炭纤维阳极氧化对活性污泥固着性能的影响

通过炭纤维电化学表面改性及动态固着代替静态固着,发现好氧池中处理后的聚丙烯腈(PAN)基炭纤维固着能力更好。对改性后炭纤维的表面形貌、表面官能团的种类和含氧官能团的含氧量进行了表征,并根据动、静态固着效果,分析了影响活性污泥固着的关键因素。SEM表面形貌观察表明经过电化学刻蚀后,炭纤维表面粗糙度的增加有利于形成活性污泥的固着。XPS分析显示,电化学表面改性后,C-C键、羧基、羰基等官能团影响活性污泥的表面固着效果,其中羧基的影响最为显著,另外,表面化学吸附氧对活性污泥固着有促进作用。     

碳纤维表面特性对兼性及厌氧微生物固着的影响

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维表面含氧官能团的种类和数量对固着在碳纤维表面的兼性反硝化菌平均生物膜的厚度有显著的作用,含氧官能团的数量过多或过少都影响碳纤维表面反硝化菌的固着通过对碳纤维的处理获得适量的表面含氧官能团和平衡含水率,可有效地改善碳纤维表面兼性反硝化菌的固着化行为,有助于使碳纤维表面的反硝化生物膜附着量达到最大值.处于同一水平平衡含水率的碳纤维比有机高分子载体对厌氧甲烷菌的固着能力强;同时,随着表面N、O元素含量的增加,平衡含水率增高,碳纤维载体对厌氧甲烷菌的固着能力减弱.高温空气氧化的PAN基高强度碳纤维是一种生物相容性好、固着化程度高、再生能力强、耐微生物分解和化学腐蚀的优异反硝化菌新型固着化载体,而未经表面处理的PAN基高强度碳纤维则是厌氧甲烷菌优异的固着化载体.     

碳纤维表面改性及其对碳纤维/树脂界面影响的研究进展

碳纤维具有优异的性能,常用于树脂基体的增强。然而,碳纤维表面具有疏水性和化学惰性,导致其与树脂基体间的界面粘结性较差,因此,有必要对碳纤维进行表面改性。综述了近几年国内外碳纤维表面改性方法的研究进展,以及这些改性方法对碳纤维与树脂基体界面性能的影响,并将这些表面改性方法分为湿化学法改性、干法改性、纳米材料改性三大类,具体的改性方法包括上浆剂改性、等离子体改性、纳米粒子改性等,并对纳米材料改性作了较详细的介绍,希望能为碳纤维表面改性提供一些帮助。     

炭纤维生物膜的形成机制——I、炭纤维表面特性对微生物固着化的影响

采用对比方法，借助化学分析、表面形态分析及生物相容性表征技术等系统地研究了以活性炭纤维、表面改性活性炭纤维作为细胞固着化载体的表面特性及对微物固着的影响。重点考察了纤维表面官能团、比表面积、润湿性等表面特性对微生物固着化的影响。研究结果表明：（1）炭纤维表面的吸附特性对微生物的初期固着起着重要的作用，具有高比表面积的活性炭纤维更易于微生物固着并挂膜。（2）炭纤维表面润湿性与某些酸性官能团的适量增加，有益于载体表面微生物的固着。（3）炭纤维尤其是活性炭纤维较市售有机高分子材料具有更加优异的生物相容性，前者的微生物固着化速率是后者的4倍－16倍。     

电化学改性对PAN基碳纤维表面状态的影响

采用电化学氧化法对聚丙烯腈(PAN) 基碳纤维进行表面改性, 利用扫描电子显微镜(SEM) 、原子力显微镜(AFM) 、X 射线光电子能谱(XPS) 和X 射线衍射(XRD) 对改性后的碳纤维表面状态进行了研究。同时探讨了碳纤维表面状态与其抗拉强度及其复合材料力学性能的关联。研究结果表明, 碳纤维经电化学氧化后, 表面的粗糙度提高了1.1 倍; 表面碳含量降低了9.7 %, 氧含量提高了53.8 %, 氮含量增加了7.5 倍, 羟基和羰基含量也有不同程度的提高; 表面取向指数减小了1.5 %, 表面微晶尺寸减小, 表面活性碳原子数增加了78 %。电化学氧化法的刻蚀作用致使碳纤维拉伸强度降低了8.1 %, 但同时也改善了碳纤维表面的物理性质和化学性质, 提高了碳纤维与树脂间的粘结性, 使复合材料的ILSS 提高26 %。      

碳纤维表面的电聚合改性研究

本文用循环伏安法,测定了几种烯类单体水溶液体系在碳纤维表面的伏-安曲线,选出了各自相应的最佳聚合电位。以碳纤维为电极,在最佳电位下,进行了上述溶液体系的间断法和连续法电聚合作业。使用扫描电镜,对碳纤维表面电聚合涂层的形貌、厚度进了研究。测定了经电聚合处理后的碳纤维的单丝拉伸强度、拉伸模量以及断裂伸长率的变化。用上述方法处理过的碳纤维/环氧树脂基复合材料,层剪强度有了大幅度提高,冲击强度也有了明显改善。      

有机电解液电化学改性PAN基碳纤维的表面性能

分别采用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、三乙醇胺和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯铵盐3种有机电解液对PAN基碳纤维进行电化学氧化改性,通过化学滴定法、单纤维断裂强度测试和场发射扫描电镜考察改性前后碳纤维表面酸性官能团含量、力学性能及表面形貌的变化规律,得到电化学改性的最佳条件:浓度5%(质量分数)的O_3PNH_4乳液为电解液,电流密度为2A/g,恒温50℃电化学氧化2min。针对改性处理后的碳纤维的表面性能,进行X射线光电子能谱和单纤维接触角测试。结果表明:以O_3PNH_4为电解液对碳纤维电化学改性,可以在不影响碳纤维力学性能的前提下,增加碳纤维表面的酸性官能团,提高碳纤维的表面能。     

活性碳纤维的表面改性及其对Ag^＋的还原吸附

研究了改性活性碳纤维的物理性质和表面化学性质, 并研究了这些改性后的活性碳纤维的结构及其对银离子的吸附特征。水蒸汽活化所得活性碳纤维分别经Ｈ２Ｏ２、ＫＭｎＯ４、ＨＮＯ３ 或ＮＨ３·Ｈ２Ｏ等多种无机试剂后处理。改性活性碳纤维的孔结构和表面积通过７７Ｋ氮吸附等温线进行表征; 表面化学性质用ＸＰＳ和ＩＲ进行表征。研究结果表明,与原活性碳纤维相比,改性活性碳纤维的比表面积和孔体积下降１０％ － ２０％ 左右。氧化改性较为剧烈的情况下（用浓硝酸处理）, 比表面积和孔体积约降低４０％ 。改性后活性碳纤维表面含氧量及含氧基团的种类与未改性处理的原活性碳纤维也有所区别。这些活性碳纤维对酸性条件下的Ａｇ＋ 的还原吸附量都不高。然而, 改性活性碳纤维对碱性条件下的Ａｇ（ＮＨ３）２＋ 的还原吸附量却大幅度提高,可达５５０ｍ ｇ Ａｇ／ｇ Ｃ以上。推断表面改性在活性碳纤维表面创造了更多有利于碱性条件下发生氧化还原的活性点     

表面改性对碳纤维/酚醛树脂基复合材料摩擦性能的影响

使用浓硝酸和硅烷偶联剂(hk550)对PAN基碳纤维(3K)进行表面改性,以酚醛树脂为基体制备复合材料,使用扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外光谱(FTIR),和X射线光电子能谱(XPS)等手段研究了碳纤维的结构和表面特性。用拉伸试验机测量了复合材料的拉伸强度,用微纳米力学综合测试系统(UNMT-1)测量了复合材料的摩擦性能。结果表明,用浓硝酸和偶联剂处理可提高碳纤维表面的粗糙度和化学活性,可改善碳纤维与酚醛树脂基体之间的界面结合,使复合材料的拉伸强度提高、磨损率降低。     

高能辐照下环氧树脂对腰形碳纤维的表面改性

利用高能射线共辐照接枝,在环氧树脂/丙酮溶液中对腰形截面碳纤维表面进行了处理.通过扫描电子显微镜(SEM)观察了纤维的表面及复合材料断口形貌的变化;利用浸润性测试方法分析了纤维表面能的变化;采用X射线光电子能谱(XPS)方法分析了纤维表面化学元素及官能团的组成;通过层间剪切强度(ILSS)表征了纤维增强环氧树脂复合材料的界面性能.结果表明,处理后碳纤维表面沟槽变深,氧元素和碳元素百分含量比(O/C)提高,表面能极性分量增加,ILSS最大可提高18.3%,达到91.3MPa.     

Dispersion of metal nanoparticles on carbon nanotubes with few surface oxygen functional groups

Homogeneous dispersion of metal oxide nanoparticles was achieved on carbon nanotubes (CNTs) even with a very small amount of surface oxygen functional groups (SOFGs) aided by using ethylene glycol (EG) and sodium hydroxide during the process. Similar particle size distributions were obtained for iron deposited on CNTs containing various amounts of SOFGs. We proposed that formation of hydrogen bonds between EG on the CNT surface and sodium hydroxide is likely responsible, which creates precipitating sites for iron ions on the CNT surface. This facile method is expected to find applications not only for catalysis but also in the fields such as sensors and magnetic materials in particular where a perfect sp² hybridized carbon structure is preferred.     

酸氧化处理对多壁碳纳米管表面基团的影响

120℃下用浓硝酸对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行不同时间的酸氧化处理,考察处理前后碳纳米管的形貌和元素变化,分析酸氧化处理MWCNTs表面功能基团的种类和含量.结果表明:浓硝酸处理,可在MWCNTs表面产生不同数量的羧基、羟基和羰基含氧基团;在最初2h内,羧基含量增加,羟基和羰基含量先增后减,含氧基团总量迅速增加;处理时间继续增加,羧基含量逐渐减少,羟基和羰基含量发生不规则变化,含氧基团总量趋于稳定;MWC-NTs表面首先形成羟基和羰基,这些基团继续被氧化生成羧基,并且它们被氧化生成羧基的能力不同,生成的羧基可进一步氧化最终以CO2释放出来;可通过控制浓硝酸处理的时间来控制MWCNTs表面含氧基团的种类和数量.     

活性炭表面含氧基团与其液相吸附脱氮性能的关系

选用12种物化学性质不同的活性炭,利用TPD对活性炭表面含氧基团的种类和浓度进行考察,使用质谱仪定量分析其含氧基团在不同温度下分解产生的CO2和CO,并通过曲线分峰测定含氧基团的种类和浓度.同时研究了这些活性炭分别对葵烷中的喹啉和吲哚的吸附行为.研究发现:活性炭的吸附符合Langmuir吸附热力学.根据吸附过程中的最大吸附量和吸附常数测定结果,使用多元线性回归方法,对活性炭表面含氧基团种类和浓度与吸附量间的关系进行了关联,建立了含氧基团与吸附量间的定量关系.研究结果表明:活性炭物理性质对其在葵烷吸附脱氮中没有明显影响,而含氧官能团,特别是含羧基的环氧官能团对其脱氮性能起关键性的作用.     

表面氧化处理对碳纤维及其水泥石性能的影响

碳纤维与水泥石界面的粘接状况是影响碳纤维水泥石材料性能的关键因素之一，为此，通过测试碳纤维的表面浸润性以及碳纤维水泥石的力学性能，研究了经过NaClO氧化处理后，碳纤维表面性能以及碳纤维与水泥石界面粘结性能的变化．研究结果表明：碳纤维的氧化处理可以提高其表面对水的浸润性，改善碳纤维与水泥石的粘结界面，提高碳纤维水泥石的压敏特性。     

表面处理碳纤维增强聚酰亚胺复合材料力学性能

采用空气氧化法和硝酸氧化法对碳纤维进行表面处理,研究了碳纤维(CF)增强热塑性聚酰亚胺(TPI)复合材料的力学性能。采用Boehm滴定方法测定了经过硝酸处理后CF表面酸性官能团数量。结果表明:CF表面酸性官能团的数量随着浓硝酸处理时间的增加而增加;浓硝酸处理效果比空气氧化好,当浓硝酸处理CF的时间为20 min时,CF/TPI复合材料拉伸强度和弯曲强度分别提高10 %和14 %,XPS表明此时CF表面活性官能团比未处理增加35.89 %。AFM表明,浓硝酸对CF表面刻蚀沟明显;SEM表明,CF与TPI基体之间形成良好的界面,CF起到了增强效果。      

电化学表面处理对碳纤维结构及性能的影响

采用新型电化学表面处理设备,以10%（质量分数）NH4HCO3溶液为电解质,对12KPAN基碳纤维进行连续化的表面处理,探索了在提高碳纤维/树脂复合材料层间剪切强度的同时降低碳纤维本征拉伸强度损失的结构变化特征及规律。利用SEM、XRD、XPS、Raman等方法研究了改性前后碳纤维表面的物理和化学状态、晶体尺寸和表面有...     

Strategies for post-synthesis alignment and immobilization of carbon nanotubes

Carbon nanotubes (CNTs) have developed into a standard material used as a building block for nanotechnological developments. Based on the unique properties that make CNTs useful for many different applications in nanotechnology, optics, electronics, and material science, there has been a rapid development of this research area and many different applications have emerged in the past few years. Frequently, the alignment and immobilization of CNTs play an important role for many applications and different strategies, in particular post-synthesis approaches, can be applied. Recent developments of different techniques to immobilize and align carbon nanotubes are discussed and classified into three main categories: chemical immobilization and alignment, physical immobilization and alignment, and the use of external fields for these purposes. Many of the techniques involve multiple steps and may also cross these rather crudely defined boundaries. As such, the techniques are classified according to their most important or unique step.     

离子基团对PBO纤维的表面性能及其界结性能的影响

PBO作为增强纤维存在与环氧树脂基体界面粘结性能差的问题.通过在聚合过程中添加少量5-磺酸钠-间苯二甲酸部分替代对苯二甲酸与4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐进行共聚,合成了大分子链上含有离子基团的SPBO共聚物,并制得SPBO初生纤维.通过接触角测试和XPS研究了纤维的表面性能,通过微脱粘实验和SEM评价了纤维与环氧树脂基体的界面粘结性能.结果表明: 与PBO纤维相比,SPBO纤维表面浸润性能提高,表面含氮、氧量均增加,与环氧树脂的界面剪切强度从8.2MPa提高到10.1Mpa,提高了23%.     

Effect of linoleic-acid modified carboxymethyl chitosan on bromelain immobilization onto self-assembled nanoparticles

Hydrogel nanoparticles could be prepared by using linoleic acid (LA) modified carboxymethyl chitosan (CMCS) after sonication. Bromelain could be loaded onto nanoparticles of LA-CMCS. Factors affecting the activity of the immobilized enzyme, including temperature, storage etc., were investigated in this study. The results showed that the stability of bromelain for heat and storage was improved after immobilization on nanoparticles. The Michaelis constant (K _m) of the immobilized enzyme was smaller than that of free enzyme, indicating that the immobilization could promote the stability of the enzyme and strengthen the affinity of the enzyme for the substrate.