2018年, 第49卷, 第11期　刊出日期：2018-11-30

  

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热点·关注(2017年度重庆市出版专项资金资助项目)
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  水热-溶胶-凝胶法制备钠离子电池正极材料Na₃V₂(PO₄)₃/C及其性能研究

  郝月莹, 石少楠, 刘洁群, 李伟, 刘勇平, 钟胜奎

  功能材料. 2018, 49(11): 11001-11004. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.001

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  分别采用溶胶凝胶法和水热-溶胶-凝胶法合成了钠离子电池正极材料Na₃V₂(PO₄)₃/C。用XRD、SEM、恒流充放电等对样品进行了表征。研究表明,两种方法合成的Na₃V₂(PO₄)₃/C样品均为纯相,呈多孔状结构,采用水热-溶胶-凝胶法制备出的Na₃V₂(PO₄)₃/C样品颗粒尺寸更小,更有利于钠离子脱嵌,有利于提高材料的电化学性能。溶胶-凝胶法制备的样品在0.1和2 C倍率下首次放电比容量为98.3和31.3 mAh/g,水热-溶胶-凝胶法制备的样品在0.1和2 C倍率下首次放电比容量高达111.9和94.1 mAh/g,电化学性能得到明显改善。
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  双功能过渡金属化合物的构建与应用

  黄丽萍, 周琳, 高媛, 熊昆

  功能材料. 2018, 49(11): 11005-11013. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.002

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  氢能作为一种清洁能源,通过不可储存的可再生资源发电催化水分解制氢,被认为是解决能源和环境危机最有前景的技术之一。电解水反应必须使用高效催化剂降低析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的过电势,因此开发高效、廉价的HER-OER双功能催化剂具有简化整体系统和降低成本的优势。综述报道了近3年HER-OER双功能催化剂的最新发展,对几种主要类型的双功能全电解水催化剂的合成、催化活性、稳定性及增强活性的方法进行了详细讨论,并对双功能催化剂面临的挑战和发展方向进行了展望。
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  镁离子电池正极材料Mg₂Fe_0.25MnO₄的制备及性能分析

  江津河, 马欣欣, 刘方旺, 江冠禹, 曹长青

  功能材料. 2018, 49(11): 11014-11017. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.003

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  采用碱式碳酸镁、乙酸锰、柠檬酸铁铵为原料,硬脂酸、无水乙醇作为分散剂,在氮气保护氛围下,用高温固相热结晶法制备了掺杂过渡金属元素铁(亚铁离子)的镁离子锰系电池正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)对不同温度下的电池正极材料进行了表征与分析,并组装纽扣电池进行电池性能测试。试验结果显示,煅烧温度在800℃时,样品Mg₂Fe_0.25MnO₄的热结晶状态较为理想,颗粒粒径小且均匀。在0.3～2.1 V电压范围内,当充放电电流为0.025 mA时,首次放电比容量为82 mAh/g。
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  硝酸掺杂对Li在石墨烯表面吸附,迁移行为影响的第一性原理研究

  谭心, 未雪原, 刘尧尧, 刘志鑫, 陈路华

  功能材料. 2018, 49(11): 11018-11022. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.004

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  为了研究硝酸掺杂对Li吸附在石墨烯表面的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了Li在本征石墨烯表面及硝酸掺杂的石墨烯表面的吸附性质、电学性质及迁移行为。结果表明,硝酸掺杂后,Li原子在石墨烯表面的最稳定吸附由H位变为B位;硝酸处理使Li原子在石墨烯表面吸附更稳定,在H位、B位、T位吸附的吸附能分别增大了2.176,2.816,2.747 eV。Li原子吸附在NO₃^--石墨烯体系表面后,存在3方面的电荷转移:Li→石墨烯,石墨烯→NO₃^-,Li→NO₃^-;Li原子在NO₃^--石墨烯体系表面的吸附既有N型掺杂,也有P型掺杂。硝酸掺杂降低了Li原子在石墨烯表面的迁移激活能,使Li原子在NO₃^--石墨烯表面更容易迁移。
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  锰氧化物锂离子筛型吸附剂提锂进展

  漆贵财, 海春喜, 周园

  功能材料. 2018, 49(11): 11023-11032. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.005

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  作为自然界最轻的金属元素,锂在现代社会中的各方面应用广泛,是一种重要的战略资源。随着现代化进程的加速,世界各国对锂资源的需求量不断增加,全球锂矿逐渐减少,已经不能满足其需求,而海水和盐湖卤水中的锂资源能很好地解决这一矛盾,从海水和盐湖卤水中提锂具有重大意义。众多提锂方法中,吸附剂法是一种比较环保的方法,复合绿色和可持续发展的要求。吸附剂法的关键是吸附剂材料,锰氧化物锂离子筛绿色、高效,是一种理想的吸附剂。这里介绍了锂离子筛的概念,锰氧化物锂离子筛的结构及锂嵌入/脱嵌机理,详细综述了锰氧化物锂离子筛吸附剂提锂的研究现状,包括前驱体制备方法和锂离子筛成型应用,最后对锰氧化物锂离子筛今后的研究方向提出建议与展望。
综述·进展
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  非晶合金热塑性微成型技术研究概况及发展趋势

  李春燕, 朱福平, 丁娟强, 尹金锋, 赵燕春, 寇生中

  功能材料. 2018, 49(11): 11033-11040. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.006

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  由于非晶合金的无定形结构,非晶合金在室温下表现出高强度、高硬度、加工性能差等特征。但是,非晶合金在过冷液相区内展现出低粘滞系数、高流动性能的超塑性特征,这为非晶合金的塑性加工提供了一种新的途径。论述了非晶合金过冷液相区热塑性微成型技术的特点,对比传统晶态材料总结了非晶合金作为理想微成型材料的优势。介绍了非晶合金在微机电系统(MEMS)产业领域诱人的应用前景,并列举了国内外相关专家学者在非晶合金热塑性微成型领域的研究成果。总结了非晶合金在微电子系统、精密光栅、微纳超疏水表面、生物芯片、微型燃料电池等领域的应用。同时,指明了非晶合金热塑性微成型技术发展过程中存在的问题,重申了开发非晶合金热塑性微成型技术的重要性。
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  浅述几种吸波织物的研究进展

  马江将, 李克训, 张泽奎, 张捷, 王东红

  功能材料. 2018, 49(11): 11041-11046. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.007

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  电磁吸波织物在民用电磁辐射防护和军事装备的电磁隐身技术领域有着广阔的前景,加强电磁吸波织物的研究不仅具有重要经济价值,而且在国防建设中具有重要的意义。针对电磁吸波织物的发展现状,总结了吸波织物的工作原理,并围绕电磁吸波织物的制备方法,分别阐述了涂覆型、表面镀层型、功能纤维型和频率选择表面型4类电磁吸波织物。根据前人在电磁吸波织物领域的研究工作,提出了电磁吸波织物发展中存在的主要问题,并预测未来电磁吸波织物向低频化和智能化的发展方向。
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  再生骨料碳化及其对再生混凝土性能影响的研究进展

  梁超锋, 杨金城, 潘艺倩, 田原, 罗帅

  功能材料. 2018, 49(11): 11047-11051. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.008

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  再生骨料碳化处理不仅可改善再生骨料的物理特性,而且可吸收温室气体CO₂,是一种环境友好型改性方法。介绍了再生骨料加速碳化的机理和方法;总结了再生骨料碳化后的物理性能和再生骨料碳化混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能;最后,进一步指出了再生骨料碳化改性尚待研究的主要问题。已有文献表明再生骨料碳化处理是改善再生骨料及再生混凝土性能可行且有效的方法。
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  锌基量子点的合成、表面修饰及其生物化学传感应用

  陈秋菊, 谢奇龙, 马莉萍, 王琼, 胡云楚, 王文磊

  功能材料. 2018, 49(11): 11052-11060. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.009

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  锌基量子点具有独特的光学特性、低毒性以及生物相容性好的优势,使锌基量子点在分析检测及生物标记中得到了广泛的应用。基于锌基量子点的研究进展,在阐述其合成方法、功能化修饰等基础上,系统论述了锌基量子点在生物化学传感领域的应用,并对其发展趋势和应用前景进行了展望。
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  多功能MOFs基复合材料研究进展

  冯爱玲, 王彦妮, 徐榕, 林社宝, 江鹏

  功能材料. 2018, 49(11): 11061-11070. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.010

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  金属-有机框架(MOFs)材料是通过金属离子与有机桥联配体自组装形成的配位聚合物,因其易于制备、结构多样及孔道表面可修饰等特点成为新一代的晶体多孔材料。而由于MOFs机械强度低且化学稳定性差,使其发展受到一定限制。构建MOFs基复合材料可以有效弥补这些缺陷,同时可引入新的性质和功能。与单一材料相比, MOFs基复合材料具有更大的比表面积和孔隙率、更高的催化效率和稳定性。介绍了近年来报道的各类MOFs基复合材料的主要制备方法;归纳了MOFs基复合材料的种类;综述了其在气体吸附、光学、催化、传感以及药物缓释等领域的应用;最后对MOFs基复合材料今后的发展进行了展望。
研究·开发
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  溶胶-凝胶法制备BiFeO₃薄膜及其光催化性能研究

  阿比迪古丽·萨拉木, 吾尔尼沙·依明尼亚孜, 买买提热夏提·买买提, 吴荣, 吴钊峰

  功能材料. 2018, 49(11): 11071-11074. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.011

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  采用溶胶-凝胶法在Si/SiO₂衬底上制备了多铁性材料BiFeO₃薄膜。分别用X射线衍射,扫描电子显微镜以及紫外-可见分光光度计和光催化实验来测试并研究了薄膜的晶体结构,表面形貌以及紫外-可见吸收光谱和光催化降解效果。实验结果显示,所有的BiFeO₃薄膜呈钙钛矿结构,其中温度为550 ℃退火处理的薄膜结晶性较好,表面也较均匀,无空隙生成;BiFeO₃薄膜能较好地吸收可见光并对不同浓度的亚甲基蓝溶液都有较好的光催化活性,对浓度为20 mg/L亚甲基蓝溶液有很好的降解效果,说明降解的污染物的浓度也会对BiFeO₃薄膜的光催化效率产生一定的影响。
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  腐蚀管道剩余强度数值分析及ANSYS二次开发

  郑恒伟, 杨国欣, 王东哲

  功能材料. 2018, 49(11): 11075-11079. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.012

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  随着工业的迅速发展,压力管道在化学化工领域占据着很重要的地位,但是由于腐蚀等问题的存在,所以通过力学的角度对管道进行剩余强度的分析是很有必要的。首先运用ANSYS软件分析了管道在不同腐蚀缺陷下的极限承载能力,并将数值结果与相应试验工况对比,验证了数值模拟的准确性。然后,用ANSYS软件管道腐蚀缺陷模型进行数值模拟,分析不同腐蚀缺陷尺寸对管道等效应力的影响。由于在分析管道剩余强度时需要考虑腐蚀缺陷尺寸的影响,而在Ansys软件中分析不同腐蚀缺陷尺寸模型需要在GUI界面中反复操作,十分繁琐,为了简化分析流程、节省时间。基于APDL语言并结合GUI界面,采用交互方式对软件进行二次开发,将管道模型的腐蚀缺陷尺寸进行参数化控制。
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  聚丙烯接枝4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮材料的制备

  张文龙, 金姗姗, 梁月, 胡德帅, 戴亚杰

  功能材料. 2018, 49(11): 11080-11084. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.013

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  采用熔融密炼工艺制备聚丙烯(PP)接枝4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮(AHB),研究了接枝的工艺及其体积电阻率的变化。结果表明,当温度200 ℃,转子转速50 r/min,时间9 min,物料比为m(PP)∶m(AHB)∶m(DCP)=50∶0.8∶0.03(质量比)时,接枝率为0.73%,其体积电阻率比纯PP的有明显的提高,达2.1倍。为制备高电性能环保型聚丙烯电缆绝缘材料提供了有效的途径。
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  尼群地平分子印迹聚合微粒的制备及释药研究

  邢占芬, 成洪达, 任粹菊, 张平平

  功能材料. 2018, 49(11): 11085-11088. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.014

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  以甲基丙烯酸(MAA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为功能单体和交联剂制备了抗高血压药物尼群地平分子印迹聚合(MIPs),采用红外光谱和扫描电镜对MIPs结构形貌进行了表征,通过静态吸附实验考察了MIPs吸附性能,在模拟体液中研究了MIPs对尼群地平的缓释作用。结果表明所制备印迹聚合物为粒径1 μm左右微粒,对尼群地平有较好的分子识别性能和特异性吸附,印迹聚合物吸附量远大于非印迹聚合物吸附量;在pH值7.4缓冲溶液中NIPs释药率与时间几乎呈线性关系,释药较快,而MIPs释药平稳,15 h释药率达到62%,15～35 h时释药率缓慢增长,35 h达到83%,表现出明显的缓释性能。
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  磷腈阻燃环氧树脂的制备及热分解动力学研究

  宝冬梅, 方丽, 文竹, 龙高喊, 任莹, 胡小碧, 敖富佳

  功能材料. 2018, 49(11): 11089-11095. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.015

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  以六氯环三磷腈(HCCP)和对羟基苯甲醛为原料,一步法合成了六(4-醛基苯氧基)环三磷腈(HAPCP)。然后以HAPCP为阻燃剂,将其添加到环氧树脂(EP)中制备阻燃环氧树脂(FR/EP)。最后,通过热重法(TG)和微商热重法(DTG),研究了EP和FR/EP在氮气气氛下的热分解动力学行为,运用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Kissinger法求出EP和FR/EP的热分解反应的活化能E和指前因子A,采用Coast-Redfern法确定了热分解动力学机理函数g(α)和反应级数n。实验结果表明,相同升温速率下,FR/EP的热分解反应的活化能比EP的低,其活化能和指前因子分别为E_k(FR/EP)=1.34×10⁵ J/mol,E_O(FR/EP)=1.38×10⁵ J/mol,A(FR-EP)=1.4×10¹⁰min^-1,FR/EP的热分解动力学方程为g(α)=1-(1-α)³,反应级数n=3。
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  石墨烯电力复合脂的制备及性能研究

  刘洋, 刘建军, 郑永利, 杨立恒, 赵悦菊

  功能材料. 2018, 49(11): 11096-11101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.016

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  采用自制硅烷偶联剂CA-Si-1改性石墨烯,获得了有机硅改性石墨烯RGO-CA-Si-1,通过扫描电子显微镜及热重分析对其进行表征;采用RGO-CA-Si-1制备石墨烯电力复合脂,分析了RGO-CA-Si-1用量对电力复合脂滴点、锥入度、冷态接触电阻变化系数、体积电阻率的影响;通过实验对比,分析了RGO-CA-Si-1、纳米铜粉、纳米银粉对涂膏前后冷态接触电阻变化系数降低的能力。
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  一种抗氧化藻蓝蛋白/胶原蛋白复合水凝胶的制备及研究

  王明超, 秦松, 杜振宁, 李文军

  功能材料. 2018, 49(11): 11102-11106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.017

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  将罗非鱼鱼皮提取的Ⅰ型胶原蛋白与不同浓度藻蓝蛋白混合,利用胶原蛋白自组装特性制备了复合水凝胶,并考察了复合水凝胶的透气性、微观形貌、红外光谱、溶胀率以及抗氧化性能。结果表明,复合水凝胶透气性显著升高,随着藻蓝蛋白含量增加,水凝胶的微观形貌孔隙和溶胀性增加,红外光谱表明该制备方法未破坏两种蛋白质的特征吸收峰。抗氧化实验中,该复合水凝胶具有DPPH自由基、羟自由基清除力,表现出优异的抗氧化能力。
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  纳米磁流体磁性能与一阶磁浮力的研究

  翟耀, 杨文荣, 吴佳男, 杨晓锐, 陈强

  功能材料. 2018, 49(11): 11107-11113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.018

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  磁流体是一种超顺磁性的液态磁性功能材料,其特殊结构使得它区别于普通液体的悬浮性能,各层表观密度随着外磁场改变,导致磁流体内不同高度处的磁压强改变从而产生磁浮力。不同的基载液及磁性微粒含量使得磁流体饱和磁化强度差异很大,在相同的外加磁场作用下磁性能表现有所差异。利用振动样品磁强计测出磁流体的磁化曲线并用有限元软件仿真得磁流体内部磁场分布,以磁压强公式计算不同磁场下的磁压差与磁浮力的理论值,设计磁浮实验装置进行测试。结果表明,磁流体的一阶磁浮力与饱和磁化强度呈正相关,在磁化曲线线性区的弱磁场环境下磁浮力正比于浸没的非磁性物体表面磁场的平方差,达饱和磁场后磁浮力正比于其表面磁场差。研究对于磁流体选矿、油水分离等浮选性能的应用有一定的参考价值。
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  ZnFe₂O₄的制备及其对亚甲基蓝的催化降解性能研究

  周自成, 范小振, 于化江, 李英, 葛佳

  功能材料. 2018, 49(11): 11114-11119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.019

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  以Zn(NO₃)₂·6H₂O和FeCl₃·6H₂O为原料,NaOH为沉淀剂,采用化学共沉淀法合成了纳米ZnFe₂O₄。经XRD、FT-IR、SEM、BET比表面测试等技术手段对样品进行了表征。以亚甲基蓝溶液为模拟污染物废水,采用多相Fendon氧化技术,考察了ZnFe₂O₄投加量、水体pH值、H₂O₂用量、实验温度以及催化剂的重复使用次数对亚甲基蓝催化脱色的影响。结果显示,该反应体系下,ZnFe₂O₄对酸性、近中性和碱性亚甲基蓝溶液均有着很好的催化降解效果。催化剂经4次重复使用亚甲基蓝脱色率仍可达83.1%。
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  以乙二醇为溶剂制备的SrFe₁₂O₁₉颗粒的结构与磁性能

  赵艳秋, 孙继兵, 王舒, 张硕东, 董志鑫

  功能材料. 2018, 49(11): 11120-11126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.020

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  采用溶胶-凝胶法制备出了纯SrFe₁₂O₁₉颗粒,研究了溶剂种类(去离子水、乙二醇)、煅烧温度对产物结构及磁性能的影响,并探讨了以乙二醇为溶剂时SrFe₁₂O₁₉颗粒的形成机理。试验发现溶剂种类及煅烧温度对SrFe₁₂O₁₉颗粒的形貌影响显著,使用乙二醇为溶剂,在900 ℃保温2 h得到的棒状结构的SrFe₁₂O₁₉颗粒的磁性能最佳,其矫顽力达到568.3 kA/m;而在1 100 ℃煅烧时,SrFe₁₂O₁₉颗粒的形貌则为六角片状结构。
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  活性自由基聚合的白藜芦醇分子印迹聚合物的合成及在葡萄皮白藜芦醇分析中的应用

  楚刚辉, 吴坤, 肖文清

  功能材料. 2018, 49(11): 11127-11131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.021

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  RAFT试剂介入制备白藜芦醇分子印迹聚合物并用于实际样品中白藜芦醇的分离富集。以二苄基三硫代碳酸酯(DBTTC)为RAFT试剂,以白藜芦醇为印迹化合物,以丙烯酰胺作为功能单体,利用可逆加成-断裂链转移自由基聚合法(RAFT)制备了白藜芦醇分子印迹聚合物。利用扫描电镜、红外光谱和色谱法考察了单体与交联剂比例、引发剂用量、溶剂用量、反应时间和反应温度对印迹聚合物形态结构、印迹聚合物的识别能力及分离效率的影响。结果显示, 利用RAFT聚合法制备的白藜芦醇分子印迹聚合物对模板分子的结合量Q达到1 283 μg/g,并具有特异性识别作用。通过活性自由基聚合法合成的分子印迹聚合物具有更好的形态结构,对目标分子具有较高的吸附效率。
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  POSS杂化聚丙烯酰胺/PU复合水凝胶的制备及其对Pb²⁺吸附性能研究

  赵岗, 夏苗苗, 魏刚, 光善仪, 徐洪耀

  功能材料. 2018, 49(11): 11132-11139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.022

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  采用POSS杂化聚丙烯酰胺(PAM-co-OVPOSS)和聚丙烯酰胺(PAM)为交联剂,分别与PU作用形成交联网络结构,制备PAM/PU和PAM-co-OVPOSS/PU复合水凝胶。通过对比分析,详细探讨分子结构、溶液浓度等对凝胶性能的影响,使用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、万能试验机对水凝胶的结构以及力学性能进行详细表征研究发现PAM/PU,PAM-co-OVPOSS/PU复合水凝胶对Pb²⁺的吸附主要是化学吸附为主结果表明两种凝胶均具有很好的吸附性能,PAM/PU [15%%(质量分数)PAM,40 g/L PU]复合水凝胶最大吸附量为228 mg/L,PAM-co-OVPOSS/PU [20%(质量分数)PAM-co-OVPOSS,60 g/L PU]复合水凝胶最大吸附量为195 mg/L。PAM-co-OVPOSS/PU比PAM/PU凝胶呈现更好的力学强度,通过实验研究、吸附动力学和吸附热力学理论模拟分析,详细讨论了凝胶对Pb²⁺的吸附机理和PAM-co-OVPOSS/PU凝胶力学性能的增强机理。
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  金纳米片的合成和等离子共振特性研究

  陈日懿, 林林, 邱丽婷, 游莉敏, 林榕倩, 李瑞钦, 冯卓宏

  功能材料. 2018, 49(11): 11140-11144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.023

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  采用晶种生长法分别制备出金纳米三角片、圆片和六角片。通过SEM和紫外-可见吸收光谱仪分别对样品形貌和消光谱进行表征,结果表明,制备出的金纳米片形貌规则、尺寸均一。金纳米三角片、圆片、六角片的偶极等离子共振峰大致分别位于1 208,760,827 nm。观察到在金纳米三角片转换为金纳米六角片的过程中,面内十六极共振峰逐渐减弱。采用FDTD拟合已知边长和厚度的金纳米片的消光谱,同时对比金纳米片实测的消光谱,两者的结果较为相近。
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  PEI二硫代氨基甲酸盐交联材料的制备及吸附镉、铜、铅离子

  胡绍中, 周悦, 周立宏, 曾庆乐

  功能材料. 2018, 49(11): 11145-11150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.024

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  聚乙烯亚胺(PEI)与戊二醛缩合发生交联,缩合形成的CN(碳氮双键)用硼氢化钠还原,最后再跟二硫化碳反应,形成PEI接枝二硫代氨基甲酸盐的交联高分子重金属离子吸附材料。考察该高分子材料吸附镉(Ⅱ)、铜(Ⅱ)、铅(Ⅱ)重金属离子;对其作用机理进行了初步探究。实验证明,随着pH值和重金属离子的浓度的增加,高分子材料对重金属离子Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺的吸附容量均呈现先快速增加然后趋缓的趋势,对镉(Ⅱ)、铜(Ⅱ)、铅(Ⅱ)的吸附容量分别达到205.99,215.02和451.79 mg/g。
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  稀土改性甲壳素功能材料荧光性能和电流变性能的研究

  崔丽娜, 景鑫

  功能材料. 2018, 49(11): 11151-11155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.025

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  以壳聚糖为底物,通过简单的研磨法,掺入稀土盐和磺柳酸,合成了两种具有荧光性能的电流变体材料,并测定其组成、荧光性能和电流变性能。结果表明,各个原料之间发生了酸碱或配位反应,磺柳酸和稀土盐增强了壳聚糖的电流变性能。其中只含有铽离子的磺柳酸壳聚糖复合材料具有最好的电流变性能。复合材料的组成和结构是决定其电流变性能的主要因素。而且,含有铽离子的两种稀土复合材料具有荧光性能。
工艺·技术
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  Fenton试剂预活化污泥制备活性炭及对腐殖酸吸附作用

  潘旻旻, 闻海峰, 黄浦, 施文健, 谷麟

  功能材料. 2018, 49(11): 11156-11162. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.026

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  采用Fenton试剂对污泥进行预处理,将制成的污泥基活性炭(SBAC)作为环保材料应用于吸附治理环境水体中腐殖酸,研究了吸附过程中的理论问题。实验结果表明,Fenton试剂对污泥进行预处理可有效改善吸附材料的化学活性并提高污泥基活性炭(SBAC)的孔隙率(比表面积由原来的92.65 m²/g增加至172.8 m²/g),增大了材料的吸附容量;近中性水液中吸附容量较大,升高温度有利于吸附;298 K,pH值=8时,污泥基活性炭对腐殖酸的最大吸附容量为89.63 mg/g,大于市售颗粒活性炭和凹凸棒/活性炭;吸附过程符合Freundlich等温模型,对吸附动力学的拟合结果表明,该过程更符合Lagergren二级动力学方程;吸附过程吸热、熵值增加,常温下可自发进行。污泥基活性炭可用于吸附去除水体中腐殖酸。
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  柠檬酸钠对电解抛光金属钨的影响

  刘奉妍, 何代华, 刘平, 刘新宽, 陈小红, 李伟, 张柯, 马凤仓

  功能材料. 2018, 49(11): 11163-11167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.027

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  采用硫酸-甲醇-柠檬酸钠电解液体系对金属钨进行电解抛光。通过改变柠檬酸钠的浓度,采用电子扫描电镜和原子力显微镜分析电解抛光金属钨试样表面的微观形貌和表面粗糙度的变化规律,探究柠檬酸钠在钨电解抛光的作用机理。结果表明,在电解液中柠檬酸钠浓度为0.25 mol/L时试样获得最小的表面粗糙度和较好表面形貌。
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  改性PAMAM超亲水聚合物的制备及其防覆冰性能研究

  王强峰, 张庆华, 詹晓力

  功能材料. 2018, 49(11): 11168-11173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.028

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  采用溶胶-凝胶法引入二氧化硅纳米粒子制备了超亲水改性PAMAM聚合物,利用FT-IR、SEM、AFM以及表面张力仪对改性PAMAM聚合物涂层进行表征,考察了改性PAMAM聚合物涂层的润湿性能和表面结构特征,并对其防覆冰性能进行了研究。结果表明,制备的超亲水涂层表面形成了微纳米复合结构且静态接触角为9.4°达到超亲水状态;超亲水涂层具有较好的防结冰特性,主要是由于PAMAM端部的氨基以及分子空腔有助于超亲水表面形成水膜,抑制表面结冰速度,40 min内覆冰量仅为1.19 g,温度-5 ℃时延迟结冰时间可长达133 s,而普通的疏水涂层只能延迟38 s;改性PAMAM涂层的冰表面粘附力约为0.33 N,疏冰性能显著优于普通的亲水和疏水涂层;稳定性测试中,经过12次结冰循环测试,其静态接触角和冰表面粘附力的平均变动幅度分别为1.4%和1.2%。
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  基于ZnO模板原位合成Cu/Zn/Al-LDHs/ZnO薄膜的工艺及性能研究

  杜宝中, 王妙娟, 张倩岚, 路蕾蕾

  功能材料. 2018, 49(11): 11174-11179. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.029

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  采用多金属片于Na₂CO₃溶液中在ZnO模板表面原位合成了Cu/Zn/Al-CO₃-LDHs/ZnO薄膜前体和La-Cu/Zn/Al-CO₃-LDHs/ZnO复合薄膜,优化了工艺条件。借助XRD、FT-IR、UV、TG/DTA及电化学测试等手段对LDHs薄膜结构及其性能进行了表征与分析。结果表明,该薄膜中水滑石晶体的ab面平行于基体,薄膜在ZnO模板表面形成多层叠加结构;月桂酸根修饰LDHs薄膜能增强其疏水性能,薄膜与基体结合牢固,对金属锌表现出优异的耐蚀性。
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  一种新型Ni-Cr-Fe基合金的成分设计、冶金及强韧化热处理工艺研究

  张玉碧, 汤安, 徐巍巍, 刘海定, 杨晓亮

  功能材料. 2018, 49(11): 11180-11187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.030

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  利用增Ni、Al降Cr、Ti含量及CALPHAD方法对Ni-Cr-Fe合金进行了低成本设计;采用发射光谱仪、红外碳硫分析仪、差热扫描量热法、真空感应熔炼和电渣重熔双联冶金、扫描电镜等方法,对合金成分、冶金工艺、热加工工艺、热处理制度进行了系统研究。研究发现:双联冶金工艺成功实现了对设计成分的有效控制,经锻造和轧制热加工,获得均匀洁净的轧制组织;再经900～980 ℃保温30 min固溶,继以720 ℃保温8 h后炉冷至620 ℃保温8 h空冷时效强化热处理,合金力学性能达到Incoloy 925水平。其中轧态组织经直接时效可以获得最佳的综合力学性能。合金轧制时效组织为单一奥氏体细晶组织;固溶时效态组织以奥氏体γ相为主,沿晶或晶内弥散析出MC型一次碳化物。研究结果对于我国新型高强韧Ni-Cr-Fe合金开发具有参考价值。
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  聚乳酸和聚己内酯共混物多孔支架超临界流体技术制备

  蒋静智, 马莉营, 崔海亭, 彭培英, 耿士敏

  功能材料. 2018, 49(11): 11188-11193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.031

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  以二氯甲烷作为聚合物溶剂,利用超临界CO₂诱导相分离-循环干燥过程制备了质量比为1∶1的聚乳酸和聚己内酯混合物组织工程用多孔支架,同时考察了过程操作压力和温度、溶液浓度、CO₂流量及循环干燥时间等操作参数对孔径大小和形态的影响。结果表明,溶液浓度、操作压力和温度及CO₂流量对孔结构的影响较大。溶液浓度增大、操作温度升高均会引起混合物支架孔径的减小。操作压力升高,混合物多孔支架孔径逐渐增大,孔径分布越来越不均匀。随CO₂流量升高,混合物支架的孔径不断减小。循环干燥时间虽然对混合物支架的孔结构影响不大,但对超临界CO₂诱导相分离-循环干燥过程的可实现性有重要的影响。实验范围内,当混合物溶液浓度为25%(质量分数),循环干燥用CO₂流量为31 kg/h,操作压力和温度分别为12 MPa和45 ℃的操作条件下,制备的混合物多孔支架更有利于组织工程的应用。
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  Si、P含量对无铅黄铜组织和性能的影响

  王娟, 刘平, 刘新宽, 陈小红, 李伟, 马凤仓, 何代华, 张柯

  功能材料. 2018, 49(11): 11194-11199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.032

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  利用中频感应炉制备无铅硅磷黄铜,采用金相显微镜、扫描电子显微镜分析了合金的显微组织;通过拉伸试验、切削试验研究了硅、磷含量变化对合金力学性能及切削性能的影响。结果表明,随着Si含量的降低,合金的硬度、切削性能逐渐降低,延伸率逐渐升高,其中 Si含量从2.5%～2.0%时,硬度降低趋势最为显著,从刀具寿命考虑,需将Si含量降至2.0%及其以下;2.0%Si+0.3%P既保持了切削性能,又因其硬度低,减小刀具磨损,提高刀具寿命,获得切削性能与刀具寿命的结合。
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  泡沫金属复合相变材料传热特性的有限元仿真分析

  胡杰, 路远, 刘志伟, 杨星

  功能材料. 2018, 49(11): 11200-11204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.033

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  以泡沫金属材料作为骨架,将相变储能材料注入其孔隙中构成复合相变材料作为研究对象。根据泡沫金属和相变材料的结构特点,利用ANSYS软件建立模型, 将相变材料的潜热定义到材料的焓中,其中焓的数值随温度变化,再分别对泡沫金属复合相变材料和未含泡沫金属的相变材料进行相变传热过程的有限元仿真分析。结果表明,采用泡沫金属的复合相变材料的传热特性得到很大的改善,泡沫金属的使用增加了原有相变材料的传热速度,显著缩短了相变材料熔化和凝固的时间。ANSYS的便捷性和灵活的操作性,对研究较复杂的相变问题具有一定的参考意义。
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  药物洗脱支架可降解涂层的研究与制备

  束宇婷, 常兆华, 叶萍, 张劼

  功能材料. 2018, 49(11): 11205-11208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.034

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  为研究制备方法对药物涂层的影响,分别采用超声喷涂法和喷墨打印法在药物洗脱支架表面制备以聚乳酸(PLA)为缓释物的雷帕霉素载药涂层。首先通过对PLA进行凝胶渗透色谱实验、差示扫描量热实验和拉伸试验,说明其物理化学性质能够用做药物支架的涂层材料。傅立叶红外光谱(FT-IR)结果显示药物雷帕霉素有效分布在聚合物PLA中。然后将两种方式制得的支架在扫描电子显微镜(SEM)下观察涂层的形貌;再利用球囊扩张法分析涂层与支架基体之间的结合力;最后在PBS(pH值=7.4)介质中模拟体液测试两种支架的药物释放动力学曲线。结果表明,两种方法制备的药物涂层在表面形貌、与支架基体之间的结合力方面均存在差异,药物释放曲线表明喷墨打印法制得的药物洗脱支架的整体释放趋势更为平缓。
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  阳离子型铱配合物的合成、表征及光物理性能测试

  晏彩先, 侯文明, 李杰, 赵通明, 罗媛, 刘伟平, 左川

  功能材料. 2018, 49(11): 11209-11214. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.035

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  设计、合成了一种新型的基于联吡啶衍生物的阳离子型铱配合物,并通过元素分析、红外光谱、核磁共振谱及质谱分析确定了配合物的结构,并详细研究了其光物理性能。结果发现,配合物[Ir(mppy)₂(Br₂bpy)]⁺PF₆^-在625 nm处具有很强的红光发射光谱。并通过溶剂缓慢挥发法培养出配合物的单晶,X射线单晶衍射仪对其结构进行了表征,获得了晶体结构参数,结果表明配合物为三斜晶系,P-1空间群。
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  泡沫镍负载硅胶结构化吸附材料制备及性能

  刘京雷, 王浩, 张胜中, 范得权, 张英, 徐宏

  功能材料. 2018, 49(11): 11215-11220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2018.11.036

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  以泡沫镍薄片为载体,采用浸渍提拉工艺获得结构化硅胶吸附材料。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和多孔介质孔隙分析仪等对吸附材料表面形貌和结构进行表征。探讨浸渍次数、聚合氯化铝(PAC)溶液浓度、处理时间等条件对结构化硅胶吸附性能的影响。结果表明,结构化硅胶吸附材料表面呈均匀的蜂窝状结构,硅胶以中孔为主,孔径集中在5～15 nm,所获得的结构化硅胶吸附材料具有较好的吸湿性能。在较少浸涂次数下,可获得转化率高的硅胶;随着PAC溶液浓度和处理时间的增大,硅胶的比表面积增大,孔径减小,比表面积最大为343 m²/g。当PAC溶液溶度＞10%或处理时间＞2 h时,结构化硅胶的比表面积呈现减小的趋势,吸湿性能降低。