表界面化学在材料研究中的应用

表界面化学一直是人们研究的重要方向,本文综述了表界面化学知识在无机材料及复合材料中的应用,尤其近些年又一突破性的进展——在军工方面中的应用,总结了一些研究材料表界面的现代分析方法。研究表界面化学知识不仅对人们的生产、生活具有重要的意义,而且还对军工研究具有重要指导意义。     

可控设计的Co-N/C电催化剂及其氧还原反应活性

能源问题是事关国家发展和安全的重大问题,氧还原反应作为燃料电池阴极半反应近年来成为能源和电催化领域的研究热点之一.通过利用2,9-二甲基-1,10-邻菲啰啉与钴离子的配位形成配合物,将该配合物与炭黑混合均匀,经过中温热解和浓硝酸氧化后得到钴、氮表面修饰的碳负载纳米催化剂Co-N/C.实验首先利用旋转圆盘电极和旋转环盘电极(RRDE)考察了催化剂在不同pH值下的电催化氧还原性能.电化学测试结果表明,在碱性条件下,该催化剂具有与商业Pt/C相近的4电子氧还原催化性能.随后,通过SEM、TEM、XPS、XRD和FT-IR等设备对催化剂进行表征,以揭示Co-N/C催化剂4电子氧还原催化活性增强的来源.运用功能化修饰策略调控碳材料表面的催化活性位点和碳的电子结构,克服了本征碳材料催化活性不高的缺陷,为设计新型非贵金属氧还原反应催化剂提供了一种新的思路.     

氧化锰电催化析氧反应及其电极界面特性

析氧半反应是速控步骤。氧化锰（MnO_x）具有多价态,可形成多个子步骤降低活化能。二氧化钛（TiO₂）是抗氧化性半导体。考察两种氧化锰催化剂析氧性能,即滑动弧等离子体合成MnO_x（pM）和商业化（cM）,与商业化TiO₂ （cT）比较。通过理想极化电极系统（IPE）解析,表达电极界面特性,揭示三相界面与活性的关联。结果表明：对两种MnO_x 催化剂,pM比cM性能更优。碱性环境中,前者起始电位低180 mV,Tafel斜率近半。酸性中,均表现阶跃式极化,析氧性能相近。cM比cT催化剂析氧性能更优,起始电位低420 mV。溶液电阻R_s与活性变化趋势一致。对相同催化剂,考察I/C、担量、单双层结构,电容压降占比f_Cd与活性一致。对不同催化剂,考察cM, cT或pM, cM,f_Cd与活性不一致,这与多价态锰参与非法拉第过程有关。     

一体式再生燃料电池双效氧电极催化剂

对一体式可再生燃料电池双效氧电极催化剂进行研究,考察了析氧催化剂和贵金属Pt黑组成的复合催化剂的双效性能以及催化剂配比和焙烧温度对性能的影响,用XRD对催化剂的物相特性进行表征。结果表明：复合催化剂的燃料电池性能按以下顺序递减：Pt黑＞Pt/Ru/Ir＞Pt/Ru＞Pt/IrO2～Pt/Ir＞Pt/RuO2;水电解性能按以下顺序递减：Pt/IrO2＞Pt/RuO2＞Pt/Ir＞Pt黑。分析比较,Pt/IrO2复合催化剂表现出良好的燃料电池/水电解双功能特性以及循环稳定性,具有最佳的URFC能量转换效率。因此,Pt/IrO2复合催化剂是最适宜的双效氧电极催化剂。一定温度范围内的焙烧处理对Pt/IrO2催化剂燃料电池性能影响不大,而对水电解性能具有一定的影响,大电流密度运行,未焙烧处理的Pt/IrO2催化剂表现出更好的水电解性能。     

含氢硅油改性聚醚破乳剂的表界面性能研究

将聚醚破乳剂SP169、AP201和AE1910进行硅油改性获得改性破乳剂SISP、SIAP和SIAE,并通过红外光谱进行了结构表征.测定了上述破乳剂的表面参数cmc、γcmc、Γmax、Amin,结果显示改性后的破乳剂表面张力更低.动态油/水界面张力研究结果显示,多支化的SIAP和SIAE其降低油/水界面张力的能力更...     

Fe（OH）x-NiCoP界面结构强化电解水析氢

碳达峰碳中和目标推动了氢能产业的发展,而电解水制氢是清洁氢气的重要来源。然而,高活性非贵金属电催化材料在高电流密度下仍面临挑战。本研究通过电沉积法在低结晶度磷化物表面负载无定形Fe（OH）x,构建晶-非晶界面纳米针阵列,合成了Fe（OH）x-NiCoP双功能催化剂。表征结果显示,晶-非晶界面缩短了电化学反应中的离子/电子扩散路径,防止了磷化物腐蚀。引入Fe元素提高了材料的导电性,海胆状团簇结构提供高比表面积和粗糙表面,超亲水性加速了气泡分离和电解质接触。该催化剂在碱性溶液中对HER在高电流密度下表现出优异的电催化活性,1000 mA·cm^-2电流密度下析氢为224 mV,催化活性持续750小时。本研究为特殊晶-非晶界面催化剂的工业应用提供了新思路。     

Na-Fe_3O_4/ZSM-5催化剂上CO_2加氢反应汽油烃产物的组成调控

CO_2加氢直接合成汽油不仅有利于CO_2减排,还可减轻人们对化石能源的依赖。汽油馏分烃产物组成是决定汽油燃料品质的重要因素,其调控是该过程具有挑战性的研究热点。研究NaFe_3O_4/ZSM-5催化剂中分子筛的金属(La,Ga,Zn,Cu,Co)改性对CO_2加氢产物中汽油馏分烃组成的影响,结果表明,与其他金属相比,Cu改性ZSM-5分子筛组分可在保持较高汽油收率前提下,明显提高汽油产物中异构烷烃选择性。优化改性分子筛中Cu质量分数8%时,汽油馏分烃产物中异构烷烃含量最高。当Na-Fe_3O_4和Cu-ZSM-5采用分层填装方式时,汽油馏分烃产物中异构烷烃含量达50.5%,组成调控后富含异构烷烃汽油产品更符合汽油品质升级趋势需求。     

金属有机框架在电解水反应中的研究进展

金属有机框架(简称MOFs)是一类具有立体框架结构的多孔配位聚合物,它是由有机配体通过配位键连接无机金属簇组装形成的,由于具有可调节的孔道结构、较大的比表面积以及拓扑结构多样性等优点,MOFs在电解水领域显示出巨大的潜力。从电解水反应的基本原理入手,综述了近年来MOFs材料在电解水领域中的研究进展,重点介绍了MOF基电催化剂设计相关的策略,最后提出了MOFs材料在合成和应用方面面临的问题和挑战,并对这类材料未来的发展趋势进行了展望。     

碳纤维/环氧复合材料界面优化研究进展

从界面粘合理论、碳纤维表面改性、树脂基体改性等方面对碳纤维/环氧复合材料界面性能的研究进展进行了综述。表明界面对碳纤维/环氧复合材料充分发挥其优异性能起关键作用,其界面优化设计主要从碳纤维表面改性和树脂增韧改性入手,研究已取得一定进展;但亟需在界面作用机理、界面改善处理的工业化生产、纳米材料改性的技术难题等方面期待突破。     

Toughening and reinforcement of HDPE/CaCO3 blends by interfacial modification—interfacial interaction

To improve the mechanical properties and structure of HDPE/CaCO₃ composites, a type of modifier, consisting mainly of carboxylated polyethylene (CPE), and a type of CaCO₃ grafted with acrylamide (CaCO₃(SINGLE BOND)A) were used. The carboxyl group content of CPE was from 1 to 10%. The amide group content on the surface of the modified CaCO₃ was from 0.2 to 1.8%. The interfacial structure and interaction of ternary blends of HDPE, CPE, and CaCO₃(SINGLE BOND)A were studied. The results indicate that the higher the amide group content and the carboxyl group content, the higher the tensile and impact strength. This behavior has been attributed to a series of chemical and physico-chemical interactions taking place between the two components during the blending process which were confirmed by FTIR and extraction experiments. The improvement of interfacial adhesion by the CPE and CaCO₃(SINGLE BOND)A was also clearly revealed in the SEM of the fracture surface. © 1997 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 64: 1275–1281, 1997     

改进植物纤维/热塑性塑料复合材料界面相容性的技术进展

综述了国内外在改进天然植物纤维增强热塑性塑料复合材料界面相容性方面所做的研究工作及最新进展,分析了复合材料界面相容性的影响因素。目前改进界面相容性的方法主要包括:天然植物纤维的表面处理,如碱化和酯化预处理、接枝改性、浸润处理、表面物理加工;添加合适的界面改性剂(如界面相容剂、化学偶联剂、表面活性剂等);以及塑料基体改性等;其他因素对复合材料相容性也有影响。     

硬脂酸修饰Lipolase脂肪酶的性能

采用N-羟基琥珀酰亚胺活化法用硬脂酸对Lipolase脂肪酶进行了化学修饰。研究了Lipolase脂肪酶的水解活力和酯化活力,重点研究了界面催化活性和表/界面张力。实验结果表明:与未修饰酶相比,修饰Lipolase的水解活力略有下降,但正己烷中的酯化活力和界面水解活力均明显提高;修饰Lipolase降低表面张力与界面张力的能力提高。用LB技术制备Lipolase的单分子层膜,发现修饰Lipolase的∏-A曲线上移,表明修饰Lipolase更易在表面形成单分子层膜。可见Lipolase脂肪酶经硬脂酸修饰后界面活性提高、有利于在有机相或两相界面催化化学反应。     

Span60表面改性重质碳酸钙粉体研究

以Span60为改性剂,乙醇为分散剂,采用球磨法对重质碳酸钙粉体进行表面改性。采用单因素实验考察了球磨转速、球磨时间、球料比、改性剂用量对改性样品的活化度、沉降体积、吸油值、粒度的影响。通过正交实验确定了优化改性条件为：球磨转速为300 r/min,球磨时间为1.5 h,球料比（球磨珠与碳酸钙的质量比）为8∶1,改性剂用量为2%（质量分数）。结果表明,改性后的重钙粉体的活化度明显提高,沉降体积、吸油值、粒度均比改性前有明显降低。     

Improving interfacial compatibility by a micro–nano synergetic structure for high-performance epoxy composites

A multiscale functional filler of micro–nano synergetic structure was successfully prepared via in-situ growth of silica (SiO₂) on biomimetic dopamine modified carbon fiber (CF) surface. The CF-SiO₂ hybrid as a reinforcement possessed lubricating and reinforcing effect to enhance tribological performance, thermal stability and thermomechanical property of epoxy (EP) composites. The micro–nano synergetic structure was of great importance for ameliorating the compatibility and interfacial adhesion between CF and EP matrix, which was conductive to transferring stress from matrix to fiber and alleviating stress concentration. It was concluded that the friction coefficient and wear rate of EP/CF-SiO₂ were 0.382 and 1.12 × 10⁻⁵ mm³/N·m, that is, a decline of 58% and 2.5 times, respectively, compared to EP/CF. The CF-SiO₂ hybrid exhibited excellent friction-reducing and anti-wear performance.     

芳纶纤维界面改性研究进展

摘要：从物理法、化学法、生物酶法和浸渍法四个方面,综述了芳纶纤维(AF)的界面改性方法、作用效果及机理,并总结了AF界面改性的发展趋势。     

聚丙烯／玻璃纤维的界面改性研究（Ⅰ）：不同界面改性方法的比较

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的关键是提高非极性的聚丙烯和极性的玻璃纤维的界面粘结强度,本文比较了以双马来酰亚胺,聚丙烯－马来酸酐接枝共聚物,硅烷偶联剂作为界面剂的几种最为常见的界面改性方法对聚丙烯／玻璃纤维的界面改性效果,指出以聚丙烯－马来酸酐接枝共聚物作用面剂是最经济,最有效的聚丙烯／玻璃纤维的界面改性方法。     

PBO纤维表面改性及其与树脂基体界面性能研究

分别采用化学处理、等离子体处理、偶联剂处理、γ射线辐照等单一改性方法和“辐照+等离子体”、“辐照+等离子体+偶联剂”等综合改性方法对PBO纤维进行表面处理,之后对各种不同方法改性后的纤维进行了单丝拉伸强度、与树脂的接触角和单丝拔出性能测试.结果表明,经综合改性方法处理后的PBO纤维综合性能最优,单丝拉伸强度保持率为85.1％,与水的接触角达到74.15°;与未经表面处理的纤维相比,其与树脂基体间的粘结强度提高了48.6％.     

芳纶表面及界面改性技术的研究现状及发展趋势

本文综述了目前国内外针对芳纶表面进行改性的研究现状,对各种改性技术的特点进行了评述,并指出了其进一步的发展趋势。