TEMPO氧化修饰的天然多糖纳米纤维增强复合材料及其功能化研究进展

纤维素和几丁质具有相似的结构,是自然界中储量丰富的两类天然多糖。经2, 2, 6, 6-四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)氧化修饰制备的纤维素和几丁质纳米纤维,不仅具有多糖类物质的良好亲水性、生物可降解性、生物相容性及丰富的官能团(羟基、羧基、乙酰氨基和氨基等)所带来的特定化学性质,而且还具有纳米纤维的纳米尺寸效应、大比表面积、高表面活性、高结晶度和手性液晶相结构等特点,已成为生物质纳米材料领域的研究重点之一。本文对TEMPO氧化修饰制备天然多糖纳米纤维的方法及剥离机制进行了总结,同时重点综述了TEMPO氧化修饰的天然多糖纳米纤维在薄膜、凝胶、导电、医用、电磁屏蔽及环境等复合材料的增强和功能升级等方面的研究进展,强调了纤维素和几丁质纳米纤维的官能团及纳米尺寸在复合材料中的增效机制。最后,对天然多糖纳米纤维的发展方向及其在各领域应用的机遇与挑战进行了展望。     

TEMPO氧化纤维素纳米纤维的制备及应用研究进展

介绍了TEMPO氧化纤维素纳米纤维(TEMPO-Oxidized Cellulose Nanofibers,TOCNs)近年来的研究成果,探讨了TOCNs制备方面的研究进展,其中包括TEMPO氧化反应体系的进展,各种纤维原料的研究以及氧化纤维素均质处理过程各影响因素的探讨。将TOCNs的应用研究成果系统归纳为四大类,即复合材料,膜材料,纳米纸及其他应用。评述了其发展概况,并指出了该催化氧化体系存在的问题及今后的发展方向。     

TEMPO氧化纤维素纳米纤丝对多壁碳纳米管分散性的影响

以竹粉为原料,采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基（TEMPO）氧化法通过改变NaClO的添加量制备出不同羧基含量及形态的纤维素纳米纤丝（CNFs）,并将制备的CNFs作为分散剂对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行分散处理,得到不同分散浓度的CNFs/MWCNTs悬浮液,采用Beer-Lambert定律对MWCNTs的分散量进行测定,并采用原子力显微镜（AFM）、激光粒度分析仪（LPSA）等手段评价了不同羧基含量及形态的CNFs对MWCNTs的分散效果。结果表明:随着NaClO添加量的增加,CNFs的横截面直径逐渐变小,羧基含量逐渐增加,同时,CNFs对MWCNTs的分散量逐渐增大;当CNFs的羧基含量从0.635 mmol/g增加到1.646 mmol/g时,对MWCNTs的分散量从19%增加到39%;不同CNFs/MWCNTs悬浮液中的粒度分布系数（PDI）值均小于0.3,且不同悬浮液的Zeta电位绝对值均高于30 mV,表明不同羧基含量的CNFs均能对MWCNTs有较好的分散效果;同时,随着羧基含量的增加,CNFs对MWCNTs的分散效果越好,CNFs/MWCNTs复合薄膜的抗拉应力逐渐增大,而且电阻率逐渐降低,当CNFs羧基含量为1.646 mmol/L时,CNFs/MWCNTs复合薄膜抗拉应力达到了91 MPa,薄膜电阻率低至0.1460 Ωcm。      

氧化还原法制备钨晶须及其生长机理研究

研究了钨晶须的制备工艺,并分析了其生长机理.采用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析、透射电镜对制备的钨晶须进行物相、形貌、成分、微观结构的分析和表征.研究表明:钨晶须长度大致在1～10μm,直径在1μm以下,部分达到纳米级;晶须为单晶bcc结构,生长方向为110;钨晶须形成过程为钨粉及其氧化产物与水汽反应生成气相水合物WO2(OH)2,遇氢气还原后形核并沉积,进而定向生长为晶须结构,钨晶须的生成遵循VS机理.     

蒸气氧化法制备掺锑氧化锌纳米颗粒的研究

以不同摩尔比的Zn-Sb合金为原料,采用加热蒸发氧化-冷凝的方法在相同的试验条件下获得了纯的和Sb掺杂的ZnO纳米颗粒.纳米颗粒的形貌、结构和化学状态分别通过TEM、HRTEM、XRD和XPS进行了表征.通过TEM观察发现:随原料中Sb量的增加,颗粒形貌由纯ZnO的四针状纳米晶须逐渐变化为棒状、四方形和六方形的颗粒状.六方形纳米颗粒的HRTEM分析表明:颗粒是结晶完好的纤锌矿结构的单晶,(1100)晶面间距比文献报道的纯ZnO的数值大.XRD没有检测到Sb掺杂ZnO纳米颗粒除ZnO外的其它物相,但XPS分析确定了Sb元素存在于纳米颗粒中.讨论了四针状纳米ZnO的形成及Sb的存在对颗粒形态的影响.     

甲壳素纳米晶须/聚乳酸复合纤维膜的制备及其抗菌性能研究

采用静电纺丝技术,分别制备了纯聚乳酸(PLA)纳米纤维膜及不同甲壳素纳米晶须(CNW)含量的CNW/PLA复合纳米纤维膜。借助扫描电子显微镜(SEM)观察发现,CNW的添加对纳米纤维形貌的影响不大;通过傅里叶红外变换光谱仪(FT-IR)观察分析表明,CNW已成功加入到PLA纤维中,且未发生化学反应。同时利用改良后的振荡烧瓶法测定复合纳米纤维膜的抗菌性,结果表明:复合纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有良好的抗菌效果,并随着CNW含量的增加,其抗菌效果趋于显著。     

纳米磁性四氧化三铁的制备及表征

采用化学共沉淀法制备了纳米磁性Fe3O4粒子.选用NH3@H2O作为沉淀剂,加入到Fe2+和Fe3+的混合溶液中,制得了纳米磁性Fe3O4粒子.考察了Fe2+和Fe3+溶液浓度、沉淀剂的浓度、Fe2+/Fe3+/OH-、温度及搅拌速度等因素对产物粒径及性能的影响,并对其进行了初步的性能表征.     

制备Co-P纳米粒子的新方法及其表征

采用化学镀技术制备了金属Co -P纳米粒子 ,元素分析表明 ,其成分为Co :95 6%、P :4 31%。由X -射线衍射确认晶相为六方密排Co。对其形状和大小进行了透射电镜和激光散射分析。确认Co -P纳米粒子为球形 ,平均粒径为 37 0nm。在正已烷中存在软团聚 ,团聚平均尺寸约 65 0nm。     

纳米氧化铪粉体的制备及表征

以由粗颗粒HfO2与NaOH化学反应制备并分离得到的HfOCl2为原料,分别选用分子量为400、1000和6000的聚乙二醇(PEG)(PEG400、PEG1000和PEG6000)作为分散剂,采用反向滴定化学沉淀法成功地制备出纳米级的氧化铪粉体。用X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等手段研究结果表明:加入3种分散剂制备的粉体颗粒粒径均<50nm;用分子量较高的分散剂PEG6000所制得的粉体晶粒度更加细小;PEG6000的加入量在0.5%～2.5%质量分数范围内变化对最终的粉体晶粒度影响不大。用热重 差示扫描量热法(TG DSC)结合XRD对纳米HfO2粉体的研究结果表明:其晶型转变温度比微米HfO2材料降低了251℃左右(891～640℃);并且在焙烧温度>660℃时,生成了只有在高温高压条件下才能存在的斜方相HfO2。     

磁性羧甲基化壳聚糖纳米粒子的制备与表征

以化学共沉淀法制备了Fe3O4纳米粒子,壳聚糖经羧甲基化改性后接枝在Fe3O4颗粒表面,得到了磁性羧甲基化壳聚糖(Fe3O4/CMC)纳米粒子.利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)及磁性测试对产物进行了表征.TEM表明Fe3O4纳米粒子被CMC包覆,粒径约10 nm;XRD分析表明复合纳米粒子中磁性物质为Fe3O4;FT-IR表明壳聚糖发生羧甲基反应以及在Fe3O4表面的接枝反应.Fe3O4/CMC纳米粒子具有超顺磁性,比饱和磁化强度25.73 emu/g,有良好的磁稳定性.     

钨晶须/纳米线结构表征及性能研究进展

综述了钨晶须/纳米线的场发射性能、光电性能、力学性能等方面的研究,介绍了钨晶须/纳米线的制备方法,分析了不同制备方法下钨晶须/纳米线的结构特点及性能,指出了当前钨晶须/纳米线研究面临的问题,并展望了其应用前景。     

AlN晶须的形貌及取向

利用VLS法制备了AlN晶须,观察了诸如生长“小山”、堆垛等各种晶须形态．对AlN晶须的取向进行了研究,发现了一些不同于密排面的生长面,诸如{101n}（n＝1,2,3）．对AlN晶须的生长机制进行了初步探索,验证了螺旋位猪生长机制,并提出了斜生长机制,从而解释了VLS法制备的AlN晶须无[0001]取向的问题     

碳多孔体中碳化硅晶须的原位生长

根据碳化硅晶须生长的特定驱动力要求，通过实验和建立气相传输模型研究了碳多孔体中碳化硅晶须原位生长的条件。模型和实验研究均表明，温度和多孔体表面气相组成对多孔体内的晶须原位生长起决定作用；体内附加反应的设置可以改变晶须生长所要求的温度和表面气相条件。     

介孔氧化钛晶须的合成及机理研究

利用二钛酸钾(K₂Ti₂O₅)独特的三角双锥层状晶体结构, 通过水化反应过程, 控制其介相结构转变, 获得介孔氧化钛晶须, 经N₂吸附-脱附测试比表面积为248m²/g. 高温500℃晶化为锐钛矿型, 比表面积仍可达139m²/g, 孔径为8.7nm, 并且晶须形貌不变. 通过XRD、TEM和HREM等手段, 考察了水化反应过程中K₂Ti₂O₅的结构变化, 提出KOH·nH₂O纳米相的形成是介孔结构的来源.     

Growth of Superconducting Whiskers

The(1112)and(2212)amorphous strips ofBi(Pb)-Sr-Ca-Cu oxide were prepared bynon-equilibrium solidification of melt-quenchingmethod.A lot of superconducting whiskers havebeen grown up on the strip at 840-860°C in astream of oxygen for 50-150 h,which are usuallyseveral to 10 odd mm in length,several μm in thick-ness and more than 10μm in width.These whiskershave very excellent flexibility.     

晶须在复合材料中的应用

论述了几种类型晶须的性能及在增强陶瓷,金属及聚合物基复合材料中的应用状况,分析了晶须增强复合材料主要面临的几个问题,展望了其应用前景。     

Characterization of{101}*and{100}*α-Si_3N_4 Whiskers by HREM

The microstructure of both {10(?)1} and{10(?)0} (directions perpendicular to the {10(?)1}and {10(?)0} planes) α-Si_3N_4 whiskers were investi-gated by high resolution electron microscopy(HREM).On one side of the {10(?)1}α-Si_3N_4 whiskers many planar defects were ob-served,two kinds of micrograins on one side of the{10(?)0} whiskers were found.In one type,sepa-rated α-Si_3N_4 (28 H) micrograins had the sameorientation with respect to the matrix whisker;inthe other type,connected polymicrograins consistedof both α-and β-Si_3N_4 (14H).     

电场电炉合成碳化硅晶须的研究

给出了一种低成本合成高纯碳化硅晶须的新方法,采用电场催化技术,在较低的温度(120～1400℃)下合成了直径为100～200nm、长度为5～50μm的碳化硅晶须,研究结果表明,以炭黑和SiO₂微粉为原料在电场电炉中能够合成出高纯度、高含量的碳化硅晶须。     

晶须补强增韧熔石英材料的热学性能

用热压烧结方法制得致密的SiCw/SiO,Si3N4w/SiO2复合材料,研究了材料的热膨胀,抗热震,抗烧蚀等性能,探讨了晶须补强增韧熔石英材料用于航天防热材料的可行性。     

碳化硅纳米晶须的制备技术

论述了碳化硅纳米晶须的反应机理和各种制备技术，指出用二元净炭质－硅溶胶或树脂热解碳和SiO2微粉为原料，以连续式常规加热炉或间歇式双重加热炉为加热设备可实现碳化硅纳米晶须的规模化生产。