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环境响应性纤维素基油水分离膜的研究进展

中国造纸 2023年第7期42卷 141-152页

作者：安聪聪张明施镭杨青峰周凝宇北华大学吉林省木质材料科学与工程重点实验室吉林吉林132013

近年来,膜分离技术凭借其高效低耗、工艺简单等优势逐渐取代传统的物化手段,成为油水分离的最佳选择。但是目前膜分离材料存在稳定性较差、不可降解、易受污染、分离体系单一等不足;因此,研究一种绿色环保、具有特殊功能的环境响应性材... 详细信息

近年来,膜分离技术凭借其高效低耗、工艺简单等优势逐渐取代传统的物化手段,成为油水分离的最佳选择。但是目前膜分离材料存在稳定性较差、不可降解、易受污染、分离体系单一等不足;因此,研究一种绿色环保、具有特殊功能的环境响应性材料成为当前趋势。本文综述了pH值、温度、光等外部环境刺激条件下,超浸润性纤维素基油水分离膜的最新研究进展;详细分析了其制备原材料、制备工艺、改性方法和环境对超浸润性纤维素膜的抗污性、稳定性和油水分离效果的影响,并指出了其在油水分离领域中存在的潜在问题和未来应用前景。

关键词：纤维素膜分离超浸润性环境响应油水分离

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环境响应纳米纤维的研究进展

化工新型材料 2024年第3期52卷 28-33页

作者：张芷豪魏俊富张环孔志云邹凯健周颖珊天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387 天津工业大学化学学院天津300387 天津工业大学化学工程与技术学院天津300387 天津工业大学环境科学与工程学院天津300387 天津工业大学材料科学与工程学院天津300387

环境响应纳米纤维是可以感知外界刺激变化并自身发生物理化学性能改变的智能材料。纳米纤维具有直径小、孔隙率大、比表面积高的优点,因此环境响应纳米纤维有更高的响应灵敏度,更快的响应速率,成为近年来的研究热点。综述了温度、pH、... 详细信息

环境响应纳米纤维是可以感知外界刺激变化并自身发生物理化学性能改变的智能材料。纳米纤维具有直径小、孔隙率大、比表面积高的优点,因此环境响应纳米纤维有更高的响应灵敏度,更快的响应速率,成为近年来的研究热点。综述了温度、pH、光、磁场等类型环境响应纳米纤维的研究现状,归纳了环境响应纳米纤维的制备方法和近几年的主要应用,如药物控释、传感器及分离纯化等领域,并对其研究前景进行了展望。

关键词：环境响应纳米纤维静电纺丝表面改性

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环境响应纳米纤维的研究进展

化工新型材料 2023年

作者：张芷豪魏俊富张环孔志云邹凯健周颖珊天津工业大学环境科学与工程学院天津工业大学化学工程与技术学院天津工业大学化学学院天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津工业大学材料科学与工程学院

环境响应纳米纤维是可以感知外界刺激变化并自身发生物理化学性能改变的智能材料。纳米纤维具有直径小、孔隙率大、比表面积高的优点，因此环境响应纳米纤维有更高的响应灵敏度，更快的响应速率，成为近年来的研究热点。综述了温度、pH... 详细信息

环境响应纳米纤维是可以感知外界刺激变化并自身发生物理化学性能改变的智能材料。纳米纤维具有直径小、孔隙率大、比表面积高的优点，因此环境响应纳米纤维有更高的响应灵敏度，更快的响应速率，成为近年来的研究热点。综述了温度、pH、光、磁场等类型环境响应纳米纤维的研究现状，归纳了环境响应纳米纤维的制备方法和近几年的主要应用，如药物控释、传感器及分离纯化等领域，并对其研究前景进行了展望。

关键词：环境响应纳米纤维静电纺丝表面改性

环境响应型茚虫威纳米控释剂的构建及应用研究

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环境响应型茚虫威纳米控释剂的构建及应用研究

作者：陈志洋扬州大学

学位级别：硕士

草地贪夜蛾、稻纵卷叶螟和斜纹夜蛾等鳞翅目害虫对我国粮食安全造成了严重威胁。茚虫威(Indoxacarb,IN)可以有效防治鳞翅目害虫,是农业农村部推荐防治多种鳞翅目害虫的杀虫剂之一。然而,由于茚虫威传统加工剂型中乳化剂和有机溶剂使用量... 详细信息

草地贪夜蛾、稻纵卷叶螟和斜纹夜蛾等鳞翅目害虫对我国粮食安全造成了严重威胁。茚虫威(Indoxacarb,IN)可以有效防治鳞翅目害虫,是农业农村部推荐防治多种鳞翅目害虫的杀虫剂之一。然而,由于茚虫威传统加工剂型中乳化剂和有机溶剂使用量大,环境相容性差,同时有效成分利用率低,难以做到精准施药,从而导致防效降低,需要增加施药量提高其防治效果,容易造成环境污染,同时也增加了防治成本。介孔二氧化硅纳米粒子(Mesoporoussilicananoparticles,MSNs)具有粒径易控制、比表面积大、孔道有序和生物相容性好等特点,在生物医药领域被广泛应用,目前已经成为纳米农药控释剂研究的热点载体材料。针对传统农药剂型存在的弊端,本论文通过对介孔二氧化硅纳米粒子进行修饰制备环境响应型茚虫威纳米控释剂,同时开展杀虫活性及生物安全性的研究。主要研究结果如下:(1)通过硬模板法合成中空介孔二氧化硅纳米粒子,使用聚多巴胺(PDA)和α-环糊精(CD)修饰后,获得具有pH和酶双重响应的茚虫威纳米控释剂(IN@MSNs@PDA@CD)。微观形貌观察发现,纳米粒子呈现规则球形的核壳结构,且均一分散,粒径集中在290-310 nm之间,PDA和CD附着后使纳米粒子表面变粗糙;元素映射(Mapping)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、比表面积测试(BET)和热重分析(TGA)等测定结果表明茚虫威被成功负载(载药量为22.5%),聚合物被成功接枝(接枝率为5.3%)。释放行为研究结果表明,在碱性环境下茚虫威的释放加快,当环境中存在α-淀粉酶时,茚虫威释放速率也会明显加快。在紫外光照射下,与茚虫威原药相比,IN@MSNs@PDA@CD对茚虫威具有较好的保护作用。生物活性测定结果表明,在相同浓度下,与商品化茚虫威乳油相比,IN@MSNs@PDA@CD对草地贪夜蛾具有更高的杀虫活性,随着时间延长,防治效果均降低,然而IN@MSNs@PDA@CD仍然具有较高的杀虫活性,表明IN@MSNs@PDA@CD具有更长的杀虫持效期。生物安全性实验表明,IN@MSNs@PDA@CD对蚯蚓14d的LC50为16.64 mgkg-1 土,属于低毒,而茚虫威乳油对蚯蚓14 d的LC50为7.16 mg kg-1 土,属于中等毒性。IN@MSNs@PDA@CD和茚虫威乳油对斑马鱼96 h的LC50分别为14.65和1.67 mg L-1,表明IN@MSNs@PDA@CD降低了对斑马鱼的毒性。(2)通过溶胶-凝胶法制备MSNs,使用二硫键(SS)和CD对MSNs修饰获得氧化还原-酶响应型茚虫威纳米控释剂(IN@MSNs@SS@CD)。微观形貌观察表明,纳米粒子呈球形且表面粗糙,具有一定的核壳结构,粒径集中在161-194 nm之间。Mapping、FTIR、BET和TGA测定结果也表明茚虫威被成功负载(载药量为22.3%),聚合物被成功接枝(接枝率为17.3%)。释放行为研究表明,在添加谷胱甘肽的环境中茚虫威的释放加快,当环境中存在α-淀粉酶时,茚虫威的释放速率也会明显加快。在紫外光照射下,IN@MSNs@SS@CD对茚虫威具有更好的保护作用。生物活性测定结果表明,在相同浓度下,IN@MSNs@SS@CD比商品化茚虫威乳油对稻纵卷叶螟具有更高的杀虫活性,随着时间延长,防治效果均降低,然而IN@MSNs@SS@CD仍然具有较高的杀虫活性,表明IN@MSNs@SS@CD具有更长的杀虫持效期。生物安全性实验表明,IN@MSNs@SS@CD对蚯蚓14d的LC50为18.68 mgkg-1 土,属于低毒,而茚虫威乳油对蚯蚓14 d的LC50为6.86 mg kg-1土,急性毒性属于中等毒性。IN@MSNs@SS@CD和茚虫威乳油对斑马鱼96 h的LC50分别为22.34和1.45 mg L-1,表明IN@MSNs@SS@CD降低了茚虫威对斑马鱼的毒性。(3)通过自模板法且使用氢氧化钠蚀刻二氧化硅胶体制备MSNs,使用异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和CD对MSNs修饰,获得温度和酶响应型茚虫威纳米控释剂(IN@MSNs@NIPAM@CD)。微观形貌观察表明,纳米粒子呈球形核壳结构且表面粗糙,具有均一性和分散性,粒径集中在320-330nm之间。Mapping、FTIR、BET和TGA测定结果也表明茚虫威被成功负载(载药量为46.3%),聚合物被成功接枝(接枝率为23.2%)。释放行为研究表明,在较高的环境温度中茚虫威释放加快,当环境中存在α-淀粉酶时,茚虫威释放速率也会明显加快。在紫外光照射下,IN@MSNs@NIPAM@CD对茚虫威具有更好的保护作用。生物活性测定结果表明,在相同浓度下,IN@MSNs@NIPAM@CD比商品化茚虫威乳油对斜纹夜蛾具有更高的杀虫活性,随着时间延长,防治效果均降低,IN@MSNs@NIPAM@CD仍然具有较高的杀虫活性,表明IN@MSNs@NIPAM@CD具

关键词：介孔二氧化硅环境响应控制释放茚虫威杀虫活性

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有机硅改性聚氨酯的自修复及环境响应行为

高分子材料科学与工程 2023年第10期39卷 119-128页

作者：张晓宇殷鹏林文博王若童张禹李宁曾芳磊刘海龙伊港王忠卫江苏省环境友好高分子材料重点实验室常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164 山东东岳有机硅材料股份有限公司山东淄博256401 山东科技大学材料科学与工程学院山东青岛266590

通常自修复聚氨酯的耐高温性及疏水性欠佳,且存在修复手段单一、室温等温和条件下修复缓慢等问题,因此限制了自修复聚氨酯的广泛应用。文中以聚四氢呋喃二醇(PTMEG)和端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)合成预聚... 详细信息

通常自修复聚氨酯的耐高温性及疏水性欠佳,且存在修复手段单一、室温等温和条件下修复缓慢等问题,因此限制了自修复聚氨酯的广泛应用。文中以聚四氢呋喃二醇(PTMEG)和端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)合成预聚体,以4,4’-二氨基二苯二硫醚(ODD)作为含有动态二硫键的刚性扩链剂,4-甲基伞形酮(4-MU)作为含有可逆环结构的封端剂,制得室温下具备红外光照修复功能的有机硅改性聚氨酯(SiPU)。研究了含有二硫键的刚性扩链剂(ODD)的添加量对SiPU各项性能的影响,以及添加端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)对SiPU耐热性、疏水性的影响。再将自制的聚吡咯修饰碳纳米管(PPY/CNTs)作为导电填料,将其与SiPU超声共混制得具备多重响应性的自修复有机硅改性聚氨酯(CSiPU)。通过光学显微镜、3D光学干涉仪、万能试验机等证明了SiPU均可实现在室温(25℃)10μm红外光照射下的自修复,其中多元醇与扩链剂摩尔比为3:1的SiPU3修复效果最佳,全切修复效率达到88%,划痕修复效率达到100%;通过热失重分析及接触角测量表明,有机硅结构的引入使SiPU的热稳定性及疏水性有一定提升;通过数字万用表验证了CSiPU可实现对温度及化学环境的响应行为。

关键词：有机硅自修复聚氨酯导电高分子环境响应碳纳米管

具备环境响应特性的可光热修复聚(硅氧烷-氨酯)的制备与性能

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高分子材料科学与工程 2022年第6期38卷 30-39页

作者：李宁王璐瑶冯国飞殷鹏叶历缪培峰曾芳磊李锦春江苏省环境友好高分子材料重点实验室常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164 江苏培达塑料有限公司江苏张家港215600

自修复聚氨酯存在较低温度下难以修复,修复手段单一以及耐热性能差等难题,限制了其在智能穿戴、柔性传感器等领域的应用。文中以聚四氢呋喃二醇1000(PTMEG)和端羟基聚硅氧烷(PDMS-OH)为软段、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段、4,4’-二... 详细信息

自修复聚氨酯存在较低温度下难以修复,修复手段单一以及耐热性能差等难题,限制了其在智能穿戴、柔性传感器等领域的应用。文中以聚四氢呋喃二醇1000(PTMEG)和端羟基聚硅氧烷(PDMS-OH)为软段、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段、4,4’-二氨基二苯二硫醚(4-SO)和4-甲基伞形酮(4-MU)分别作为扩链剂和封端剂、并以自制的聚吡咯修饰的银纳米线(PPy/AgNWs)作为光热转换导电助剂,最终制备了一系列可光热修复的聚(硅氧烷-氨酯)导电弹性体(SiEPU)。研究了PPy/AgNWs的添加量对SiEPU各性能的影响。通过红外光谱、拉曼光谱和透射电镜对产物进行结构表征,表明了SiEPU的成功制备;通过光学显微镜、3D轮廓仪等证明了SiEPU可实现在室温(25℃)和多波段光照条件下的双重自修复功能,且SiEPU3在100℃下,10 min即可完成自修复;通过万用试验机验证了在相同条件下,随着PPy/AgNWs含量的增加,SiEPU的力学性能明显提高,且一系列SiEPU在75℃加热条件下均具有超过85%的全切修复效率;通过热失重分析仪分析说明,随着PPy/AgNWs含量的增加,SiEPU的热稳定性有一定提升,SiEPU3的残碳率较SiEPU0增大了近20%;通过数字万用表证实了SiEPU可实现对温度及化学环境的响应行为。

关键词：聚(硅氧烷-氨酯) 自修复银纳米线导电高分子环境响应

湖相泥页岩地层米氏旋回测井识别及环境响应特征——以渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷樊页1井Es^(4scs)为例

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石油与天然气地质 2022年第4期43卷 957-969页

作者：彭军于乐丹许天宇韩浩东杨一茗曾垚王瑜斌西南石油大学地球科学与技术学院四川成都610500 中国地质调查局成都地质调查中心四川成都610081

旋回地层学因具备高时间精度特性而被广泛应用于沉积地层的高精度地质定年和高分辨率地层划分与对比等研究领域。细粒沉积地层的旋回划分研究由于难度大,一直是层序地层学研究的重点和难点。以渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷樊页1井古近系... 详细信息

旋回地层学因具备高时间精度特性而被广泛应用于沉积地层的高精度地质定年和高分辨率地层划分与对比等研究领域。细粒沉积地层的旋回划分研究由于难度大,一直是层序地层学研究的重点和难点。以渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷樊页1井古近系沙河街组四段上亚段纯上次亚段(Es^(4scs))湖相泥页岩为研究对象,选取测井数据和地球化学分析数据作为旋回分析的替代指标,采用频谱分析、小波变换、功率谱估计和滤波分析相结合的手段,对研究层段记录的米兰科维奇旋回(米氏旋回)进行识别;并结合地球化学指标验证测井数据识别旋回的可行性;在米氏旋回识别的基础上建立了“浮动”天文年代标尺,计算了沉积速率;同时,首次在研究区探索性地运用沉积有机质丰度和表征古氧化-还原性的指标探讨了轨道周期的响应特征。研究结果表明:①湖相泥页岩沉积旋回明显受米氏旋回控制,包括405.00 kyr偏心率长周期(E1),124.22 kyr偏心率短周期(E2),39.76 kyr斜率周期(O2)以及22.00 kyr岁差周期(P1);②研究层段共识别出6个E1,22个E2,65个O2和110个P1,依据“浮动”天文年代标尺计算出沉积时间为2.73 Myr,平均沉积速率为0.069 m/kyr;③湖相细粒沉积地层有机质丰度及古氧化-还原性变化受天文周期控制;④当偏心率振幅幅度较大且处于最大值时期,地球整体处于间冰期,气候暖湿,易于形成富有机质沉积地层,是页岩油勘探的最有利层段。研究提出的思路和方法为同类型细粒沉积地层的旋回划分与对比、“浮动”天文年代标尺的建立、沉积速率的计算以及有机质富集规律的研究提供了参考,研究成果直接应用于东营凹陷沙河街组细粒沉积地层的非常规油气勘探开发。

关键词：米兰科维奇旋回天文年代标尺沉积速率轨道周期环境响应页岩油勘探沙河街组东营凹陷

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环境响应型吸水树脂研究进展

精细化工 2020年第7期37卷 1304-1312页

作者：王向鹏郑云香宗丽娜张春晓杨佳晓中国石油大学胜利学院化学工程学院山东东营257061

环境响应型吸水树脂面对外界刺激时能够快速产生响应,物理结构和溶胀性能迅速发生变化,有望应用于人造肌肉、药物控释载体、吸附分离、细粒煤脱水等领域。该文综述了近年来环境响应型吸水树脂的研究进展。首先,简述了环境响应型吸水树... 详细信息

环境响应型吸水树脂面对外界刺激时能够快速产生响应,物理结构和溶胀性能迅速发生变化,有望应用于人造肌肉、药物控释载体、吸附分离、细粒煤脱水等领域。该文综述了近年来环境响应型吸水树脂的研究进展。首先,简述了环境响应型吸水树脂的结构与性质。接着,重点介绍了4类不同响应类型(温度、pH、盐及磁响应)吸水树脂的响应机理、研究水平及应用现状。最后,总结了环境响应型吸水树脂在面向应用的研究过程中要解决的关键科学问题,并提出制备具有多重响应机制并兼顾刺激响应特性与机械性能的吸水树脂,可加快其由实验室基础研究向实际工业应用过渡和成果转化的进程。

关键词：环境响应吸水树脂溶胀性能敏感性机械性能

华北平原欧美107杨单株夜间液流分配特征及其环境响应

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生态环境学报 2023年第2期32卷 256-263页

作者：尤海舟王超赵广智李冬梅河北省林业和草原科学研究院河北石家庄050061 河北省林木良种技术创新中心河北石家庄050061 滦南县国营林场河北滦南063500

夜间液流是林木水通量中不可忽视的组分,分析华北平原欧美107杨(Populus euramericana)夜间液流特征及变化规律,量化夜间液流在茎干补水和夜间蒸腾之间分配特征,探讨夜间液流环境同步控制机制,旨在提高林木蒸腾和水量平衡估算的精确度,... 详细信息

夜间液流是林木水通量中不可忽视的组分,分析华北平原欧美107杨(Populus euramericana)夜间液流特征及变化规律,量化夜间液流在茎干补水和夜间蒸腾之间分配特征,探讨夜间液流环境同步控制机制,旨在提高林木蒸腾和水量平衡估算的精确度,为人工林水分利用提供理论和方法依据。2019年4月1日—10月31日,利用Granier热扩散探针监测欧美107杨树干液流密度动态变化,并同步观测环境因子。结果表明,(1)树干液流存在明显昼夜节律,夜间液流速率不为0,前半夜液流活动比后半夜活跃。(2)生长季内单株日间液流量均值为(21.09±10.93)kg·d^(−1),夜间液流量均值为(2.52±1.60)kg·d^(−1),夜间液流占全天液流的比例多在0—20%之间,全生长季均值为9.1%;夜间液流/全天液流呈“U”型变化,生长季初期和末期较高,中期较低。(3)夜间饱和水汽压差,夜间风速和土壤含水量是影响夜间液流的主要环境因子,夜间饱和水汽压差与夜间液流极显著正相关,风速通过直接及间接效应,对夜间液流具有不可忽视的影响;更干燥的土壤对夜间液流的促进作用大于更湿润的土壤。(4)利用“时间分离法”及“反向延长法”的平均值估算得出夜间茎干补水和夜间蒸腾分别占夜间液流的60.69%和39.31%。综上所述,欧美107杨存在明显夜间液流,夜间饱和水汽压差、夜间风速及土壤含水量对夜间液流同步控制,共同影响夜间液流,研究结果为连续估算夜间液流两个组分提供了机会。

关键词：欧美107杨夜间树干液流分配特征环境响应夜间茎干补水夜间蒸腾