聚偏氟乙烯纳米多孔膜结构调控及离子传递特性

在纳微米尺度调控膜孔结构对发展高性能膜分离材料具有重要意义。使用半结晶性高分子材料聚偏氟乙烯（PVDF）,利用非溶剂诱导相分离（NIPS）、蒸汽诱导相分离（VIPS）、溶剂蒸发诱导相分离（EIPS）方法,成功制备了不同形貌的多孔膜。提出了根据聚合物的结晶生长机制调控膜孔结构概念,根据溶剂蒸发时间调控结晶生长。利用SEM和BET对膜孔形貌进行表征,XRD和DSC对结晶进行检测,氢离子（H⁺）和四价钒离子（VO²⁺）以及其他常用离子的扩散系数表征传质特性。在溶剂蒸发诱导结晶的过程中,随着溶剂蒸发时间的延长,膜断面的球晶比例逐渐增加,最后至球晶完全融合,膜孔结构发生了显著变化,且膜的结晶度和结晶形态随之发生变化,离子选择性能随膜孔尺寸减小而逐渐增大。     

非溶剂/溶剂界面诱导相分离法制备多孔磺化聚苯乙烯微球

采用非溶剂/溶剂界面诱导相分离法(N/SIPS),以磺化聚苯乙烯(SPS)为模板微球,制备出单分散性良好、孔结构可控的多孔SPS微球。研究发现,溶剂和非溶剂比例、丁醇水体积比及溶蚀时间是决定多孔聚合物微球形貌的主要因素。降低非溶剂比例或丁醇/水体积比,延长反应时间有助于获得开孔大孔结构。另外,对多孔SPS微球的形成机理以及多孔结构的调控因素进行了探讨。     

非溶剂/溶剂界面诱导相分离法制备多孔磺化聚苯乙烯微球

采用非溶剂/溶剂界面诱导相分离法(N/SIPS),以磺化聚苯乙烯(SPS)为模板微球,制备出单分散性良好、孔结构可控的多孔SPS微球。研究发现,溶剂和非溶剂比例、丁醇水体积比及溶蚀时间是决定多孔聚合物微球形貌的主要因素。降低非溶剂比例或丁醇/水体积比,延长反应时间有助于获得开孔大孔结构。另外,对多孔SPS微球的形成机理以及多孔结构的调控因素进行了探讨。     

废弃玻璃水热合成介孔材料及其性能表征

尝试运用水热技术,并通过添加Ca(OH)_2将废弃玻璃合成为介孔吸附材料。采用XRD、SEM、BET、XPS表征其物相组成、结晶形貌、比表面积和元素结合能。结果表明,合成的介孔吸附材料主晶相为雪硅钙石,SEM下可见大量针状雪硅钙石结晶,比表面积为12.707 m2/g。选用Ni~(2+)为目标吸附离子,测得Ni~(2+)的最高吸附量达278.53 mg/g。热力学和动力学的模拟计算表明,材料对Ni~(2+)的吸附为单分子化学吸附,其主要吸附机理为Ni~(2+)取代材料中的Ca~(2+)与Na2+并与表面的O成键。     

复合稀释剂法制备聚偏氟乙烯超滤膜

以磷酸三乙酯(TEP)为溶剂,采用复合热致相分离法制备聚偏氟乙烯(PVDF)平板膜。借助WXRD、SEM等技术手段,考察了铸膜液中稀释剂二乙二醇单乙醚醋酸酯DCAC含量及凝固浴水中N-N-二甲基乙酰胺(DMAC)含量,对膜结晶行为、结构特征及渗透性能的影响。结果表明,随稀释剂DCAC含量增加,PVDF膜中α晶相增多,膜外表面由光滑变为多孔,内表面由致密的网状连续结构变为球晶,且球晶体积及间隙不断增大。膜断面由对称的致密连续结构转变为球晶结构,且球晶间隙随DCAC含量增加而增大。凝固浴中DMAC含量增加导致膜表皮层变薄,断面球晶孔隙增加,膜厚度增大。球晶间隙的增大有利于膜渗透通量增加,但拉伸强度有所下降。     

T型沸石膜的制备及其脱盐性能研究

以2μm和600 nm的T型沸石为晶种,采用二次生长法制备T型沸石膜,利用XRD和SEM对T型沸石膜的晶相结构、膜层形貌进行表征,并在348 K下将其用于渗透蒸发分离35 g/L氯化钠溶液。结果表明,在423 K下晶化反应4 h, T型沸石晶体交互生长形成致密的T型沸石膜,膜层厚度约4μm,渗透蒸发脱盐测试渗透通量可以稳定在7.5 kg/（m²·h）,离子截留率大于99.9%;制备的T型沸石膜渗透蒸发脱盐性能优异,有重要的海水脱盐工业应用价值。     

PEO/PBS共混物的共混结晶行为研究

通过差示扫描量热仪、偏光显微镜、原子力显微镜等研究了质量比80/20的聚环氧乙烷(PEO)与聚丁二酸丁二酯(PBS)的共混结晶热力学、结晶形貌、多次熔融重结晶行为。实验结果表明,共混不利于二者的结晶,但熔点低的PEO起到溶剂化作用,使PBS分子链更加规整的折叠排列,晶体完善度提高。共混物熔融结晶时PBS为PEO结晶提供了环带球晶框架:过冷度低时PEO片晶沿着PBS片晶生长,且晶体致密;过冷度高时,PEO片晶的生长不能完全复制PBS的片晶生长方式,在遵循形成环带球晶框架的基础上,PEO片晶按物质自身需求方式生长。此外,共混物在多次经历135℃→80℃→40℃的热处理时,PEO会发生团聚,共混物球晶不再是环带球晶,球晶半径逐渐增大。而PEO在屡次加热中被氧化,以无定形态聚集在两个共混物球晶之间。     

多级结构碳酸钙微球的合成

以醋酸钙[Ca(CH_3COO)_2]为钙源、尿素[CO(NH_2)_2]为碳源,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,利用溶剂热反应法制备了多级结构碳酸钙微球。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对样品的形貌、结构进行了表征,研究发现当PVP添加量为4 g时,所制备的多级结构碳酸钙微球分散性好,大小均匀,晶型为方解石;PVP对碳酸钙结构、形貌的控制起着重要的作用,PVP的立体化学构象诱导着无定形碳酸钙的成核和生长,并促进菱形方解石的形成;PVP的桥连和模板作用使碳酸钙最终组装成多级微纳米结构的微球。     

溶剂对PET的诱导结晶作用

应用偏光显微镜等方法,考察了12种溶剂对PET的诱导结晶作用,表明与热结晶一样存在成核和增长两过程;增长速度和形成的球晶尺寸均与熔剂分子大小、极性等有关:诱导结晶速度快于渗透扩散速度等,所以溶剂诱导结晶动力学符合扩散动力学之说是值得商榷的。溶剂诱导结晶的形态可分为表面呈球状结构和不呈现球状结构二种类型,从断面观察分析球状结构形态仅在表面形成。发现球晶脱落漂于溶剂。     

界面溶蚀法制备多孔磺化聚苯乙烯/壳聚糖微球及其Cr~(3+)吸附研究

采用固/液界面溶剂溶胀诱导相分离法,对磺化聚苯乙烯(SPS)和表面负载有生物相容性的壳聚糖(CS)的核壳型SPS/CS两种微球进行溶蚀,制备出具有多孔结构的SPS和SPS/CS微球。研究发现,溶剂类型和醇水比是影响多孔聚合物微球形态的主要因素。利用透射电镜(TEM)对多孔微球的结构进行表征,通过紫外可见分光光度计(UV-Vis)测定SPS/CS多孔微球在室温环境下对Cr3+的吸附行为。结果表明,界面溶蚀法可制备出形貌均一的多孔聚合物微球,其对Cr3+吸附量明显优于实心结构的微球。     

碳酸钙空心微球的合成及其生成机理

以Na_2CO_3和CaCl_2为原料,采用复分解方法,以聚丙烯酸(PAA)和十二烷基磺酸钠(SDS)为有机添加剂,合成出具有方解石和球霰石复合晶型的碳酸钙空心微球。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射式电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)分别对样品的形貌、结构和晶型进行了表征,通过研究反应过程中碳酸钙微球的结构和晶型随时间的变化过程,对空心微球的形成机理进行了详细的探讨;考察不同反应温度、PAA和SDS浓度对碳酸钙结晶和生长的影响。研究结果表明:反应过程中PAA和SDS会影响碳酸钙的聚集行为和形貌结构,以此提出了一种鲜有报道的碳酸钙空心微球的形成机理;并且当反应温度为80℃、PAA浓度0.5g/L、SDS浓度10mmol/L,反应1h时可获得粒径范围为4~7μm、具有方解石和球霰石复合晶型的碳酸钙空心微球。     

以三嵌段共聚物为模板介孔氧化铝的形貌控制合成（英文）

以三嵌段共聚物作为结构导向剂,采用水热法合成了片状和棒状介孔氧化铝,采用X射线衍射仪、场发射透射电子显微镜、低温氮气吸脱附实验对合成的介孔氧化铝的晶相、形貌和介孔结构进行表征。研究结果表明,三嵌段共聚物的引入能够有效调控氧化铝的形貌、介孔结构以及孔参数。三嵌段共聚物在氧化铝前驱体表面的吸附诱导了晶体的取向生长,并最终形成了棒状氧化铝。     

聚甲亚胺／尼龙6原位聚合材料的合成与表征

利用原位聚合方法制备了聚甲亚胺(PAM)／尼龙6(PA6)材料，并对其结构和热性能进行了表征。红外光谱、紫外光谱分析表明了刚性链高分子PAM在PA6中已经生成。DSC和TGA热分析结果表明，PAM的加入对PA6的结晶起了诱导结晶作用，但没有改变铸型尼龙的α晶型结构，结晶形态仍为球晶结构；PAM／PA 6(5％)材料的动态力学谱图上，只出现了一个玻璃化转变温度，较PA6的提高了5℃。     

以三嵌段共聚物为模板介孔氧化铝的形貌控制合成

以三嵌段共聚物作为结构导向剂,采用水热法合成了片状和棒状介孔氧化铝,采用X射线衍射仪、场发射透射电子显微镜、低温氮气吸脱附实验对合成的介孔氧化铝的晶相、形貌和介孔结构进行表征。研究结果表明,三嵌段共聚物的引入能够有效调控氧化铝的形貌、介孔结构以及孔参数。三嵌段共聚物在氧化铝前驱体表面的吸附诱导了晶体的取向生长,并最终形成了棒状氧化铝。     

稀土掺杂的笼状结构铝酸盐发光材料的制备及发光性能

采用溶胶凝胶沉淀法制备了稀土掺杂的笼状结构铝酸盐发光材料。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的物相结构及形貌进行了表征,结果表明:稀土离子的掺入没有改变发光材料的主晶相,已获得具有笼状结构的单相12CaO·7Al_2O_3发光材料,同时稀土离子可能掺入到晶格中。利用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了测试,发现在近紫外光激发下掺杂Eu~(2+)离子的样品具有宽带发射峰,最强发射位于448nm左右,对应于Eu~(2+)离子的4f~65d~1→4f~7辐射跃迁,能够在近紫外光激发下发射出红光。另外,12CaO·7Al_2O_3:Tb~(3+)和12CaO·7Al_2O_3:Dy~(3+)能够在近紫外光激发下分别发出绿光和白光。     

等规聚丙烯在静态条件下的结晶行为北大核心

采用热台偏光显微镜研究了等规聚丙烯(i PP)结晶形态随时间的变化。通过控制目标结晶温度,比较了不同结晶温度条件下,成核速率、球晶生长速率随时间的变化以及温度对结晶完成时间的影响,并讨论了相对分子质量对结晶速率的影响。结果表明:等温结晶时,晶核数目和球晶直径都与时间呈良好的线性关系;成核速率与球晶生长速率均随温度的升高而逐渐降低;结晶完成时间实际上是球晶生长速率的反映,随温度的升高而增加;相对分子质量对i PP结晶速率的影响程度具有明显的温度依赖性,温度较低时,影响不明显,随着温度的升高,影响逐渐增大,并且成核时间和结晶完成时间均随着相对分子质量的增加而增加。     

等规聚丙烯在静态条件下的结晶行为

采用热台偏光显微镜研究了等规聚丙烯(i PP)结晶形态随时间的变化。通过控制目标结晶温度,比较了不同结晶温度条件下,成核速率、球晶生长速率随时间的变化以及温度对结晶完成时间的影响,并讨论了相对分子质量对结晶速率的影响。结果表明:等温结晶时,晶核数目和球晶直径都与时间呈良好的线性关系;成核速率与球晶生长速率均随温度的升高而逐渐降低;结晶完成时间实际上是球晶生长速率的反映,随温度的升高而增加;相对分子质量对i PP结晶速率的影响程度具有明显的温度依赖性,温度较低时,影响不明显,随着温度的升高,影响逐渐增大,并且成核时间和结晶完成时间均随着相对分子质量的增加而增加。     

双孔TiO_2-Al_2O_3复合物氧化物的制备及表征

分别用溶剂蒸发诱导自组装(EISA)方法及溶胶-凝胶法制备了具有大孔/介孔结构的Al2O3-TiO2复合氧化物材料。X射线粉末衍射(XRD)分析结果表明,复合物中TiO2与Al2O3的相互作用改变了晶型的转变温度,提升了TiO2的晶型转变温度,从而提高了其热稳定性。扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明,EISA方法合成的材料具有更利于活性成分负载的三维连续大孔结构。     

Co/SiO2小球与MFI拓扑结构分子筛的核壳结构组装方法研究

设计一种以负载Co的二氧化硅小球(Co/SiO2)为内核,分别以具有MFI拓扑结构的全硅分子筛(Silicalite-1)和硅铝分子筛(ZSM-5)为外壳的Co/SiO2@MFI核壳复合结构球型材料制备方法.首先利用等体积浸渍法制备内核Co/SiO2小球、利用水热法制备纳米级的壳层分子筛晶种溶液,再以过量浸渍法将不同的晶种负载在硅球上,最后将负载晶种的Co/SiO2小球放入对应的壳层前驱液中,利用水热法进行核壳结构的组装.XRD和SEM结果显示,Co/SiO2小球外表面成功生长了一层紧密的MFI拓扑结构分子筛膜,随着水热时间的延长,壳层分子筛的厚度也进一步增加.NH3-TPD表征结果表明,核壳材料的表面酸性也逐渐增强.此种方法解决了球形大颗粒表面不容易生长核壳结构的问题,同时改变了原有材料的表面酸性,为分子筛核壳结构的组装提供了一种新思路,对固体酸材料应用领域具有借鉴意义.     

稀释剂对热致相分离法制备聚偏氟乙烯膜结构的影响

以聚偏氟乙烯(PVDF)和一种在常温下为固态的水溶性潜溶剂己内酰胺(CPL)为膜材料和稀释剂,基于热致相分离原理,制备了PVDF微孔膜,通过差示扫描量热仪对不同条件下二元共混物的结晶性能进行了分析,利用扫描电镜研究了稀释剂含量对膜微观结构的影响。结果表明,PVDF质量分数小于25%,PVDF/CPL高温溶液体系在降温过程中发生液-液相分离,主要形成了双连续网络孔结构。研究了PVDF浓度对膜水通量、BSA截留率、膜强度等的影响,该研究为用单一水溶性稀释剂制备PVDF微孔膜定了基础。