热敏材料聚N-异丙基丙烯酰胺的结构对其溶胀性能影响

本文主要研究热敏材料聚N-异丙基丙烯酰胺 (PNIPAAm) 的结构对其溶胀性能影响。分别采用水热法和微波辐射法合成PNIPAAm热敏水凝胶，应用扫描电镜观察了两种合成方法制得的水凝胶的表面结构，测定了水凝胶随温度变化的溶胀率曲线及其溶胀和退溶胀动力学，并讨论了水凝胶的结构对其溶胀率的影响。结果表明：与水浴法制备的水凝胶相比，微波辐射法所得到的水凝胶无论是在干燥状态下还是溶胀状态下都具有更为丰富发达且较大的孔隙结构，在溶胀过程中，微波辐射法合成的水凝胶在临界溶解温度(LCST)以下具更高的溶胀率，而在LCST以上时，能更多地释放水而具有更低的溶胀率。此外，微波辐射所合成的水凝胶由于具有较为发达的孔隙结构，使其比水浴法制备的水凝胶具有更快的溶胀速度和退溶胀速度。     

不同粒径电气石及电气石-PVDF纤维膜用于甲醛的光催化降解

为实现“双碳”目标,采用球磨的方式制备了不同粒径电气石颗粒,探究了其微观形貌、晶体结构等性质,并进一步采用静电纺丝工艺,制备了电气石-PVDF纤维膜,考察了电气石-PVDF纤维膜对甲醛的光催化降解影响,并探究了其降解机制。结果表明：粒径为10μm的电气石颗粒对甲醛具有最佳的降解效果(20.5%)。成型化处理的电气石-PVDF纤维膜中电气石分散性增强,表现出更佳的降解效果(21.9%)。此外,通过电导率和电滞回线表征,定性及定量测定电气石的剩余自发极化强度为0.009 6μC/cm²。在极化电场的驱动下,富集到电气石表面的甲醛被降解成甲醇并进一步分解为其他小分子。     

催化剂Cu/PC-GO的制备及对4-NP的催化性能研究

开发具有良好催化还原活性的非贵金属催化剂用于对硝基苯酚(4-NP)的高效快速还原是目前研究的重点。以HKUST-1为牺牲模板剂,通过原位掺杂氧化石墨烯的方法成功地制备出多孔高活性的金属纳米复合材料Cu/PC-GO,并将其用于对硝基苯酚的高效快速还原。采用XRD、SEM、ASAP等手段对催化剂进行表征分析。结果表明,Cu/PC-GO复合催化剂具有活性组分丰富(Cu/CuO/Cu_2O),较大的比表面积(113.6 m~2/g)和孔体积(0.253 cm~3/g),以及较高的表面Cu含量(5.88%)等特征。研究发现,室温条件下,Cu/PC-GO可以实现对对硝基苯酚的快速完全还原,其反应速率是原始材料Cu/PC的17.5倍,而且其活化能也显著降低,由掺杂前的122.22 kJ/mol降至掺杂后的61.9 kJ/mol。可见,以HKUST-GO为前驱体,可以获得具有高催化活性的Cu/PC-GO复合催化剂,其在4-NP的还原过程中展示出良好的催化还原性能。     

新型双金属A-MnOx催化剂用于甲苯的光热催化降解

针对日益严重的环境污染问题,采用异质原子掺杂策略构筑富含氧空位的新型双金属锰基氧化物A-MnO_x(A=Fe、Ni、Ce、Co、Cu)催化剂,用于光热催化高效降解甲苯。结果表明：富含氧空位的Cu-MnO_x具有优异的甲苯催化降解性能,分别是原始MnO_x和其他A-MnO_x的2.65倍和1.14～1.67倍,并表现出更好的甲苯矿化效果和长期催化稳定性。基于晶体结构表征发现,异质原子能有效嵌入MnO_x的晶格并诱导A-MnO_x产生大量的晶体缺陷,有利于A-MnO_x暴露更多的缺陷孔隙和不饱和金属氧键。同时,A-MnO_x存在独特的异质原子桥连δ-MnO₂/Mn₃O₄复合界面,能有效地提升其导电性能和氧化还原能力。光热协同机理研究表明,新型Cu-MnO_x的优异光热活性和结构稳定性使其成为VOCs减排领域最有前景的候选材料。     

基于Au-MOFs的SERS传感器构筑及对挥发性有机化合物的检测

针对挥发性有机气体(volatile organic compounds, VOCs)检测难度大的问题,选用MIL-100(Fe)、UiO-66(Zr)2种具有拉曼吸附增强效应的金属有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)作为表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scatting, SERS)基底,用于检测几种常见的VOCs,并通过掺入金纳米颗粒(Au NPs)构筑“热点”得到检测性能更优异的复合基底。结果表明：MIL-100(Fe)能够检测出甲苯、丙酮及乙酸乙酯的拉曼信号,UiO-66(Zr)能够检测出异丙醇、异戊二烯的拉曼信号。加入Au NPs提高检测能力后,复合基底Au-MIL-100(Fe)对甲苯的检测限为0.004 mg/m³,异戊二烯的检测限为13.900 mg/m³;Au-UiO-66(Zr)对甲苯的检测限为0.400 mg/m³,异戊二烯的检测限为0.300 mg/m³。复合基底对于VOCs的检测优势来源于不同的MOFs材...     

ZIF-8基仿生碳酸酐酶构建及对CO2高效矿化

为了提高碳酸酐酶纳米酶的催化活性,基于碳酸酐酶活性中心结构将碳酸酐酶中常见的氨基酸天门冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)原位植入ZIF-8骨架中,成功合成仿生碳酸酐酶材料ZIF-Asp、ZIF-Glu,并搭建了CO₂矿化装置实现了CO₂的连续化制备。结果表明：ZIF-Asp、ZIF-Glu的催化能力显著提高,分别是原始ZIF-8的1.38、1.27倍,所设计的CO₂连续矿化装置能实现CO₂的连续转化矿化,1 h能生成1 171 mg的微米尺度碳酸钙并实现72.3%的CO₂转化率。     

超声辐射制备Fe3+/γ-Al2O3催化剂催化降解含酚废水

应用超声辐射法和浸渍法制备了Fe^3＋／γ-Al2O3催化剂,并进行了非均相Fenton试剂反应以降解含酚废水;比较了两种不同方法制备的非均相催化剂的催化性能,并用XRD和XPS技术对Fe^3＋／γ-Al2O3催化剂进行了表征．研究结果表明：超声辐射法制备的Fe^3＋／γ-Al2O3催化剂具有较高的催化活性,其对苯酚的降解率和降解速率大约为浸渍法的两倍;XRD测定结果表明,催化剂催化降解活性的高低与Fe^3＋／γ-Al2O3表面上的分散状态有关;XPS分析结果表明,超声辐射法制备的催化剂其Fe3O4的衍射峰略低且弥散,半峰宽也较宽,这表明此时Fe3O4在载体上主要以小颗粒高分散状态存在,或是以非晶态的不定形状态存在,这有利于催化剂活性的提高．     

乙二醇辅助浸渍法制备Cu-NiO@Al2O3吗啉催化剂及其催化性能

【目的】开发催化活性高和热稳定性好的吗啉合成催化剂。【方法】以铜、镍为主要活性组分,活性氧化铝为载体,采用乙二醇辅助浸渍法制备具有高活性的Cu-NiO@Al_2O_3吗啉催化剂(IC-CN),再分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、程序升温还原(TPR)和N2-吸附脱附测试(BET)等手段对IC-CN和常规浸渍法制备的催化剂(IM-CN)的晶体结构、孔结构和氧化还原能力等性能进行表征。【结果】IC-CN在高空速条件下(0.7mL·g~(-1)·h~(-1))的吗啉收率高达93.1%,远高于IM-CN(56.2%)。高温热稳定性测试结果表明,经290℃反应3h后(空速为0.4mL·g~(-1)·h~(-1)),IC-CN仍能保持90.1%的吗啉收率,而IM-CN的吗啉收率仅为57.6%。【结论】乙二醇辅助浸渍法制备的催化剂活性要明显优于常规浸渍法所制备的催化剂。     

微波辐射对PNIPAAm结构及溶胀性能的影响

采用微波辐射法制备了热敏材料聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm),探讨了产物的结构及其对溶胀性能的影响,并采用扫描电镜对热敏水凝胶在溶胀和干燥状态下的表面形貌进行了表征,对水凝胶的溶胀性能及其溶胀动力学进行了研究.结果表明,与水浴法制备的水凝胶相比,微波辐射法所得到的水凝胶具有更为丰富且较大的孔隙结构.这种多孔的结构使得微波辐射法合成的水凝胶在低临界溶解温度(tc)下具有更高的溶胀率,而在tc上具有更低的溶胀率,同时也使得水凝胶具有更快的溶胀和退溶胀速度.