3-氨丙基三乙氧基硅烷改性水性聚氨酯的制备及性能研究

以聚醚二元醇（N210）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为主要原料,3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）为有机硅改性剂,合成了KH-550改性聚氨酯聚合物。考察了KH-550用量对改性聚氨酯弹性体力学性能的影响,并用傅里叶变换红外光谱法对KH-550改性聚氨酯预聚体的结构进行了表征。结果表明改性后的水性聚氨酯分散体稳定性好,膜的手感柔软,吸水性降低,力学性能得到显著改善。     

介孔TiO2晶须及其担载RuO2的电容性能

烧结法制备的介孔TiO₂晶须具有高结晶度,孔径可控,并且制备成本低,可以大规模生产。如能将该材料用于电化学电容器电极材料,则可以降低成本、提高电容器性能。采用孔径分布在10 nm左右的介孔TiO₂晶须及其担载氧化钌的材料制备了电极,循环伏安法分析表明该材料在中性的0.1 mol·L^-1的Na₂SO₄溶液中即具有典型的电容行为,并且在较宽的扫描范围表现出一定的电容特性;介孔TiO2晶须担载RuO₂后,其电容性能优异,比电容达到940.4 F·g ^_-1（以RuO₂质量计）,有可能作为电化学电容器的低成本大规模生产的电极材料。     

介孔材料中酶固定化的影响因素

介孔材料因具有均一可调的孔径、高的比表面积和规整的孔道结构以及易于表面功能化等优点,可广泛用于生物大分子分离、酶固定化等方面。酶固定化易受介孔材料的影响,本文综述了介孔材料的孔径、表面特性、形貌及溶液的pH等因素对酶固定化的影响,并对改性材料中酶固定化的发展前景进行了预测。     

载银介孔SBA-15吸附剂的制备及其对脂肪酸甲酯的吸附研究

以介孔分子筛SBA-15作为载体,在3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTS)对SBA-15表面修饰的基础上负载银离子制备Ag⁺-APTS/SBA-15吸附剂,采用氮气吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)对吸附剂进行表征,并将吸附剂应用于混合脂肪酸甲酯的分离以考察其吸附性能。氮气吸附-脱附、XRD和TEM分析结果可以看出,制备的吸附剂具有规则有序孔道结构;FT-IR数据显示,介孔SBA-15表面被APTS成功修饰;SEM-EDS结果表明,银离子成功负载到载体SBA-15上;对混合脂肪酸甲酯吸附研究表明,该吸附剂对不饱和脂肪酸甲酯(UFAMEs)吸附效果较好,且随着银离子负载量的增加以及UFAMEs双键数的增多,吸附效果增强;当银离子负载量为25%时,吸附剂对亚麻酸甲酯吸附率高达53.47%。     

磺酸型水性聚氨酯／改性SiO2复合材料的制备与性能研究

用硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）对纳米二氧化硅（SiO2）进行改性,采用原位聚合将改性后的SiO2引入到磺酸型水性聚氨酯（WPU）中。结果表明,硅烷偶联剂与SiO2表面羟基发生了化学反应;随着改性SiO2含量的增加,复合材料的粒径逐渐增大,且复合材料的耐水性则得到明显改善;拉伸强度则随改性SiO2含量的增加先增大后减小,断裂伸长率逐渐减小;当改性SiO2质量分数为2．0％时,复合材料的拉伸强度最大,其值为39．62MPa,粒径为77．16nm,吸水率为13．69％,复合材料的综合性能较好。     

介孔碳材料的可控改性及其丁烯氧化脱氢性能

研究合成原料中酚物种的调控对有机-有机自组装方式合成的介孔碳材料(MC-X)结构和性能的影响,通过氮气吸脱附、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)和惰性气体程序升温脱附(TPD)等手段表征MC-X的结构、化学热稳定性和表面基团种类和含量,并将该系列催化剂应用于1-丁烯的氧化脱氢反应中。结果表明,MC-X具有不同的介孔结构,其中以单聚物为前驱体的介孔碳具有有序结构,MC-3具有较高的化学热稳定性。碳材料的氧化脱氢性能与其表面基团物种及其含量密切相关,在相同的碳化条件下,介孔碳表面C=O基团含量越高(如MC-3),其1,3-丁二烯选择性和收率也越高。进一步分析表明,C=O和C-O基团含量的比值与1,3-丁二烯选择性呈正相关,C=O基团的总量与1,3-丁二烯收率呈正相关。     

γ-氨丙基三甲氧基硅烷改性丙烯酸树脂的合成及其性能研究

92.00g八甲基环四硅氧烷(D4)在碱性条件下,120℃,N2保护,开环反应1h;降温至90℃,在二甲基亚砜(DMSO)促进下,与7 36gγ 氨丙基三甲氧基硅烷(KH540)进行催化平衡,以0 601 20g六甲基二硅氧烷(MM)调节相对分子质量,反应3h,制备出聚氨基硅氧烷(氨值为0 6mmol/g)。再与4 90g顺丁烯二酸酐(MAD)缩合成聚氨基硅氧烷预聚体;m(聚氨基硅氧烷预聚体)/m(丙烯酸酯类单体)=8%进行共聚,制备出聚氨基硅氧烷改性丙烯酸树脂成膜材料。改性树脂薄膜抗张强度为20 1MPa,吸水率为36 8%,玻璃化温度为-43 6℃。     

偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷对炭黑增强丁腈橡胶性能的影响

考察了偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的用量对炭黑增强丁腈橡胶(NBR)硫化胶的交联密度、物理机械性能及动态性能的影响。结果表明,KH550的加入明显提高了NBR硫化胶的交联密度,且使NBR硫化胶的耐老化性能得到改善;当KH550用量为2份时,NBR硫化胶具有较佳的物理机械性能,NBR硫化胶的Payne效应最小,在高、低应变下均具有较低的滞后损失和动态温升,同时改善了老化前后NBR硫化胶的耐屈挠性。     

SiO2/APTES/Zn2 BDC2 DABCO复合膜的制备和性能研究

将含有氨基的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)接枝在多孔SiO2片上,得到氨基活化的多孔SiO2基底SiO2/APTES.以氨基活化的多孔SiO2为基底制备大面积连续致密的无机膜三乙烯二胺对苯二酸合锌(Zn2 BDC2DABCO),即SiO2/APTES/Zn2BDC2DABCO复合膜.通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、气体分离测试对得到的复合膜的化学结构、表面形貌和气体分离性能等进行了表征分析.结果表明:制备的复合膜具有与模拟的立方体结构具有一致的晶相,且无机膜连续致密,无缺陷;气体分离测试结果显示该无机膜对CO2具有很好的选择性,可以用来分离和回收CO2.     

板状NH2-SBA-15的一步合成及其吸附性能

以3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)为功能化试剂,采用水热一步合成法制备出氨基功能化材料NH2-SBA-15.通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、Fourier红外光谱、N2吸附-脱附和X射线能谱(EDS)对NH2-SBA-15的介孔结构、氨基的负载进行了表征.结果表明,与板状SBA-15相比,氨基功能化样品NH2-SBA-15同样具有板状形貌和二维六方的短孔道介孔结构;随着APTMS量的增加,样品中嵌入的氨基物种增多,样品的短程有序性变差,比表面积降低,孔径减小,部分孔道口发生堵塞.对阴离子染料刚果红的吸附实验表明,氨基功能化后试样的吸附能力增强,其中,APTMS/正硅酸乙酯(TEOS)摩尔比为0.2的试样吸附效果最好,50 mg试样室温下吸附100 mL的0.30mmol/L的刚果红溶液,6min后达到吸附平衡,吸附率为97.5％;试样对刚果红的饱和吸附量可达0.60 mmol/g.     

Surface modification of TiO2 nanoparticles with silane coupling agent for nanocomposite with poly(butyl acrylate)

Abstract

In order to enhance the compatibility of TiO₂ nanoparticles in poly(butyl acrylate) (PBA) matrix, surface modification of TiO₂ was conducted using 3-methacryloxypropyl-trimethoxysilane (MPS). To improve the effect of surface modification, TiO₂ was predispersed in ethanol via ultrasonic waves. The process was investigated in detail to obtain the optimum condition of ultrasonic dispersion. The dispersion of TiO₂ in ethanol was evaluated via sedimentation rate. Fourier transform infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis were performed to investigate the effect of surface modification. It was found that the organic functional groups of MPS had been successfully grafted onto the surface of TiO₂ nanoparticles. Finally, both neat PBA film and TiO₂/PBA composite film were prepared and characterised. The modified TiO₂ presented good compatibility in PBA matrix.     

UV/H2O2氧化联合Ca(OH)2吸收同时脱硫脱硝

在小型紫外光-鼓泡床反应器中,对UV/H₂O₂氧化联合Ca(OH)₂吸收同时脱除燃煤烟气中NO与SO₂的主要影响因素[H₂O₂浓度、紫外光辐射强度、Ca(OH)₂浓度、NO浓度、溶液温度、烟气流量以及SO₂浓度]进行了考察。采用烟气分析仪和离子色谱仪分别对尾气中的NO₂和液相阴离子作了检测分析。结果显示:在本文所有实验条件下,SO₂均能实现完全脱除。随着H₂O₂浓度、紫外光辐射强度和Ca(OH)₂浓度的增加,NO的脱除效率均呈现先大幅度增加后轻微变化的趋势。NO脱除效率随烟气流量和NO浓度的增加均有大幅度下降。随着溶液温度和SO₂浓度的增加,NO脱除效率仅有微小的下降。离子色谱分析表明,反应产物主要是SO₄^2-和NO₃^-,同时有少量的NO₂^-产生。尾气中未能检测到有害气体NO₂。     

Surface modification of TiO2 nano-particles with silane coupling agent and investigation of its effect on the properties of polyurethane composite coating

Surface modification and characterization of TiO₂ nano-particles as an additive in a polyurethane clear coat were investigated. For the improvement of nano-particles dispersion and increasing possible interactions between nano-particles and polymeric matrix, the surface of the nano-particles was modified with amino propyl trimethoxy silane (APS). Equivalent amount of APS for monolayer formation on the nano-particles surface was determined by means of elemental analysis (CHN). The grafting of APS on the TiO₂ nano-particles surface was characterized with TGA and FTIR techniques. Mechanical properties of coatings containing various amount of TiO₂ nano-particles were evaluated with DMA technique and tensile strength measurement. UV–vis spectroscopy was employed to evaluate the absorbance and transmittance of the nano-TiO₂ composite coatings in the wavelength range of 230–700 nm.     

木质素磺酸钠在TiO2/水界面的吸附特性

木质素磺酸钠在固体表面的吸附特性决定了其应用性能,利用红外和紫外分光光度仪,采用剩余质量分数法研究了温度、pH值、无机盐和氢键破坏剂脲对木质素磺酸钠在TiO₂/水界面吸附动力学和等温吸附性能的影响,初步探讨了其在固液界面的吸附作用机理。结果表明,该吸附为单层多点式吸附,随着温度升高和pH值减小,木质素磺酸钠在TiO₂/水界面的吸附速率常数和饱和吸附量均增大,而离子强度的增大和脲的加入却使吸附速率常数减小;木质素磺酸钠在TiO₂/水界面的吸附驱动力为静电、疏水和氢键作用,疏水作用力可显著增加其吸附量。     

介质阻挡放电中气体成分对NOx脱除的影响

利用介质阻挡放电(DBD)产生低温等离子体进行烟气的脱硝实验,研究了在乙烯存在的条件下,温度和其他烟气成分对NO_x脱除率的影响。结果表明:随着温度的升高,NO脱除速率增快;模拟烟气中加入CO₂,在能量密度较低时,CO₂作为电负性分子会降低自由基的生成,导致NO的脱除率降低,随着能量密度的升高,CO₂对NO脱除的影响减小;模拟烟气中加入水后可以产生更多的OH、HO₂等自由基,促进NO的氧化;SO₂的加入会与自由基O反应,使初始反应中O与C₂H₄的反应速率减弱,从而影响了NO的氧化速率,但O₃、HO₂等强氧化自由基会优先与NO反应,因此SO₂的加入不会影响NO最终的脱除率。     

K2Ti4O9制备TiO2-B纤维快速嵌锂负极材料

以四钛酸钾(K₂Ti₄O₉)经离子交换得到的四钛酸(H₂Ti₄O₉·xH₂O)为前驱体,经过不同温度热处理得到不同结晶度的氧化钛纤维。对样品进行XRD、Raman、FE-SEM及TEM等结构形貌表征,发现600℃烧结可得到纯相、高结晶度的TiO₂-B材料。并考察了其作为锂离子电池负极材料的容量、倍率和稳定性。嵌锂性能测试发现,TiO₂-B相材料的首放容量可以达到225 mA·h·g^-1,比相近结构的锐钛矿(anatase)相材料高50 mA·h·g^-1,即22.5%的容量。与相似结构anatase材料的倍率结果对比发现,TiO₂-B纤维倍率性能更高,主要是TiO₂-B纤维的开放结构使其锂离子扩散系数达到1.92×10^-7 cm²·s^-1,是anatase相材料的8倍。1 C稳定性测试发现循环80次后容量仍然高于anatase,且最终容量稳定在159 mA·h·g^-1,比anatase材料的64 mA·h·g^-1高1.5倍。     

亚硝酸盐对聚磷菌反硝化除磷代谢及N2O产生的影响

以乙酸钠/丙酸交替为碳源的强化生物除磷(enhance biological phosphorus removal, EBPR)系统为研究对象,母反应器内种泥在厌氧/好氧的运行条件下已培养340 d,聚磷菌富集纯度达到92%±3%,考察了不同浓度亚硝酸盐氮(44.64、70.3、94.33、112.36 mg NO₂^--N·L^-1)为电子受体对聚磷菌缺氧吸磷代谢的影响。结果表明,从未经缺氧驯化的高纯度聚磷菌也可以进行反硝化除磷代谢。在缺氧反应过程中NO₂^--N还原速率、PO₄^3--P吸收速率、PHA降解速率随着亚硝酸浓度升高呈下降趋势,但是在初始亚硝酸盐氮浓度最高为112.36 mg NO₂^--N·L^-1条件下,代谢并未停止,此时亚硝酸盐还原速率与磷酸盐吸收速率仍可以分别达到2.61 mg NO₂^--N·(g MLSS)^-1·h^-1和3.0 mg PO₄^3--P·(g MLSS)^-1·h^-1。聚磷菌在以细胞内PHA作为碳源以NO₂^--N作为电子受体反硝化除磷代谢过程中,由于初始亚硝酸盐的抑制作用使NO₂^--N还原速率大于N₂O还原速率,从而产生大量的N₂O积累。初始投加NO₂^--N浓度为44.64、70.3、94.33、112.36 mg NO₂^--N·L^-1时,产生的N₂O占TN的比例分别为63.5%、49.0%、30.2%、24.0%。在底物充足的条件下,代谢中积累的N₂O可以通过延长缺氧搅拌时间,使其转化为N₂。     

聚乙二醇在硅酸二钙表面吸附的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究了在真空和水溶液环境下聚乙二醇在β-2CaO·SiO₂表面吸附的规律及其机理。在真空环境下聚乙二醇与β-2CaO·SiO₂不同晶面的吸附强弱顺序依次为:(110)>(010)>(011)>(001)≈(101)>(100);而在水溶液环境下其吸附强弱顺序为:(010)≈(110)≈(001)>(011)>(101)>(100)。真空和水溶液环境下在343～363 K时温度对聚乙二醇与β-2CaO·SiO₂(110)晶面相互作用时的单位面积吸附能影响不大,但当在聚合物链节数较小时单位面积吸附能随链节数的增加而明显增加。在水溶液的环境中,分别构造了β-2CaO·SiO₂和聚乙二醇与水分子的径向分布函数,水分子与聚合物、β-2CaO·SiO₂表面之间都存在吸附能,由于水分子较小,其对聚合物与晶面的吸附产生排斥作用,导致聚合物在水环境中与硅酸二钙晶体吸附能降低。     

Efficient preparation of hybrid nanocomposite coatings based on poly(vinyl alcohol) and silane coupling agent modified TiO2 nanoparticles

In the present investigation, at first, the surface of titanium dioxide (TiO₂) nanoparticles was modified with γ-aminopropyltriethoxy silane as a coupling agent. Then a new kind of poly(vinyl alcohol)/titanium dioxide (PVA/TiO₂) nanocomposites coating with different modified TiO₂ loading were prepared under ultrasonic irradiation process. Finally, these nanocomposites coating were used for fabrication of PVA/TiO₂ films via solution casting method. The resulting nanocomposites were fully characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), powder X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis/derivative thermal gravimetric (TGA/DTG), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The TEM and SEM results indicated that the surface modified nanoparticles were dispersed homogeneously in PVA matrix on nanoscale and based on obtained results a possible mechanism was proposed for ultrasonic induced nanocomposite fabrication. TGA confirmed that the heat stability of the nanocomposite was improved. UV–vis spectroscopy was employed to evaluate the absorbance and transmittance behavior of the PVA/TiO₂ nanocomposite films in the wavelength range of 200–800 nm. The results showed that this type of films could be used as a coating to shield against UV light.     

新型CO2低温捕集与N2/O2分离复合系统性能分析

提出了一种CO₂低温捕集液化与N₂/O₂分离的新型复合系统,并且对该系统的性能以及优势进行了分析。这一系统不仅将CO₂低温捕集液化与N₂/O₂的分离结合起来,而且能达到降低能耗与减少投资的目的。采用理论分析和软件模拟相结合的方法,对该系统进行可行性分析。结果显示,这一新型系统不仅能量消耗低于传统醇胺吸收捕集CO₂的系统,该新型复合系统捕集1 t CO₂耗能3.29 GJ·t^-1,而传统MDEA吸收法耗能4.11 GJ·t^-1。而且在该系统中,CO₂分离液化的同时,可以获得副产物N₂与O₂。本研究阐明了一种CO₂低温捕集液化与N₂/O₂分离复合系统的新思想。