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Close-loop recyclable and flexible halide perovskite@wool keratin sensor with piezoelectric property

Journal of Energy Chemistry 2023年第9期84卷 428-435页

作者： Yingying Zhou dangge gao Bin Lyu Chi Zheng Litao Tang Shihao Guo Jianzhong Ma College of Bioresources Chemical and Materials Engineering Shaanxi University of Science and TechnologyXi'an 710021ShaanxiChina Xi'an Polytechnic University Xi'an 710048ShaanxiChina National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry Engineering Education(Shaanxi University of Science&Technology) Xi'an 710021ShaanxiChina Xi'an Key Laboratory of Green Chemicals and Functional Materials Xi'an 710021ShaanxiChina

Halide perovskites with excellent piezoelectric properties,but their poor stability hinders their largescale ***,a sandwich-structured halide perovskite flexible sensor with good stability was developed according to a three-step procedure as follows:(ⅰ) in-situ growth of wool keratinCsPbBr_(3)(WK-CsPbBr_(3)) using wool keratin in interfacial passivation and coating,(ⅱ) electrospinning of a wool keratin-CsPbBr_(3)/polyacrylonitrile(WCP) nanofiber film,and(ⅲ) coating of the WCP nanofiber with polydimethylsiloxane(PDMS) to obtain a sensor(WCPP).The sensor could generate a piezoelectric voltage of 7.8 V at a pressure of 6 kPa in the stages of pressing and releasing,and the output characteristics did not decline even after 10,000 *** to the 4-month stability of the perovskite sensor,WCPP sensor exhibited the output performance even after 16 months,which indicated that wool keratin as a multidentate improved the stability of the halide ***,the sensor displayed a self-cleaning property and could also light up 14 commercial *** close-loop recycling of the lead halide perovskite was achieved by dissolving the WCP nanofiber film in DMF and then ***,the method proposed is a step forward for achieving the commercialization of WK-CsPbBr_(3) and providing new avenues for further utilization of wool waste.

关键词： Piezoelectric Halide perovskite Wool keratin Sensor Human monitoring

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微乳液皮革脱脂剂的制备及性能研究

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皮革科学与工程 2024年第2期34卷 14-21页

作者：吕斌张翎钰石传晋高党鸽马建中陕西科技大学轻工科学与工程学院陕西西安710021 西安市绿色化学品与功能材料重点实验室陕西西安710021 陕西科技大学轻化工程国家级实验教学示范中心陕西西安710021 中国皮革和制鞋工业研究院(晋江)有限公司福建晋江3622001

研究了微乳液主表面活性剂种类及配比、助表面活性剂种类、主表面活性剂与助表面活性剂比值及主表面活性剂与D-柠檬烯的比值对伪三相图面积的影响,通过盐度扫描优化了水相中NaCl的用量,获得了微乳液最优制备工艺;通过动态光散射、电导... 详细信息

研究了微乳液主表面活性剂种类及配比、助表面活性剂种类、主表面活性剂与助表面活性剂比值及主表面活性剂与D-柠檬烯的比值对伪三相图面积的影响,通过盐度扫描优化了水相中NaCl的用量,获得了微乳液最优制备工艺;通过动态光散射、电导率等对微乳液结构性能进行了表征。结果表明:当脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、异构醇醚为主表面活性剂且三者质量比为1∶1∶1,正丁醇为助表面活性剂,主表面活性剂与助表面活性剂的比值为2∶1,主表面活性剂与D-柠檬烯的质量比为2∶1,NaCl用量为4.8%水溶液为水相时,得到的双连续微乳液微乳区面积最大;微乳液的粒径为51.8 nm,多分散指数为0.274,具有较小的粒径及较好的分散性,表面张力为27.3 mN/m,界面张力为0.09 mN/m,乳化、润湿和稳定性能优异;微乳液皮革脱脂剂对多脂绵羊酸皮的脱脂率高于市售皮革脱脂剂。

关键词：微乳液皮革脱脂剂表面活性剂

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P_(DMDAAC-AGE-MAA)/纳米ZnO复合材料的合成及性能

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高分子材料科学与工程 2014年第8期30卷 12-17页

作者：高党鸽陈琛马建中陕西科技大学资源与环境学院陕西西安710021 教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室陕西西安710021

采用自由基聚合制备了二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)-烯丙基缩水甘油醚(AGE)-甲基丙烯酸(MAA)共聚物(PDMDAAC-AGE-MAA),进而与纳米ZnO复合,制备了PDMDAAC-AGE-MAA/纳米ZnO复合材料。通过核磁共振氢谱与透射电镜分别对聚合物和复合材料... 详细信息

采用自由基聚合制备了二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)-烯丙基缩水甘油醚(AGE)-甲基丙烯酸(MAA)共聚物(PDMDAAC-AGE-MAA),进而与纳米ZnO复合,制备了PDMDAAC-AGE-MAA/纳米ZnO复合材料。通过核磁共振氢谱与透射电镜分别对聚合物和复合材料进行表征;将复合材料应用于织物整理中,考察了整理后织物的抗菌性和紫外吸收等性能。核磁共振氢谱表明PDMDAAC-AGE-MAA共聚物成功制备;核磁共振氢谱表明PDMDAAC-AGE-MAA/纳米ZnO复合材料具有核壳结构;经复合材料整理后织物对大肠杆菌具有良好的抗菌性和吸收紫外性能。

关键词：二烯丙基二甲基氯化铵纳米ZnO 复合材料抗菌

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中空结构纳米TiO_2微球的可控制备

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材料导报 2019年第5期33卷 770-776页

作者：吕斌程坤高党鸽马建中陕西科技大学轻工科学与工程学院西安710021 轻化工程国家级实验教学示范中心(陕西科技大学) 西安710021

纳米TiO_2作为一种氧化还原能力强、化学性质稳定、来源广泛和环境友好的多功能材料,被认为是非常有前景的半导体光催化材料之一。在各种形貌的纳米TiO_2中,中空结构TiO_2微球因具有密度低、比表面积大、渗透性好和稳定性高的特点而受... 详细信息

纳米TiO_2作为一种氧化还原能力强、化学性质稳定、来源广泛和环境友好的多功能材料,被认为是非常有前景的半导体光催化材料之一。在各种形貌的纳米TiO_2中,中空结构TiO_2微球因具有密度低、比表面积大、渗透性好和稳定性高的特点而受到越来越多研究者的青睐。寻求工艺简单、重复性好和产物形貌可控的中空纳米TiO_2微球的制备方法显得尤为重要。中空纳米TiO_2微球的制备方法根据制备原理可分为溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法、喷雾干燥法和层层自组装法等;根据制备过程中是否加入模板剂又可分为硬模板法、软模板法和无模板法。本文针对硬模板法、软模板法和无模板法进行了综述。其中,硬模板是最早应用于中空TiO_2微球制备的方法,最终所得中空TiO_2的形貌、空腔大小和表面所带电荷与所用模板剂种类密切相关。目前常用的模板剂有三大类,包括聚合物、碳球和无机氧化物。而在制备模板剂过程中需要消耗大量的时间和有机溶剂,造成成本升高和环境污染。软模板法是目前最高效的一种制备方法,其制备机理与硬模板法较为相似,主要区别在于模板剂的选择上,前者的模板剂大多为刚性较强的无机粒子,而软模板剂通常为乳液液滴、超分子胶束、聚合物聚集体/囊泡等强度较低的气体或者液体。相比于硬模板法其最明显的优势在于后期对于模板剂的去除较为容易,不需要高温处理,多次洗涤即可除去,因此具有效率高、工艺简单等优势。无模板法是一种最具应用潜力的中空TiO_2微球制备方法。此法大多为一步反应,因此其可控性较差,尚未实现大范围应用与生产。但是,该法具有制备步骤少、成本低和产率高等优势,在后期的批量生产和规模化制备中空TiO_2微球方面具有潜在的优势。目前,对于中空纳米TiO_2微球的研究除了有效且成熟的制备工艺外,其高效的光催化性能也是研究者追求的目标。笔者认为通过以下三方面可以进一步提高中空纳米TiO_2的光催化性能:其一,多种半导体材料的复合可拓宽其在可见光下的响应区域;其二,非金属阴离子(氮、碳)或金属(铁、铜)离子参杂等可提高光诱导二氧化钛电子空穴对的分离效率;其三,金属氧化物的表面修饰或双原位聚合改性等多种手段共同作用可降低电子-空穴对的重组。延长光生载流子的寿命、提高光催化活性将成为今后中空TiO_2微球研究的重点。

关键词：二氧化钛中空结构模板法光催化

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聚合物/凹凸棒土纳米复合材料的研究进展

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材料导报 2017年第21期31卷 123-129,145页

作者：高党鸽张亚红马建中陕西科技大学轻工科学与工程学院西安710021 轻化工程国家级实验教学示范中心(陕西科技大学) 西安710021

凹凸棒土是一种天然一维纳米材料,具有无毒、热稳定性好、比表面积大等特性,将其与聚合物复合能够改善聚合物的热稳定性能、物理力学性能等。简述了凹凸棒土的改性方法以及聚合物/凹凸棒土纳米复合材料的制备方法,综述了聚合物/凹凸棒... 详细信息

凹凸棒土是一种天然一维纳米材料,具有无毒、热稳定性好、比表面积大等特性,将其与聚合物复合能够改善聚合物的热稳定性能、物理力学性能等。简述了凹凸棒土的改性方法以及聚合物/凹凸棒土纳米复合材料的制备方法,综述了聚合物/凹凸棒土纳米复合材料在塑料、橡胶、污水处理等领域的研究进展,并对其发展进行了展望。

关键词：凹凸棒土复合材料改性应用

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PDMS改性蓖麻油基水性聚氨酯的制备及防污性能

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精细化工 2022年第3期39卷 541-547页

作者：吕斌张鹤年高党鸽陕西科技大学轻工科学与工程学院陕西西安710021 西安市绿色化学品与功能材料重点实验室西安710021 陕西科技大学轻化工程国家级实验教学示范中心陕西西安710021

二甲基二甲氧基硅烷通过水解缩合反应合成了聚二甲基硅氧烷(PDMS),将PDMS引入到蓖麻油基水性聚氨酯(CWPU-SOP)中,制备出PDMS改性的蓖麻油基水性聚氨酯乳液(PDMS/CWPU-SOP)。采用FTIR、TEM、SEM对样品进行了表征,测试了PDMS/CWPU-SOP薄... 详细信息

二甲基二甲氧基硅烷通过水解缩合反应合成了聚二甲基硅氧烷(PDMS),将PDMS引入到蓖麻油基水性聚氨酯(CWPU-SOP)中,制备出PDMS改性的蓖麻油基水性聚氨酯乳液(PDMS/CWPU-SOP)。采用FTIR、TEM、SEM对样品进行了表征,测试了PDMS/CWPU-SOP薄膜的水接触角、耐水性、防污性能和机械性能,探讨了其防污机理。结果表明,与CWPU-SOP薄膜相比,当PDMS含量(以除去PDMS、水、丙酮外所有物质的质量计)为8%时,制备的PDMS/CWPU-SOP8薄膜的水接触角由85°升至110°,吸水率由23.1%下降至15.3%,PDMS的引入提高了CWPU-SOP薄膜的疏水性和耐水性。此外,不同酸碱性液滴在PDMS/CWPU-SOP8薄膜表面可自由滚落且不留痕迹,表明PDMS/CWPU-SOP8薄膜具有一定的防污性能。

关键词：蓖麻油基水性聚氨酯聚二甲基硅氧烷耐水性防污性能功能材料

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Janus纳米材料可控制备的研究进展

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高分子材料科学与工程 2019年第1期35卷 168-175页

作者：高党鸽常瑞吕斌马建中陕西科技大学轻工科学与工程学院陕西西安710021 轻化工程国家级实验教学示范中心(陕西科技大学) 陕西西安710021

Janus纳米材料是指同一结构中含有2种不同化学组成或不同极性的非对称结构,尺寸一般为纳米级或微米级的各向异性结构材料,主要是通过化学改性或其他相互作用有序组装而形成。由于其特殊的结构和表面性能,可作为Pickering乳化剂、增溶剂... 详细信息

Janus纳米材料是指同一结构中含有2种不同化学组成或不同极性的非对称结构,尺寸一般为纳米级或微米级的各向异性结构材料,主要是通过化学改性或其他相互作用有序组装而形成。由于其特殊的结构和表面性能,可作为Pickering乳化剂、增溶剂、催化剂等而备受关注。文中归纳了Janus纳米材料的可控制备方法及特点和适用范围,包括:拓扑选择表面改性、诱导相分离、自组装和微流体技术等,并就Janus粒子的特殊结构带来的性能尤其是两亲性和界面增容性做以简述,最后就Janus纳米材料的发展提出了建议。

关键词： Janus 各向异性可控制备性能

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层状双氢氧化物/聚合物纳米复合材料

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化学进展 2018年第2期30卷 295-303页

作者：贾潞马建中高党鸽吕斌陕西科技大学轻工科学与工程学院西安710021 中国轻工业皮革清洁生产重点实验室西安710021 北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室北京100029

层状双氢氧化物（LDH）是一类由带负电荷的阴离子和带正电荷的金属氢氧化物所构成的层状化合物。将LDH作为前驱体引入聚合物基体中,获得LDH/聚合物纳米复合材料,从而改善或加强聚合物基体的功能性,在许多领域展现出优异性能及巨大的发... 详细信息

层状双氢氧化物（LDH）是一类由带负电荷的阴离子和带正电荷的金属氢氧化物所构成的层状化合物。将LDH作为前驱体引入聚合物基体中,获得LDH/聚合物纳米复合材料,从而改善或加强聚合物基体的功能性,在许多领域展现出优异性能及巨大的发展潜力。本文对LDH/聚合物纳米复合材料的制备方法进行介绍,主要包括共混法、插层复合法、原位聚合法、剥离/重组法和层层自组装法等,并对其在阻燃、气体阻隔、红外吸收、缓释和吸附等方向的研究进行综述。最后对该类材料的研究方向和研究领域的发展趋势进行了展望。

关键词：层状双氢氧化物聚合物纳米复合材料制备方法应用性能

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细乳液聚合法制备有机/无机纳米复合材料

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化学进展 2016年第7期28卷 1076-1083页

作者：高党鸽梁志扬吕斌马建中陕西科技大学资源与环境学院西安710021

无机纳米粒子的引入可以使聚合物材料获得抗菌、导电和防紫外等诸多特性,但无机纳米粒子在聚合物基质中易团聚、引入量少,难以充分发挥其优点。细乳液聚合法基于其独特的成核方式——液滴成核,能够提高无机纳米粒子在聚合物基中的分散... 详细信息

无机纳米粒子的引入可以使聚合物材料获得抗菌、导电和防紫外等诸多特性,但无机纳米粒子在聚合物基质中易团聚、引入量少,难以充分发挥其优点。细乳液聚合法基于其独特的成核方式——液滴成核,能够提高无机纳米粒子在聚合物基中的分散性和引入量,且复合材料的形貌易于控制,是目前制备特殊形貌有机/无机纳米复合材料的一种有效手段。本文介绍了有机/无机复合纳米材料的细乳液制备过程,综述了近年来不同无机纳米粒子与有机基质复合的研究进展,例如:纳米Si O2、纳米Zn O、金属纳米粒子、纳米氧化石墨烯等。最后就其发展现状提出了几点建议。

关键词：细乳液聚合无机纳米粒子纳米复合材料

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POSS/聚合物纳米复合材料制备方法的研究进展

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材料导报 2019年第3期33卷 550-557页

作者：高党鸽王平平吕斌马建中陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心(陕西科技大学)

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)具有中空刚性的笼型或半笼型结构,它作为一种新型的有机-无机杂化纳米粒子,不仅综合了无机组分和有机组分的优点,还具有两者协同效应产生的新性能,成为分子结构设计中最具潜力的选择。当POSS以分子水平或纳... 详细信息

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)具有中空刚性的笼型或半笼型结构,它作为一种新型的有机-无机杂化纳米粒子,不仅综合了无机组分和有机组分的优点,还具有两者协同效应产生的新性能,成为分子结构设计中最具潜力的选择。当POSS以分子水平或纳米级聚集体较好地分散于聚合物基体中时,能有效提高材料的热性能、力学性能、磁性能、声学性能、表面性能等,使其在生物医学、催化剂、光学材料和介电材料等领域得到快速发展。POSS的制备方法对POSS/聚合物纳米复合材料的结构性能影响巨大。早期POSS/聚合物纳米复合材料的合成技术不成熟,主要以物理法为主。该法制备的复合材料存在纳米粒子分散不均匀、易团聚的问题,从而影响材料的性能。近年来,研究者不仅关注POSS的结构对复合材料性质的影响,还在不断创新与研究合成技术。随着对POSS结构中Si原子上取代基和高分子链精确控制的实现,化学法制备POSS/聚合物纳米复合材料技术取得了突飞猛进的发展,大大提高了POSS与聚合物基体的相容性。研究者通过不同的化学法已经能够获得具有明确化学结构及各异官能基团的POSS/聚合物纳米复合材料,采用核磁共振氢谱、飞行时间质谱、硅谱、傅里叶红外光谱、广角X射线衍射等多种手段对其结构进行表征;同时还能将POSS以主链、侧链或端基的形式引入聚合物体系中,形成不同拓扑结构的POSS/聚合物纳米复合材料,如接枝型结构、串珠型结构或星型结构等。化学法有利于充分发挥POSS的优异性能,大幅提高POSS/聚合物纳米复合材料的合成效率,为进一步探究POSS/聚合物结构与功能复合材料之间的关系提供了理论基础。本文对POSS的分子结构、性能及POSS/聚合物纳米复合材料结构、制备方法等进行了综述,重点介绍了POSS/聚合物纳米复合材料的制备方法,其中包括共混法、原子转移自由基聚合法、乳液聚合法、点击化学法、静电纺丝法等。针对POSS/聚合物纳米复合材料进一步的发展方向,笔者认为如何确保POSS在不同聚合物基体中的良好分散性仍然是首要解决的问题;采用更多的表征手段获得复合材料的相关信息,探究POSS上取代基反应程度与复合材料性能之间的关系,对于更有效地发挥复合材料的性能具有重要的意义。

关键词：多面体低聚倍半硅氧烷纳米复合材料物理共混法化学法

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