静电纺丝法制备PVA-SA-CuTsPc纳米纤维改性CMC-PVA/CS-PVA双极膜

分别用Fe3+离子和戊二醛作为交联剂对羧甲基纤维素钠(CMC)-聚乙烯醇(PVA)阳膜层和壳聚糖(CS)-聚乙烯醇阴膜层进行改性,利用静电纺丝法制备聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)-四磺酸基铜酞菁(CuTsPc)纳米纤维纺丝,引入中间界面层,制备CMC-PVA/PVA-SA-CuTsPc/CS-PVA双极膜(BPM),并用扫描电镜、接触角测定仪,电流密度-槽电压关系曲线、交流阻抗谱等对制备的双极膜进行了表征。研究结果表明,经PVA-SA-CuTsPc纳米纤维纺丝改性后,CMC-PVA阳膜表面亲水性增强,双极膜的中间界面层水解离效率提高,膜阻抗和槽电压下降。当电流密度为90 mA/cm2时,CMC-PVA/PVA-SA-CuTsPc/CS-PVA(w(CuTsPc)=3.0%)双极膜的电阻压降(即膜IR降)仅为0.5 V。     

PAAS-CMC/Mel-CS双极膜的制备及性能

分别以聚丙烯酸钠(PAAS)和Cr3+改性羧甲基纤维素钠(CMC)阳离子交换膜层,以三聚氰胺(Melamine)和戊二醛改性壳聚糖阴离子交换膜层(CS)制得PAAS-CMC/Mel-CS双极膜(BPM).该双极膜具有较高的离子交换容量、离子渗透性,较低的交流阻抗和工作电压.以该双极膜组装的电槽电压明显低于未经改性的mCMC/mCS BPM膜电槽.当阴阳两膜层中添加的PAAS和质量分数为8.0％的三聚氰胺,工作电流密度达80 mA/cm2时,电槽的工作电压仍小于5.3V.     

功能化多壁碳纳米管负载铁离子改性双极膜的制备与表征

分别用未功能化的多壁碳纳米管(MWCNTs)、羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)、羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)、磺酸基化多壁碳纳米管(MWCNTs-SO3H)改性羧甲基纤维素钠(CMC)-聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CS)-聚乙烯醇双极膜(BPM)的阳离子交换膜层。采用力学性能分析、接触角测定、电流密度-槽电压曲线等对改性前后双极膜的性能进行表征,并测定了改性前后双极膜中Fe~(3+)的流失量。结果表明,经功能化多壁碳纳米管改性后,双极膜的亲水性和力学性能得到了显著提高。功能化多壁碳纳米管和Fe~(3+)对催化中间界面层水解离有协同作用,大大提高了中间界面层水解离效率,降低了双极膜的膜阻抗和槽电压。此外,改性后双极膜中Fe~(3+)的流失量有了明显的下降,从而保持了双极膜结构和催化水解离性能的稳定性。     

从海水中选择性提钾的双极膜的研制及其应用

以羧甲基纤维素钠(CMC)和壳聚糖(CS)分别作为制备双极膜阳、阴极膜的天然材料,然后分别以18-冠醚-6(18-C-6)和戊二醛(GA)改性,采用流涎法制备mCMC +18-C-6/mCS离子印迹双极膜.从含水率、红外、热稳定性、跨膜电压、交流阻抗等方面表征该离子印迹双极膜的性能.测定结果表明,改性后的离子印迹双极膜性能得到提高.并将改性后的离子印迹双极膜应用于宁德市海水中提取钾资源,当渗透时间150 min时,K+透过改性后的离子印迹双极膜的透过率最大,高达95％.     

二茂铁改性双极膜技术制备3-甲基-2-吡啶甲酰胺

以二茂铁作为交联催化中心对海藻酸钠阳膜进行改性,制备了mSA-mCS聚合物双极膜.测定了双极膜的红外光谱、海藻酸钠(SA)和壳聚糖(CS)电荷密度、OH-渗透性、I-V工作曲线及交流阻抗.OH-渗透性和膜交流阻抗的测试结果表明,mSA-mCS双极膜经二茂铁离子改性后,双极膜中间层中水解离的性能得到了提高,同时降低了膜阻...     

“三明治”双极膜的制备及其在降解含酚废水中的应用

纳米TiO₂上负载纳米Pt以制备纳米Pt/TiO₂半导体光催化剂, 壳聚糖(CS)经纳米Pt/TiO₂改性后作为阴膜层材料, 以羧甲基纤维素(CMC)作为阳膜层材料, 分别用戊二醛与FeCl₃对阴、阳膜层进行交联改性, 制备了CMC-Pt/TiO₂-CS双极膜, 并将该复合膜作为降解高浓度含酚废水电解槽的隔膜。结果表明: Pt/TiO₂光催化剂可促进双极膜中间层水的解离, 大大降低双极膜的膜阻抗和电阻电压降(IR降); 同时, Pt/TiO₂光催化剂表面生成的羟基自由基(·OH)可直接作用于苯酚, 使其彻底降解成无机小分子; 紫外光照下在16.7 mA·cm^-2的电流密度下电解高浓度含酚废水80 min后, CMC-Pt/TiO₂-CS 双极膜的苯酚降解率比CMC-TiO₂-CS 双极膜的苯酚降解率高12.7%; 整个电解过程CMC-Pt/TiO₂-CS 双极膜的膜电阻电压降保持在0.9 V。     

新型PVA/CS/SA复合水凝胶的制备与性能

以聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)、海藻酸钠(SA)等天然物料制备PVA/CS/SA复合水凝胶。通过实验推断出不同质量比、不同剂量的交联剂、不同pH、不同反应温度对复合凝胶的作用,结果表明当PVA∶CS∶SA为8∶4∶1时,水凝胶的品貌最优,综合性能达到最佳。红外分析表明,PVA与CS以及SA之间形成了较强的氢键;DSC分析结果表明,PVA/CS/SA复合膜的热稳定性比壳聚糖膜更强。     

双极膜中间界面层研究进展

以双极膜为基础的水解离技术有广泛的应用 ,同时双极膜还可以用作膜反应器以及生物膜模型 .在这些应用中 ,双极膜的中间界面层起到了根本性的作用 ,因此研究双极膜的中间界面层具有重要的意义 .总结了中间界面层的各种属性 ,从这些属性可以看出它的特殊性 ,并讨论了中间界面层的物质构成 ,为双极膜的改性提供了参考     

壳聚糖/海藻酸钠复合膜制备及性能研究

以壳聚糖(CS)与海藻酸钠(SA)为原料,以0.4%(体积分数,下同)的甘油为增塑剂,以1.25%的戊二醛为交联剂,制得CS/SA复合膜,研究了CS与SA不同配合比和交联时间对复合膜性能的影响。等浓度的CS膜液与SA膜液的体积配合比为9∶1,交联时间为30min时,制得的CS/SA复合膜性能最佳,膜厚度较薄为31.8μm、溶胀度较好为235%、水溶性较弱为12%、水蒸汽透过系数较低为0.72×10~(-10)g/Pa·s·m。     

纳米纤维素晶体和柠檬酸改性聚乙烯醇薄膜的制备及性能

以球形纳米纤维素晶体(NCC)作增强相、柠檬酸作交联剂对聚乙烯醇(PVA)进行改性,制备了PVA/NCC纳米复合薄膜和柠檬酸交联PVA/NCC纳米复合薄膜。通过热重分析、差热分析、吸水实验和拉伸实验考察了NCC的添加和柠檬酸的交联对薄膜热性能、耐水性和力学性能的影响。结果表明,与纯PVA薄膜相比,改性PVA薄膜的起始分解温度升高、熔融/结晶峰向高温方向移动、吸水率降低;只用NCC或柠檬酸对PVA改性时,所得PVA/NCC纳米复合薄膜、柠檬酸交联PVA薄膜的力学性能均对环境湿度敏感;同时用NCC(m(NCC)/m(PVA)=6/100)和柠檬酸(m(柠檬酸)/m(PVA)=3/100或m(柠檬酸)/m(PVA)=4.5/100)对PVA改性时,所得柠檬酸交联PVA/NCC纳米复合薄膜的力学性能不随环境湿度变化。     

PVA纳米纤维的水稳定性与夹心净化材料的制备

聚乙烯醇(PVA)的水溶液通过静电纺丝,可以生成直径均匀的纳米纤维,但纤维的水稳定性较差,用于液体过滤时一般需进行预处理。文中采用热处理的方法提高PVA纳米纤维的水稳定性。测试结果表明,热处理后的PVA纳米纤维结晶度有所增加;在150℃热处理10min后纤维的结晶度最大,增加了12%。处理后的纤维在水中不溶解,只发生凝集和膨胀。通过热压技术将PVA纳米纤维制成夹心净化材料,当纤维密度为5g/m2时,该夹心材料对粒径1μm的PS微球的过滤效率为95.50±1.83%。     

炭辅助的固态粒子烧结工艺制备多孔TiO2/不锈钢膜

提出了一种炭辅助的固态粒子烧结工艺, 可在大孔烧结金属载体表面直接制得无过渡层的多孔陶瓷膜。以纳米TiO₂为成膜粒子, 以大孔不锈钢滤管为载体, 以聚乙烯醇(PVA)为粘结剂, 采用浸渍提拉法在载体表面涂覆。考察了不同烧结气氛(氮气和空气)对陶瓷膜制备的影响。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、热重分析和孔径测试对材料进行表征。实验发现, 试样在空气中烧结后膜层发生严重剥落, 而在氮气中烧结后膜层完整。这是由于PVA在氮气中高温碳化生成炭, 所形成的TiO₂和炭的混合结构削弱了因载体表面状况差和陶瓷—金属间热膨胀系数不匹配而引起的陶瓷层烧结应力。待陶瓷颗粒烧结后, 涂层中的炭经空气热处理脱除。所制备的多孔TiO₂/不锈钢膜的膜层厚度约10 μm, 平均孔径为0.21 μm, 室温下氮气通量为1.72 m³/(m²·h·kPa)。     

Poling-induced birefringence phase matching for 1.5-μm-band wavelength conversion in a polymeric rib waveguide

A birefringence phase-matching (BPM) scheme for second harmonic generation, difference frequency generation (DFG), and their cascading is developed in a polymer rib waveguide. Poling-induced birefringence (n_TM–n_TE) of PMMA:DANS side-chain polymer films showed quadratic increase upon applied DC poling fields, and was controlled for satisfying the BPM. The three conversion processes using the nonlinear coefficient of the d₁₅ were simultaneously phase matched at the poling field around 150 V/μm when the fundamental guiding modes of a pump (DFG: 0.775 μm, cascading: 1.55 μm) and a signal (∼1.55 μm) waves were used. In addition, a numerical simulation of the DFG including the waveguide losses showed high conversion efficiencies around 0 dB on the conditions: the pump power of 100 mW, the waveguide length around 2 cm, and the waveguide losses of 2 dB/cm, demonstrating that the poling-induced BPM is an effective phase-matching method in the wavelength conversion processes.     

静电纺定向纳米纤维素-碳纳米管/聚乙烯醇复合纤维导电膜及性能

利用纤维素纳米晶须（CNCs）搭载碳纳米管（CNTs）在水相中形成均一稳定的纳米CNCs-CNTs导电复合物,并将其均匀分散于聚乙烯醇（PVA）基体中制得纺丝液,采用静电纺丝技术制备纤维定向排列的CNCs-CNTs/PVA复合导电膜。结果表明：CNCs-CNTs增强了纤维膜热力学性能,并赋予其导电功能;纤维的定向排列显著提高了膜的力学性能;随CNTs含量增加,纺丝液电导率和黏度提高,纤维直径减小;当CNCs和CNTs与PVA的质量比分别为8.0%和1.0%时,CNCs-CNTs/PVA的纤维直径、拉伸强度和电导率分别可达182 nm±35 nm、15.99 MPa±1.25 MPa和0.12 S/m±0.01 S/m;当电流密度为0.2 A/g时,其比电容可达127.1 F/g,且经过1 500次充放电循环后电容量仍保持在83.14%。基于导电膜优良的力学性能、热稳定性和导电性,CNCs-CNTs/PVA导电膜有望应用于可折叠超级电容器、柔性传感器和柔性电极材料等领域。     

聚乳酸/聚乙烯醇共混膜的制备

基于流延法和溶剂蒸发技术,以聚乳酸(PLA)和聚乙烯醇(PVA)为原料,制备可降解PLA/PVA共混膜。通过考察不同的共溶剂对共混膜成膜性能的影响,确定二甲基亚砜(DM SO)是制备PLA/PVA共混膜优良的共溶剂。研究PLA与PVA配比对PLA/PVA共混膜性能的影响,探索PLA与PVA分子链在共混膜中的结合状况。结果表明,当PLA的含量低于20%时,可以得到均质的PLA/PVA共混膜,且PLA与PVA分子链间以氢键结合。此外,在共混过程中,PLA与PVA的结晶均受到一定的破坏,结晶度比纯PLA与PVA下降。     

不同型号PVA对纳米TiO2/PVA复合材料性能的影响

用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH550)对纳米TiO₂进行改性, 将不同比例的聚乙烯醇(17-88与17-99)相混合制成胶液, 再采用直接共混法制备了纳米TiO₂/聚乙烯醇(PVA)复合材料, 并流延成膜。通过自制透水仪、 扫描电镜、 热失重分析、 拉伸强度、 耐水性能以及透明性对纳米TiO₂/PVA复合膜进行表征, 探讨不同含量的PVA 17-88对复合膜的性能影响。结果表明, PVA 17-88的质量分数为30%, 纳米TiO₂ /PVA膜厚度控制在25~30 μm, 透水量较大, 拉伸强度达到28.72 MPa, 耐水性能最佳。      

纳米氧化锌对液体硅橡胶导热性能的改进研究

以直接沉淀法合成了纳米氧化锌(ZnO),使用硅烷偶联剂对其进行表面改性,并制备了纳米ZnO与液体硅橡胶的复合材料,对改性前后纳米ZnO的结构进行了表征,并对复合材料的相关性能进行了研究。结果表明:通过接枝反应,硅烷偶联剂可以接枝到纳米ZnO表面,改性前后ZnO的晶型不发生变化;在较低添加量的情况下,纳米ZnO可以在一定程度上提高液体硅橡胶的力学性能,当添加量为2%时,改性前后纳米ZnO制备的液体硅橡胶复合材料的导热系数可以从0.189W/m.K分别提高到0.506W/m.K和0.61W/m.K。     

Plasma-treated polyethersulfone coated with crosslinked poly(vinyl alcohol): composite membranes for pervaporation dehydration of ethanol

Composite membranes with crosslinked poly(vinyl alcohol) matrix as selective layer coated on a polyethersulfone supporting porous layer were prepared aiming at separating ethanol/water mixtures by pervaporation. A polyethersulfone asymmetric microporous membrane was synthesized by the wet phase inversion process. The support membrane was then exposed to air plasma to activate the surface. The selective dense layer was obtained by coating of PVA and a crosslinking agent over the polyethersulfone substrate, followed by thermal treatment. The morphology was examined by scanning electron microscopy (SEM) for both, support membrane and the coated polymeric layers. Surface physicochemical properties were evaluated through measuring the contact angle (θ) and the estimation of surface free energy (γ_S) and adhesion work. The surface chemical composition of support membrane and coated hydrophilic layers were characterized by infrared spectra with horizontal attenuated total reflectance (FT-IR/HATR). The swelling degree of PVA dense membranes, and the pervaporation performance of the crosslinked PVA/PES composite membranes, manufactured with several coating steps, were evaluated with water/ethanol (20/80 wt%) mixtures at temperatures in the range of 30–60 C. Results of the effective pervaporation dehydration of ethanol are discussed in terms of membrane morphology and the solution-diffusion transport mechanism.     

Ion-exchange membranes made of semi-interpenetrating polymer networks,used for pervaporation-assisted esterification and ion transport

Ionic membranes were prepared by blending poly(vinyl alcohol) (PVA) with an ionic polymer. Semi-interpenetrating polymer networks (sIPN) in which the crosslinked PVA chains trap the ionic polymer were obtained by using a heat treatment at 180 °C or dibromoethane vapor at 140 °C, respectively, for poly (styrene sulfonic acid) (PSSH), poly (sodium styrene sulfonate) (PSSNa), poly (acrylic acid) (PAA) or poly (dimethyl dimethylene piperidinum chloride) (PDMeDMPCl) as the ionic polymer. The stability of the sIPN membranes in some liquid media was studied to select the appropriate membranes for the envisaged applications. The thermally crosslinked PVA/PSSH membranes showed an effective catalytic effect on the esterification reaction between n-propanol and propanoic acid. An active composite membrane made of a layer of PVA/PSSH deposited on a dense PVA layer of an industrial dehydration membrane exhibited both high catalytic activity and high selectivity to water in the pervaporation-assisted esterification. The values of the counter-ion transport number indicated that some crosslinked ionic membranes have good ion permselectivity.