具有不同取代基数量铁酞菁衍生物改性双极膜的性能研究

分别用具有不同取代基数量铁酞菁衍生物加入羧甲基纤维素钠(CMC)阳离子交换膜中,制备改性的CMC/CS双极膜(BPM,CS∶壳聚糖)。结果表明,经铁酞菁改性后,阳膜的离子交换容量、亲水性和双极膜的机械性能均获得提高,双极膜的溶胀度下降。此外,改性后,铁酞菁衍生物可在双极膜中间界面层形成高荷电区,促进水解离,降低膜阻抗和槽电压。当电流密度为60 mA/cm2时,Fe2Pc2(COONa)12-CMC/CS BPM,FePc(COONa)8-C MC/CS BPM,FePc(COONa)4-CMC/CS BPM和CMC/CS BPM的膜电压分别为5.6,6.2,6.5,8.9 V。     

CuTsPc-SA/CuTAPc-CS双极膜在成对电合成L-半胱氨酸和L-磺基丙氨酸中的应用

用四磺酸基铜酞菁(CuTsPc)和四氨基铜酞菁(CuTAPc)改性海藻酸钠(SA)阳膜层和壳聚糖(CS)阴膜层,制备了CuTsPc-SA/CuTAPc-CS双极膜(BPM),并以CuTsPc-SA/CuTAPc-CSBPM作为电解槽隔膜,成对电合成L-磺基丙氨酸和L-半胱氨酸。研究结果表明,四磺酸基铜酞菁和四氨基铜酞菁可以促进双极膜中间层水的解离,大大降低膜阻抗和膜电阻压降(即IR降),当电流密度为45mA/cm2时,在1mol/LNa2SO4溶液中,CuTsPc-SA/CuTAPc-CS双极膜的IR降仅为0.3V。综合考虑电流效率和产量两个因素,电合成时电槽的电流密度以35mA/cm2为宜。     

纳米SiO2改性海藻酸钠/壳聚糖双极膜的制备与表征

在壳聚糖(CS)阴离子交换膜层中添加纳米SiO2,制备了PVA-SA/SiO2-CS双极膜(其中,PVA:聚乙烯醇;SA:海藻酸钠),并用扫描电镜、热重、电子万能试验机、接触角测定仪、J-V关系和交流阻抗谱等对其进行了表征。研究结果表明,双极膜经纳米SiO2改性后,亲水性得以提高,壳聚糖膜的接触角从104.01°下降到78.39°。膜亲水性的提高增强了膜与水分子间的作用,减弱了水的键合力,促进了中间界面层水的解离,降低了双极膜电阻压降(IR降)和槽电压,当电流密度为45 mA.cm.2时,槽电压从9.0 V下降到6.2 V。此外,添加纳米SiO2还可提高双极膜热稳定性和机械性能,双极膜的断裂伸长率从81.29%提高到87.67%,杨氏模量从30.68 MPa提高到79.59 MPa。     

纳米二氧化钛-氧化锌改性双极膜制备与表征

在壳聚糖(CS)阴离子交换膜层中添加纳米二氧化钛-氧化锌复合半导体材料,制备了PVA-SA/TiO2-ZnO-CS双极膜(其中:PVA为聚乙烯醇;SA为海藻酸钠),并用热重分析等对其进行了表征。研究结果表明,纳米二氧化钛-氧化锌复合半导体材料较纳米氧化锌或纳米二氧化钛单一半导体材料具有更强的光催化双极膜中间界面层水解离能力,能大大降低双极膜的膜阻抗和膜电阻压降(IR降)。当电流密度为60 mA/cm2时,在高压汞灯照射下,PVA-SA/TiO2-ZnO-CS双极膜的槽电压较没有高压汞灯照射时下降了1.0 V;而PVA-SA/TiO2-CS双极膜和PVA-SA/ZnO-CS双极膜仅分别下降了0.7 V和0.6 V。此外,添加纳米二氧化钛-氧化锌复合半导体材料可提高双极膜的亲水性、热稳定性和机械性能。     

双极膜成对电合成L-磺基丙氨酸和L-半胱氨酸

利用自制的CuTsPc-SA/CuTAPc-CS双极膜（CuTsPc：四磺酸基铜酞菁;SA：海藻酸钠;CuTAPc：四氨基铜酞菁;CS：壳聚糖）作为电解槽隔膜,成对电解L-胱氨酸合成L-磺基丙氨酸和L-半胱氨酸,提高了电流效率,降低了生产成本。研究表明,电解时电流密度以35mA/cm^2为宜,阴极室L-胱氨酸的初始浓度以0.65mol/L为宜。当氢溴酸浓度为3 mol/L时,阳极室电流效率达到最大值,为85.1%。     

N-B共掺杂改性二氧化钛双极膜制备及光电催化降解苯酚的应用研究

以钛酸丁酯为钛源,无水乙醇为抑制剂,加入一定量的硼酸和氨水,制得N-B共掺杂的二氧化钛光催化剂。壳聚糖(CS)经N-B/TiO_2改性后作为阴膜层材料,以天然高分子海藻酸钠(SA)作为阳膜层材料。将柔性链聚乙烯醇(PVA)分别与CS和SA共混,用来增强双极膜界面层的兼容性和柔韧性。分别用氯化铁和戊二醛对阴、阳膜层进行交联改性,制备SA-N-B/TiO_2-CS双极膜,并将该双极膜作为电解槽的隔膜通过光电催化模拟降解苯酚废水,测定苯酚废水降解率。     

m（SA-CS）双极膜在盐湖卤水离子分离中的应用

海藻酸钠经二价钙离子改性后作为阳膜层,用戊二醛改性壳聚糖制备了阴膜溶胶,将阴膜溶胶流延于阳膜层上,制备了Ca2＋-SA/戊二醛-CS双极膜m（SA-CS）BPM。测定了双极膜的红外光谱、热重分析和机械性能。将m（SA-CS）BPM应用于从盐湖卤水提取锂,二价离子的透过率均小于2%,而一价离子的透过率均大于20%。表明该双极膜能够有效分离卤水中的一价、二价金属离子。     

纳米SnO2-TiO2改性双极膜的制备及表征

将纳米SnO2-TiO2复合半导体材料添加到壳聚糖(CS)阴离子交换膜中,制备了PVA-CMC/nano-SnO2-TiO2-CS双极膜(CMC羧甲基纤维素钠,PVA聚乙烯醇),并用扫描电镜、接触角测定仪等对其进行了表征。研究表明,添加纳米SnO2-TiO2可提高双极膜的亲水性和机械性能。在高压汞灯照射下,纳米SnO2-TiO2复合半导体材料较纳米SnO2或纳米TiO2单一半导体材料具有更强的光催化双极膜中间界面层水解离能力,从而大大降低双极膜的膜阻抗和膜电阻压降(即IR降)。     

纳米SnO_2-TiO_2改性双极膜的制备及表征

将纳米SnO2-TiO2复合半导体材料添加到壳聚糖（CS）阴离子交换膜中,制备了PVA-CMC/nano-SnO2-TiO2-CS双极膜（CMC羧甲基纤维素钠,PVA聚乙烯醇）,并用扫描电镜、接触角测定仪等对其进行了表征。研究表明,添加纳米SnO2-TiO2可提高双极膜的亲水性和机械性能。在高压汞灯照射下,纳米SnO2-TiO2复合半导体材料较纳米SnO2或纳米TiO2单一半导体材料具有更强的光催化双极膜中间界面层水解离能力,从而大大降低双极膜的膜阻抗和膜电阻压降（即IR降）。     

纳米Fe~(3+)-TiO_2改性双极膜的制备、表征及其在海水中一、二价阳离子分离的应用

采用溶胶-凝胶法制备了Fe3+掺杂TiO2光催化剂。分析表明,制备的Fe3+-TiO2为锐钛矿型,其禁带宽度低于TiO2。将Fe3+-TiO2添加到聚乙烯醇-壳聚糖(PVA-CS)阴离子交换膜中,制备了PVA-CMC/Fe3+-TiO2-PVA-CS双极膜(BPM),(CMC:羧甲基纤维素钠)。研究结果表明,Fe3+-TiO2较TiO2具有更强的光催化双极膜中间界面层水解离能力,在太阳光照射下能大大提高水解离效率,降低双极膜膜阻抗和跨膜电压降。当电流密度为60 mA·cm-2时,PVA-CMC/Fe3+-TiO2-PVA-CS双极膜槽电压下降了0.8 V。此外,通过Fe3+-TiO2改性,CS膜亲水性和双极膜机械性能均获得提高。将改性后的双极膜用于分离模拟海水中一、二价阳离子,在太阳光照射下,K+离子和Na+离子双极膜透过率较无光照时有明显提高,电渗析2 h,K+离子和Na+离子的透过率分别为90.31%和82.93%,而二价阳离子的透过率均小于1.0%。     

改性海藻酸钠／壳聚糖双极膜成对电解制备乙醛酸

以镍网电极-改性海藻酸钠/壳聚糖双极膜(Ni-mSA/mCS BM)作为阴阳两室间的隔膜,利用双极膜的中间界面层水解离特性成对电解制备乙醛酸.水解离特性分析结果表明,双极膜中水解离后生成的H 透过mSA阳离子膜进入阴极室中,可及时补充草酸电还原生成乙醛酸过程中的H 消耗;OH(透过mCS阴离子膜进入阳极室中,与乙二醛电氧化生成乙醛酸过程中产生的H 结合生成H2O,可促进正向反应的速度.以饱和草酸和盐酸的混合液作阴极液,以10%乙二醛和10%KBr的混合液作阳极液,镍网为阴极,二氧化铅为阳极,在电流密度为20 mA·cm-2常温下电解,阴极电流效率达82.9%,阳极电流效率达75.7%,电解电压低于2.7 V.     

纳米石墨粉改性CMC-PVA/CS-PVA双极膜制备与表征

用不同功能化的纳米石墨粉改性CMC-PVA/CS-PVA双极膜。研究表明,改性可促进膜中间界面层水的解离,提高水解离效率,降低槽电压与膜阻抗。其促进水解离能力大小顺序为:CNPs-SO3H>CNPs-COOH>未功能化的CNPs。此外,纳米石墨粉的添加量对膜的综合性能有影响,最佳添加量为膜层材料质量的0.9%。     

P-mSA/mCS双极膜的制备及其在电合成2,3,5,6-四氯吡啶中的应用

以五氧化二磷、磷酸三乙酯和磷酸为反应剂,制备了磷酸化海藻酸钠(P-SA),经二茂铁离子改性后作为阳膜层;用乙酰基二茂铁改性壳聚糖制备了阴膜溶胶(mCS)。将阴膜溶胶流延于阳膜层上,制备了P-二茂铁-SA/乙酰基二茂铁-CS双极膜(P-mSA/mCSBPM)。测定了双极膜的电荷密度、H~+渗透性、交流阻抗、Ⅳ曲线和SEM。以化学镀方法将金属锌和镍的合金镀在阳离子交换膜层的表面上,以实现阴极室中的零极距电解。实验结果表明,以五氯吡啶(PCP)为原料,经电催化还原脱氯制备2,3,5,6-四氯吡啶(2,3,5,6-TCP),电流密度30 mA·cm~(-2)、电解时间40 min,电流效率70.1%、产率96%。与传统的Zn还原法相比,不仅省去了昂贵的金属还原剂的消耗,而且消除了锌泥对环境的污染。     

纳米石墨粉改性CMC-PVA/CS-PVA双极膜制备与表征

用不同功能化的纳米石墨粉改性CMC-PVA/CS-PVA双极膜。研究表明,改性可促进膜中间界面层水的解离,提高水解离效率,降低槽电压与膜阻抗。其促进水解离能力大小顺序为:CNPs-SO3HCNPs-COOH未功能化的CNPs。此外,纳米石墨粉的添加量对膜的综合性能有影响,最佳添加量为膜层材料质量的0.9%。     

两亲胆固醇壳聚糖碳酸酯的合成及其单分子膜的形成与性能研究

本文从壳聚糖结构特点出发,利用甲磺酸保护壳聚糖氨基,在羟基上引入胆固醇合成两亲性胆固醇壳聚糖碳酸酯(ACCC),利用FT-IR和~(13)C-NMR方法证明碳酸酯基的生成。采用Langmuir膜技术跟踪探究不同取代度ACCC的单分子膜在空气/水界面上的形成过程及膜性能,由表面压-单分子层表观面积(π-A)等温曲线得知,从气相到固相变化过程中两亲壳聚糖衍生物单分子经历从分散到集中,在空气/水界面上逐渐形成单分子膜,单分子膜稳定性和强度取决于胆固醇取代度的变化。取代度分别是2.6和3.9的ACCC的膜平均极限面积(A*)达到346.76和652.65cm~2,相应塌陷压值分别等于46.13和47.48mN/m,表明这两种胆固醇壳聚糖碳酸酯Langmuir膜具有良好的性能和稳定性。通过Langmuir-Blogett技术将单分子膜转移制备多层膜修饰的ITO电极。     

酞菁类盘状液晶材料研究进展

拥有大环π电子高度共轭结构的酞菁（Pc）核,具备自组装的潜在特征,且在可见光区域具有强吸收。经修饰改性的酞菁衍生物被应用于液晶显示、太阳能电池、非线性光学等光电材料中,其中液晶相行为影响材料性能方面更引人关注。通过修饰酞菁核可以改变液晶相行为,最具有代表性的修饰是酞菁核中心空腔阳离子配位和外围添加取代基团。经修饰改性的酞菁衍生物柱状自组装趋势明显,盘状中间相易形成,共轭层之间电子的传输能力得到增强,具备了作为光电材料基本性质。本文综述了近十几年来酞菁衍生物盘状液晶材料的研究进展,分析总结了酞菁核的结构修饰对其液晶性能影响之间的构效关系,最后进一步对酞菁衍生物盘状液晶在高性能材料合成方面存在缺陷和研究方向进行了展望。     

不同金属酞菁化合物对肿瘤细胞的光动力学疗法的研究

本文利用酞菁的光化学及光物理的光动力学原理,以不同金属酞菁产生单线态氧(~1O_2)作为参数探讨对肿瘤疾病的疗效。结论是不同种类基团及同种基团数目对疗效的影响,实验表明:含不同金属原子的酞菁化合物产生~1O_2的速率递减次序是:Zn Mg Cu Mn Co Fe。研究发现磺酸基数目增加可以增加酞菁的亲水性,但不同的磺酸基数目对光动力学疗法的效果也不同。疗效顺序为:MSPc MS_2Pc MS_3Pc MS4Pc MPc。对取代基位置在α位和β位的分析表明取代基位置对疗效影响不明显。     

酞菁类盘状液晶材料研究进展

拥有大环π电子高度共轭结构的酞菁（Pc）核，具备自组装的潜在特征，且在可见光区域具有强吸收。经修饰改性的酞菁衍生物被应用于液晶显示、太阳能电池、非线性光学等光电材料中。其中，液晶相行为影响材料性能方面更引人关注。通过修饰酞菁核可以改变液晶相行为，最具有代表性的修饰是酞菁核中心空腔阳离子配位和外围添加取代基团。经修饰改性的酞菁衍生物柱状自组装趋势明显，盘状中间相易形成，共轭层之间电子的传输能力得到增强，具备了作为光电材料的基本性质。该文综述了近十几年来酞菁衍生物盘状液晶材料的研究进展，总结了酞菁核的结构修饰对其液晶性能影响之间的构效关系，最后对酞菁衍生物盘状液晶在高性能材料合成方面存在的缺陷和研究方向进行了展望。     

金属酞菁及其取代衍生物的结构与光电性能研究进展

由于取代方式的不同,使得金属酞菁衍生物数目庞大,结构各异。晶体结构的不同,造成配合物光电性能等多种性质的改变。酞菁类光敏材料研究方法有溶剂调节法,相转移法、溶胶-凝胶法、气相沉积法和真空热蒸发等,这些技术调变了酞菁衍生物的光电导性能,在光动力疗法等领域意义重大。酞菁类气敏材料对某些气体具有选择性高、响应灵敏等特点,可用于气体传感器的制作。建议进一步探讨取代金属酞菁衍生物的光敏、气敏机理,以便在分子层次上优化设计分子的结构,改善材料性能,拓宽应用范围。     

生物分子及其衍生物对分离膜的仿生改性研究进展

利用生物分子及其衍生物对有机分离膜进行仿生改性,是提高分离膜的亲水性、生物相容性、抗污染能力和特异选择能力的重要手段.本工作对几种生物分子及其衍生物,如壳聚糖、肝素、磷酰胆碱、多巴胺等的结构和性能作了系统介绍,对各种改性方法进行了较详细的综述,最后简单介绍了改性膜的应用.