累托石/聚合物纳米复合材料的新进展

累托石是我国湖北省盛产的铝硅酸盐矿物, 其与蒙脱土极为相似, 但又具有它独特的结构特点, 近年来广泛用于聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的制备. 本文介绍了累托石的结构特性、表面修饰和累托石/聚合物纳米复合材料的结构及制备方法, 总结了累托石/壳聚糖基纳米复合材料及其作为抗菌剂、吸附剂、药物控释材料和基因载体等功能化应用方面的最新研究成果, 并提出了累托石/聚合物纳米复合材料未来的研究方向.     

壳聚糖季铵盐/有机累托石纳米复合材料的抗菌性能研究

合成了壳聚糖季铵盐, 并通过溶液插层法将其插层进入有机累托石层间制备纳米复合材料, 研究表明, 当壳聚糖季铵盐与有机累托石的质量比为2∶1时, 其获得了4.8nm的最大层间距. 抗菌结果显示, 在偏酸、中性及偏碱性条件下, 所有的纳米复合材料都具有较好的抗菌性能, 且与有机累托石的含量和层间距成正比. 与壳聚糖季铵盐及有机累托石相比, 纳米复合材料对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌及真菌的抗菌性能大大提高, 对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的最小抑制浓度仅为0.00313% (W/V), 且能在30min内杀死90%以上的金黄色葡萄球菌, 80%以上的大肠杆菌. 最后, 通过TEM和SEM结果探讨了其抗菌机理.     

PVA-壳聚糖/有机累托石复合膜的结构与性能

目的将聚乙烯醇(PVA)引入壳聚糖(CS)/有机累托石(OREC)复合体系制备插层效果、力学性能、抗紫外老化及阻隔性能良好的插层纳米复合膜。方法利用溶液流延法制备PVA-CS/OREC系列复合膜,以XRD及SEM研究复合膜的插层结构及OREC在基体中的分散性,研究复合膜的力学性能、抗紫外辐射性及水蒸气透过性。结果 OREC及PVA添加量较少时可与CS形成良好的插层结构。当OREC质量分数为2%,PVA质量分数为10%时的复合膜(标记为PVA10-CS/OREC2)插层结构最好,OREC在CS及PVA基体中分散性最好,与OREC质量分数为2%且不含PVA的复合膜(标记为CS/OREC2)相比,拉伸强度提高42.2%,断裂伸长率提高30%,水蒸气透过量降低10.2%,复合膜经紫外辐射后拉伸强度保持率、断裂伸长保持率仍达82.5%及68.2%。结论 PVA10-CS/OREC2膜可作为医用膜和药品、食品等的包装材料。     

TiO2/累托石复合材料的制备及其光催化性能研究

以溶胶-凝胶法制备的TiO2溶胶为柱撑液制备了TiO2/累托石复合材料.以X射线粉未衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、漫反射光谱(DRS)及液氮吸附等手段对其进行了表征;并以罗丹明B(RB)作为模拟有机污染物,研究其吸附及光催化降解性能.结果表明,和表面吸附TiO2粒子共存于复合材料中的柱撑TiO2将层间域从2.42nm扩展到9.81nm,提高了复合材料的比表面积以及孔体积,从而改善其吸附能力及光催化活性.     

焦磷酸钠改性累托石吸附处理含苯酚废水的研究

以湖北钟祥公司的钙基累托石为原料,经煅烧处理后用焦磷酸钠改性得到钠化累托石(Na+REC),研究其对废水中苯酚吸附效果。利用XRD、TEM、SEM对其结构进行表征,结果表明,Na+REC的层间距大于原累托石,其剥离程度及松散性均优于原累托石,具有较好的吸附性能;采用正交实验方法,确定了Na+REC吸附苯酚的最佳吸附条件,在pH为6,吸附温度25℃,吸附时间为60min,Na+REC用量为0.2g时,吸附效果最佳且吸附率达8.92mg/g。吸附等温线拟合结果表明,该吸附过程符合Freundlich公式。     

累托石/大豆蛋白纳米复合材料的性能研究

利用累托石制备累托石/大豆蛋白纳米复合材料,并对材料的结构和性能进行测试和表征,结果表明,累托石/大豆蛋白复合材料在保持韧性的同时,其力学性能得到了明显的提高;一定量的累托石与大豆蛋白通过溶液插层复合形成了剥离/插层结构。     

磁性累托石的制备及其对含有机染料废水的吸附性能

采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4磁性微粒,将其与累托石复合制得一系列不同Fe3O4载量的磁性累托石,用XRD、SEM、TEM和VSM对样品的性质进行了表征,研究了样品对含有机染料废水的吸附性能与磁分离回收率。结果表明,Fe3O4粒度为10~25nm,结晶良好,具有尖晶石结构;制得的磁性累托石均具有良好的超顺磁性,当Fe3O4载量为25%时,Ms、Mr、Hci分别为12.867emu/g、0.355emu/g、15.524G;当吸附剂添加量为0.4%时,Fe3O4载量为16%的磁性累托石对含甲基橙及亚甲基蓝染料废水的脱色率分别达76.9%、99.4%;Fe3O4载量分别为10%~25%的磁性累托石,其磁分离回收率为95.6%~98.4%。     

磁性累托石的制备及其性能

采用化学共沉淀法制备了纳米Fe3O4磁性微粒,将其与累托石复合制得一系列不同Fe3O4,载量的磁性累托石,分别用XRD,SEM,TEM和VSM对样品的物相组成、微观形貌特征、磁学性质等进行了表征;研究了磁性累托石对废水中重金属离子的吸附性能及其磁分离回收效果.结果表明,Fe3O4粒度为10～25nm、结晶良好、具尖晶石...     

有机累托石/聚脲弹性体纳米复合材料的制备及性能研究

利用有机纳米累托石对聚脲弹性体进行改性,制备了粘土/聚脲纳米复合材料,采用红外光谱(FTIR)分析了改性体系的结构变化,X-射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分析了粘土在纳米复合材料中的解离情况,研究了有机累托石添加量对聚脲性能的影响。结果表明,有机累托石以物理共混的形式分散在聚脲中,聚脲可以插入粘土层间,使层间距变大;纳米复合材料在有机累托石添加量为5wt%时具有较优的综合性能,拉伸强度和断裂延伸率分别提高了72.9%和8.7%,初始分解温度提高了19.7℃,500℃时重量保持率提高了7.6%。     

有机累托石/不饱和聚酯/玻璃纤维三元复合材料的研究

采用有机累托石(OREC)改性不饱和聚酯(UP)，以改性的UP为基体，以玻璃布为增强材料制备了有机累托石／不饱和聚酯／玻璃纤维三元复合材料(OREC／UP／FIBERS)。通过X射线衍射(XRD)分析了三元复合材料的微观结构，测试了该三元复合材料的力学性能，利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)初步分析了复合材料的增强机理，并研究了三元复合材料的耐湿热性及耐介质性能。结果表明，当OREC添加量为树脂质量分数的2％时，复合材料的综合力学性能较好，且OREC／UP／FIBERS三元体系的耐湿热性及耐碱性较不饱和聚酯／玻璃纤维复合材料的好。     

Preparation of Ni nanoparticle-TiO2 nanotube composite by pulse electrodeposition

A Ni/TiO₂ nanocomposite was successfully prepared by a pulse electrodeposition (PED) technique. Highly-ordered TiO₂ nanotube arrays fabricated by anodization were employed as a substrate and loaded with Ni nanoparticles by PED. The influence of pulse electrodeposition parameters was investigated on the morphology of nickel electrodeposits. The nanocomposite was characterized by field emission scanning electron microscopy (FESEM) and X-ray diffraction (XRD). The results indicated that Ni nanoparticles with average size ranging from 19 to 84 nm were obtained by changing electrodeposition parameters. At constant current off-time (t_off) and pulse time of both negative and positive currents, the particle size decreased asymptotically with increasing amplitude of both negative and positive current. A progressive decrease of the particle size was observed with increasing current off-time at constant amplitude and pulse time of both negative and positive current. Increase in the deposition time at constant current off-time, amplitude and pulse time of both negative and positive current resulted in particle growth.     

Ni3Al/HAP生物复合材料的制备及其生物相容性

为了制备N i3A l/HAP生物复合材料并评价其生物相容性,将N i3A l/HAP生物复合材料置入大白鼠臀部的肌肉中,在置入材料的第1、3、7 d等不同的时间段取出试样周围的组织进行组织学观察.结果显示,所有动物术后活动正常,进食好,毛色光亮;伤口Ⅰ期愈合,无切口感染,表皮无明显变化;光学显微镜下观察,肌肉组织细胞正常,早期为炎症反应,并逐渐减轻和消失.N i3A l/HAP生物复合材料有较好的生物相容性.     

Ni2O3/TiO2-xNx可见光催化剂的制备及表征

用溶胶-凝胶法制备了一种新型可见光催化剂Ni2O3/TiO2-xNx,用热分析、X射线光电子能谱及X射线衍射等进行了分析表征,并以偶氮染料阳离子红为目标污染物,分析了催化剂可见光下的催化活性.结果表明,Ni2O3/TiO2-xNx催化剂样品450℃处理后呈锐钛矿型.N元素进入TiO2晶格,Ni元素以Ni2O3的形式游离于TiO2晶格之外.相对于无掺杂TiO2,Ni2O3/TiO2-xNx催化体系由于N元素的掺杂使其在可见光区域的吸收大大增强, Ni2O3掺入加快了光生电子-空穴的分离和转移,因此可见光下的催化活性和光电化学活性大大提高.     

MgzNi纳米粉的制备工艺及理论计算

用X射线和电镜（SEM和TEM）研究了高能球磨工艺对Mg2Ni贮氢合金纳米粉形成的影响。结果表明：球磨时间延长，振动频率提高和球料比的增大可有效地降低合金粉的晶粒尺寸。振动频率为25Hz条件下，不锈钢磨罐球磨1h后，合金粉的晶粒尺寸达到48．1nm。在球料比为5．85：1，振动频率分别为20和30Hz的条件下，经4h球磨后不锈钢磨罐中粉末晶粒度为36．7和26．4nm。对球磨过程进行的理论模拟计算表明，增加球料比主要是通过加大单次碰撞粉末体获得的应变来缩短球磨时间；而提高振动频率，对单次碰撞粉末体获得的应变影响不大。     

Mg2Ni纳米粉的制备工艺及理论计算

用X射线和电镜(SEM和TEM)研究了高能球磨工艺对Mg2Ni贮氢合金纳米粉形成的影响.结果表明:球磨时间延长,振动频率提高和球料比的增大可有效地降低合金粉的晶粒尺寸.振动频率为25Hz条件下,不锈钢磨罐球磨1h后,合金粉的晶粒尺寸达到48.1nm.在球料比为5.85:1,振动频率分别为20和30Hz的条件下,经4h球磨后不锈钢磨罐中粉末晶粒度为36.7和26.4nm.对球磨过程进行的理论模拟计算表明,增加球料比主要是通过加大单次碰撞粉末体获得的应变来缩短球磨时间;而提高振动频率,对单次碰撞粉末体获得的应变影响不大.     

Ni-纳米TiO2复合电镀层的制备与性能研究

用电镀的方法制备出Ni-纳米TiO2复合电镀层,讨论了表面活性剂、阴极电流密度、搅拌速率等对复合镀层硬度的影响并分析了纳米TiO2的加入对复合镀层硬度、耐蚀性的影响情况.结果表明,与纯镍镀层相比,Ni-纳米TiO2复合电镀层的硬度可提高90～190 HV;添加阳离子表面活性剂分散纳米TiO2所得复合镀层硬度最高,说明阳离子表面活性剂有利于纳米TiO2-Ni复合电沉积.浸泡试验表明,在硝酸溶液中复合镀层的腐蚀速率高于纯镍镀层的腐蚀速率,但远低于未镀覆钢板的腐蚀速率;极化曲线表明,与纯镍镀层相比,复合镀层的自腐蚀电位没有显著提高.说明在复合镀层中添加纳米TiO2不能改善其耐蚀性.     

季鏻盐-铜/蒙脱土复合材料的制备及性能

依次将铜离子和十四烷基三丁基季鏻阳离子(TBTP)与蒙脱土离子交换得到季鏻盐-铜/蒙脱土复合材料(TBTP-Cu/MMT),其中铜和季鏻阳离子的质量含量分别为2.87%和24.07%.热重(TG)、X射线衍射(XRD)分析结果表明,铜离子和季鏻阳离子确实交换到蒙脱土中,并且TBTP-Cu/MMT中季鏻阳离子的热分解起始温度约为220℃,具有较好的热稳定性.抗菌试验结果表明,TBTP-Cu/MMT具有较好的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌最小抑菌浓度(MIC)分别为12.5 μg·mL-1和200μg·mL-1.研究了蒙脱土复合材料浓度及与细菌的接触时间对抗菌性能的影响,发现随着浓度的增加、接触时间的延长,活菌数减少,抗菌性能提高;将100 mg TBTP-Cu/MMT在100 mL蒸馏水中浸泡20天后,季鏻阳离子和Cu2 的释放量很小,分别为4.891 mg·L-1和1.928 mg·L-1,表明TBTP-Cu/MMT具有良好的耐水性.     

污泥制备活性炭对 Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸附和回收利用

在静态条件下研究了用污泥制备的活性炭吸附剂去除水溶液中Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的效果,考察了溶液pH值、吸附时间、吸附剂用量和Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的初始浓度对去除率的影响.结果表明,污泥制备的活性炭吸附剂对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)具有较强的吸附性能,pH值是影响吸附的主要因素;吸附过程符合Langmuir吸附等温式;在试验条件下,其对Pb(Ⅱ)具有更高的去除能力.还探讨了吸附Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)后回收铅和镍的可行性.     

微晶纤维素辅助制备C-TiO2复合材料及其对Cd2+的吸附性能

采用溶胶-凝胶法,利用微晶纤维素（CMC）辅助制备了C-TiO₂复合材料,并对其进行了结构、组成和形貌的分析。XRD分析结果表明,所制备的C-TiO₂复合材料样品为具有较高的结晶度的锐钛矿相TiO₂和石墨碳的复合材料; SEM、TEM和XPS分析表明,CMC在C-TiO₂复合材料的制备中起到双重作用:既是复合材料中C的前驱体,同时会增大所制备的TiO₂的分散程度。同时,利用Cd2+考察了C-TiO₂复合材料样品对重金属离子的吸附能力。实验表明,与未添加CMC的TiO₂相比,所制备的C-TiO₂复合材料对重金属离子具有很好的吸附性能,吸附量达到37.15 mgg-1,是未添加CMC的平衡吸附量（17.32 mgg-1）的214.5%。C-TiO₂优异的吸附性能将使其在Cd2+的污水处理上具有很好的应用前景。      

Ni2+掺杂对纳米TiO2 薄膜亲水性的影响

用溶胶-凝胶法在玻璃上制备了锐钛矿型TiO2和过渡金属镍掺杂TiO2薄膜。采用XRD、原子力显微镜和表面接触角仪等手段对TiO2薄膜进行了表征。结果表明,少量的镍离子掺杂在一定程度上抑制了TiO2晶粒的生长,提高了薄膜的表面能态,从而改善TiO2薄膜亲水性能和光致亲水性能。镍掺杂摩尔分数2.0%、500℃热处理2 h后,较未掺杂薄膜的亲水性能大幅提高,掺杂镍的薄膜在黑暗中放置一周后仍能表现出超亲水性。