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功能材料 2017年第07期杂志 文档列表

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石墨烯/蚕丝蛋白复合膜的构建、表征与生物相容性评估7001-7005

摘要：以天然鳞状石墨为原料,采用化学氧化法合成氧化石墨烯,与脱胶后的蚕丝丝素蛋白按比例混合后通过真空抽滤构建1%,5%和10%（质量分数）不同丝素含量的氧化石墨烯/丝素蛋白复合薄膜,并通过EDC/NHS进行化学共价键交联,最后采用氢碘酸对复合薄膜进行还原进而得到具有优良力学特性的“砖-泥”层状结构的无机/有机复合薄膜。研究分析了薄膜的亲疏水性、力学性能、形貌、结构与体内生物相容性。研究结果表明,丝素组分的添加与共价键化学交联作用不仅改善了复合薄膜的亲水性及力学性能,也增加了复合薄膜的体内生物相容性。这种基于石墨烯/丝素蛋白复合薄膜有望作为生物材料支架应用于组织工程与再生医学领域。

滨海混凝土化学自修复微胶囊制备及性能研究7006-7011

摘要：制备了两种基于单氟磷酸钠微胶囊和亚硝酸微胶囊的化学自修复系统,微胶囊以乙基纤维素作为主要的囊壁成份,囊芯材料则分别是亚硝酸钠和单氟磷酸钠,微胶囊平均粒径分别为270和410μm。两种微胶囊按水泥质量的5%含量掺入钢筋砂浆样品中,并采用恒温50℃干湿循环进行锈蚀加速过程,之后进行线性极化（LSV）测试和X射线层析成像（X-rayμCT）测试及图像分析。空白样在72h干湿循环后出现点蚀,而加入亚硝酸钠微胶囊的样品在576h干湿循环后钢筋依旧保持光滑的表面,而加入了单氟磷酸钠微胶囊的样品则在432h后才出现点蚀现象。结果表明,两套化学修复系统的锈蚀过程滞后于不加胶囊的空白样,表现出缓蚀的效果,化学自修复微胶囊体系能够对混凝土内部钢筋起到显著的保护作用。

活性炭氟烷基化及PVDF混合基质疏水膜研制7012-7016

摘要：通过酸化-酯化反应,在活性炭（AC）微粒上接枝十二氟烷基,进而将其引入聚偏氟乙烯（PVDF）膜本体,制备PVDF/AC-DFH混合基质膜。研究了改性AC与PVDF相容性,以及对膜的疏水性和膜蒸馏性能的影响。结果表明,经过氟烷基化改性之后,AC与膜之间的相容性得到有效提升;混合基质膜的疏水性有明显提高,水接触角达到128.2°;当掺杂碳含量为0.15%（质量分数）时,混合基质膜的膜蒸馏通量达到41.4kg/（m2·h）,相比于掺杂未改性AC的PVDF/AC膜,提高了38.9%。

Ce/Fe/粉煤灰复合吸附材料的制备和表征7017-7022

摘要：粉煤灰（FA）经HCl处理并通过沉淀焙烧法制备了一种新型Ce/Fe/FA复合材料,采用SEM、XRD、EDS、FT-IR及N2气吸附脱附技术进行了表征,并以直接桃红12B（DP 12B）和直接蓝2B（DB 2B）染料为吸附对象,考察了材料的制备条件和工艺参数。结果表明,FA用4 mol/L HCl于80℃处理60 min后加入一定浓度FeCl3·6H2O与Ce（SO4）2·4H2O混合溶液（三者质量比为160∶4∶1）,调节pH值为10,于40℃静置2h后在300℃焙烧1h即制得Ce/Fe/FA复合材料,对DP 12B和DB 2B具有最佳吸附效果,吸附量分别可达165.54和160.87mg/g,比FA分别增大了6.26和7.81倍。表征结果说明铁铈氧化物成功负载于FA上,所得Ce/Fe/FA比表面积比FA增大了7.29倍,吸附性能显著增强,对高浓度直接染料废水可实现有效净化。

仿生超疏水PVDF膜材的研究与制备7023-7027

摘要：PVDF用于建筑膜材料的表层不能满足防污自洁要求。基于荷叶效应原理,采用模板法制备具有粗糙表面的PVDF膜,以CF4为气氛采用低温等离子体技术对薄膜进行低表面能改性。结果表明,粗糙度对膜的疏水性有影响显著;等离子体改性后膜的疏水性能显著提高,达到静态接触角为166.1°,滚动角1.4°的超疏水;SEM图、AFM图显示膜表面具有类荷叶的微纳米分级结构;等离子改性的条件为处理时间5min,压力60Pa,功率200W。

功能材料杂志综述.进展

非晶合金双极板在PEMFC环境下的耐腐蚀行为7028-7034

摘要：质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种清洁、高效的新型能源。双极板是燃料电池的关键部件之一,占据了燃料电池的主要成本和体积。在多种类型的双极板材料中,金属双极板因导电性能优异、机械强度高等优势成为传统石墨双极板的潜力替代材料,得到了广泛关注和研究。双极板的工作环境呈酸性,工作温度较高,提高金属双极板在PEMFC环境下的耐腐蚀能力仍是一个亟待解决的问题。低成本、高腐蚀耐性的非晶合金材料是近年来备受关注的双极板材料之一,对已报道的非晶材料在PEMFC环境下的耐腐蚀性研究做了全面的总结。

多孔生物质碳材料的制备及应用研究进展7035-7040

摘要：多孔生物质碳材料是一种由糖类或含碳有机废弃物制备的新型功能材料,具有比表面积大,孔隙率高,性能稳定,绿色环保的优点。其常见的制备工艺有直接碳化法,水热法以及活化法等。近年来,多孔生物质碳材料在土壤改良剂、吸附剂和电极材料等领域的应用受到了研究人员的广泛关注。介绍了多孔生物质碳材料的原料来源、制备工艺和应用情况,并对该材料今后的研究方向提出了建议。

功能材料杂志研究·开发

PET/MWNT/CB纳米复合材料制备与性能研究7041-7044

摘要：采用原位聚合方法制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯/多壁碳纳米管/炭黑（PET/MWNT/CB）纳米复合材料,研究了MWNT与CB对复合材料导电性能、结晶性能和热稳定性的影响,考察了二者的协同导电效应。结果表明,当MWNT与CB复合填料含量为0.5%（质量分数）时,复合材料的表面电阻为10~（11）Ω。CB与MWNT在PET中能形成“共支撑”网络结构和复合导电通路,具有协同导电效应。二者对PET具有诱导成核与结晶作用,但CB的诱导能力要弱于MWNT。CB的添加对复合材料的热稳定性影响不大。

钾铯基地聚合物前驱体水热合成块体铯榴石7045-7049

摘要：以偏高岭土为铝、硅源,以硅酸钾铯溶液为碱激发剂,无需添加任何沸石晶种和表面活性剂,室温制备了钾铯基地聚合物前驱体。将所制备钾铯基地聚合物前驱体在密闭蒸压反应釜环境中（180℃,0.8 MPa）水热晶化8h,制备得到了块体铯榴石。研究结果表明,钾铯基地聚合物前驱体为无定形物质;经水热晶化处理后,铯含量较高的样品中出现了铯榴石晶体,说明地聚合物凝胶原位转化为铯榴石晶体颗粒。原位转化生成的铯榴石晶体颗粒被地聚合物凝胶包裹和粘结,使得块体材料具有较高抗压强度。

Zr-Sn-Nb合金第二相粒子结构特征及显微组织演变7050-7056

摘要：采用场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪结合第一性原理计算,研究Zr-Sn-Nb合金成品带材第二相粒子的结构特征,采用卧式金相显微镜结合Zr-Nb二元合金相图,分析成品带材不同热处理温度条件下显微组织的演变规律。结果表明,Zr-Sn-Nb合金成品带材第二相粒子为椭圆形或圆形,在晶粒内部和晶界呈弥散均匀分布,平均尺寸80.7nm;尺寸较小的第二相为立方结构的β-Nb,尺寸较大的第二相为具有ZrCr_2型六方晶体结构的Zr（Nb,Fe）_2,Nb倾向占据Cr（Ⅱ）位置,Fe倾向占据Cr（Ⅰ）位置;成品带材350℃时具有较好组织稳定性,590℃时显微组织为α-Zr＋β-Nb＋Zr-Nb-Fe粒子,650℃时显微组织为α-Zr＋β-Zr＋Zr-Nb-Fe粒子,800℃时显微组织为α-Zr＋β-Zr,900℃时显微组织为β-Zr;由于Zr（Nb,Fe）2第二相高温下结构不稳定,650-800℃发生溶解,β-Nb第二相随温度升高,其结构稳定性不及β-Zr,但优于α-Zr,因此Zr-Sn-Nb合金成品带材温度较低时,显微组织中的基体相为α-Zr,随着温度的升高,Zr（Nb,Fe）2、β-Nb第二相消失,基体相α-Zr逐渐被β-Zr取代。

Co3O4/g-C3N4复合材料的制备及光催化降解甲基橙7057-7061

摘要：采用水热、煅烧制备Co3O4/g-C3N4复合催化剂。用IR、XRD、TEM、UV-Vis、电化学对复合材料分析结果表明,Co3O4均匀地附着在g-C3N4的表面,形成异质结。阻抗曲线表面异质结能够促进空穴和光生电子的转移和分离。在可见光照射下,当15%Co3O4/g-C3N4复合材料做为光催化剂,其光催化降解甲基橙的降解率可达90%,并拟合符合动力学一级方程,多次循环利用性能几乎不变。

铯离子表面印迹聚合物的制备及其吸附性能研究7062-7068

摘要：采用表面印迹技术,以Cs（Ⅰ）为模板,壳聚糖为功能单体,在介孔材料SBA-15表面进行氨基化、醛基化修饰,并以HCl为洗脱液,成功制备了铯离子表面印迹聚合物[Cs（Ⅰ）-IIP]。产物进行了FT-IR、EDS、XRD、SEM、TEM和N2吸附-脱附等表征。结果表明,Cs（Ⅰ）被成功引入材料中,且Cs（Ⅰ）-IIP仍保持着有序介孔结构。研究了Cs（Ⅰ）-IIP对溶液中Cs（Ⅰ）的吸附性能,在25℃,pH值=5-6,吸附平衡时间为1h,最大吸附量为36.19mg/g,高于非印迹聚合物（NIP）。吸附动力学较好的符合准二级动力学模型,吸附等温符合Langmuir模型。Cs（Ⅰ）-IIP对Cs（Ⅰ）/Li（Ⅰ）、Cs（Ⅰ）/Na（Ⅰ）、Cs（Ⅰ）/K（Ⅰ）、Cs（Ⅰ）/Rb（Ⅰ）、Cs（Ⅰ）/Sr（Ⅱ）的选择性系数分别为1.50,2.00,2.22,1.32,4.00,表明合成的Cs（Ⅰ）-IIP具有良好的吸附选择性。此外,经5次吸附-解吸实验后,Cs（Ⅰ）-IIP的吸附量没有明显的下降,表明该材料具有一定的循环利用性能。

导电钛白粉在水中的分散性及电化学性能研究7069-7072

摘要：利用水溶性高分子（聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠）对导电钛白粉进行表面包覆。通过FT-IR、UV-Vis、XRD、SEM对包覆前后的导电钛白粉进行了表征。结果表明,3种高分子材料包覆在导电钛白粉表面,且并不影响导电钛白粉基底结构;分散性实验结果表明高分子包覆后的导电钛白粉分散性提高,羧甲基纤维素钠的包覆效果最好。电化学研究结果说明包覆后的导电钛白粉氧化还原峰的形状没有随着扫描速率的增加发生明显的变化,该复合电极片具有较高的倍率性能以及较小的内阻;交流阻抗对比分析可得,羧甲基纤维素钠包覆后的产物高频区容抗弧半径最小,低频区斜率最大,导电性能最好。

碳纳米管/碳纤维环氧树脂复合材料的制备及力学性能7073-7078

摘要：对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行改性处理,得到表面接枝1,3,5-苯三甲酸的碳纳米管（B-MWCNTs）。分别将MWCNTs和B-MWCNTs分散在环氧树脂基体及上浆剂中,通过缠绕成型法制备含有MWCNTs的碳纤维增强环氧树脂预浸料,并采用热压成型工艺制备MWCNTs/碳纤维环氧树脂复合材料层合板。结果表明,B-MWCNTs在环氧树脂基体和上浆剂中的分散状态明显优于MWCNTs。添加B-MWCNTs后复合材料的玻璃化转变温度（Tg）和失重5%时对应的温度均有所提高。而且,添加B-MWCNTs可以明显提高碳纤维环氧树脂复合材料的力学性能。当MWCNTs含量为0.5%（质量分数）时,B-MWCNTs/碳纤维环氧树脂复合材料层合板的压缩强度、层间剪切强度和冲击后压缩强度（CAI）分别提高了14.3%,37.1%和23.4%。

TiO2球-管混合纳米流体的稳定性及导热性能7079-7083

摘要：以TiO2纳米球（TiNSs）和纳米管（TiNTs）为分散相,去离子H_2O为连续相,通过“两步法”制备混合TiO2-H_2O纳米流体,研究了TiNSs和TiNTs浓度比以及纳米粒子总浓度对混合纳米流体稳定性和导热性能的影响。采用相对吸光度变化评价了混合纳米流体的稳定性,使用闪光法导热仪测量了混合纳米流体的导热系数。结果显示,混合纳米流体相对吸光度变化随TiNTs浓度增大先减小后增大,说明混合纳米流体稳定性先提高后下降;TiNSs和TiNTs浓度比相同时,混合纳米流体相对吸光度变化随纳米粒子总浓度增加而减小,说明其稳定性有所提高。制备完成后静置,混合纳米流体导热系数相比单组份TiNSs纳米流体下降幅度较小。从TiNSs和TiNTs间的空位作用力及粘度变化的角度分析了混合纳米流体稳定性变化的原因。

染料N719和Q-PbS复合敏化Zn2TiO4纳米晶薄膜电极的研究7084-7087

摘要：为了有效的利用太阳能,提高纳米晶薄膜太阳能电池的效率,针对太阳的发射光谱和纳米薄膜的吸收光谱,设计出复合敏化的薄膜太阳能电池。采用溶胶-凝胶法在FTO玻璃上制备了Zn2TiO4纳米晶薄膜,用XRD和SEM分别对其物相及形貌进行了表征;以染料N719和Q-PbS为敏化剂,制备了多种Zn2TiO4纳米晶薄膜电极,分别测试了他们的UV-Vis吸收光谱;优选出敏化效果好的电极为光阳极组装了太阳能电池,并进行了光电性能测试。研究结果表明,纳米晶薄膜为尖晶石结构的Zn2TiO4,呈球形多孔,平均晶粒约80nm;染料N719和Q-PbS敏化的电极,光响应范围均扩展到可见光区,出现了明显的红移,而且复合敏化的电极在可见光区具有较强的吸收;制备了多种染料敏化太阳能电池（DSSC）,在模拟太阳光下,Zn2TiO4＋Q-PbS（2min）＋N719薄膜电极组成的DSSC的性能最优,其开路电压0.65V,电流密度3.3mA/cm~2,填充因子77%和转化效率达1.61%。

共沉淀水热回流法中pH值对合成铈锆储氧材料的影响7088-7092

摘要：研究采用共沉淀水热回流法,在聚四氟乙烯反应器中合成系列铈锆固溶体储氧材料;研究水热回流时的pH值对合成铈锆固溶体储氧材料的影响。用XRD、低温N_2吸附-脱附和H_2-TPR等手段对合成样品的物化性能进行表征,结果表明,在研究的pH值范围内,控制水热回流时溶液的pH值为11时,合成铈锆固溶体的性能最佳,经600℃焙烧5h后,其比表面积最高可达91.1 m2/g,孔半径集中分布在3.9nm左右,总孔体积为0.22cm3/g;且其具有最低的还原温度,储氧量为309μmol/g。此外,经1 100℃焙烧5h后仍无晶相分离现象,说明其具有良好的热稳定性能。

冲击荷载下PZT5电畴翻转研究7093-7097

摘要：利用分离式霍普金森压杆（SHPB）测量装置,结合谐振频率、电滞回线、X射线衍射3种方法对PZT5在冲击荷载作用下的电畴翻转进行实验分析。研究表明,在冲击荷载作用下,PZT5的应力应变曲线和应力电位移曲线存在明显的相似性;冲击前后PZT5的谐振频率、矫顽电场的差值以及90°畴变百分比都随着应变率的增加而增加;压电陶瓷内部90°畴变百分比随着最大应力逐渐增加,当最大应力达到180 MPa左右,PZT5内部电畴翻转明显加剧。