舰船防污涂料的使用需求及研究进展

海洋生物附着导致的生物污损是舰船航行过程中面临的一大难题,涂装防污涂料被认为是防止海洋生物污损舰船最经济有效的方法。根据舰船的服役特点,介绍了舰船防污涂料对于长效性、动静普适性和海域广谱性的使用需求,提出研发环保型长效防污涂料是当前防污损研究领域的一大挑战。简单综述了自抛光型防污涂料、污损释放型防污涂料、仿生型防污涂料、表面自愈型防污涂料以及其他防污新技术的发展,指出自抛光型防污涂料仍是当前稳定批量应用的主流产品,其他新型防污技术的防污期效仍需经过实际应用验证。随着环保要求的日趋严格,防污损机理研究的不断深入以及防污性能评价方法的不断完善,新型环保防污涂料的研制将逐渐加快并得到广泛推广应用。     

丙烯酸锌自抛光防污涂料的配套性及防污性能研究

以自制的丙烯酸锌树脂为基料制备自抛光型防污涂料,研究了该自抛光防污漆与配套连接漆的附着特性,同时对该防污涂料的自抛光性能及防污性能进行了研究。结果表明,该防污涂料与配套连接漆的层间附着力大于2 MPa,且以防污漆内聚断裂为主,表明涂层具有较好的配套附着性;防污涂料的自抛光速率稳定,基本保持在65μm/a;经过3年浅海挂板试验后,漆膜表面无任何海洋污损生物附着,防污性能良好。     

海洋防污涂料环保化策略研究与发展

随着环保要求的不断提高,含锡自抛光涂料已经于21世纪初被全面禁用,现有的无锡自抛光涂料由于对海洋环境的潜在威胁,也随时可能面临被限制使用的风险。运用各类环保化策略,设计制备绿色环保的海洋防污涂料将是防污涂料的重要发展目标。本文基于传统自抛光防污涂料的两大核心组分防污剂和基体树脂开展了符合环保要求的技术更新方面的论述,同时简要阐述了仿生防污技术、污损释放技术、导电防污技术和紫外防污等海洋防污涂料环保化技术的特点、发展现状及未来发展方向。     

海洋防污涂料/层技术研究现状及发展趋势

海洋生物污损不仅会严重损坏海洋设备、船只等还会影响它们正常运行,因此,环境友好的防污技术一直是各国研究的重点。海洋防污涂料能够显著抵抗污损生物的侵蚀,且其有效防污周期长。本文主要对国内外最前沿的防污技术进行跟踪调研,重点介绍了代表防污技术发展方向的自抛光涂料、低表面能涂料以及仿生无毒型涂料,并在此基础上对防污技术的发展前景进行了深入探讨。     

自组装单层膜模板控制生长氧化亚铜晶体及其对DMMP气体的检测

使用了一种在自组装单分子层(SAM)模板衬底上由电化学氧化-还原自发生长的方法, 择优取向生长氧化亚铜(Cu₂O)微晶. 通过扫描电子显微镜和微区XRD等方法对合成的Cu₂O晶体进行了形貌和结构表征. 结果表明: 合成的样品为立方结构的Cu₂O晶体, 且形貌、取向和颗粒尺寸得到了有效控制, 此结果可归结为SAMs对电化学氧化-还原过程的影响和结晶过程中的模板效应. 利用该方法, 将Cu₂O晶体生长于静态式微悬臂梁的表面作为敏感层, 制得了一种新型的化学传感器. 基于Cu₂O晶体表面的Cu(I)与DMMP (甲基膦酸二甲酯, 沙林模拟剂)分子中的膦酰基团之间存在的配位作用, 该传感器可对几十ppb的DMMP重复响应.     

舰船高性能防腐蚀防污涂料研究进展

简要论述了海洋防腐蚀防污涂料的发展历史和研究现状,重点论述了舰船高性能防腐蚀防污涂料的最新研究进展。有机锡自抛光防污涂料被禁止使用之后,基于丙烯酸锌、丙烯酸铜和丙烯酸硅烷酯的自抛光防污涂料得到了广泛应用。基于含防污功能基团树脂的防污涂料、基于降解树脂的防污涂料以及基于表面结构特性的防污涂料技术成为当前防污涂料研究的热点。文中详细报道了降解树脂的结构对降解性能及力学性能影响规律,以及表面结构特性对污损释放型防污涂料防污性能的影响规律。随着环境保护法规的日趋严格,防腐蚀涂料向无溶剂(或高固体)、长效方向发展。报道了提高涂层的湿态附着力和致密性的方法,采用该方法可以大幅提高涂层的力学性能和耐蚀性能,满足了远洋和深海装备发展需求。     

船舶防污涂料的技术研究和应用现状

长期处于海水环境中的船舶会受到海洋生物附着带来的污损威胁,在船体表面涂覆防污涂料是目前解决海洋污损问题最常用的方法。概述了现阶段用于船舶污损防治的主要防污涂料的类型,针对传统防污涂料使用期效短和防污剂释放速率不稳定的问题,介绍了缓控释技术在防污领域的研究进展和本课题组在氧化亚铜微胶囊防污剂方面的探索,最后对船舶防污涂料的未来研究和发展方向进行了展望。     

氮化硼纳米片负载纳米Cu2O及其催化还原对硝基苯酚

纳米级氧化亚铜具有高效的催化性能, 但较差的稳定性使其应用受限。本研究采用简单可控的抗坏血酸液相还原及气氛焙烧法, 制备了一种兼具高催化活性与催化稳定性的Cu₂O/BNNSs-OH负载型催化剂, 其中以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与水相变提供的“推-拉”作用剥离的氮化硼纳米片(BNNSs)为载体, 液相还原反应体系pH=11时, 抗坏血酸向Cu ²⁺滴定制备的Cu₂O纳米颗粒(2~7 nm)为活性组分。通过扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及拉曼(Raman)光谱仪等对样品的形貌和结构进行表征, 结果表明: Cu₂O纳米粒子不但高度分散于载体表面, BNNSs对Cu₂O还有一定的稳定作用, 避免其被氧化成CuO。将Cu₂O/BNNSs-OH应用于对硝基苯酚催化还原反应中, 该催化剂表现出同贵金属类似的高催化活性, 5次重复利用后的转化率仍高达90%。     

锌基自抛光防污涂料多海域防污性能研究

介绍了中国黄海、东海、南海的海域环境参数、污损生物分布特点,通过浅海挂板试验,考察了丙烯酸锌自抛光防污涂料在三海域的防污适应性,同时对防污涂料的耐淡水浸泡性、耐干湿交替性、铜离子渗出率进行了测试分析。测试结果表明,所制备的锌基自抛光防污涂料在黄海、东海、南海均具有较好的防污适应性,同时防污涂层具有较好的耐淡水浸泡和耐干湿交替性能。     

锡掺杂稳定残留氧促进中间体解吸以增强CO2向CO转化(英文)

铜基氧化物表面的氧化物种可以增强CO₂吸附,降低含氧中间体的结合能,从而提高电还原CO₂的一步还原产物的产率.鉴于此,在还原过程中,Cu₂O上的残留氧通过Sn²⁺稳定,并且残留氧的保留通过原位拉曼光谱(Cu–O_ads)得到了证实.同时,原位拉曼光谱和密度泛函理论计算结果证明,由于残留氧的存在,一氧化碳中间体在SnO/Cu₂O催化剂的吸附能比Cu₂O催化剂明显降低.这使得其在-0.8 V (相对于可逆氢电极)的电位下获得高达97.5%的法拉第效率.铜基氧化物催化剂的氧稳定策略对设计高性能电还原CO₂催化剂具有指导意义.     

添加微量Ti 元素对Diamond/Cu复合材料组织及性能的影响

分别采用在Cu基体添加0. 1 wt%的Ti 元素形成Cu₂Ti合金和在Diamond 颗粒表面镀钛(DiamondTi) 的方法, 制备了含Diamond 体积分数为60 %的Diamond/Cu₂Ti 复合材料和DiamondTi/Cu 复合材料。对比分析了Ti 元素对复合材料微观组织、界面结合及性能的影响规律。结果表明: 添加0. 1 wt%Ti 元素能改善Diamond与Cu 的界面结合, 在界面处观察到明显的碳化物反应层; 且以Cu₂Ti合金的方式添加Ti 元素改善界面的效果优于在Diamond 颗粒表面镀Ti 的方式。所制备的Diamond/Cu₂Ti 复合材料的热导率为621 W(m·K) - 1, 而DiamondTi/Cu复合材料的热导率仅为403. 5 W(m·K) -1, 但均高于未添加Ti 制备的Diamond/Cu 复合材料。      

Cu2O/CeO2异质结的制备与光电化学性能研究

通过电化学法在铜片表面生长Cu(OH)₂纳米线阵列，在氮气氛围下将其进行退火处理得到Cu₂O纳米线阵列，然后采用电沉积法在电极上沉积Cu₂O阻挡层和CeO₂,制备得到Cu₂O/CeO₂异质结光阴极材料。利于扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)对材料的形貌和化学成分等进行表征，紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、线性扫描伏安法(LSV)和莫特肖特基曲线(M-S)等测试对其光电化学性能进行分析。实验数据结果表明，在0 V、RHE(可逆氢电极)下，Cu₂O/CeO₂光阴极的光电流密度达到-6.55 mA/cm²,相比仅Cu₂O的光电流密度(-3.67 mA/cm²)提升了1.78倍。随后，通过ALD(原子层沉积)制备TiO₂作为保护层，负载Pt作为析氢反应(HER)的助催化剂。最终Cu     

加料方式对超细氧化亚铜粉体分散性与粒度稳定性的影响

在不加任何添加剂和高反应物浓度的条件下, 用CuSO₄、NaOH、葡萄糖为原料制备了Cu₂O球形粉体. 利用扫描电镜和smileview软件对Cu₂O粉体进行了表征分析, 主要考察了加料方式对Cu₂O颗料的分散性与粒度稳定性的影响, 并根据Lamer模型初步探讨了其影响机理. 结果表明, 当采用先将NaOH溶液与CuSO₄溶液分步缓慢混合制备Cu(OH)₂作为铜源, 再加入葡萄糖还原Cu(OH)₂制备Cu₂O的加料方式时, Cu₂O颗粒按“爆发成核, 缓慢生长”的模式形成, 制得的Cu₂O粉体分散性高, 粒度稳定性好. 分散性高是由于缓慢的晶核生长有利于通过搅拌作用使初始晶核间的软团聚体再分散, 避免软团聚体进一步通过化学键合发展成为硬团聚. 粒度稳定性好的原因是将NaOH溶液分步缓慢加入到CuSO₄溶液中制备的前驱体Cu(OH)₂热稳定性好, 较好地保持了前驱体升温过程中铜源组分的单一性, 避免了还原过程中出现二次成核现象.     

无毒和低毒防污涂料的研究进展及存在问题

防污涂料作为一个有效解决海生物污损的方法,在船舶、海洋水下设施上得到广泛应用。随着环保意识的增强以及各种相关规定的制订,各国开始竞相研制开发新型无毒和低毒防污涂料。本文在介绍无毒和低毒防污剂、防污涂料的种类、研究现状、应用效果的基础上,论述了从防污剂的筛选到防污涂料实船实验的一系列研制过程以及研制过程中存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望。     

负载有立方相p-型半导体Cu1.8S颗粒的TiO2纳米带制备与表征

采用Cu₂O自牺牲模板法, 以负载有立方相p-型半导体Cu₂O颗粒的TiO₂纳米带作为前驱物, 在水热条件下与硫脲进行反应, 制得了负载有立方相p-型半导体Cu_1.8S颗粒的TiO₂纳米带. 测试结果表明, 反应温度、反应时间和硫脲浓度对Cu_1.8S纯度和形貌皆有影响. 若反应在较低温度(如120℃)进行, 即使反应时间达到25 h, 产物中除了生成Cu_1.8S还存在未反应Cu₂O; 若水热温度控制在160℃反应25 h, 当硫脲浓度为0.25 mol/L时, 负载物基本上是Cu_1.8S且分散较好, 当硫脲浓度升到0.5 mol/L时, 负载物团聚严重. 对罗丹明B的光催化降解活性测试结果表明, 与纯TiO₂纳米带相比, 在负载有Cu₂O或Cu_1.8S后光催化活性显著降低.     

环保友好纳米二氧化钛低表面能船舶防污涂料

为进一步增强防污活性,采用正交实验法合成了以纳米二氧化钛(nano-TiO2)为改性剂的低表面能海洋防污涂料,利用SEM和接触角检测仪对涂膜表面状态及其表面能进行了观察和测量,并对所合成的防污涂料进行了实海挂板试验.由正交实验优化出的最佳涂料组分为:呋喃改性硅丙树脂49%(质量分数)、nano-TiO2 11%(质量分数)和硅油6%(质量分数);SEM观察结果表明,nano-TiO2在所制得的涂膜中分散均匀;通过GS-X150测得的涂料最佳接触角为99.45°,其相应的表面能为21.73mJ/m2;由实海挂板试验发现,加入的nano-TiO2可使涂料的污损海生物附着量大大减少,其防污效果得到了明显提高.     

Cu2ZnSnS4-CdS复合材料的制备及其在光催化制氢中的应用

为了进一步提高Cu₂ZnSnS₄的光催化制氢性能,首先通过水热法制备出Cu₂ZnSnS₄光催化材料,在此基础上加入Cd（CH₃COO）₂·2H₂O和Na₂S进行二次水热反应制备Cu₂ZnSnS₄-CdS复合材料。通过XRD、SEM、TEM、Raman及XPS等分析测试方法对Cu₂ZnSnS₄-CdS复合材料的物相结构、微观形貌和元素价态进行了表征。结果表明:成功制备了结晶性能较好的Cu₂ZnSnS₄-CdS复合材料。Cu₂ZnSnS₄-CdS复合材料是由球状和块状颗粒组成;Cu₂ZnSnS₄-CdS复合材料表面>95%的Cd和S原子（原子比为1:1）的存在说明块状颗粒Cu₂ZnSnS₄表面生长的球形颗粒为CdS;在氙灯下的光催化制氢性能表明,Cu₂ZnSnS₄-CdS复合材料的光催化制氢效果明显优于Cu₂ZnSnS₄和CdS,产氢效率为296.17 μmol（g·h）-1。      

Cu2O/CuO-四环素复合材料的协同抑菌性能

耐药细菌快速的增长和新治疗策略的可用性越来越少，迫使人们急需研发出新型抑菌剂来解决这类难题。本文以三水硝酸铜[Cu(NO₃)₂·3H₂O]为原料、水合肼为还原剂制备氧化亚铜(Cu₂O/CuO)，通过与四环素配位结合得到Cu₂O/CuO-四环素复合材料。采用TEM、EDS、XRD、XPS、FTIR和UV-vis等表征技术对抑菌剂进行系统表征。探究了Cu₂O/CuO-四环素复合材料对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(S. aureus)、革兰氏阴性菌大肠杆菌(E. coli)和耐药菌沙门氏菌(T-Salmonella)的抑菌性能及抑菌机制。抑菌性能结果表明：抑菌浓度为150μg/mL的Cu₂O/CuO-四环素复合材料在80 min时对E. coli、S. aureus和T-Salmonella的抑菌率均达到99.99%；与单独使用四环素和Cu₂O/CuO相比，Cu₂O/CuO-四环素复合材料对E. c...     

水性自抛光防污涂料的制备及评价

制备了特殊的水性丙烯酸锌自抛光树脂并进行了表征,对水性丙烯酸锌自抛光防污涂料的配方及防污性能进行了研究工作。试验结果表明该自抛光防污涂料防污性能良好,并且具有低VOC含量、对海洋环境友好、施工简单方便、易于维护等特点。由于基体树脂具有自抛光性能,使得防污剂在海水中的溶出速率得到控制,这样可以延长防污期效,满足防污需求。     

海工构件防生物吸附涂料的研究进展

海洋污损生物的吸附会对海工构件造成严重的腐蚀破坏,给海洋工程带来很大损失.而涂装防污涂料是解决海洋生物污损问题的重要途径.随着世界对海洋环境的日益重视,防污涂料已得到了迅速的发展,无毒防污涂料将会逐渐取代传统的防污涂料.简单介绍了海洋污损生物吸附原理,概括了海洋防污涂料的发展现状,分析了它们的防污机理,并简单介绍了本课题组在这方面的一些工作,指出了未来海洋防污涂料的发展趋势.