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聚(丙烯腈/丙烯酸乙酯)彩色乳胶粒的制备及其印花性能研究

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高分子学报 2024年第6期55卷 750-760页

作者：赵乐杨静吕杨奇唐春霞关玉付少海江南大学纺织科学与工程学院、生态纺织教育部重点实验室(江南大学) 无锡214122

针对目前共聚法制备的彩色纳米乳胶粒存在着色力差,难以实现对织物深、浓染色的问题,首先通过计算常用聚合单体的溶解度参数,筛选出对可聚合蒽醌染料溶解性更好的硬、软单体组合,再通过半连续乳液聚合的方法制备了聚(丙烯腈/丙烯酸乙酯... 详细信息

针对目前共聚法制备的彩色纳米乳胶粒存在着色力差,难以实现对织物深、浓染色的问题,首先通过计算常用聚合单体的溶解度参数,筛选出对可聚合蒽醌染料溶解性更好的硬、软单体组合,再通过半连续乳液聚合的方法制备了聚(丙烯腈/丙烯酸乙酯)红色纳米乳胶粒,采用红外光谱仪、透射电子显微镜、示差扫描量热仪、电子万能材料试验机等仪器对乳胶粒的结构和性能进行了表征,探究了硬、软单体比例、可聚合染料用量、油水比、引发剂浓度等因素对乳胶粒性能的影响,并研究了不同固含量的红色纳米乳胶粒对棉织物的印花效果.结果表明:硬单体丙烯腈(AN)和软单体丙烯酸乙酯(EA)对染料的溶解性良好,当二者比例在1:1.5~1:2时,所得乳胶膜兼具强力及延展性;染料的用量从0.5 wt%增加到2.5 wt%,油水比从1:8增加到1:4,单体和染料的转化率都呈降低趋势;当乳胶粒固含量为30%时,印花织物的K/S值为10.34.与以往共聚法制备的彩色乳胶粒相比,乳胶粒中染料的接枝率大幅上升,有效提高了彩色纳米乳胶粒的着色力.

关键词：彩色乳胶粒纳米颜料乳液聚合印花

液体环境下接触共振原子力显微术探针动力学行为研究

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固体力学学报 2024年第5期 694-708页

作者：杨长运周锡龙张帮志山东科技大学能源与矿业工程学院武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室

接触共振原子力显微术是材料微纳米尺度力学性能测试的有力工具，可用于大气和液体环境.接触共振原子力显微术在液体环境下工作时，探针同时受到微悬臂-流体-样品之间的流固耦合作用以及针尖与样品相互作用，使得液体环境下探针微悬臂... 详细信息

接触共振原子力显微术是材料微纳米尺度力学性能测试的有力工具，可用于大气和液体环境.接触共振原子力显微术在液体环境下工作时，探针同时受到微悬臂-流体-样品之间的流固耦合作用以及针尖与样品相互作用，使得液体环境下探针微悬臂动力学特性与真空环境下有显著差异.本文将流体对探针微悬臂的影响等效为附加质量及附加阻尼，研究了液体环境下流体密度和粘度对其动力学特性的影响，以及针尖样品接触刚度和接触阻尼对其动力学特性的影响.结果表明，与液体粘度相比，液体环境下流体密度对微悬臂固有频率影响占主导地位；与液体密度相比，流体粘度对微悬臂品质因子影响占主导地位；探针高阶模态对于流体粘度和密度变化具有更高的灵敏度；随着液体环境下针尖样品接触刚度的增加，高阶模态对高接触刚度具有更高的灵敏度；低阶模态对于接触阻尼变化的灵敏度更高.此外，对微悬臂在不同激励方式下的动力学响应进行了对比研究，给出了液体环境不同激励方式下微悬臂动力学响应差异的原因.论文研究结果对于开展液体环境下接触共振原子力显微术微纳米力学成像，提高测量准确度和灵敏度具有重要指导意义.

关键词：接触共振微悬臂流固耦合复频率动力学分析

Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体生长及光谱性能

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物理学报 2024年第5期73卷 369-374页

作者：孙贵花 †张庆礼罗建乔王小飞谷长江中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室合肥230031 先进激光技术安徽省实验室合肥230031

2.7-3.0μm波段激光在很多领域具有重要应用,为探索和发展该波段新型晶体材料,本文采用提拉法生长出Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体,通过共掺入Pr3+离子以达到衰减Ho^(3+):^(5)I_(7)能级寿命的目的.采用X射线衍射测试得到了晶体的粉末衍射数据... 详细信息

2.7-3.0μm波段激光在很多领域具有重要应用,为探索和发展该波段新型晶体材料,本文采用提拉法生长出Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体,通过共掺入Pr3+离子以达到衰减Ho^(3+):^(5)I_(7)能级寿命的目的.采用X射线衍射测试得到了晶体的粉末衍射数据,测量了拉曼光谱,并对晶体的拉曼振动峰进行指认,对Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体的透过光谱、发射光谱和荧光寿命进行表征.Yb^(3+)的最强吸收峰在966 nm,吸收峰半峰宽为90 nm;2.7-3.0μm波段最强发射峰在2850 nm,半峰宽为70 nm;Ho^(3+):^(5)I_(6)和^(5)I_(7)能级寿命分别为1094μs和56μs.与Yb,Ho:GdScO_(3)晶体相比,Yb^(3+)的吸收峰和2.7-3.0μm的发射峰半峰宽明显展宽,同时下能级寿命显著减小,计算表明Ho^(3+):^(5)I_(7)与Pr^(3+):^(3)F_(2)+^(3)H_(6)能级之间能实现高效的能量传递.以上结果表明Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体是性能更优异的2.7-3.0μm波段激光材料.

关键词： 2.7—3.0μm激光 Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体晶体生长光谱性能

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天然粘土矿物材料在质子交换膜中的应用进展

复合材料学报 2024年第3期41卷 1166-1178页

作者：王贝凌志伟周依琳付旭东张荣胡圣飞李骁刘清亭湖北工业大学绿色轻工材料湖北省重点实验室武汉430068 湖北工业大学材料与化学工程学院武汉430068 武汉众宇动力系统科技有限公司武汉430079

质子交换膜(PEM)作为聚合物电解质燃料电池关键部件直接影响着电池性能,拓宽其运行温度和湿度范围有利于简化燃料电池水、热管理设计,从而促进电池小型化和降低成本。近些年来,开发天然粘土/聚合物复合膜已成为提升传统PEM性能和拓宽其... 详细信息

质子交换膜(PEM)作为聚合物电解质燃料电池关键部件直接影响着电池性能,拓宽其运行温度和湿度范围有利于简化燃料电池水、热管理设计,从而促进电池小型化和降低成本。近些年来,开发天然粘土/聚合物复合膜已成为提升传统PEM性能和拓宽其应用温、湿度范围的重要途径之一。天然粘土矿物多为含水层状硅酸盐化合物,特殊的孔、层结构和纳米尺度赋予其较大的比表面积和表面效应,其表面和层间富含的羟基在提高复合膜机械强度的同时固定了传质介质,从而在复合膜中构建新的质子传导通道用以提高膜的性能。从纳米微观多个维度综述了不同类别粘土矿物的结构与性能,以及其在质子交换膜中的研究进展,对天然粘土矿物复合质子交换膜的研究进行了总结与展望。

关键词：天然粘土矿物质子交换膜复合膜纳米尺度燃料电池

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玻璃纤维及偶联剂对聚乳酸降解性能的影响

复合材料学报 2024年第2期41卷 694-701页

作者：吕东阳陈利王静天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学复合材料研究院先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387

聚乳酸因其优异的性能广泛应用在骨折内固定领域,但其存在降解速度过快导致的弯曲和剪切性能下降问题,因此复合改性是提高其性能的途经之一。本文采用三维编织技术制备了玻璃纤维(GF)和聚乳酸(PLA)混编预制体,并采用偶联剂KH550对预制... 详细信息

聚乳酸因其优异的性能广泛应用在骨折内固定领域,但其存在降解速度过快导致的弯曲和剪切性能下降问题,因此复合改性是提高其性能的途经之一。本文采用三维编织技术制备了玻璃纤维(GF)和聚乳酸(PLA)混编预制体,并采用偶联剂KH550对预制体进行改性处理。采取热压成型工艺制备复合材料。在37℃条件下将复合材料浸泡在磷酸盐缓冲溶液(PBS)中进行体外降解实验。结果显示:GF质量分数增加会降低复合材料的质量损失率及吸水率。降解28天后,GF质量分数为40wt%的结晶度较GF质量分数为30wt%的试样增加了12.3%,GF质量分数为30wt%、35wt%和40wt%时,弯曲强度分别下降了32.3%、28.13%和16.16%,剪切强度分别下降了53.74%、51.1%和47.18%。说明提高GF质量分数有助于维持复合材料的力学性能,缓解因降解引起的界面损伤。KH550的引入使降解介质(PBS缓冲液)pH值下降幅度小。降解28天后,改性复合材料弯曲强度下降了22.85%,剪切强度下降了56.11%。结合SEM图像,发现降解第7天时GF质量分数为30wt%的试样出现细小沟壑,第28天时表面损伤明显。而GF质量分数为40wt%的试样降解损伤较小。可见,GF对PLA复合材料的力学性能和结晶度起到促进作用,同时抑制了PLA的降解。KH550改善了GF和PLA的界面,对降解介质p H值变化影响较小。

关键词：聚乳酸玻璃纤维偶联剂三维编织降解性能

金属有机框架有机配体官能团吸/给电子效应及熔点调控

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硅酸盐学报 2024年第8期52卷 2559-2565页

作者：李续高成伟周添跃谭林玲康世亮焦清林常规宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室浙江宁波315211 浙江省光电探测材料及器件重点实验室浙江宁波315211 硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉理工大学武汉430070

金属有机框架(MOF)玻璃,作为第4种熔融淬冷玻璃,在能源、气体分离等领域都具有潜在的应用价值。但目前只有部分MOF可制备成为玻璃,且其熔点与分解温度相近,导致玻璃成品中分解杂质多,制备能耗高。基于有机配体上官能团的吸/给电子效应,... 详细信息

金属有机框架(MOF)玻璃,作为第4种熔融淬冷玻璃,在能源、气体分离等领域都具有潜在的应用价值。但目前只有部分MOF可制备成为玻璃,且其熔点与分解温度相近,导致玻璃成品中分解杂质多,制备能耗高。基于有机配体上官能团的吸/给电子效应,通过调控咪唑基配体的种类和含量,调节配体与金属中心的配位键强弱,可将TIF-4的熔点从375℃降至295℃。证明了有机配体上官能团吸/给电子效应对MOF熔点调控的有效性和通用性,为指导开发更多MOF玻璃提供了理论基础,有利于促进MOF玻璃的实际应用。

关键词：金属有机框架玻璃熔点调控玻璃化熔融淬冷分解温度

ZIF-8/TiO_(2)复合介观晶体的制备及光催化活性

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无机材料学报 2024年第8期39卷 937-944页

作者：马彬彬钟婉菱韩涧陈椋煜孙婧婧雷彩霞厦门理工学院材料科学与工程学院福建省功能材料及应用重点实验室厦门361024 广西大学资源环境与材料学院南宁530004

TiO_(2)的微观形貌、颗粒尺寸及比表面积是影响其光催化活性的重要因素,介观晶体是一类由无机纳米粒子沿着相同的结晶轴方向有序排列的超结构材料,在光催化领域具有重要的研究价值。本工作分别以六氟钛酸铵和硼酸为钛源和氟离子捕获剂,... 详细信息

TiO_(2)的微观形貌、颗粒尺寸及比表面积是影响其光催化活性的重要因素,介观晶体是一类由无机纳米粒子沿着相同的结晶轴方向有序排列的超结构材料,在光催化领域具有重要的研究价值。本工作分别以六氟钛酸铵和硼酸为钛源和氟离子捕获剂,以无水乙醇和去离子水的混合溶液为溶剂,采用简单绿色的方法制备了NH4TiOF3介观晶体前驱体,然后用硼酸溶液酸洗,使NH4TiOF3介观晶体通过拓扑转变形成TiO_(2)介观晶体。最后采用沸石咪唑骨架材料ZIF-8纳米粒子对TiO_(2)介观晶体进行修饰,制备了ZIF-8/TiO_(2)复合介观晶体材料,并研究了其光催化降解亚甲基蓝的活性。实验结果表明,ZIF-8纳米粒子能够均匀生长在TiO_(2)介观晶体表面,形成比较致密的包覆层。ZIF-8/TiO_(2)复合介观晶体光催化剂具有较高的比表面积和较窄的禁带宽度,其光生电子和空穴的分离效率得到一定程度的提高。其中,样品M-TiZIF-2(加入4 mmol硝酸锌的复合介观晶体)展现出最高的光催化活性,其一级反应速率是TiO_(2)介观晶体的42倍,是ZIF-8单元材料的16倍。总之,在ZIF-8纳米粒子和TiO_(2)介观晶体的协同作用下,ZIF-8/TiO_(2)复合介观晶体材料显示出更优异的光催化性能。

关键词： TiO_(2)介观晶体 ZIF-8纳米粒子光催化复合介观晶体

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水溶性光催化剂介导的水相反应研究进展

有机化学 2024年

作者：吴凌苇崔浩张霄福建省高分子材料重点实验室福建省先进材料化工基础重点实验室化学与材料学院福建师范大学

可见光光催化剂具有将光能转化为化学能的特点，为在温和条件下实现化学转化开辟了新的途径。水作为一种安全、廉价、清洁、丰富的反应介质，将其应用于有机化学反应能够有效地减少环境污染。可见光光催化剂和水的结合是发展绿色可持续... 详细信息

可见光光催化剂具有将光能转化为化学能的特点，为在温和条件下实现化学转化开辟了新的途径。水作为一种安全、廉价、清洁、丰富的反应介质，将其应用于有机化学反应能够有效地减少环境污染。可见光光催化剂和水的结合是发展绿色可持续化学目标之一，可见光介导的水相反应综合了二者的优点，有望更好地发挥“绿色化学”理念。由于大多数有机底物和催化剂在水中的溶解性差，近年来发展了一些水溶性可见光光催化剂用于有机转化。此外，水溶性提升了催化剂的生物兼容性，进而提高实用性，将应用扩展至生物领域。基于此，本综述总结了近年来报道的水溶性光催化剂，并依据水溶性光催化体系的不同，分为水溶性金属、有机小分子和超分子光催化剂三类进行综述。

关键词：水溶性光催化剂水介质可见光水相反应

利用电荷分离调控S型异质结光催化氧化产物选择性

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 185-194页

作者：谷苗莉杨祎程蓓张留洋肖鹏陈涛武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 中国地质大学(武汉)材料与化学学院太阳燃料实验室湖北武汉430078 中国科学技术大学材料科学与工程系中国科学院能量转换材料重点实验室合肥微尺度物质科学国家实验室安徽合肥230026

半导体光催化技术为太阳能的高效利用提供了巨大的潜力.尽管众多单一半导体材料,如TiO_(2),CdS,g-C_(3)N_(4)等,已被广泛制备并用于光催化反应,但在单一光催化剂中,光生电子和空穴常因强库仑引力作用而迅速复合,导致光催化效率较低,难... 详细信息

半导体光催化技术为太阳能的高效利用提供了巨大的潜力.尽管众多单一半导体材料,如TiO_(2),CdS,g-C_(3)N_(4)等,已被广泛制备并用于光催化反应,但在单一光催化剂中,光生电子和空穴常因强库仑引力作用而迅速复合,导致光催化效率较低,难以实现大规模产业化应用.针对这一问题,开发S型异质结光催化剂成为提高催化效率的有效途径之一.该异质结不仅能实现氧化还原位点在空间上的有效分离,同时保持了较强的氧化还原能力.然而,目前关于空间分离对光催化氧化产物选择性的影响研究较少.因此,深入探究S型异质结光催化剂中空间分离对产物选择性的作用机制,对于优化光催化过程、提高产物选择性具有重要意义.本文构建了具有良好暴露活性位点的2D/2D层状BiOBr/ZnIn_(2)S_(4)S型异质结(BOB/ZIS).实验发现,在纯ZnIn_(2)S_(4)体系中,由于无法实现空间上的有效电荷分离,氧还原反应(ORR)生成的H_(2)O_(2)在光生空穴的作用下进一步转化为•OH(羟基自由基),其氧化能力超过了体系中的光生空穴,导致2,5-呋喃二甲醛被过度氧化为经济性不高的产物呋喃二甲酸.在BOB/ZIS异质结中,我们实现了光生电子-空穴的有效转移和丰富的活性中心利用.ZnIn_(2)S_(4)价带上的电子通过ORR持续生成H_(2)O_(2)(1.15 mmol∙L^(-1),5 h),而BiOBr导带上的空穴则将5-羟甲基糠醛(HMF)氧化为具有高经济价值的2,5-呋喃二甲醛(有机合成中有价值的中间体).这一结果证实了S型异质结中光生电子-空穴的有效空间分离能够同时促进H_(2)O_(2)的产生和HMF的选择性氧化为2,5-呋喃二甲醛.这一发现不仅揭示了S型异质结在光催化反应中的优势,还证实了其相对于传统牺牲剂的经济可行性.原位光照X射线光电子能谱、飞秒超快瞬态吸收光谱和密度泛函理论计算均证实,在BOB/ZIS界面之间构建了S型电荷转移机制,加速了光生电子-空穴对的转移动力学.此外,通过原位傅里叶变换红外光谱研究了催化剂表面HMF氧化过程中官能团的变化,不仅加深了对纯ZnIn_(2)S_(4)体系中HMF过度氧化现象的认识,还揭示了S型异质结在选择性氧化HMF和原位生成H_(2)O_(2)中的独特光催化机制.综上所述,本文构建了2D/2D层状BiOBr/ZnIn_(2)S_(4)S型异质结,不仅实现了光生电子-空穴的有效空间分离,还提高了产物选择性和光催化效率.本文通过深入研究S型异质结在光催化反应中的作用机制,为调控光催化产物提供了新的见解,并为有机合成相关反应中S型异质结的设计提供了借鉴.

关键词： BiOBr/ZnIn_(2)S_(4) S型异质结过氧化氢制备 5-羟甲基糠醛选择性转化转化机理