杜仲残渣(EUR)是杜仲胶提取过程剩余的废弃物,是一种廉价、可再生、环境友好的资源,以其炭化物为导电材料、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性基质,制备了廉价、对人体友好的复合柔性压阻式传感材料,并对材料结构以及压敏性进行了表征,测试了该压力传感材料从0到14 kPa的响应特性。结果表明,在0.3 kPa应力下具有高的灵敏度(142.1 kPa-1),所制备的CEUR/PDMS材料对应力变化响应稳定并具有良好的耐久性;该复合传感材料对手持不同质量烧杯、手机振动以及书写信号具有良好的响应。该复合材料制备工艺简单、成本低、响应性能优异且对人体无害,在可穿戴和监测人体活动等领域具有广泛的应用前景。
以花生壳炭(PAC)为载体,采用溶剂热法原位合成了Cu-Fe3O4@PAC,并用于非均相Fenton催化降解罗丹明B溶液。利用SEM、XRD、氮气吸附-脱附和XPS方法对合成的催化剂进行表征和分析。结果表明,将纳米Cu-Fe3O4负载于花生壳炭后,纳米Cu-Fe3O4的团聚程度减小、分散程度增大、结晶度明显降低,晶相结构为单质铜和Fe3O4,Cu-Fe3O4@PAC表面富含Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Cu(0)位点,有效提高了对罗丹明B的降解性能。在纳米Cu-Fe3O4@PAC质量浓度为0.3 g/L、H2O2浓度为20 mmol/L、溶液pH为4.5、反应温度为35℃、反应时间为2 h的条件下,罗丹明B降解率达91.4%,一级反应速率常数为0.020 7 min-1,比无花生壳炭载体的纳米Cu-Fe3O4对罗丹明B的降解率增加了26.8%。
采用溶胶-凝胶法合成中低温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料La1.5Ba0.1Sr0.4CoMO5+δ(M为Co、Cu、Fe、Ni)(LBSCM),通过X射线衍射(XRD)、热膨胀系数(TEC)测试、扫描电镜(FESEM)、直流四电极法对材料的微观结构及电性能进行研究。XRD分析结果表明,溶胶-凝胶法制备的LBSCM均为双钙钛矿结构,阴极粉体颗粒大小较均匀、致密度较高。利用直流四电极法测试了阴极材料LBSCM的电导率,结果表明,在测试温度400~800℃下,LBSCM(M=Fe)导电机制符合小极化子导电理论,而LBSCM(M为Co、Cu、CuFe)电导率随着测试温度的升高逐渐减小,表现为类金属导电机理,其中电导率最大的是LBSCM(M=Co),在400℃达到了1 204 S/cm。热膨胀系数研究结果表明,掺杂Cu、Fe、Ni的LBSCM阴极材料热膨胀系数均明显降低。
将自制杂化材料SiO2-GO加入水性聚氨酯(WPUA)中,制备了SiO2-GO/WPUA复合乳液,研究了该复合乳液及其胶膜的结构及性能。改性后GO与SiO2表面活性基团之间存在相互作用,SiO2更好地阻隔了GO的团聚,实现GO有效地剥离。随着SiO2-GO填料的增加,SiO2-GO/WPUA复合乳液的粒径逐渐增大。由热失重、拉伸测试可知,SiO2-GO杂化填料的加入,可提高SiO2-GO/WPUA的力学性能和热稳定性。当SiO2-GO填料质量分数为0.7%时,复合胶膜的拉伸强度为50.14 MPa。TG测试结果表明,在热分解率为30%、50%时,SiO2-GO/WPUA膜比WPUA的分解温度分别提高了28、46℃。SiO2-GO/WPUA胶膜耐热性优于WPUA胶膜。
为了促进磷石膏资源化利用,以磷石膏、无水石膏、钢渣和P·Ⅱ52.5水泥为原材料,通过复配方法制备磷石膏复合(PSGW)胶凝材料并对其水化胶结过程进行研究。结果表明,当磷石膏质量分数为35%、无水石膏质量分数为5%、钢渣质量分数为10%、P·Ⅱ52.5水泥质量分数为50%时,制备出的PSGW胶凝材料3 d抗折强度为4.9 MPa、抗压强度为35.3 MPa;28 d抗折强度为6.9 MPa、抗压强度为51.5 MPa、软化系数为0.88,满足P·O42.5 R等级要求。通过对PSGW胶凝材料进行XRD、FT-IR和SEM表征分析发现,该体系水化产物主要为棒状钙矾石、板块状水化硅酸钙、氢氧化钙和重结晶的二水硫酸钙。
以有机硅烷接枝改性埃洛石纳米管(HNTs)和层状高岭土(Kaolin)为纳米金的载体、氯金酸为前体,通过液相还原法制备得到负载型金催化剂。以环己烷液相选择性氧化为模型反应,考察了还原剂的种类和载体的形貌对金催化剂催化性能的影响。结果表明,当纳米金的理论负载质量分数为1.5%时,以管状埃洛石为载体、NaBH4为还原剂制备得到的金催化剂样品1.5% Au/AE-HNTs上纳米金呈高度分散状态,平均粒径为2.6 nm;在模型反应中催化氧化性能较好,其中KA油的选择性达到83.06%,环己烷的转化率达到9.6%,且XPS表征结果显示Au0为主要催化活性价态。
为了研究污泥胞外聚合物(EPS)对土壤重金属铜、镉、锌的吸附效果及机理,采用热提法从不同pH的污泥中提取EPS,淋洗含重金属的土壤。结果表明,在pH为5时,EPS对土壤中铜、镉、锌的吸附效果最好,去除率分别达63.00%、54.92%、34.86%;在污泥调理过程中,EPS有机质主要为蛋白质和多糖,且总EPS、有机碳的浓度及蛋白质/多糖的比值均呈下降趋势;在实验开始的0~2 h,EPS对土壤重金属的吸附符合一级反应动力学。三维荧光和傅里叶红外光谱测定表明,吸附过程中蛋白质起主要作用,其中起主要作用的化学基团有胺基、酰胺基、羟基、CO基以及羧基、C-O-C基等。
以Fe3O4为载体,采用溶胶-凝胶法制备酚醛树脂改性磁载TiO2复合光催化剂,考察其太阳光催化降解苯酚的性能。探讨了Fe3O4和PF的负载量、焙烧温度、苯酚质量浓度、溶液的pH等对光催化降解苯酚活性的影响。通过FT-IR、XRD、SEM、UV-Vis等手段对复合光催化剂进行物相表征。结果表明,复合材料中TiO2为锐钛矿相,PF改性和Fe3O4负载促进TiO2可见光吸收。当苯酚质量浓度为10 mg/L、pH为6、太阳光照射180 min时,8% PF/5% Fe3O4/TiO2(200℃、4 h)复合材料对苯酚的降解率为92.51%。Fe3O4的负载提高了各催化剂的磁回收性能。
以TiO2为核体,通过共沉淀法制备Sb-SnO2/TiO2(SST)导电复合材料,并采用甲基苯基二甲氧基硅烷(MPD)对其进行表面改性。利用XRD、SEM、TEM、FT-IR、水接触角和TG等技术对导电材料进行表征。结果表明,MPD的合适用量为3%且以化学键形式结合于SST表面,其包覆层厚度为3~5 nm。将改性Sb-SnO2/TiO2(MSST)复合材料加到丙烯酸树脂中制备导电涂料,并将其涂覆在ABS基板上固化后得导电涂层。结果表明,MSST导电涂层的表面电阻小于SST导电涂层,添加量为18%时效果较佳。通过流变仪测定导电涂料的流变性能,结果表明,与SST相比,MSST大幅提高了丙烯酸导电涂料的分散性、储存稳定性和机械性能。
以硝酸铜、硝酸锌、硝酸铝为原料,碳酸钠为沉淀剂,采用共沉淀法制备CuZnAl催化剂,并通过浸渍法引入钾元素制备钾改性CuZnAl催化剂。利用XRD、XPS对该催化剂进行表征。结果表明,钾元素可以成功引入到CuZnAl催化剂中,活性中心Cu以2种形态表现。将该催化剂用于仲丁醇(SBA)脱氢生成甲乙酮(MEK)的反应中,在常压、仲丁醇流速为0.1 mL/min、温度为220~250℃的条件下,仲丁醇的转化率为84%,甲乙酮的选择性为95%。运用matlab分析软件并采用双曲线及幂函数动力学模型对反应过程进行最小二乘法参数拟合,通过双曲线动力学模型得出表观活化能为45.51 kJ/mol;通过幂函数动力学模型得出该反应的反应级数为1.37,表观活化能为58.36 kJ/mol。
将锂电池镍钴锰正极回收粉末试样预处理后再升温到相应的热处理温度下完成煅烧过程。通过实验测试的手段分析其组织演变及充放电性能。研究结果表明,提高热处理温度后,试样可以保持稳定晶型结构,当电池发生失效后依然可以在材料主体中形成良好的层状组织。逐渐提高材料的处理温度后,阳离子发生了更大程度混排。试样保持团聚体结构,颗粒尺寸约9 μm,在颗粒间形成了部分黏结物。经过700℃与800℃烧结后试样表面形成光滑结构,已经观察不到小颗粒。试样首次充放电得到初始试样容量为7.05 mA·h/g,随着温度上升,材料发生了初始放电比容量增大的趋势,800℃时获得最大值。逐渐提高温度后,容量保持率减小,热处理温度800℃时获得了高放电比容量与高容量保持率的较优综合性能。
以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对纳米SiO2进行表面改性,以酚醛预聚体、环氧氯丙烷(ECH)、二乙醇胺(DEA)等为主要原料并通过预聚体法合成SiO2/水性酚醛环氧树脂(WEPN),与三乙烯四胺(TETA)固化得到复合涂膜。通过FT-IR、SEM、TEM、TGA、力学性能测试等对产物的结构与性能进行表征。结果表明,APTES对纳米SiO2改性成功,改性后亲油效果增加,团聚明显改善,APTES的最佳质量分数为40%;纳米SiO2通过化学键接入WEPN中,分散良好,SiO2的加入有效提高了WEPN的热稳定性、韧性及耐酸碱性等应用性能。当纳米SiO2质量分数为2%时,涂膜的综合性能最好,拉伸强度由67.15 MPa增至77.48 MPa,耐冲击性达到50 cm,断裂伸长率由3.55%增至4.32%,水接触角增至115°,涂膜(10%失重)分解温度从298.5℃提高到350.1℃,残留量由19%增至29%。
以昆仑十四号青稞苗为原料,探究超高压处理对青稞苗汁中多酚氧化酶(PPO)的影响,以保压压力、保压时间及pH为单因素,采用响应面法优化工艺过程,并确定多酚氧化酶最佳钝化条件为:保压压力为500 MPa、保压时间为25 min、pH为4.0,此时PPO残留酶活性为18.88%。通过对比超高压处理前后青稞苗汁理化指标变化,探究了保压压力和保压时间对青稞苗汁品质的影响。结果表明,随着压力增大和保压时间延长,微生物含量显著降低,达到国家要求的果蔬汁卫生标准;pH变化不显著;总花色苷、总黄酮、总酚含量比未超高压组含量增加显著,说明超高压处理能更好地保持青稞苗汁的品质。
GARDES-Ⅱ器外完全硫化态催化剂在某石化公司80万t/a汽油加氢脱硫装置上成功应用,与上一周期采用氧化态催化剂开工时相比,硫化态催化剂具有开工过程安全环保、流程简单且耗时短等优点。装置标定结果表明,GARDES-Ⅱ器外完全硫化态催化剂完全可以满足该装置生产国Ⅵ(A)标准汽油的要求,产品博士试验通过,硫质量分数平均为6.5 μg/g,烯烃体积分数降低4.7%,研究法辛烷值(RON)损失为0.45个单位,汽油收率为99.05%。由此表明,GARDES-Ⅱ器外完全态硫化催化剂满足公司清洁汽油生产要求,具有良好的脱硫、降烯烃能力以及较好的辛烷值恢复功能。
制备了含铁的二氧化硅材料,并以涂敷式自制了固相微萃取纤维,建立了顶空固相微萃取-气质联用技术测定环境水样中5种典型有机磷阻燃剂的检测方法。对材料进行了SEM-EDS、XRD、氮气吸附脱附以及热重分析表征,结果表明,材料热稳定性好,有丰富的孔道结构。考察了萃取温度、时间、pH、盐质量分数的影响,最佳分析条件为:萃取温度为80℃,萃取时间为30 min,pH为3,盐质量分数为30%;在最佳条件下,5种有机磷阻燃剂的检出限为2.1~32.6 ng/L。应用于太湖水和某污水处理厂出水中磷酸酯阻燃剂的检测,获得了较高的加标回收率(69.4%~113.7%)和精密度(5.3%~10.7%)。