2021, 38(12).
摘要:MXenes是一种具有独特层状结构的二维纳米材料,其突出的特性包括机械稳定性、热力学稳定性、高比表面积、生物相容性、大量官能团、易于功能化、抗菌特性、高导电性、亲水性及特殊的光学性质等。基于这些特性, MXenes及其复合材料在环境领域的应用潜能受到广泛的新关注。通过文献研究法综述了MXenes的特性及其复合材料在环境领域的应用的研究包括海水脱盐、去除重金属、去除放射性元素、降解有机污染物等,特别在解决清洁能源问题也显示出巨大的潜力。
2021, 38(12).
摘要:壳聚糖是制备纸张防油剂潜在的理想材料,但其价格高昂,吸湿性强,需通过改性赋予其“一剂多效”功能(如在防油的同时兼顾防水、抗菌或水蒸气阻隔等功能),以提高其工业应用价值。该文结合壳聚糖的防油机理,总结了壳聚糖基防油剂防油性能的影响因素,综述了近年来防水型、抗菌型和水蒸气阻隔型壳聚糖基防油剂的研究现状,并对壳聚糖基防油剂的未来发展方向进行了展望。
2021, 38(12).
摘要:固溶体由于产生了固溶强化等性能的变化,使其较单一组分金属的热稳定性、结构性能等方面有着显著的提升,因此在催化剂中具有广阔的应用前景。针对固溶体催化剂在CO2加氢制甲醇反应中的应用,从固溶体的性质、制备方法等方面展开了综述,重点对反应机理和提高催化活性的措施进行了总结与探讨并发现存在的问题,最后对固溶体催化剂在CO2加氢制甲醇领域的研究方向进行了展望,并认为固溶体催化剂有望为CO2资源化利用各类反应中催化剂的研发提供一种新范式。
2021, 38(12).
摘要:细菌纤维素(BC)是微生物生长过程中产生的以葡萄糖为基本骨架的结构性碳水化合物,具有高纯度、高聚合度、高结晶度、高持水性、高抗张强度和良好的机械强度,在功能材料领域显示了巨大的应用潜力。该文综述了近年来BC合成菌种筛选的研究现状;分析了BC在透气、吸湿排汗、力学性能和染色与脱色性能调控方面的进展情况;重点总结了BC基材料在抗菌、防紫外线、防辐射、防静电、拒水拒油、导电和传感等功能化改性方面的研究进展。最后,指出BC大规模高效成模和成型技术、差异化高功能BC材料制备技术是未来的重点研发方向。
2021, 38(12).
摘要:共轭微孔聚合物(conjugated microporous polymers,CMPs)是典型的多孔有机聚合物,具有丰富的微纳孔和结构可调控性,在气体吸附、污染物选择性分离、催化等领域具有广泛的应用。然而,常规方法制备的CMPs通常为不溶不熔的粉末状材料,加工性能差,极大地限制了其实际应用。近年来,具有二维结构的CMPs膜材料的构筑引起了广泛的研究关注。CMPs膜材料既保留了CMPs材料的π-共轭骨架和纳米多孔结构,又兼具二维材料优异的可加工性。本文综述了近年CMPs膜材料的制备方法,如模板法、界面聚合法等,同时总结了CMPs膜材料在纳滤、分离、抑菌等领域的应用现状,展望了CMPs膜材料的发展方向。
2021, 38(12).
摘要:乳酸是重要的精细化工中间体,在食品、医药、日化及可降解材料等领域有着重要的应用。利用农林废弃物为原料转化制备乳酸,不仅能够充分利用生物质资源,更能缓解乳酸供需矛盾,对推动碳减排及绿色发展具有重要意义。该文分别从微生物发酵法和化学催化法对生物质转化制备乳酸(酯)的最新研究进展进行了综述,并对当前阶段制约乳酸生产的各方面因素进行了分析总结,最后全面比较了这两种方法的优缺点,展望了生物质转化制备乳酸潜在研究方向、存在的机遇和面临的挑战。
2021, 38(12).
摘要:随着智能可穿戴设备的快速发展,对柔性能量存储设备提出了更高的要求。纤维状超级电容器具有柔性、轻质、功率密度高、循环寿命长、快速充放电的优势,在可穿戴领域展现出广泛的应用潜力。碳纳米管纤维,石墨烯纤维和碳纤维由于其较高的电导率,可以满足超级电容器电导率的要求,因此被认为是理想的纤维状超级电容器的电极材料。本文主要综述了碳纳米管纤维,石墨烯纤维和碳纤维基超级电容器的制备方法,电化学性能和纤维状超级电容器的应用,重点介绍了一些国内外代表性的研究工作。最后分析了纤维状超级电容器研究中存在的问题,并对未来的研究方向和发展趋势进行预测和展望。
2021, 38(12):0-0.
摘要:稀土上转换纳米粒子(UCNPs)能够吸收低能量的红外光并转换为高能量的紫外或可见光,其具有自体发光背景低、发光颜色可调、荧光寿命长和光稳定性好等优异的光学性能,此外,其还具有可加工性高、表面功能化便捷等特点,因而如今已经成为了荧光防伪技术的研究前沿和研究热点,应用前景十分广泛。本文综述了UCNPs的发光机制和一系列制备方法并分析优缺点,阐述了近年来其在标签、图案、编码等荧光防伪领域应用的相关优秀研究成果。进一步地,还探讨了UCNPs在荧光防伪领域应用上所存在的问题和面临的挑战,提出了未来可能的发展方向。
2021, 38(12):0-0.
摘要:γ-戊内酯(γ-valerolactone, GVL),是一种颇具应用潜力的生物质基平台化合物,其可通过乙酰丙酸(Levulinic acid,LA)催化加氢的方式合成。目前,研究者已针对不同的溶剂体系开发出多种催化剂用于LA选择性加氢还原制备GVL。其中,水相和无溶剂体系中催化LA加氢是最绿色经济的GVL合成途径,但上述体系对催化剂的水热稳定性和耐酸稳定性具有非常高的要求。本文着重对近年来在水相和无溶剂体系中催化LA加氢合成GVL的进展进行了归纳总结。此外,本文还分析了不同催化体系中LA加氢合成GVL的优劣势,以期为开发高效经济的GVL合成体系提供一些有益的思考与指导。
2021, 38(12).
摘要:通过静电纺丝法制备了基于碘化镍/热塑聚氨酯(NiI2/TPU)纳米纤维膜的湿度传感器。对纳米纤维膜的表面形貌及微观结构进行了表征分析,并研究了其基于颜色变化和电阻电容响应的湿度敏感特性。结果表明,由于碘化镍的颜色变化特性,随着相对湿度从0%增加到97%,复合纤维膜显示了从橙红色到黄绿色的颜色转变。此外,通过将纳米纤维膜贴合在PI基叉指电极上测得其湿度传感性能,表现出快速的响应回复时间(0.9s/9.9s),较宽的湿度监测区间(0-97%RH),较小的滞后性(1.57%RH)以及优异的稳定性能(大于30天)。
2021, 38(12).
摘要:以蓖麻油(CO)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、阳离子扩链剂N-甲基二乙醇胺(MDEA)、封端剂甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为主要原料制备一系列紫外(UV)固化型蓖麻油基水性聚氨酯(UWPU)。为进一步提升其抗菌性能,通过引入胍基的方法,成功制备出抗菌型UV固化蓖麻油基水性聚氨酯(GWPU)。通过耐水性测试、抑菌圈测试、抗菌性能测试对实验制备胶膜性能进行检测。 结果表明:GWPU胶膜相对UWPU吸水率有所上升,但均保持在10%以下;GWPU胶膜抗菌方式为接触性杀菌同时不具有溢出性;当氨基胍盐(AH)质量分数为预聚物1.2%时GWPU对金黄色葡萄球菌(S.aureus)、大肠杆菌(E.coli)的抗菌率可达99.9%,且经过抗菌持久性测试后仍能保持99.9%的抗菌性。
2021, 38(12).
摘要:以水杨醛、己二胺、邻苯二胺为原料,通过醛基与氨基的缩合反应合成了两种水杨醛希夫碱荧光化合物SSB1和SSB2,并将化合物SSB2制成不同荧光染料浓度的印花浆对棉织物进行印花处理。对所得化合物进行了表面形貌、化学结构、色谱及热稳定性能的表征;并考察了SSB2荧光印花棉织物的荧光性能、颜色性能、色牢度性能。结果表明:SSB1,SSB2的产率分别为88.8%和86%,相对最大荧光强度分别为8305和5444,相转变温度分别为75℃和165℃;所得SSB2荧光棉印花织物耐皂洗牢度最高可达4级,SSB2荧光染料用量在10%的时候,分别达到最佳的颜色深度和荧光强度。
2021, 38(12).
摘要:采用溶剂热法制备了坡缕石/Al掺杂CdS复合材料(PGS/CdS-Al),运用XRD、XPS、SEM、UV-Vis DRS及PL对材料的结构、形貌以及光学性能进行表征。Al元素成功掺杂到CdS中,没有改变CdS的晶体结构,但CdS的禁带变宽。可见光照射下,该复合材料对孔雀石绿、亚甲基蓝、甲基橙、结晶紫、罗丹明B等有机染料均有光催化降解活性,且罗丹明B的光催化降解效果最好。光照40 min,0.67 g/L 15% PGS/CdS-Al对30 mL、20 mg/L罗丹明B的光降解率为98.7%,反应主要活性基团是h+。该降解反应符合一级动力学,反应速率常数为0.0065 min-1。
2021, 38(12):0-0.
摘要:采用高活性强酸性阳离子交换树脂(HND-580)催化八甲基环四硅氧烷(D4)、四甲基四氢环四硅氧烷(D4H)和三氟丙基甲基环三硅氧烷(D3F)开环共聚,以四甲基二乙烯基二硅氧烷(D2Vi)为封端剂,制备了低粘度含氟含氢乙烯基硅油。探讨了聚合温度、聚合时间、催化剂用量、催化剂循环等因素对开环共聚反应的影响。通过核磁、红外测试分析共聚物的分子结构;通过热分析法测试共聚物热分解温度;研究结果表明,当聚合温度为60℃、反应时间为4h、催化剂用量为3%~5%时,得到的含氟含氢端乙烯基硅油产率为88.69%,粘度为31mpa?s。将硅油进行涂膜测试,所得水滴静态接触角可达115.2?。
2021, 38(12):0-0.
摘要:采用同轴静电纺丝技术将蛛丝蛋白(Ss)和美洲大蠊提取物(PAE)分别负载于纳米纤维的壳层与核层。随着Ss的增加,纤维直径从350 nm降至280 nm,核层直径由120nm升至140 nm,壳层厚度由115 nm降至70 nm。Ss的加入使纳米纤维膜具有良好的机械性能和亲水性,纳米纤维膜的拉伸强度可达到4.31 MPa,溶胀率可达到150%,水蒸气透过率可达到1834 g/(m2?24h),水接触角减小到 32.7 ?。纳米纤维膜核壳结构能够有效抑制药物突释,实现药物长效释放,7天内药物释放可达77%;纳米纤维膜能够有效抑制细菌生长,促进细胞增殖,相较于未负载Ss的纳米纤维膜,负载20%Ss的纤维膜的细胞增殖效果提高25%,说明Ss和PAE在伤口愈合过程中能够起到协同作用。
陈宏建 , 刘会娥 , 于云飞 , 黄光辉 , 蒋振华 , 常广乾
2021, 38(12).
摘要:以生物型槐糖脂为表面活性剂配制微乳液对含油的盐碱性土壤进行无害化与资源化模拟实验。固定柴油添加量,考察了生物型槐糖脂、NaCl的添加量对原油脱除效果的影响,并优化其清洗工艺参数。结果表明:在微乳液配方w(sophorolipid)=6%、w(NaCl)=1%、w(diesel)=13.36%下,当液固比为2:1、温度为35℃、搅拌速率为600 r/min、清洗时间为20 min时原油脱除效果最高,可达95.95%。对原油和土壤样品进行了对比分析发现:回收油样饱和分含量增加,芳香分、胶质和沥青质含量减少,灰分含量升高,密度增大,粘度降低,回收的原油具有一定的利用价值;修复后土壤pH降低,全盐含量减少,土壤有机质略有增加,土壤由重度盐碱地降低为轻度盐碱地。通过种子萌发实验证明修复后土壤毒性降低,适合部分植物生长。
2021, 38(12).
摘要:以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂配制微乳液清洗剂,对金属表面油污清洗进行模拟实验,探究了SDBS、Na2CO3、煤油、正丁醇添加量对微乳液清洗效率的影响,并从温度稳定区间范围、清洗效率随温度及时间变化情况对不同配方进行考察,最终筛选出一种处理金属表面油污的最优化微乳液配方:SDBS为10%、Na2CO3为1.4%、煤油为12.8%、正丁醇为6.4%(均为质量分率)。考察缓蚀剂的种类及用量对碳钢、黄铜、铝三种金属的防护性能,最终以0.06%硅酸钠作为微乳液缓蚀剂。清洗剂具有良好的清洗及防锈效果,有一定的重复利用性,是一种低泡碱性清洗剂。
2021, 38(12).
摘要:采用聚乙二醇(PEG),Ymer N120,聚丙二醇(PPG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,以三乙醇胺作交联剂合成聚氨酯(PU)预聚物,浸入白芨多糖(BSP)和丙烯酰胺(AM)混合溶液,通过自由基聚合制备负载BSP的PU/PAM双网络水凝胶。经FTIR、SEM、拉伸压缩以及生物试验表征水凝胶的结构特征,力学性能以及生物性能等。结果表明,当三乙醇胺加入量为60%(多元醇摩尔分数)时,双网络水凝胶具有高溶胀率(203%)的同时保持一定的拉伸强度(1.9 MPa)和高压缩强度(22.7 MPa)。双网络水凝胶具有抗菌抗氧化作用,其中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌带宽度分别为0.5 mm~4 mm和0.5 mm~3.5 mm,羟基清除率最高为28%;溶血率低于5%,细胞存活率最高达101.3%,表明双网络水凝胶具有良好的生物相容性。
2021, 38(12).
摘要:在常压、无溶剂条件下,以聚乙二醇(PEG)为相转移剂,钾盐为催化剂,碳酸乙烯酯(EC)和硫醇(RSH)为原料合成β-羟乙基烷基硫醚(RSCH2CH2OH)。系统考察PEG对不同钾盐在RSH的β-羟乙基化反应中的固/液相转移作用以及EC用量对RSCH2CH2OH选择性的影响。通过GC和GC-MS对RSH转化率、RSCH2CH2OH选择性和副产物进行分析。结果表明,PEG本身没有催化活性,与单独加入0.5%(以RSH物质的量为基准,下同)K2CO3相比,同时加入1.0%PEG和0.5%K2CO3可显著提高RSH转化率和反应速率。PEG相对分子质量<1000时,PEG对K2CO3催化活性的强化作用随着PEG链长度的增长而增强。RSCH2CH2OH的选择性随着EC/RSH物质的量的比值的增大(≥1.02)而降低,副产物为乙烯基烷基硫醚和乙二醇。无溶剂条件下,PEG的加入能有效打破钾盐催化剂与液相反应物之间的相界面限制,增强钾盐催化活性,缩短反应时间,提高产品收率。
2021, 38(12):0-0.
摘要:采用柠檬酸络合法,通过调整CeO2含量制备出多组CeO2-Al2O3复合氧化物,以此为载体用沉积-沉淀法制备了一系列Pd/CeO2-Al2O3催化剂,采用XRD、N2吸附-脱附、TEM、XPS等方法对催化剂的物化性质进行了表征,研究了催化剂对生物质基乙酰丙酸与腈“一锅法”还原胺化合成N-取代基-5-甲基-2-吡咯烷酮类化合物的催化性能。结果表明,在温和的反应条件下(90℃、1.5 MPa H2),Pd/10%CeO2-Al2O3催化剂上乙酰丙酸与苯甲腈反应5 h,N-苄基-5-甲基-2-吡咯烷酮收率高达87.5%。在该催化剂上,乙酰丙酸与其他多种腈类化合物反应同样获得了较高的吡咯烷酮衍生物收率(76.3%-87.4%)。催化剂重复使用5次后,其活性无明显下降。
2021, 38(12):0-0.
摘要:以椰壳活性炭为载体,采用氢气还原法制备出高分散性纳米级零价铁催化剂,采用固定床反应器研究了其对NO催化还原能力。采用XRD、TEM、SEM、XPS等分析手段对催化剂的微纳结构进行表征,考察了催化剂制备过程中H2浓度及煅烧还原温度对催化剂分散性、催化还原NO性能影响,催化剂的再生以及CO对催化剂还原NO的影响,并对CO还原NO反应机理进行推测。结果表明,催化剂活性随着H2浓度的增加逐渐增强,随着煅烧还原温度的升高先升高后降低。当H2浓度为100%时,在700℃煅烧温度下制备出的催化剂,Fe0粒径达到9 nm且均匀分散在椰壳活性炭中。Fe0/BAC-100H2-700催化剂在325℃时,NO转化率可以达到100%,表现出了良好的NO脱除效果。还原NO过程中,Fe0逐渐被氧化成Fe3O4导致催化剂最终失活,失活后的催化剂经再生处理后可恢复活性。NO还原反应过程中CO的加入可以还原Fe3O4再次生成Fe0,提供活性位点,有效的延长催化剂的寿命,减缓催化剂失活的速率。
2021, 38(12).
摘要:以单宁为原料,制得酰化单宁。优化反应条件,并以酰化单宁为鞣剂进行皮革鞣制,测定皮革的性能并推断鞣制机理。结果表明,将1 g单宁溶于6 g三氟乙酸中,添加1.5 g乌洛托品,在100 ℃条件下回流反应1.5 h,制备得到醛基含量为2.33 mmol/g的酰化单宁。以酰化单宁为鞣剂,鞣制皮革的收缩温度可达(85.3±2.5) ℃,撕裂强度为(47.7±1.3) N/mm,抗张强度为(10.2±1.1) MPa,断裂伸长率为97.9%±2.0%,优于未改性单宁鞣制的皮革。此外,鞣制的皮革还具有较强的抗紫外性能。酰化单宁保留了其原有的活性基团,在鞣制过程中与皮革胶原纤维分子形成氢键交联作用,引入的醛基可以和胶原纤维分子中的氨基发生反应形成稳定的化学键。在两种作用力的共同影响下,使得皮革的性能得到显著提高。
2021, 38(12).
摘要:以废弃卷烟烟叶为原材料,对其进行碳化处理后再引入氨基功能团制备氨化烟叶生物碳吸附剂(ATC),研究pH、投加量、温度、吸附时间对ATC吸附U(VI)的影响。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等技术进行机理分析。结果表明:在初始浓度为250mg/L、pH=6、投加量为0.2 g/L、温度为40 ℃、吸附时间为210 min,ATC对U(VI)的最大吸附量为495.04mg/g。吸附动力学符合准二级动力学模型;Langmuir吸附等温模型能更好描述ATC对U(Ⅵ)的吸附行为。U(Ⅵ)吸附去除机理主要包括静电相互作用,与氨基(-NH2)、羟基 (-OH)、羧基 (-COOH)的配位络合,与 Si-O-Si的“π-π“相互作用。通过5次吸附-解吸试验发现,U(Ⅵ)去除率在86.71%以上。本研究表明氨化烟叶生物碳具备处理与修复弱酸性含U(Ⅵ)废水污染的潜力。
2021, 38(12).
摘要:为了高效去除水中三嗪类农药,制备一种功能接枝微滤膜。首先将氯甲基化聚砜(CMPSF)微滤膜改性为氨基化膜(AMPSF),AMPSF膜表面的氨基与溶液中的引发剂过硫酸铵构成-NH2/S2O82-氧化还原引发体系,引发单体对苯乙烯磺酸钠(SSS)接枝聚合至氨基化微滤膜上,成功制得功能性接枝膜PSF-g-PSSS,并采用红外光谱表征其结构、扫描电子显微镜观察其形貌。考察PSF-g-PSSS膜对莠灭净、扑草净和阿特拉津三种除草剂的等温吸附性能和作用机理,并评价PSF-g-PSSS膜对水中三嗪类除草剂的截留和去除性能。研究表明,凭借静电相互作用,功能性接枝微滤膜PSF-g-PSSS对三嗪类除草剂具有较强的吸附和截留性能。浓度为1 mg/L的莠灭净在0.1MPa压力下渗透通过面积为78.5 cm2的PSF-g-PSSS滤膜时,渗透溶液的体积达到2.5 L时,截留率接近100 %,表现出对三嗪除草剂良好地截留和去除性能。
2021, 38(12).
摘要:以对醛基苯甲酸为原料,通过醛酸与2,3-二甲基-2,3-二羟胺基丁烷缩合,再经NaIO4氧化最终制得4-(4,4,5,5-四甲基-1,3-二氧化物)咪唑基-1-苯甲酸(NIT-Ph-p-BEN氮氧自由基)。采用FTIR、UV、ERP(电子顺磁共振波谱仪)和元素分析等对其结构进行表征;通过催化降解废水中有机染料甲基橙、甲基蓝和罗丹明B对其催化活性进行了评估。结果表明,当甲基橙、甲基蓝和罗丹明B浓度为15 mg/L,NIT-Ph-p-BEN质量浓度为0.15 g/L,H2O2浓度为30 mmol/L时,NIT-Ph-p-BEN对甲基橙有更好的催化降解性,仅在1 h内甲基橙的降解率达到94.26%。此外,反应机理表明,H2O2有助于实现NIT-Ph-p-BEN自由基的再生和循环利用。
曹丝诺 , 唐李雯 , 杨瑞婷 , 姜文其 , 秦梓喻 , 尹学琼
2021, 38(12).
摘要:为制备低成本且绿色环保的新型吸 油材料,本文以细菌纤维素(BC)为基质,脱碱木质素(DL)为疏水改性剂,通过低温浸渍法制备木质素复合细菌纤维素材料(BC-DL);考察了原料预处理、反应时间、温度以及物料比等对BC-DL疏水及吸油性能的影响。利用FTIR、XPS、SEM、BET、接触角仪对材料的化学结构及微观形貌进行表征。结果表明,与改性前相比,DL改性后BC的比表面积由33.15 m2/g提升至71.09 m2/g,水接触角由未改性BC的19.5°增大到116.8°。吸油实验结果显示,BC-DL对花生油、柴油、真空泵废油的吸油量(OCA)分别为34.8 g/g、33.7 g/g、34.6 g/g;在经过8次循环后,OCA保留在19.1 g/g、18.3 g/g和18.8 g/g,BC-DL对三种油品均有良好的吸附性能和循环利用性。
2021, 38(12).
摘要:本文以石墨粉为原料,以直接灰D为改性剂,将其重氮化后共价接枝到自制的还原氧化石墨烯(rGO)上,制备改性石墨烯(MG),以提高石墨烯在水中的分散性,使其更适用于纺织品整理。采用拉曼光谱(Raman)、傅立叶红外光谱(FTIR)、高分辨X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)等表征手段对得到的改性石墨烯进行表征。结果表明,染料分子成功接枝到石墨烯上,接枝率达到21%左右。采用紫外-可见分光光度计(UV-vis)考察了改性石墨烯在水中的分散性。结果发现,相对rGO,MG在水中的分散性和稳定性都大大提高,其水溶液的最大饱和度达到0.185 mg/mL,静置7天后,仍可达到0.092 mg/mL。改性后的石墨烯同时具备了染料和石墨烯的性能。
2021, 38(12):0-0.
摘要:以端羟基聚丁二烯(HTPB)、聚己二酸新戊二醇酯(PNA)为软段制备水性聚氨酯。FTIR、XRD、SEM等表征了水性聚氨酯的结构;力学性能测试探究了聚氨酯乳液在双向拉伸聚丙烯(BOPP)上的剥离强度;通过测试水性聚氨酯胶膜与水、乙二醇、二碘甲烷的接触角计算胶膜的表面能。结果表明,随着HTPB摩尔含量的增加,乳液粒径逐渐增大、表面能逐渐减小至不变;当使用HTPB的物质的量为PNA的30%时综合性能最好,其乳液平均粒径为287.3 nm,胶膜表面能为31.77 mJ/m2,拉伸强度为14.2 MPa,断裂伸长率为977.72%,乳液在BOPP薄膜上的剥离强度为4.4 N/25mm。