiOx复合膜的优化工艺条件,用流延法制得分散比较均匀的纳米复合膜,并对涂膜结构进行红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)表征.结果表明:复合膜(CTS-SiOx)中壳聚糖与SiOx粒子表面的大量羟基存在强烈的氢键作用;当配料为壳聚糖1.98 g、SiOx 0.017 g、单甘酯0.04 g时,壳聚糖复合涂膜拉伸强度达到最优值、与纯壳聚糖单膜相比,复合膜的拉伸强度、断裂伸长率和直角撕裂强度分别提高了63.3%,45.4%和11.6%,透水率降低了73.1%.可见复合膜的性能优于单膜.     

Pd-ZSM-5复合膜的制备及其氢气分离性能

为了能够在大孔氧化铝载体表面得到透氢性能良好的钯膜,利用二次生长法在多孔Al₂O₃载体上生长出一层连续完整的ZSM-5沸石分子筛修饰层,通过化学镀过程在ZSM-5沸石分子筛修饰的载体上沉积一层钯膜,从而得到Pd-ZSM-5复合膜。利用扫描电子显微镜(SEM)对载体、ZSM-5沸石分子筛修饰后的载体和Pd-ZSM-5复合膜的形貌进行详细分析,并通过X线能量色散光谱(EDX)对Pd-ZSM-5复合膜的表面和截面元素分布进行了研究。而且,为了确定该Pd-ZSM-5复合膜的H₂渗透性能,在623～773 K范围内,研究了操作温度、操作时间和测试压力对Pd-ZSM-5复合膜透氢性能的影响。研究结果表明,ZSM-5沸石分子筛修饰层能够有效改进载体的表面粗糙度和降低其表面孔径,有助于Pd膜的沉积。所制备的Pd-ZSM-5复合膜表面完整、致密,Pd膜层厚度约为5μm, ZSM-5沸石修饰层厚度约为3μm。当操作温度为773 K、渗透压力为0.1 MPa时,Pd-ZSM-5复合膜的H₂渗透通量和H₂     

沉积气压对磁控溅射ZrO2薄膜光性能的影响

为了探究沉积气压对ZrO₂薄膜光学特性的影响规律，以玻璃和硅片为基底，利用射频磁控溅射的方法在不同沉积气压下制备ZrO₂薄膜样品.通过分光光度计测定薄膜在可见光波段的透射光谱，利用椭圆偏振谱仪表征薄膜的折射率、消光系数、厚度等光学参量，利用原子力显微镜观测薄膜表面的微观结构等.结果表明：(1)薄膜的沉积速率随沉积气压的增大而减小，沉积气压为0.4 Pa时沉积速率最大，为0.033 nm/s，沉积气压为1.0 Pa时沉积速率最小，为0.011 nm/s；(2)当沉积气压为1.0 Pa时，200～1 000 nm波段薄膜的平均透射率和折射率均最高，分别为82.71%和2.35，表现出良好的透光性；(3)沉积气压对薄膜消光系数的影响较小；(4)不同沉积气压下制备薄膜的表面粗糙度也不同，沉积气压为1.0 Pa时薄膜的粗糙度最低，为5.5 nm，沉积气压为0.6 Pa时薄膜的粗糙度最高，为25.2 nm.     

水热法制备纳米SnO2电极材料及其储锂性能

以SnCl₂·2H₂O、聚乙二醇400(PEG400)和Na₃C₆H₅O₇·2H₂O为主要原料,采用简单的水热法制备了SnO₂负极材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)表征其组成和微观形貌,并采用恒流充放电测试、循环伏安法(CV)对样品进行电化学性能测试.结果表明:添加PEG400可以有效改善SnO₂表面形貌,减少其团聚现象并且使其电化学性能明显提高.当添加量为10 mL时,合成的SnO₂具有良好的循环及倍率性能,首次放电比容量为2 774 mAh/g,循环50次后放电比容量为600 mAh/g,电化学性能较改性前的SnO₂有了明显改善.