2020, 37(12).
摘要:传统静电纺丝技术制备的纳米纤维在收集装置中随机排列,取向度较低,性能较弱,限制了其应用。通过改进收集装置可获得有序排列的取向纳米纤维,取向纳米纤维在组织工程、传感器、增强材料和能源等领域具有极大地应用潜力,得到研究工作者们的广泛关注。制备高性能、低成本的纳米纤维材料已成为目前的研究目标和趋势。通过增加纤维取向度,纳米纤维分别在导电性能、压电性能、热稳定性、力学性能和光学性能上得到增强。指出借助纤维的取向,促使复合纳米纤维材料的性能改善及其在材料领域的应用。总结取向纳米纤维的特性优于随机排列纳米纤维的原理。
2020, 37(12).
摘要:以CO2为原料与环氧化物合成环状碳酸酯是实现CO2资源利用最为有效的途径之一,也是缓解温室效应的有效方式之一。在该反应中催化剂的选择至关重要,多孔材料由于具有相对密度低、强度高、比表面积大、稳定性好、合成方法多样等优点而被广泛应用于催化CO2环加成。重点综述了近年来无机多孔材料、多孔有机聚合物材料、金属有机骨架材料在催化CO2与环氧化物合成环状碳酸酯中的研究进展,介绍了各催化剂的优缺点并对未来多孔材料的发展进行了展望。
2020, 37(12).
摘要:二维层状材料由于其独特的形貌结构、较高的比表面积、优异的物理机械性能等优势在涂层防腐中受到了广泛的关注。结合国内外最新研究,综述了近年来石墨烯、六方氮化硼、二硫化钼、水滑石及蒙脱土等二维层状材料在涂层防腐中的研究进展,并对各类二维层状材料应用于涂层防腐中的防腐效果进行了对比与总结,最后对二维层状材料在涂层防腐中的发展趋势进行了展望。
2020, 37(12).
摘要:介孔碳材料是指孔径介于2 nm-50 nm的一类多孔碳材料。有序介孔碳材料,具有比表面积高、孔道结构规则有序、孔径分布狭窄、孔径大小可调控、表面易于修饰等结构特点和高机械强度、强吸附能力、化学惰性等性能特点,在诸多领域得到了广泛应用,特别是其作为新型吸附剂在水处理领域具有广阔的发展前景。有序介孔炭材料的制备方法主要有硬模板法和软模板法。模板和碳源的选择是控制有序介孔碳材料结构和性能的关键因素。本文从有序介孔硅、天然矿物、MOFs材料、嵌段共聚物等不同模板的角度对有序介孔碳、多级有序微/介孔碳、多级有序大/介孔碳的制备方法进行综述,并对有序介孔碳材料在水处理领域的应用进行简单介绍。
2020, 37(12):0-0.
摘要:循环冷却水浓缩倍数的提升会加剧换热设备的结垢,同时,工业规模循环冷却水系统的循环冷却水量和排污量也严重制约着阻垢剂和除垢方法的选择。将阻垢剂划分为传统化学阻垢剂、基于石化产品的绿色阻垢剂、基于生物提取物的绿色阻垢剂三大类,针对阻垢剂的类型和特点进行了分析总结,介绍了阻垢剂的研究现状并分析了阻垢剂的发展趋势;简述了常用的物理除垢方法及其研究进展,对换热设备的损伤和较低的除垢能力是这类方法难以忽视的问题;阻垢剂和物理方法组合使用的相关研究表明物理方法会显著影响阻垢剂的性能。结合循环水系统除垢的研究现状,对除垢的技术发展进行了总结和展望,提出了对阻垢剂和除垢方法使用的建议以及解决相关问题的新思路。
2020, 37(12):0-0.
摘要:该文归纳了近年来自修复超疏水材料的研究进展,总结了外援型和本征型自修复超疏水材料的制备方法,并介绍了功能化自修复超疏水材料及其应用,最后指出了自修复超疏水材料现阶段所面临的挑战和未来的发展方向。与普通超疏水材料相比,自修复超疏水材料具有优良的表面稳定性和循环使用性,其使用寿命得到明显延长。此外,将自修复超疏水材料功能化,还能够进一步扩大其使用范围。随着科学技术的发展,自修复超疏水材料必将在电子电器、医疗卫生、人工智能、海水淡化等众多领域中发挥关键性作用。
2020, 37(12):0-0.
摘要:金属有机框架材料(MOFs)是由金属原子或原子团簇与有机配体构成的多孔材料,具有良好的吸附性和光催化活性。基于对植物光合作用的模拟,MOFs材料光催化将CO2还原转化为系列碳氢化合物燃料在环境保护和未来能源供应方面具有广阔的应用前景。本文简述了MOFs光催化还原CO2的机理,通过对催化剂进行设计,如:能带结构工程(掺杂、配体取代、构建异质结等),形貌结构功能化以及协同催化等方式,实现材料的较强光捕获、较高的气体吸附量、产物选择性、稳定性和光催化效率。并提出了光催化还原CO2的发展趋势。
2020, 37(12):0-0.
摘要:环己烯是一种非常重要的有机化工原料,苯选择加氢制环己烯是获取高产量环己烯的最佳途径。长期以来科研工作者们都致力于开发出具有高选择性高收率制环己烯的钌基催化反应体系,然而环境因素使其在工业上大规模应用受到了限制,因此有必要对该领域进一步的深入研究。绿色催化是当下研究的热点之一,开发具有负载少钌且无需反应添加剂的高亲水性催化剂的这一趋势在今后的绿色化学发展中势必加强,因此苯选择加氢制环己烯的技术开发是一项极富有经济意义与科研挑战性的课题。本文从苯选择加氢的反应工艺技术、发展历程、钌基催化剂的反应体系组成以及反应机理等方面,系统介绍了苯选择性加氢制备环己烯的技术进展。
2020, 37(12):0-0.
摘要:β-环糊精(β-CD)是一种用途广泛的天然高分子材料,具有来源广泛、价格低廉、可再生和可生物降解等优点。近年来,β-CD以其特殊的结构以及优异的成炭性能,在阻燃领域得以应用。本文简述了β-CD的来源、结构及其相关特性,讨论了β-CD作为膨胀型阻燃剂体系的成炭剂、协效剂以及形成一体化的膨胀型阻燃体系等方面的应用,分析了β-CD作为阻燃剂在阻燃过程中的阻燃机理,并指出β-CD在阻燃领域中存在的一些缺陷,认为今后应该进一步深化对β-CD在阻燃领域中的研究,提高β-CD的阻燃效率、合理的利用β-CD与其他阻燃成分的协同效应,开发新型复合高效的β-CD阻燃剂是未来的发展方向。
2020, 37(12).
摘要:将废弃花生壳纤维作为一种增强材料应用到可降解高分子材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)中,采用熔融共混法制备了聚丁二酸丁二醇酯/花生壳纤维(PBS/F)复合材料,分析了复合材料的结晶性能、热性能及力学性能,并采用分子模拟对性能的改变进行了验证。结果表明:花生壳纤维的添加并没有改变PBS的晶型,但作为成核剂参与了PBS的结晶过程,促进了复合材料的结晶,缩短了复合材料的结晶时间。花生壳纤维含量为5%时其成核作用最强,使其作为“桥梁”镶嵌在复合材料中,结合分子间相互作用使得复合材料的热性能及力学性能较纯PBS有所增加。分子模拟结果表明了花生壳纤维与PBS形成了C=O…H-O,从而增强两者的界面结合。
2020, 37(12).
摘要:利用鱼鳞明胶作为还原剂和稳定剂制备银纳米颗粒(silver nanoparticles, Ag NPs),研究Ag NPs添加量(0.04wt%-0.2wt%)对鱼鳞明胶-琼脂复合膜的理化性能和抗菌性能的影响。通过透射电子显微镜和X射线粉末衍射对合成的Ag NPs进行表征,结果表明制得Ag NPs为球形形貌,平均粒径为9.3 ?1.8 nm。随着Ag NPs添加量的增加,鱼鳞明胶-琼脂复合膜的色泽变黄渐深,透明度下降,对紫外和可见光的吸收增强,同时,复合膜的断裂延展性、水蒸气阻隔性能和耐水性能显著增强,而厚度和抗拉强度却无明显变化。FTIR和热重分析结果表明,Ag NPs与膜基质间存在化学相互作用,并在一定程度上改善了复合膜的热稳定性。抑菌环实验结果显示,复合膜可以在0.04wt%-0.2wt%较低的银浓度下实现良好的抗菌效果。研究结果将为鱼鳞明胶可降解抗菌包装材料的开发提供新思路。
2020, 37(12).
摘要:以废弃物金樱子果渣、玉米淀粉为原料,制备玉米淀粉脂肪酸包合物。采用索氏法提取金樱子果渣中的种子油,尿素包合法纯化种子油中的不饱和脂肪酸,纯化后亚油酸和油酸的含量高达99%。以吸附偶氮染料刚果红为评价指标,通过星点设计-响应面法优化包合工艺,并采用IR、TG及SEM对包合物进行表征。得到的最优包合工艺条件为:玉米淀粉与脂肪酸的质量比为8:1,包合时间82 min,包合温度51 ℃,在该条件下得到的包合物对刚果红的吸附率为91.65%,与理论值93.18%接近。IR、TG测试结果表明,包合物已经形成;包合物的热稳定性降低。SEM测试结果表明,包合物表面存在大量的孔洞结构。
2020, 37(12):0-0.
摘要:以烯丙基醇聚氧乙烯醚500(APEG-500)、羧酸单体 (丙烯酸和衣康酸)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)等为原料,合成了具有不同羧酸单体的两性聚羧酸盐水煤浆分散剂。采用FTIR、1HNMR对分散剂的结构进行表征,并结合水煤浆黏度、XPS、Zeta电位、接触角、稳定性等测试,讨论了不同羧酸单体对分散剂的分散性能的影响,探究了分散剂与煤粒表面的作用机理。结果表明:当DMDAAC用量为单体质量之和的6.0%时 ,两性聚羧酸盐分散剂对水煤浆的表观黏度降低效果优于阴离子型的聚羧酸盐分散剂;羧酸单体为衣康酸的分散剂性能更优,使陕西榆林煤最大固体质量分数达到66.5%,Zeta电位由-20.8 mV变化到-31.9 mV,吸附膜厚度和饱和吸附量分别为2.56 nm和3.23 mg/g,对煤粒的润湿性更好,浆体的稳定性显著提高,表明双羧基比单羧基更能提高分散剂性能。
陈保卫 , 高文君 , 徐冬 , 杜庶铭 , 张玉魁 , 张秩鸣
2020, 37(12):0-0.
摘要:以Fe(NO3)3?9H2O、Ni(NO3)2?6H2O、硫粉或NaH2PO2?H2O为原料,通过两步法合成了FeS2/NiS2、FeP/Ni2P复合材料,通过XRD、SEM和TEM对材料的结构和形貌进行了表征,研究了其析氧催化性能。结果表明,上述催化剂均具有很好的催化性能。在电流密度为10 mA/cm2时,FeP/Ni2P需要较小的过电位(300 mV),表现出比FeS2/NiS2(300 mV)更好的催化活性。FeP/Ni2P催化剂相应的塔菲尔斜率值(48 mV/dec)也比FeS2/NiS2 (71 mV/dec)的小,表示在析氧反应中FeP/Ni2P催化剂具有更好的催化动力学性能。
2020, 37(12).
摘要:以1,12-十二醇、油酸、聚乙二醇(300,400,600,800,1000)为原料合成一系列Gemini型非离子表面活性剂,并采用IR,NMR对产物进行了结构确证。为了评估Gemini型非离子表面活性剂作为注射用增溶辅料的有效性,在表面张力、增溶性以及溶血活性等方面与Tween 80进行了比较。结果表明:二-9(8)PEG1000, 二-8(9)-羟基-十八烷酸十二烷基二醇二酯(PODD-1000)的安全有效指数是Tween-80的13倍,更适用于作为注射剂的增溶辅料。
2020, 37(12).
摘要:受细胞色素P450酶氧化代谢的启发,将染料酸性红87(Acid Red 87)后修饰到金属有机框架PCN-222(Fe)中,构筑非均相拟酶光催化剂Acid Red 87@PCN-222(Fe),拉近染料与铁卟啉中心的距离,利用光致电子转移模拟P450的电子传递链。以1-(4-甲氧基苯基)乙醇为模板底物,对光催化氧化的条件如溶剂、电子牺牲剂、氧源等进行筛选,得到优化反应条件为高碘酸钠(53.5 mg, 0.25 mmol),2,6-二甲基吡啶三氟甲磺酸盐(64.3 mg, 0.25 mmol),Acid Red 87@PCN-222(Fe)(12.0 mg, 0.00625 mmol),乙腈(2 mL),530 nm波长LED光照反应24 h。催化剂重复使用3次后仍保持活性和晶态结构。该催化体系对苄基碳氢键氧化具有良好的底物适用范围,可应用于非甾体类抗炎药匹美诺芬的区位选择性氧化,产率为48%,该体系还可将芳基硫醚类化合物氧化至相应的亚砜,体现其在精细化工制药、工业脱硫领域的应用潜质。
2020, 37(12):0-0.
摘要:以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,以芽孢杆菌(W)为辅助模板合成介孔分子筛SBA-15-W,负载TiO2后得到TiO2-SBA-15-W光催化氧化脱硫催化剂。采用XRD、N2吸附-脱附、SEM、EDS、FTIR、XPS、UV-Vis及PL进行结构表征。结果表明,芽孢杆菌的加入使TiO2-SBA-15的介孔有序度提高,孔径增大,催化剂吸收紫外光的能力增强,光生电子-空穴复合率降低。以二苯并噻吩(DBT)为探针评价催化剂性能,结果表明,芽孢杆菌含量为1%(以SiO2质量为基准,下同)的TiO2-SBA-15-W光催化剂性能较好,优化后反应条件为:催化剂用量为1%(以模拟油质量为基准,下同),过氧化氢/模拟油中n(O)∶n(S)=20∶1,V(萃取剂)∶V(模拟油)=1∶1。在此条件下,光照120min后,对模拟油的脱硫率达90.6%,比TiO2-SBA-15提高了11.8%。提出光催化氧化脱硫(PODS)机理,认为超氧自由基(•O2-)和空穴(h+)是PODS的主要活性物种。
2020, 37(12):0-0.
摘要:低温条件下二氧化碳(CO2)加氢制甲醇(CH3OH)被认为是一项重要且仍具挑战性的工作,本文制备了纳米多孔钴(NP-Co)及改性纳米多孔钴NP-CoxM(M=Cr,V,Mo,Mn,Ce,W,x=nCo∶nM)催化剂,评价其在60-140 ℃的温和条件下催化CO2加氢制CH3OH,铬作为改性元素显著提高了催化剂性能。采用N2-物理吸脱附、SEM、TEM、XRD、XPS和CO2-TPD对NP-Co、NP-Co3Cr进行表征,结果显示CrxO作为改性组分显著增强了CO2与活性位点之间的强相互作用、表面羟基的大量增加促进了CO2低温活化,具体表现为采用NP-Co3Cr的表观活化能(59.08 kJ/mol)相比NP-Co(89.12 kJ/mol)显著降低。CH3OH作为主要产物,其60 ℃下的时间收率为106.4 μmol/(gCat.·h)且选择性达92.8%,相同反应条件下的NP-Co则未观察到CH3OH生成。
杨瑞婷 , 周游 , 李萌婷 , 朱莉 , 尹学琼 , 王江
2020, 37(12):0-0.
摘要:以海藻酸钠(SA)、甲基纤维素(MC)、羧甲基壳聚糖(CMC)作为微胶囊壁材,亚甲基蓝(MB)/TiO2/甘油(Gly)作为氧指示剂,制备了6种微胶囊氧指示剂复合薄膜。根据氧指示剂复合薄膜激活、回色以及重复利用性筛选合适的屏氧壁材体系。当MC的质量浓度为20 g/L,MB、TiO2、Gly用量分别为0.05 g、1 g和0.5 mL时,MB/TiO2/Gly/MC氧指示剂复合薄膜光催化激活效率最佳。在空气湿度为75%、温度为35 ℃条件下,MC/SA/MC和MC/CMC/SA氧指示剂复合薄膜在10 h的回色率分别为28.7%和27.9%,且回色时变化较均匀;重复使用3次,MC/SA/MC和MC/CMC/SA氧指示剂复合薄膜的回色率仅分别下降了0.8%和1.0%,说明这两种壁材体系是屏氧良好的香料壁材。将这两种壁材体系通过喷雾干燥法包埋玫瑰精油芯材制备香料微胶囊,存放7 d后,包埋在MC/CMC/SA中的芯材有新物质出现而MC/SA/MC中无新物质,说明MC/SA/MC体系对精油有更好的保护作用。
2020, 37(12).
摘要:以甘蔗渣为原料,用HNO3/H3PO4-NaNO2混合体系氧化甘蔗渣纤维素得到单羧基纤维素,然后在交联剂胱胺双丙烯酰胺(CBA)存在下,甲基丙烯酸酐修饰的单羧基甘蔗渣纤维素(MAMC-SBC)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)在水相中通过原位自由基共聚反应,得到具有氧化还原、pH和热响应性的纳米凝胶。通过FTIR、1H NMR、SEM和高精度粒度分析仪对纳米凝胶的结构进行表征。结果表明,纳米凝胶是粒径分布均一的微球,在溶胀状态下平均粒度为183± 2 nm。盐酸阿霉素(DOX)作为模型药物被有效地装载到纳米凝胶中,药物载药效率高达82.7 %。结果发现,通过还原剂、pH和温度及其它们之间的协同效应可以精准地控制药物的释放。
2020, 37(12).
摘要:为提高茶油的存储稳定性,以乳清分离蛋白(WPI)与阿拉伯胶(GA)为复合壁材,转谷氨酰胺酶为固化剂,采用复凝聚法制备茶油微胶囊。首先,以凝聚率为指标,通过单因素实验确定最佳的壁材复凝聚参数;随后,以微胶囊形貌和包埋率为指标,通过单因素实验和响应面实验确定最佳的茶油微胶囊制备条件:壁材质量分数2.0% 、壁材组分WPI与GA的质量比1:1、芯壁质量比0.84:1、复凝聚pH=4.3、复凝聚温度40 ℃和搅拌速度500 r/min,此时包埋率达89.67%。红外光谱、扫描电镜、粒度分布、休止角、POV值和热重分析结果表明,茶油微胶囊结构完整、粒径均一且具有良好的流动性、分散性、热稳定性和抗氧化性。体外缓释数据表明,茶油微胶囊在模拟胃液和肠液中的缓释机理均符合Ritger-Peppas缓释模型,符合人体消化吸收特性。茶油微胶囊化保护茶油的有效成分,扩展其使用范围,提高其消化吸收效果。
朱庆珍 , 随新平 , 王羽桐 , 张宁 , 孙宝国 , 夏君霞
2020, 37(12).
摘要:以新疆核桃为原料,考察焙烤时间对核桃乳关键性香气成分的影响。通过感官分析法对核桃乳进行评价,采用溶剂辅助风味蒸发法(SAFE)提取核桃乳中的挥发性成分,并利用GC-MS和气相色谱-嗅闻-质谱联机(GC-O-MS)对核桃乳中的香气成分进行鉴定。结果表明,共从4个不同焙烤时间核桃乳中鉴定出109种挥发性化合物,主要为含氮类、醛类、醇类、杂环类和酮类等。其中,焙烤23 min核桃乳样品中,每类化合物的含量均相对较高。GC-O-MS结果显示,共从4个样品中检出69种香气化合物,同时检出化合物18种。其中,反,反-2,4-癸二烯醛、5-甲基呋喃醛、反-2-壬烯醛、2-乙基-3,6-二甲基吡嗪、2-乙基吡嗪、1-辛烯-3-醇、糠醇和4-乙烯基愈创木酚是焙烤核桃乳中的关键香气物质。综合分析结果发现,焙烤23 min核桃乳样品中,香气化合物的数量最多、香气强度较高,整体呈现典型的坚果、焙烤风味,具有较好的风味特征。
马蕊 , 吴耀国 , 张明宽 , 白琳嵚 , 闫雪倩 , 钱进
2020, 37(12).
摘要:以硫酸盐还原剩余污泥(sulfate reducing sludge, SRS)作为生物质原料,在500 ℃限氧条件下制备生物炭材料(SBC-500)。并以某污水处理厂污泥浓缩池中的厌氧污泥制备的生物炭(BC-500)作为对照,通过SEM、XRD、FTIR及BET对两种生物炭进行表征分析,并对比不同材料对Cr(Ⅵ)的去除能力。结果表明:相较于BC-500,SBC-500在产率、灰分及孔容方面具有优势,其BET比表面积为17.90 m2/g,明显大于BC-500(10.24 m2/g)。以SRS制备的SBC-500,其表面孔道结构明显,生物炭内部镶嵌有不规则边缘晶型结构,XRD观测到石墨烯碳、非晶型碳及FeS晶型结构存在,FTIR图谱出现O═S═O的反对称伸缩振动峰、S═O双键的特征吸收峰。在pH为3,投加量为0.2 g,Cr(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L,吸附48 h后,SBC-500对Cr(Ⅵ)去除率达到100%,初始质量浓度增至200 mg/L时,SBC-500对Cr(Ⅵ)的吸附量为8.22 mg Cr(Ⅵ)/g,与BC-500相比,SBC-500对Cr(Ⅵ)具有更好的去除能力。该研究为剩余污泥实现资源化处置与受重金属污染水体修复提供新的理念与思路。
罗兴国 , 魏昶 , 李兴彬 , 李永勇 , 郑三强 , 李旻廷
2020, 37(12).
摘要:针对盐硝联产工艺中成垢阴离子CO32–浓缩富集导致蒸发系统结垢问题,研究采用盐酸多段调节卤水pH值,使CO32–转化为HCO3–,有效地缓解了系统结垢延长生产周期。通过热力学计算、XRD、SEM-EDS等技术探究了加酸过程中CO32–与HCO3–的转化行为,得出以下结论。盐硝蒸发系统垢泥主要由CaCO3垢和Mg(OH)2垢组成,但结垢机理有所区别。盐系统结垢的诱因是逐效富集的Ca2 随着温度的升高而形成低溶解度的CaCO3达到过饱和状态沉积析出形成垢层,硝系统结垢的主要原因是卤水中CO32–和OH–的成倍富集;理论计算和实验结果指出,调节母液的pH至9.0 ~ 9.5,可使局部的CO32–转化为HCO3–;垢层的浸出实验表明,调节卤水pH至9.08,Mg2 能有效的溶解浸出,而仅有少部分的Ca2 溶解浸出。SEM-EDS结果表明,未被浸出的钙形成致密的垢层可抑制换热管表面结垢,实现了在防止系统腐蚀的同时,可使CO32–转化为HCO3–,有效地缓解了系统结垢。
2020, 37(12).
摘要:基于苯硼酸聚合物可以与存在于黄原胶糖环单元结构中的伯、仲醇羟基通过硼酸酯键形成动态共价微交联结构的性质对黄原胶进行改性。以偶氮二异丁基脒二盐酸盐(AIBA)为引发剂,通过水相自由基聚合,制备了不同共聚比的丙烯酰胺(AM)、N-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺(DMAPAM)和3-丙烯酰胺基苯硼酸(AMBB)的三元共聚物P(AM-co-DMAPAM-co-AMBB)。通过1H NMR、FTIR、元素分析和光散射对聚合物结构及相对分子质量进行了表征,并对其与黄原胶复配体系的增黏性、流变性、抗老化性及抗干扰性进行了评价。结果表明:P(AM-co-DMAPAM-co-AMBB)与黄原胶复配后对黄原胶溶液具有明显的增黏性,其中苯硼酸单体的摩尔比为1.0 mol%的聚合物对黄原胶溶液的增黏幅度达43.8%,在8074 mg/L的矿化水中增黏幅度高达56.4%,且复配体系具有良好的抗老化降解性,对乙二醇和1,3-丙二醇具有较强的抗干扰性。