以水稻秸秆为原材料,采用一步磁化碳化法,于550、600、650和700℃下进行限氧裂解,制备出4种高效易分离的磁性生物炭(MBC-550、MBC-600、MBC-650和MBC-700).利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面孔径分布分析仪(BET)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对其理化性质进行了表征,探究了不同温度对其结构性质和吸附性能的影响.而后研究了 MBC对罗丹明B(RhB)的吸附动力学、吸附等温线,并考察了pH值和金属阳离子(Na+、Fe3+、Mg2+和Cu2+)对吸附性能的影响.结果表明,随着热解温度升高,MBC的比表面积和孔容积增大,MBC的吸附性能受温度影响显著.在30℃时,4种不同热解温度制备的MBC对RhB的平衡吸附量分别为35.696、36.962、53.118和54.810mg/g.4种MBC对RhB的吸附均符合伪二级动力学方程,表明MBC对RhB的吸附受多种因素影响;采用Langmuir与Freundlich方程对等温吸附结果进行拟合,吸附等温线符合Freundlich模型,表明MBC对RhB吸附以多分子层物理吸附为主.由于静电吸附和离子交换的作用,MBC对RhB的吸附容量随pH值的升高先增大后减小,在pH值为6时吸附容量达到最大;加入Na+、Fe3+、Cu2+和Mg2+金属阳离子后,4种MBC对RhB的吸附量均低于平衡吸附量:Na+、Fe3+离子浓度的升高对部分MBC吸附RhB的容量呈一定的上升趋势,而Cu2+、Mg2+离子浓度的升高对MBC吸附RhB影响较小.
用一步热聚合法制备了一种铜改性的石墨氮化碳吸附剂,并研究了其对甲基橙的吸附性能.以氧化亚铜、双氰胺为前驱体,以氯化胺作为气体模板,在高温下引发聚合获得了铜改性的石墨氮化碳吸附剂(Cu2O/CuO-g-C3N4).采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)及全自动比表面及孔隙度分析(BET)等对所制备吸附剂的组成和结构进行了表征,结果表明,该吸附剂由Cu、C、N和O共4种元素组成具有介孔结构的层状材料.引入铜氧化物以后,有效地扩展了g-C3N4的π共舸体系,有利于通过π-π作用吸附带有苯环结构的染料;Cu2O/CuO-g-C3N4吸附剂具有多种孔径的介孔结构增大了其比表面积,为染料的吸附提供了足够的活性位点.通过优化吸附剂的制备条件、投加量、染料浓度、吸附时间、搅拌转速和pH等参数后,获得在最优条件下对甲基橙溶液的吸附率仅需25 min即可达到96.11％.进一步地,在常温常压下,通过动力学分析,该吸附过程更倾向于准一阶动力学模型;通过吸附等温实验验证,该吸附等温线属于Langmuir吸附等温线,在整个吸附实验中,最大平衡吸附容量为241.25 mg/g.
随着科技的发展,智能化时代离人们越来越近.对于化工数学教师来说,智能化时代的到来,为化工数学教学带来了新的机遇和挑战.一方面,智能化技术可以收集和分析学生的学习数据,从而为每个学生提供定制化的教学内容和方法,提高教学效果.同时也能够帮助教师随时获取最新的化工数学知识和研究成果,更好地开展教学.但另一方面,智能化也给化工教学教师提出了素质提升、教学方法完善等要求.因此,在智能化时代,化工院校数学教学需要持续深化改革,积极开展创新实践,才能实现新的教学目标,为社会发展培养更多的人才.
提出"自驱动梯度升温"概念,研制了一种耐高温,且综合性能优异的环氧树脂基中子屏蔽复合材料.通过反应动力学研究,确定基体为混合多官能度缩水甘油胺环氧树脂和混合改性酚醛胺固化剂,基体中高反应活性树脂体系固化反应放热触发低反应活性树脂体系的固化反应,实现了室温浇注工艺条件下,高性能环氧树脂无外部热源输入即可固化成型,制备耐高温中子屏蔽材料的目的.在基体材料分子结构中刚/柔性基团的匹配、体系复杂相态下的传热和功能填料的筛选等几方面研究基础上,最终得到了玻璃化转变温度(Tg)＞150℃、负荷热变形温度＞150 ℃、快中子屏蔽系数(252Cf,40mm)＞2.5、热中子屏蔽率(252Cf,40 mm)＞99.98％、物理机械性能优异的中子屏蔽复合材料.该材料在服役工况苛刻的核辐射二次屏蔽领域具有现实应用场景.
环烯烃共聚物通常由乙烯和环烯烃共聚制得,因其具有较好的透明性和水汽阻隔性等特性,已经被用于制造光学器件和医疗容器等.通常,为了保证共聚物具有较高的玻璃化转变温度(Tg),需要提高环烯单体的插入率,但往往会导致材料韧性降低,限制了环烯烃共聚物在某些领域的应用.因而,将长链α-烯烃单体引入研究较为广泛的乙烯/环烯烃二元共聚物中,期望提高材料韧性、从而拓展环烯烃共聚物的应用领域.鉴于稀土催化剂在烯烃聚合领域中优异的催化性能,研究了由官能化的环戊二烯基稀土钪催化剂1-3、有机硼盐[Ph3C][B(C6F5)4]和三异丁基铝AliBu3组成的催化体系对乙烯/降冰片烯/1-辛烯、乙烯/双环戊二烯/1-辛烯的三元共聚合能力及相应共聚物的拉伸性能.稀土催化剂对上述三元共聚活性较高,为4.4×105～21.4×105 g/(mol(Sc)·h·bar);所得共聚物数均相对分子质量(Mn)为3.8×104～20.3×104;相对分子质量的多分散指数(PDI=1.2～2.4)分布较窄.1-辛烯的引入显著提高了乙烯/降冰片烯/1-辛烯共聚物的韧性,P3样品(Mn13.7×104,降冰片烯37.1％,1-辛烯11.0％)比P1样品(Mn 14.0×104,降冰片烯42.6％,1-辛烯6.4％)的断裂伸长率提高约2.0倍(29.9％vs.9.9％).
以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为基体树脂的热熔胶粘接强度较低,这主要是因为EVA的内聚强度较低及胶合表面极性单元较少.为解决这一问题,以EVA为基体,通过熔融接枝法将极性乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷(VT2MES)接枝到EVA主链上,得到乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA-g-VT2MES).借助傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和核磁共振波谱仪(NMR)对产物的分子链结构进行了表征.结果表明,VT2MES可接枝到EVA分子链上,其接枝率最高可达2.37％.通过流变和熔融指数测试表明接枝产物的内聚强度得到了提高.将EVA和EVA-g-VT2MES制成胶膜黏合钢片,对比EVA,EVA-g-VT2MES的剥离强度最大可提升75.21％,表明了在EVA分子链上熔融接枝VT2MES可以大幅提高EVA基体的粘接强度.
拉曼光谱是一种无损的分析技术,可以提供样品化学结构和分子相互作用的详细信息.由光谱学方法与常规电化学方法相结合产生的电化学原位光谱是一种动态探测电极材料结构和相组成的强大技术,能够方便地提供电极界面分子的微观结构信息,这使得其在储能领域中有广阔的应用前景.拉曼光谱能够有效地原位表征可充电铝离子电池氯化铝基电解液中络合离子、不同正极材料在充放电过程中的变化规律.结合X射线衍射技术(XRD)或X射线光电子能谱技术(XPS)等表征技术,拉曼光谱能够有效地揭示可充电铝离子电池的储能机理,包括对电池电解液和电极材料的研究以及电极表面反应的原位监测,对电池材料和界面结构性质的研究可以为电池材料和微观结构的优化设计提供指导,对电极表面反应的原位监测,有助于对电极界面反应的机理进行深入的研究,从而指导正极材料结构改进,促进可充电铝离子电池的发展.
发展聚合物载体催化剂是有效解决催化剂利用及绿色合成化学的重要课题.烯丙胺盐酸盐作为单体在引发剂作用下聚合得到聚烯丙胺,通过环氧氯丙烷进行交联得到交联的聚烯丙胺盐酸盐.以交联聚烯丙胺作为载体,通过与氯磺酸反应,制备了高负载的固体磺酸催化剂.交联聚烯丙胺磺酸催化剂在150 ℃以内均是稳定的,表现出良好的热稳定性.该催化剂被用于催化苯甲酸与正丁醇反应制备苯甲酸正丁酯.反应的最佳条件为丁醇与苯甲酸(BA)的摩尔比为2∶1,催化剂用量为20 g/mol BA,反应温度为120 ℃,反应时间为6h;苯甲酸的酯化率为95％.该催化剂可以重复利用多达4次而保持较高的催化性能.
围绕氧化石墨烯(GO)现状进行系统的文献计量和可视化分析,探索GO领域的发展现状、研究热点与前沿动态.以中国知网数据库为数据源,检索相关GO氧化石墨烯的文献,使用文献计量学方法进行统计分析.共纳入2728篇文献,氧化石墨烯的研究呈现"上升-缓慢下降"趋势;文献产出量相对较高的机构为理工类院校,表明该研究领域的专业化与集约化程度较高;关键词形成以氧化石墨烯基础研究、GO的制备与还原、光催化性能研究、电化学性能研究以及力学性能研究为聚类的5类,充分运用GO特征分析描述该领域的研究热点;GO研究的前沿有:寻找更多的聚合物与GO的合成方式以提升复合材料电化学性能,GO复合材料吸附污染物进行污水处理,采用电化学还原法利用GO来制备石墨烯.近年来,GO性能优良且应用广泛,值得相关研究人员进一步探索,以扩大其在环境和化学领域的应用.
以正丁醇锆为中心离子试剂,分别以3-氨基-1,2-丙二醇(APG)和N-甲基二乙醇胺(MDEA)为有机配体制备两种正丁醇锆交联剂,用魔芋葡甘聚糖(KGM)溶液与正丁醇锆交联剂制备了一系列水基压裂液.通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振波谱(NMR)、高分辨质谱(HRMS)、流变仪、扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)系统地表征了压裂液的结构、形貌以及性能.讨论了锆酸盐与植物胶发生交联的反应途径,并运用Winter-Chambon公式准确确定溶胶-凝胶转变点.研究了反应物浓度、配体种类对储能模量(G')、损耗模量(G")和溶胶-凝胶转变时间(tcr)的影响.结果表明,相较于APG配体,以MDEA为配体的有机锆/KGM凝胶体系的延迟交联性能、耐温耐剪切性能更好,其tcr随KGM质量浓度的增大呈先减小后增大的趋势,并且随配体浓度和交联剂质量分数的增加呈减小趋势,KGM质量浓度控制在4.0g/L时,凝胶体系的常温延时交联时间在7～45 min内可调节,溶胶-凝胶转变温度(Tsol-gel)为71.4 ℃,其耐温性能高达120 ℃,在170剪切速率条件下能保持171 mPa·s的粘度.该有机锆交联KGM凝胶体系为石油开采领域的研究和应用提供有益借鉴.
化学动力学主要描述化学反应速率及机理.传统化学动力学教学过于抽象且侧重理论,学生无法理解抽象的符号.三维动画可还原化学反应过程,将文字及平面图形转化为三维模型.通过展示化学反应的动态效果,可帮助学生理解及掌握化学动力学知识.三维动画在化学动力学MCAI课件中的应用时需了解三维动画的特征,掌握建模方法.《计算机在化学化工中的应用(第3版)》一书系统介绍了计算机在分子模拟、化学动力学仿真、反应工程优化等领域的应用,可为三维动画在化学教学中的应用提供参考.
固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cells,SOFC)是一种能量转换装置,具有转换效率高、环境友好和燃料适应性强等优点,其中,电极作为电化学反应场所,对SOFC的性能起关键作用.相较于传统的SOFC电极,表面析出纳米颗粒后电极表现出较强的催化活性和优异的电化学性能.本文就钙钛矿型电极材料表面原位析出的研究予以总结.首先,探讨钙钛矿的晶体结构类型对电极表面原位析出的影响;其次,详细地介绍了钙钛矿中各种缺陷对析出纳米颗粒的影响;而后对比了目前主要的两种原位析出方式,并对不同的析出产物进行了分析.最后,提出了目前SOFC电极表面原位析出研究所面临的难点与挑战,并对其未来的发展方向进行了总结,这为以后相关的研究指明了方向.
遥爪离聚物体系由于易形成相对均匀的可逆网络,受到高性能材料领域学者的广泛关注.通过引入磺酸根和Na+反离子,设计合成了一种分子链轻微缠结的聚左旋乳酸遥爪离聚物,由于离子聚集的"锚定"作用,其静态结晶动力学显著延迟.通过时温叠加得到的样品线性黏弹准主曲线显示出宽平台和末端松弛延迟的特点,这反映了强缔合的特点.在韦森堡数大于1的剪切流场作用下,该材料表现出剪切增稠和结晶加速行为.研究发现,增稠是剪切诱导结晶引起的,增稠可能发生在两个区域,即在剪切应力稳定之前或者之后,并且增稠发生在剪切应力稳定之后所需的临界功明显更高,这可能与稳定后缔合点连续的解离和再缔合导致的能量损耗相关.
近年来,由于对贵金属需求的快速增长而矿产资源有限,供需矛盾日益严重.因此,从富含贵金属的电子废弃物等二次资源中选择性分离回收贵金属至关重要.离子印迹聚合物(Ion-imprinted polymers,IIPs)具有制备简单、空腔固定、结构稳定、环境适应性好、再生能力强和对模板离子具有选择性等优点,在固相萃取、预浓缩、水处理、膜分离和电化学传感器等领域得到了广泛应用.本文综述了近10年来国内外离子印迹技术在贵金属的分离回收领域的最新研究,重点介绍了贵金属离子印迹聚合物的制备、性能及应用,并对贵金属离子印迹技术目前存在的问题和未来发展方向进行了分析和展望.
2021年,我国印发了《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》文件,由此正式提出"双减"教育政策.在"双减"教育背景下,针对中学化学教学方面,如何深化课堂改革、转型化学教学模式、促进学生全面发展已成为当前需要探索的重要课题. 由战伟所著的《高中化学教学模式构建研究》一书系统地讲述了高中化学教学模式基本概念与不同教学模式在实际教学中的应用和实施策略.全书共分为九个章节,主要内容包括:化学教学模式概念与理论概述、导学互动化学教学模式、主导一主体化学教学模式、实验任务驱动化学教学模式、自主学习的化学教学模式、实验混合式化学教学模式、学案导学化学教学模式、支架式化学教学模式等.结合书中对不同化学教学模式的构建与研究,文章以"双减"教育政策对中学化学教学的要求为切入点,联合实际情况剖析"双减"教育背景下中学化学教学模式现状,提出中学化学教学模式转型路径与作业设计策略,以期拓宽中学化学教学思路,进一步推动"双减"教育改革进程.
橡塑材料在运动鞋制造过程中被普遍应用,总结了运动鞋制造过程中天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶、再生橡胶、聚氯乙烯、聚烯烃弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氨酯和嵌段聚醚酰胺树脂等橡塑材料的基本性能.分类别综述了相关橡塑材料近年的研究进展.指出未来运动鞋用橡塑材料将向着轻量化、功能化、智能化和环保化的方向发展.
骨粘合剂因其快速且稳定的骨粘结性能而受到广泛关注.然而,商用粘合剂的较差生物相容性所导致的不良反应限制了其广泛使用.基于贻贝粘附剂的启发,利用氧化透明质酸(OHA)、单宁酸(TA)与聚赖氨酸(PL)三者共混制备了一种生物相容性良好的双交联网络抗菌骨粘合剂.该粘合剂的粘合粘结强度～450 kPa,搭接粘结强度为～250 kPa,其优异的粘附性能,自愈合性与可注射性可以满足多种临床应用场景,其良好的体外生物相容性为骨细胞增殖和组织愈合提供了稳定的生长环境.此外,单宁酸的抗菌性能使该粘合剂可杀死95％以上的金黄葡萄球菌与大肠杆菌,降低了骨折处发生细菌感染的风险.
采用直接的无溶剂制备方法,将3种磷系阻燃剂9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)分别插层到镁铝型水滑石(MAH)片层中,制备了 3种含磷阻燃剂的MAH复合物(DOPO-MAH、APP-MAH和MPP-MAH),并采用模压成型法制备了 MAH复合物与热塑性聚氨酯(TPU)的复合材料.采用X射线衍射、扫描电子显微镜和热重分析分别对复合物进行了表征,并且通过锥形量热仪对复合材料进行了表征.结果表明,MAH中MPP的分散性较差,DOPO和APP的分散性较好,并且磷元素分布均匀.MAH的初始层间距为4.11 nm,APP和MPP均在0.5 h时就已完成插层,最终层间距分别缩小到3.93和4.04nm.DOPO则在0.5 h后完成,但插层后的层间距更小,为3.86 nm.与物理混合物所制得的复合材料相比,(DOPO-MAH-6h)/TPU和(APP-MAH-6h)/TPU的热释放速率峰值分别从669.3 kW/m2降至573.9 kW/m2,从657.7 kW/m2降至405.9 kW/m2,(MPP-MAH-6h)/TPU与(MPP+MAH)/TPU的热释放速率峰值的差别不大.与TPU热释放速率峰值的 1236.6 kW/m2相比,(DOPO-MAH-6h)/TPU降低了 53％,(APP-MAH-6h)/TPU降低了67％,(MPP-MAH-6h)/TPU 降低了 57％,以上表明 DOPO-MAH、APP-MAH 和 MPP-MAH 可以用来改善 TPU 的阻燃性能,但DOPO-MAH与APP-MAH在TPU中的阻燃应用前景更好.
水通道蛋白(AQPs)对水分子具有高选择性和渗透性,是介导水分子转运的膜蛋白.人工水通道一般由各种有机或无机材料(如碳材料、有机化合物以及多肽等)组装而成,旨在模仿天然水通道蛋白的结构和功能.本文介绍了天然、生物启发及合成水通道的种类、结构及其渗透机理,并比较了单分子、超分子及碳纳米材料等人工水通道在近20年间的研究进展.详细地阐述了不同的人工水通道材料特性对结构和功能的影响,并重点剖析了人工水通道的不足以及开发新型人工水通道面临的挑战,最后展望了人工水通道的未来前景.
