无机盐/离子液体对再生纤维素结构与性能的影响

合成了一种离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑亚磷酸甲酯盐([Amim][(MeO)PHO_2]),这种离子液体能很好地溶解纤维素,并加入与其阴离子结构类似的无机盐亚磷酸氢二钠(Na_2PHO_3)组成复合溶解体系。文中研究了离子液体和复合体系对纤维素结构与性能的影响,通过对原生和再生纤维素展开红外光谱、热重分析、X射线衍射及聚合度的测试表征,结果显示再生纤维素没有发生衍生化,但热稳定性和结晶度及聚合度均比原生纤维素低,且随着复合溶解体系中Na_2PHO_3含量的增大,从中再生出来的纤维素的聚合度越高、热降解温度越高、结晶度越低。这种结果可能是由于无机盐的加入降低了离子液体对纤维素的酸降解而导致的。     

纤维素在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐中溶解机理

通过分析纤维素/1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AmimCl)溶液在不同温度下浊度的变化和红外谱图变化,研究了纤维素在AmimCl中的溶解机理。温度升高,浊度变大,红外谱图羟基特征峰向高波数移动,说明纤维素与AmimCl的相互作用是氢键,而且温度升高会破坏纤维素/AmimCl溶液中的氢键,从而导致纤维素在AmimCl中析出。向纤维素/AmimCl溶液加入尿素、LiCl、KH_2PO_2、K_2SO_4和KPF_6等不同的氢键受体,用核磁共振方法研究了这些氢键受体与AmimCl的相互作用,核磁研究表明,氢键受体与AmimCl相容性越好,溶解纤维素能力越大,进一步说明了纤维素与AmimCl间的氢键作用。根据这一结论,指导合成了3种新型离子液体,并考察了这些溶剂体系对于纤维素的溶解性。     

纤维素/壳聚糖复合材料的制备与应用研究进展

纤维素/壳聚糖复合材料利用纤维素提高了共混材料的力学性能,同时保持了壳聚糖优良的生物相容性和抗菌性,无毒无污染。但是二者分子内和分子间含有大量的氢键,使得在水和常规有机溶剂中很难溶解,限制了复合材料的加工和应用,离子液体的出现为二者的溶解和复合提供了新的思路。综述了纤维素/壳聚糖复合材料的制备方法、制备体系及在工业吸附、生物医疗、食品包装和纺织工业领域的应用,重点介绍了离子液体在此复合材料制备过程中的应用,以为纤维素/壳聚糖复合材料的制备工艺和应用发展提供参考。     

烷基咪唑离子液体插层高岭石的制备与表征

为研究离子液体插层高岭石复合材料的性能,利用三步插层法合成离子液体1-乙基-3-甲基咪唑溴盐/高岭石(K-[Emim]Br)、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐/高岭石(K-[Bmim]Br),采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、差热分析法(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)及紫外吸收光谱(UV)等技术对产物进行表征.结果表明:离子液体分子已经进入到高岭石层间,将片层撑开,增大了层间距,说明其插层成功;离子液体与高岭石内表面羟基形成氢键;离子液体插层后,高岭石的脱羟基温度由492℃分别上升到501和494℃,热稳定性能得到提升;插层复合物的形貌较原始高岭石有了明显改变;复合物在紫外区域具有良好的紫外吸收性能.     

羟基离子液体中单晶金纳米片的制备与表征(英文)

羟基功能化离子液体氯化1-(3-羟丙基)-3-甲基咪唑中,微波加热还原HAuCl4.4H2O制备了多边形单晶金纳米片,制备过程不需要额外添加包覆剂。产物用扫描电镜、透射电镜、选区电子衍射、能谱、X射线衍射和紫外可见分光光度计等进行了表征。产物的形状和大小可以通过控制反应条件如反应温度、反应物浓度等进行控制。50毫克HAuCl4.4H2O溶解于1毫升羟基功能化离子液体中,在140℃进行还原反应时,得到平面尺寸达16微米,厚度约为35纳米的单晶金纳米片。在单晶金纳米片的制备反应中,离子液体氯化1-(3-羟丙基-)3-甲基咪唑同时起到了反应介质、还原剂和包覆剂的作用。     

溶剂对偶氮苯酚羟基反应选择性的影响

分别通过选择二氯甲烷和四氢呋喃为溶剂,使在含有两个活性羟基的4-硝基-2′,4′-二羟基偶氮苯(镁试剂)与对氯甲基苯甲酰氯的酯化反应中,镁试剂发生选择性的对位羟基取代,得到4-硝基-2′-羟基-4′-对氯甲基苯甲酰氧基偶氮苯。用1H-NMR证实了产物结构。结果表明,在含有分子内氢键的镁试剂参与的选择性酯化反应中,二氯甲烷比四氢呋喃更适合作反应溶剂,产率从15%提高到40%。     

磷酸酯类离子液体对纤维素溶解性能的研究

采用一步法合成了两种磷酸酯类离子液体:1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐([MMIM]DMP)和1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM]DEP),并比较了它们对纤维素的溶解性能。结果表明,两种离子液体均能在一定条件下溶解纤维素,而[EMIM]DEP表现出较优的溶解能力,再生得到纤维素膜;随着溶解温度的升高,溶解时间缩短。采用红外光谱(FT-IR)、热重失重(TGA)分析、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对再生前后的纤维素进行了表征。结果表明,未经活化的纤维素可直接溶于离子液体中而不发生其它衍生化反应;溶解再生后的纤维素晶型发生变化;经[EMIM]DEP溶解再生后纤维素热稳定性和聚合度下降较小,再生纤维素膜结构致密均一。     

离子液体辅助水热合成CeO_2纳米棒（英文）

以CeCl6·6H2O和NH3·6H2O为原料,使用离子液体1-丁基-3甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)辅助水热法在160℃下合成了Ce O2纳米棒。采用X射线衍射(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对样品的结构和形貌进行了表征。实验结果表明:使用离子液体辅助水热法制备的产物为Ce O2纳米棒,而没有离子液体时产物则为外形无规则的纳米颗粒。所制备的纳米棒直径为13~25 nm,长度为200~500 nm。增大离子液体的用量将得到纳米颗粒。此外,升高水热温度至180℃所得样品为直径19~24 nm的纳米球,该纳米球由2 nm的纳米晶团聚而成。     

胶原/纤维素/壳聚糖凝胶珠对水溶液中Ni~(2+)的吸附

在以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([C4mim]Cl)为溶剂,制备胶原和纤维素复合凝胶珠吸附剂过程中,加入少量壳聚糖对凝胶珠进行改性。吸附实验结果显示,胶原/纤维素/壳聚糖凝胶珠(CCHB-CS,质量比2/3/1)能有效吸附水溶液中的Ni 2+,相较于胶原/纤维素凝胶珠(CCHB,质量比1/1)和壳聚糖/纤维素凝胶珠(CCSHB,质量比1/1),CCHBCS对Ni 2+离子的吸附能力有所降低;溶液pH值会影响CCHB-CS对Ni 2+的吸附,pH7.0为最佳条件;Langmuir单分子吸附模型适用于描述CCHB-CS吸附行为。     

一浴法角蛋白/纤维素复合膜制备与性能研究

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐为溶剂,采用一浴法溶解角蛋白和纤维素两种天然高分子,并制备复合薄膜。研究了角蛋白在复合膜中的存在形式及其含量对复合膜表面形貌、润湿性、热稳定性以及力学性能的影响。结果表明,再生角蛋白以颗粒形式包埋于纤维素基体中,使复合膜的表面形貌呈现越来越粗糙的趋势,从而赋予复合膜良好的表面润湿性能,接触角从84°减小至47°;同时角蛋白大分子容易与纤维素大分子形成氢键和分子间作用力,使复合膜的热稳定性略有增加,断裂强度从30 MPa增加到62 MPa。     

纤维素-聚丁二酸丁二醇酯复合薄膜的制备

目的利用添加剂改善离子液体溶剂再生纤维素的性能。方法以离子液体为纤维素溶剂,利用柔性聚丁二酸丁二醇酯(PBS)增韧纤维素薄膜,并对复合薄膜的结构进行研究。利用拉伸实验仪和扫描电子显微镜,研究复合薄膜的力学性能及拉伸机理。结果 PBS质量分数为1%时,复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率由纯纤维素的45.6 MPa和7.21%提高到58 MPa和15.6%,分别提高了30.7%和48.2%。结论 PBS是以共混的形式存在于纤维素基体中,它们之间没有化学键作用,PBS的含量显著影响其颗粒的大小和分散状态。低含量下PBS微颗粒均匀分散在纤维素基体内,降低了纤维素分子间氢键的密度,有利于纤维素分子链滑移,增强复合薄膜韧性。     

功能化离子液体对纤维素的溶解性能研究

功能化离子液体氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑盐是纤维素的新型良溶剂,在70 ℃时微晶纤维素的溶解能力达到5%～7%.向离子液体纤维素溶液中加入去离子水可获得再生纤维素.用XRD,FT-IR和TGA对再生纤维素进行了表征,IR和XRD数据表明,功能化离子液体是纤维素的直接溶剂,但TGA数据则表明再生纤维素的热稳定性有所降低,热失重残留物有所增加.对溶解机理进行了初步讨论.     

聚丙烯酰胺/聚乙烯醇共混物相容性及力学性能的微观理论研究

采用分子动力学的理论方法,从微观分子相互作用的层面研究了PAM/PVA共混体系,分别从组分间的相容性、结合能以及对相关函数分析3方面阐述了共混体系间相互作用的机理及本质,通过对组分不同质量配比体系的静态力学分析,研究了组分不同质量配比对体系力学性能的影响。结果表明,PAM与PVA组成的共混物相容性极好,而体系中单组分间的结合能随着PVA含量的增加反而减小,主要原因是质量相同的PAM链所含极性官能团的数目要高于PVA链;此外,对相关函数分析表明,单组分间主要是通过氢键形成相互作用,且共混体系中酰胺基(—NH2)、羰基(—CO)、羟基(—OH)官能团与周围H原子形成氢键的可能性关系为O(-C=O)O(-OH)N(-NH2),这也是酰胺基(—NH2)、羰基(—CO)、羟基(—OH)官能团极性强弱关系的反映;单组分不同质量配比模型的静态力学分析表明,随着共混体系中PVA组分含量的增加,体系弹性系数、各项工程模量、柯西压值均呈上升趋势,即PVA含量的增加可以明显改善PAM的力学性能及其延展性。     

利用粘度法和二维红外相关光谱法研究胶原/羟丙甲基纤维素共混物的相互作用

采用粘度法和二维红外相关光谱法对胶原/羟丙甲基纤维素共混体系的相容性及相互作用进行了研究。粘度法测定结果表明,羟丙甲基纤维素含量<30%时共混体系相容,超过50%则不相容。二维红外相关光谱法的分析结果表明,当羟丙甲基纤维素含量<30%时,归属于羟丙甲基纤维素的C—O(H)伸缩振动峰1061cm-1与归属于胶原酰胺带的CO对称伸缩振动峰1660cm-1、N—H摇摆振动峰1553cm-1和N—H面内变形振动峰1238cm-1之间存在同步负交叉峰,表明胶原和羟丙甲基纤维素之间存在氢键作用;而当羟丙甲基纤维素含量>30%时,同步图中负交叉峰强度减小的同时同步峰1061cm-1的强度明显变大,表明此时羟丙甲基纤维素与胶原之间的氢键作用变弱,羟丙甲基纤维素更倾向于在自身分子之间形成氢键。     

结合分子模拟探讨液体复合材料中改性PBS与纤维素衍生物之间的相互作用

采用聚乙二醇(PEG)改性的聚丁二酸丁二醇酯(PEG/PBS)分别与改性纤维素羧甲基纤维素(CMC)和羟乙基纤维素(HEC)共混制备了在水相均匀分散的聚酯/纤维素新型液体复合材料,并结合分子模拟技术对液体复合材料间的相互作用机制进行了研究。结果表明:1 H-NMR证明了PEG/PBS共聚物具有预期的化学结构;分子动力学模拟表明PBS呈现螺旋结构,PEG的引入改变了其结构的规整性,且有效提高了共聚物分子链的极性和柔顺性,改善了其与纤维素衍生物的相容性。复合材料的能量分布结果表明PEG/PBS中醚、酯基官能团与纤维素衍生物中的羟基官能团之间存在较强的氢键作用和范德华力。FTIR谱图中官能团(如—OH、—OCO—、—COOH、—C—O—C—等)吸收峰频率的偏移、SEM照片中表界面形态的变化、EDS能谱中C和O元素的含量变化等表明PBS及其醚化PEG/PBS与CMC的官能团之间发生了相互作用,且醚化改性后相互作用增强,复合材料的透过率由50%提高到70%以上,热稳定性和柔韧性均提高,验证了分子模拟的结果。     

C12A7-O~-材料抗菌性能及机理研究

使用气固反应方法制备了[Ca24Al28O64]4+.4O-(C12A7-O-)粉末材料,运用X射线衍射(XRD)和电子自旋共振(ESR)对抗菌实验前后C12A7-O-材料结构特性的变化进行了表征,研究了C12A7-O-材料在溶液中对大肠杆菌E.Coli的抗菌性能.实验结果表明,C12A7-O-材料中含有的O-浓度约为2×1020/cm3.1mg/mL的C12A7-O-水溶液中,O-浓度约为4×1016/cm3.当菌液浓度为105cfu/mL时,1mg/mL的C12A7-O-水溶液可在1h内将大肠杆菌浓度降低99.98%.通过对比实验和分析发现,C12A7-O-粉末释放的O-离子是C12A7-O-溶液具有抗菌作用的重要因素之一.     

离子液体中纤维素/TiO_2复合材料的制备及其性能

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐BMIMCl为反应介质,钛酸丁酯作为钛前驱物,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2,并将其负载在纤维素上,制备纤维素/TiO_2复合材料。采用单因素实验对反应条件进行优化,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外光漫反射(DRS)及热分析仪(TG)对复合材料结构及性能进行表征。以紫外光为光源,研究纤维素/TiO_2复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解性能。结果表明:采用离子液体BMIMCl作为反应介质,可在常温常压下制备出高活性的光催化复合材料;TiO_2负载于纤维素后的复合材料对甲基橙的降解率在80min达到97.09%,与未负载的纳米TiO_2光催化剂相比,复合材料对甲基橙的降解率提高了37%。纤维素/TiO_2复合材料重复利用4次后对甲基橙的降解率仍能达到62.66%。     

低pH值条件下纤维状 ZrO2水合物的制备

以无机盐氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)为原料,H2O2为水解促进剂,乙醇为溶剂,低pH值条件下制备了纤维状ZrO2水合物．运用FT-IR、TG、XRD研究了ZrO2水合物的组成、结构和热稳定性,用光学显微镜、FESEM对ZrO2水合物的形貌及其形成机理进行了分析．结果表明,ZrO2水合物分子简式为Zr(μ-OH)2(OH)2·2H2O;经80℃干燥的ZrO2水合物为非晶态,随热处理温度的升高,物相结构由亚稳四方相向单斜相转变;ZrO2水合物是由尺寸较小的短纤维通过表面羟基的氢键作用,按一定方式聚集而成的尺寸较大的纤维簇．     

纤维素离子凝胶的制备及性能

开发高性能的导电凝胶已经成为推动柔性电子设备进一步发展的基石。以天然纤维素为凝胶骨架,以离子液体为导电介质,通过加热溶解-冷却凝胶化过程可以制备高性能的绿色离子液体-纤维素复合凝胶(CGel)。复合凝胶中的纤维素基体呈现三维网络结构,并包含大量的孔洞,可以有效吸附和储存离子液体,实现离子液体在纤维素基体中的均匀分布。纤维素离子复合凝胶具有较高的模量(G′>G″)、优异的透明度(88%)、良好的电学性能(2.2 mS/cm)及柔韧性。进一步通过高温加热-冷却凝胶化过程能够实现纤维素离子凝胶体系的再循环生产过程。纤维素离子凝胶展现了对水分子的高度敏感性,其电导率正比于工作湿度,有望应用于环境湿度及人体皮肤状况的高效监督检测。      

Yb3+掺杂SiO2-Bi2O3-B2O3玻璃的物理性质及光谱性质

选取玻璃组分60SiO2-xBi2O3-(30-x)B2O3-2K2O-7Na2O-1Yb2O3(以mo1％记，x=0，5，10，15，20，25，30)为研究对象．通过测试试样的物理性质和光谱性质，应用倒易法(reciprocity method)计算Yb^3 离子的受激发射截面(σeml)，并且计算了Yb^3 的自发辐射几率(Arad)，2F5／2能级的辐射寿命(Trad)．讨论了玻璃中Bi2O3和B2O3的组成变化对其物理性质、Yb^3 离子的吸收特性、发光特性以及OH^-离子对实测Yb^3 荧光寿命(Tf)的影响．结果表明：Yb^3 掺杂的SiO2-Bi2O3-B2O3具有较好的光谱性能，是一种新型的Yb^3 掺杂双包层光纤候选基质材料．