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2017年, 第48卷, 第3期 刊出日期:2017-03-30
  

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    热点·关注
  • 高金良, 尚宏伟, 李亚琴, 袁泽明, 赵栋梁, 张羊换
    功能材料. 2017, 48(3): 3001-3006. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.001
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    用快淬工艺制备了La-Mg-Ni-Cu系Mg2Ni型Mg24Ni10Cu2和(Mg24Ni10Cu2)85La15合金,用XRD及HRTEM分析了铸态及快淬态合金的结构;用全自动Sieverts设备测试了合金的气态吸放氢动力学;用差热分析仪测试了不同加热速率下合金的放氢DSC曲线,并用Kissinger方程计算了合金放氢激活能。结果表明:不含La的铸态合金具有Mg2Ni单相结构,添加La的合金除含有Mg2Ni相外,还含有第二相La2Mg17和LaMg3相。快淬态合金具有纳米晶、非晶结构。La的加入显著地提高了合金在真空快淬过程中的非晶形成能力。真空快淬后合金的气态吸放氢动力学得到明显改善,这主要归因于纳米晶结构的形成和合金激活能的降低。
  • 甘慧慧, 张会宁, 张科锋, 靳慧霞
    功能材料. 2017, 48(3): 3007-3010. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.002
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    以大型海藻为原料,采用磷酸活化法制备海藻活性炭(SAC),并以海藻活性炭SAC为吸附剂,抗生素阿莫西林溶液为吸附质,考察了海藻活性炭SAC吸附阿莫西林的初始溶液浓度、pH值的影响。采用准一级、准二级动力学吸附模型对吸附动力学进行了分析。结果表明,海藻活性炭SAC对阿莫西林的吸附符合准二级动力学过程。采用水热法进一步对所制备的海藻活性炭SAC进行铁改性,组成了铁改性海藻活性炭Fenton体系,探讨了以不同比例铁改性海藻活性炭组成的可见光Fenton体系对水中阿莫西林溶液的COD去除率,Fe/SAC-3样品COD去除率为72.5%,具有最佳反应活性。
  • 黄华锟, 吴会军
    功能材料. 2017, 48(3): 3011-3016. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.003
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    采用静电纺丝技术,通过调节电压、供液速率和电场间距3个工艺参数,制备出的4组直径<1 μm的电纺PVDF亚微米纤维,实验表征和测试了纤维的微观形貌和热辐射性能。结果表明,4组纤维中平均直径的最小为449 nm,且直径分布较窄; 在常温300 K温度下,当纤维直径从499 nm增大到774.8 nm时, PVDF纤维膜的辐射热导率从0.095×10-3W/(m·K)降低至0.037×10-3W/(m·K),研究结果可用于改善PVDF纤维膜的保温性能优化。
  • 肖立华, 苏玉长, 刘仪柯, 冉景榆, 杨 涛, 彭 平
    功能材料. 2017, 48(3): 3017-3021. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.004
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    采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对稀土NdB6的电子能带结构、自旋极化态密度和光学性质进行了计算与分析,并在此基础上预测了其太阳辐射屏蔽性能。计算结果表明NdB6属于金属导体材料,其费米面附件的能带主要由Nd4f和B2p层的态电子构成。利用计算的能带结构和态密度分析了NdB6的介电函数、反射率和吸收谱及其薄膜透光性能,研究发现NdB6可用于窗用太阳辐射屏蔽材料。
  • 李新平, 刘 凯, 黄俊红, 韩卫卫, 洪吉松
    功能材料. 2017, 48(3): 3022-3027. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.005
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    通过在无粗集料超高强混凝土中加入体积掺量为3%的钢纤维来对其增韧改性,得到钢纤维无粗集料超高强混凝土。为了研究不同强度等级的含钢纤维无粗集料超高强混凝土材料的抗侵彻性能,采用动力有限元程序分析子弹侵彻钢纤维无粗集料超高强混凝土,得到了子弹的速度时间历程曲线和靶体的动态破坏过程。结果表明,在相同的侵彻初速度下,随着混凝土强度等级的提高,子弹的剩余速度明显降低,材料破坏程度明显减弱。在配合比相同而养护条件不同的情况下,人工海水养护制备的混凝土材料比淡水养护而成的抗侵彻性能更强。
  • 综述·进展
  • 李亚琼, 张立峰, 马玉升, MUSLIM Rowaid Raad
    功能材料. 2017, 48(3): 3028-3034. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.006
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    冶金法集合多种提纯手段逐步降低冶金级硅中杂质含量,是制备太阳能级多晶硅的有效手段,显示了巨大的成本压缩空间,发展潜力巨大。为了进一步降低冶金法成本,国内外学者针对冶金硅提纯过程中存在的长流程、低提纯效率等关键问题展开了大量的研究工作,采用了多种有效手段强化冶金硅净化过程中杂质的去除效果,提升了多晶硅的提纯效率。主要以杂质的分凝和氧化性质为基础,重点综述了有关凝固精炼与造渣精炼过程中杂质去除的最新研究进展,并对冶金法下一阶段的研究重点和发展前景进行了展望。
  • 黄 兴, 冯 坚, 张思钊, 冯军宗, 姜勇刚
    功能材料. 2017, 48(3): 3035-3041. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.007
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    纤维素纳米晶(cellulose nanocrysals,CNCs)是一种新型的模板材料,利用其自组装形成的手性结构可以实现CNCs模板法制备有序介孔材料。该法直接采用先驱体与具有自组装效应的CNCs复合并选择性去除模板或先驱体得到有序介孔,避免了预先制备介孔模板,缩短了工艺,并且对介孔结构可调性好。对应的介孔材料比表面积大、孔隙率高,介孔结构有序,为可控制备有序介孔材料提供了参考路径。介绍了CNCs的制备及其自组装,并且综述了近年来利用CNCs模板法制备有序介孔材料的研究进展,最后,对该领域未来研究方向进行了展望。
  • 戚梦雨, 李树慧, 杜育芝, 叶 鹏, 韩和良, 何 卿, 王 猛
    功能材料. 2017, 48(3): 3042-3049. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.008
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    石墨烯是一种具有二维结构的纳米碳材料,具有优异的导电、导热和机械性能。将石墨烯与无机物或聚合物进行复合是近年来的研究热点,对石墨烯基纳米复合材料进行了综述,概述了国内外石墨烯/无机纳米复合材料和石墨烯/聚合物纳米复合材料的导电性、导热性、机械性能和生物相容性等的研究进展。
  • 刘远洲, 覃爱苗, 孙建武, 杨 历, 廖 雷, 张开友, 吴一凡, 赵良传
    功能材料. 2017, 48(3): 3050-3056. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.009
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    生物炭在储能材料及器件中有着非常好的应用前景。生物炭具有大的比表面积、丰富的孔结构、良好的电导性,这些特征使它具有大功率充放电和提供高可逆容量的潜力;同时它原料来源丰富,对环境友好,易进行加工和结构设计,这些特征是化石类储能材料不具备的。针对原始生物炭作为储能材料及器件时不可逆容量大、大电流充放电能力弱的问题,论述了生物炭制备的主要方法及其应用于锂离子电池和超级电容器时提高其可逆容量和大电流充放电能力的一些方法。
  • 李 莹, 张红星, 闫柯乐, 孙晓英, 肖安山, 邹 兵
    功能材料. 2017, 48(3): 3057-3062. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017. .001
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    金属有机骨架材料(MOFs)是由金属离子与有机配体自组装而成的结构规整的多孔骨架材料,其巨大的比表面积使其在有毒气体分子吸附等领域有着广泛应用。可以通过对MOFs材料中有机配体进行酸、碱修饰,增加气体与材料骨架之间的相互作用,提高对有毒气体的吸附选择性及吸附容量。简单介绍了MOFs材料的多样性,分类总结了MOFs材料作为防毒面具中吸附材料对酸性、碱性及中性有毒气体的吸附性能。最后,对MOFs材料作为防毒面具吸附材料的应用前景进行了展望,宽范围、高吸附容量的MOFs材料是用于防毒面具中的理想吸附材料,是今后吸附材料研究的重点方向。
  • 研究·开发
  • 欧阳平, 范洪勇, 张贤明, 陈 凌, 王家序
    功能材料. 2017, 48(3): 3063-3067. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.011
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    为将粉煤灰吸附剂应用到废润滑油的吸附再生中,预处理原状粉煤灰,配置以水为吸附质的废润滑油,考察粉煤灰对废润滑油中水的吸附热力学特性。结果表明:预处理后粉煤灰以孔隙较小的介孔和微孔结构为主,比表面积为10.45 m2/g;粉煤灰的平衡吸附量随着平衡浓度的增加而增加,随温度的升高而升高;吸附过程为以范德华力为主的物理吸附,是不可逆的自发过程和吸热过程,升温有利于吸附的进行。
  • 孙 斌, 陈 冉, 王 艳, 丁桂甫
    功能材料. 2017, 48(3): 3068-3071. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.012
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    实现了一种通过水玻璃粘结剂将碳纳米管植入玻璃基底表面并呈现均匀“植布”效果的场发射电极。通过低温工艺固化碳纳米管形态,并保证高选择比的湿法刻蚀工艺,实现碳纳米管端部刻蚀露出作为场发射源,而根部植入水玻璃粘结介质中的分散植布效果。通过高温强化工艺,在碳纳米管与粘结剂结合界面形成1层稳定的-Si-O-薄膜,增加碳纳米管与阴极薄膜的结合力,提高其场发射性能。高温强化后电极开启电压由1.52 V/μm降至0.74 V/μm明显降低。同时,在外加场强2.3 V/μm时,可以得到大于233 μA的稳定场发射电流持续发射40 h。
  • 王 芳, 刘立柱, 张笑瑞, 翁 凌, 胡光凯
    功能材料. 2017, 48(3): 3072-3077. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.013
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    设计并合成了一种以正丁酸为柔性链封端的超支化聚酯树脂(flexible chain blocking hyperbranched polyester,FCBHBP),并用其改性环氧酸酐树脂,结果表明,FCBHBP对环氧树脂具有增韧、降低介电常数和介电损耗的作用。通过核磁谱图(NMR)和傅里叶红外光谱图(FT-IR)表征FCBHBP分子的超支化结构;通过力学性能测试发现FCBHBP对环氧酸酐固化物有明显的增韧作用,当FCBHBP用量为环氧树脂的20%(质量分数)时,改性的环氧酸酐固化物的冲击和弯曲强度分别为未改性环氧酸酐固化物的160%和117%;通过介电性能测试发现,FCBHBP可以利用自由体积降低环氧树脂介电常数,同时可以利用柔性链与环氧树脂中极性官能团的相互作用在一定频率内降低介电损耗。
  • 王衍行, 许晓典, 祖成奎, 何 坤, 周 鹏
    功能材料. 2017, 48(3): 3078-3082. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.014
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    SiO2-B2O3-Ta2O5-ZrO2-Na2O系统光学玻璃因具有较大的相对部分色散偏离值、良好化学稳定性和可加工性等特点而备受关注。作者采用分光光度计、光学显微镜、扫描电镜及能谱等方法系统研究了光学玻璃中Pt闪点结构特征及其形成机理。Pt坩埚制备的光学玻璃在紫外区存在明显吸收,且吸收曲线向长波方向移动,这是由于玻璃中Pt4+离子吸收峰所致。Pt闪点存在形式多样,大小不一,尺寸主要在20 μm以下。SiO2-B2O3-Ta2O5-ZrO2-Na2O系统玻璃中Pt闪点的影响因素主要有组分中高含量高键强离子Ta5+和Zr4+、低玻璃粘度和熔体降温处理等。
  • 王 飞, 马晓波, 陈德珍
    功能材料. 2017, 48(3): 3083-3087. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.015
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    与半无限体结构相比,条形板要考虑其上下边界对热波的多重散射,因此引入复变函数,基于非傅立叶导热定律,采用镜像法和波函数展开法,求解了含亚表面圆柱缺陷的功能梯度条形板的表面温度场,给出了功能梯度条形板中热波散射的解析解。热波由调制的超短脉冲激光在功能梯度条形板表面激发,亚表面圆柱缺陷表面的边界条件为绝热边界,条形板上下表面的边界条件等于环境温度。分析了亚表面圆柱缺陷的几何参数和热物理参数对功能梯度条形板表面温度场的影响,并重点讨论了功能梯度条形板非均匀参数对条形板表面温度的影响。研究结果可望为功能梯度条形板的红外热波无损检测提供计算方法和参考数据。
  • 杨 俊, 林庆文, 代阿芳, 袁孝友
    功能材料. 2017, 48(3): 3088-3090. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.016
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    利用电沉积法在多孔阳极氧化铝模板中组装了镍纳米管阵列,分别利用SEM、TEM、XRD和VSM对镍纳米管的形貌、结构和磁性能进行表征。结果表明,所制备的镍纳米管阵列,属面心立方(fcc)结构,磁滞回线表明制备的镍纳米管阵列具有磁单轴各向异性和单磁畴特性。
  • 胡晨光, 王 娟, 白瑞英, 刘 刚, 封孝信, 黄修林
    功能材料. 2017, 48(3): 3091-3096. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.017
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    采用XRD、29Si和27Al NMR等测试手段,研究了聚环氧琥珀酸对水泥浆体铝离子配位结构的影响机理。结果表明,聚环氧琥珀酸能阻止硅酸盐矿物水化,抑制掺杂在Alite和Belite矿中的四配位铝(Al[4])参与水化,不利于铝氧四面体进入到C-S-H结构取代硅氧四面体,促使浆体中Al[4]向六配位铝(Al[6])转化。聚环氧琥珀酸掺量存在一个最佳值,掺量较小时,聚环氧琥珀酸与水泥浆体中Ca2+键合后带正电荷,极易与SO42-结合形成螯合物,促使AFt、AFm中Al[6]向TAH(Third aluminum hydrate)中Al[6]转化,达到抑制AFt、AFm结晶的作用;当掺量较大时,聚环氧琥珀酸通过Ca2+桥连另外的聚环氧琥珀酸形成环状结构,降低了聚环氧琥珀酸固化SO42-的程度,进而使大量TAH中Al[6]逐步向AFm、AFt中Al[6]转化,反而促进了AFt结晶形成。
  • 陈 顺, 刘 念, 琚艳云, 熊传溪, 董丽杰
    功能材料. 2017, 48(3): 3097-3101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.018
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    采用高温裂解法制备四氧化三铁纳米粒子,并在其表面上通过还原乙酸银原位生长银纳米晶,制备特异形貌、均匀分散的四氧化三铁载银(Fe3O4@Ag)纳米粒子。利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等表征技术对Fe3O4@Ag纳米粒子的结构和性能进行表征。通过分别研究实验制备的纳米颗粒对葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌能力,分析Fe3O4@Ag纳米粒子的抗菌性能。结果表明,Fe3O4@Ag纳米粒子不仅具备四氧化三铁的室温超顺磁性,同时对葡萄球菌和大肠杆菌表现出优良的抗菌性能。利用如此方法构筑的多功能纳米材料——Fe3O4@Ag纳米粒子,将来在靶向抗菌、生物分离等领域具有重要的应用前景。
  • 姜 蕾, 张大鹏, 朱桂茹, 高从堦
    功能材料. 2017, 48(3): 3102-3107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.019
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    将Zr-MOF添加到均苯三甲酰氯的正己烷溶液(有机相)中,采用界面聚合法制备出Zr-MOF改性聚酰胺复合膜。研究了添加物Zr-MOF的浓度和膜的朝向对复合膜正渗透性能的影响。用傅立叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪对所得正渗透复合膜进行分析表征,用1 mol/L的氯化钠水溶液为汲取液、去离子水为原料液进行分离性能测试。研究发现,Zr-MOF在有机相中的添加量为0.06%时,正渗透复合膜朝向原料液(AL-FS)的水通量从2.60 L/(m2·h)增加到6.98 L/(m2·h);朝向汲取液(AL-DS)的水通量从5.58 L/(m2·h)增加到13.60 L/(m2·h)。
  • 姜少宁, 万发荣, 王晓丽, 大貫惣明
    功能材料. 2017, 48(3): 3108-3112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.020
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    低活化铁素体/马氏体钢是第四代裂变堆和未来聚变堆的候选结构材料,其主要成分为Fe-8Cr合金。为了研究其辐照行为,对Fe-Cr 二元合金辐照后产生的位错环进行了分析。在室温下对纯Fe和Fe-8Cr注入氦离子,随后在超高压透射电子显微镜中时效(773 K/1 h),并在773 K进行电子束辐照并进行原位观察。结果发现,室温注氦后两种样品中产生的缺陷在773 K聚集成间隙型位错环,这些位错环在随后的电子束辐照下不断长大。纯铁和Fe-8Cr 中的位错环在电子束辐照下的长大速率近乎相同,但Fe-8Cr中位错环的密度比纯铁高一个数量级,而其尺寸比纯铁中的小的多。分析表明,辐照过程中Fe-8Cr中Cr团簇的富集阻止了位错环的移动。
  • 姜梦涵, 郭 磊
    功能材料. 2017, 48(3): 3113-3115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.021
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    采用化学镀方法在20钢基体表面制备了Ni-P-Al2O3镀层,研究温度、Al2O3粒子浓度及pH值等工艺参数对Ni-P-Al2O3镀层的影响规律,并利用透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)观察不同工艺参数下所制备镀层的微观组织。结果表明,当温度80 ℃、Al2O3粒子浓度2 g/L、pH值4.8时,Ni-P-Al2O3镀层的沉积速率最大,其最大值为8.7 μm/h;在最佳工艺参数下制备的Ni-P-Al2O3镀层表面较为平整,组织结构较为紧密,并存在较多Al2O3粒子均匀的镶嵌在镀层中,其平均粒径在20 nm左右。
  • 马保国, 姜文斌, 梅军鹏, 李海南
    功能材料. 2017, 48(3): 3116-3120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.022
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    研究了不同掺量的纳米SiO2(NS)对硫铝酸盐水泥基材料力学性能和流动性的影响。结果表明:随着NS掺量的提高,新拌砂浆流动性逐渐降低。与未掺NS的砂浆相比,掺3.0%NS的砂浆在90d的抗折/抗拉强度分别提高了104.2%和90.2%,间接反映出硬化砂浆的韧性得到了改善。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和微分热重分析(DTG)揭示了强度产生机理,即NS早期的微集料填充效应、结晶成核效应以及后期微弱的火山灰效应,使得硬化浆体的微观结构更加致密,从而显著提高了硫铝酸盐水泥砂浆的强度。
  • 李欣杭, 周国庆, 潘国兴, 李 田, 张发培
    功能材料. 2017, 48(3): 3121-3126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.023
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    钙钛矿薄膜的制备条件和生长过程对其太阳电池性能有着至关重要的影响。基于两步旋涂法,采用4种不同的薄膜工艺制备了平面异质结型钙钛矿太阳电池,系统地研究了CH3NH3PbI3薄膜形貌对于太阳电池性能的影响。实验发现,PbI2溶液的溶剂成分以及CH3NH3I溶液的浓度对于生成的CH3NH3PbI3光活性层形貌和太阳电池性能有着显著影响。相比于纯的N,N-二甲基甲酰胺(DMF),采用DMF/二甲基亚砜(DMSO)的混合溶剂配制PbI2溶液,获得的钙钛矿薄膜层更加平整致密,器件性能更高且性能的重现性更好。通过制备条件的优化,得到了14.2%的最佳能量转换效率。此外还分析了器件伏-安(J-V)特性测量中出现的回滞现象及其可能原因,并发现在空穴层传输层和金电极间插入6 nm MoO3层能够显著地抑制J-V回滞效应。
  • 赵建华, 何建生, 李 璞, 王 涛
    功能材料. 2017, 48(3): 3127-3132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.024
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    研究了Al-4Ti中间合金生产过程中冷却速度和氟盐比例对TiAl3相的形貌演变影响规律。结果表明,冷却速度和氟盐比例不影响Al-4Ti铸锭组织中第二相的种类且Al-4Ti合金中不同形貌的TiAl3相可通过改变铝熔体冷却速度而获得;一般情况下,随冷却速度由3.36 ℃/s降低到0.31 ℃/s,Al-4Ti中间合金中TiAl3颗粒的形貌由花瓣状逐渐向块状过渡,最后转变为细长片状形貌;特别的,当Al-4Ti中间合金中来自海绵钛和来自氟钛酸钾中的钛的比例为3∶2时,TiAl3相的三维形貌对冷却速度不敏感,都为块状。此外,氟盐的加入与否会在一定程度上影响花瓣状TiAl3颗粒的形成。
  • 孙 蕾, 马国华
    功能材料. 2017, 48(3): 3133-3138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.025
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    以Ni3[Si2O5][OH]2纳米管(NNTs)为载体,利用氟钛酸氨((NH4)2TiF6)与硼酸(H3BO3)混合液相沉积法制备TiO2/NNTs复合纳米管。通过TEM、Raman和UV-Vis等手段对样品的形貌、物相和光吸收性能进行了分析表征,探讨了沉积温度对复合效果的影响。以TiO2/NNTs复合纳米管作为催化剂对水体中盐酸四环素进行降解研究,探究了沉积温度、水体环境(pH值条件)对催化效果的影响。并通过质谱对催化降解产物进行了初步的推断。结果表明,NNTs表面被TiO2均匀包覆,包覆的TiO2为锐钛矿相。制备的TiO2/NNTs在紫外和可见光区有较强吸收,相对TiO2光吸收范围红移。当溶液pH值为6.5时降解率最佳;降解产物为小分子物质。
  • 韩吉伟, 崔亚楠, 王 乐, 张淑艳, 李 震
    功能材料. 2017, 48(3): 3139-3144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.026
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    盐冻循环极易引起沥青路面出现早期破坏,影响行车质量,导致路面使用寿命降低。对基质沥青、SBS改性沥青和胶粉改性沥青盐冻循环前后的3个基本指标(针入度指数、当量软化点和延度)进行了测试;对经历不同盐冻循环的基质沥青砂浆、SBS改性沥青砂浆和胶粉改性沥青砂浆试件进行单轴压缩蠕变试验;采用灰色关联熵分析法对盐冻融循环前后影响沥青及沥青砂浆性能的各因素进行了分析。结果表明,盐冻循环各因素对沥青的基本指标有一定影响,但是沥青自身基本指标对沥青使用性能影响更大;盐冻循环对沥青砂浆的力学性能影响明显,其中融雪剂溶液浓度对沥青砂浆力学性能影响最大;因此,在昼夜温差大或者北方寒冷地区修建道路时,要严格控制沥青基本指标和融雪剂的使用量以减少对路面结构的损坏。
  • 李 方, 高玉伟, 张志毅, 刘亚青, 赵东林, 白利忠
    功能材料. 2017, 48(3): 3145-3148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.027
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    使用水热法以钼酸铵为钼源,硫脲为硫源制备了由纳米片组成的三维花状的二硫化钼微球。利用XRD、Raman、SEM和TEM对产物的微观结构和形貌进行了表征。同时通过循环伏安法、恒电流充放电和交流阻抗谱研究了其作为超级电容器电极材料的电化学性能。测试表明MoS2花状微球电极材料在电流密度为0.5 A/g时,比电容可达225 F/g,具有良好的倍率性能,是一种性能优异的超级电容器电极材料。
  • 朱玉萍, 陈 涛, 滕 耀
    功能材料. 2017, 48(3): 3149-3153. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.028
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    定向凝固方法制成的多晶铁磁形状记忆合金具有很多优越的力学性能,是新一代驱动与传感材料。以相对于定向凝固方向呈不同切割夹角的多晶Ni-Mn-Ga试样为研究对象,研究测试了试样在恒磁场作用下的应力-应变曲线。试验结果表明,该材料具有明显的各向异性力学特性,与应力、磁场和切割角等多因素的耦合有关,并总结得到一些有益的结论,为该材料在工程中的应用提供相应指导。
  • 牟海艳, 谢广超, 周克来, 陆 云
    功能材料. 2017, 48(3): 3154-3158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.029
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    首次将苯并噁嗪引入模塑料配方中,制备了以苯并噁嗪/环氧树脂/酚醛树脂三元体系为主体树脂的新型模塑料样品。性能研究结果表明,加入苯并噁嗪后,模塑料的操作性没有受到影响;与环氧-酚醛模塑料相比,热机械分析测得的苯并噁嗪/环氧/酚醛模塑料样品的Tg提高了约20 ℃;填料含量同为78%时,苯并噁嗪/环氧树脂/酚醛树脂模塑料的吸水率下降了47%;在更少阻燃剂添加的条件下,苯并噁嗪/环氧/酚醛模塑料同样达到了UL94 V-0级别的耐燃性;环氧-酚醛模塑料封装的TO247器件只能通过最高-50/200 ℃,1 000次的温度循环测试,而苯并噁嗪/环氧树脂/酚醛树脂模塑料封装的TO247器件通过了-50/225 ℃,1 000次的温度循环测试。
  • 仝瑞雪, 周国伟, 马文睿, 江凤仙
    功能材料. 2017, 48(3): 3159-3162. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.030
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    采用脉冲激光沉积方法在Al2O3衬底上制备了Fe/Sn共掺杂的(In0.93Fe0.05Sn0.02)2O3薄膜,研究了沉积过程的氧气分压对薄膜结构、磁性和输运性质的影响,以揭示其铁磁性来源和机制。(In0.93Fe0.05Sn0.02)2O3薄膜为单相立方In2O3结构,Fe和Sn取代了In2O3中In的位置。在不同氧气分压下制备的(In0.93Fe0.05Sn0.02)2O3薄膜具有明显的室温铁磁性,随着氧气分压的增加,薄膜的铁磁性减小。输运测量表明,(In0.93Fe0.05Sn0.02)2O3薄膜为n型半导体,载流子浓度约为1020 cm-3,在低温时具有明显的磁电阻效应。研究结果表明(In0.93Fe0.05Sn0.02)2O3薄膜的铁磁性是本征的,载流子浓度对薄膜的铁磁性有重要影响。
  • 柯惠珍, 李永贵, 王建刚, 袁小红, 陈东生, 魏取福
    功能材料. 2017, 48(3): 3163-3167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.031
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    首先采用磁控溅射法在静电纺聚氨酯(PU)纤维膜表面沉积纳米银(Ag)导热金属薄膜,并将其作为支撑材料,通过物理吸附法吸附癸酸-月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸四元低共熔物(CA-LA-MA-PA),制备出新型的CA-LA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜。EDX测试结果显示Ag纳米颗粒已经被成功地沉积到静电纺PU纤维膜上。SEM图像显示经过磁控溅射后静电纺PU纤维的直径明显增加,CA-LA-MA-PA四元低共熔物被均匀地吸附到PU和PU/Ag纤维膜的孔隙结构中。热分析结果表明CA-LA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜的融化温度和融化焓值分别为17 ℃和94.81 kJ/kg。与CA-LA-MA-PA/PU定型相变复合纤维膜相比较,CA-LA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了约42%和24%。
  • 刘和连
    功能材料. 2017, 48(3): 3168-3171. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.032
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    高温固相法制备了BaMgAl10O17:Eu2+(BAM)细颗粒稀土荧光粉,采用X射线衍射、粒度分布分析、光谱分析等方法,研究了BAM的晶体结构,粒度分布,热稳定性,相对亮度,光效等性能,结果表明,制备的样品为BaMgAl10O17:Eu2+(BAM),BAM细颗粒稀土荧光粉的粒度大约2 μm,X50测试误差为±0.02 μm; 600 ℃,0.5 h,热稳定性为7.0%~8.5%;相对亮度为101%~102%;100 h的光衰<5%,基本满足细颗粒灯用稀土荧光粉的要求。
  • 蔺洪全, 拓 晓, 马敬环
    功能材料. 2017, 48(3): 3172-3176. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.033
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    首先制备了银和铁掺杂改性的二氧化钛,然后用浸渍-烘焙-煅烧的方法制备了负载银和铁的二氧化钛复合织物;其次用SEM、紫外-可见漫反射光谱研究了该复合光催化材料的性能;最后,以可见光高压汞灯为光源,以甲醛为目标降解物,研究了其光催化性能。结果表明,银、铁元素的加入使催化材料的紫外-可见漫反射光谱发生了明显变化,金属元素掺杂量越大,复合催化材料对可见光的吸收能力越强。另外,银和铁的加入均能使催化材料在可见光下对甲醛的净化能力增强,银元素最佳掺杂量是1.5%,铁元素最佳掺杂量是1%。
  • 工艺·技术
  • 王 迪, 郭 静, 宫玉梅, 张 森, 管福成
    功能材料. 2017, 48(3): 3177-3182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.034
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    以不同分子量聚乙二醇(PEG)、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯腈(AN)为主要原料,采用两步法先合成大分子单体(HMPEG),然后利用水相沉淀法,将大分子单体与丙烯腈(AN)以及第三单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)接枝共聚,形成一种以丙烯腈和甲基丙酸甲酯聚合物P(AN-co-MMA)为主链,大单体(HMPEG)为侧链的系列接枝型相变材料P(AN-co-MMA)-g-HEPEG。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)、热重(TG)和X射线衍射(XRD)对大单体和共聚物的结构、相变行为、热稳定性和晶体结构进行了研究。结果表明,合成的大分子单体及其共聚物是一系列具有稳定的结构、良好的结晶性能、高相变焓及良好热稳定性的相变材料。当PEG分子量为4 000时(m(HMPEG)∶m(AN)=45∶45),接枝型相变材料P(AN-co-MMA)-g-HMPEG4000的熔融峰温度为52 ℃,结晶峰温度为26 ℃,热焓为31 J/g, 在290 ℃以下热稳定性良好,可用于加工或使用温度较高的环境。
  • 郭宜娇, 孙进兴, 刘培生, 崔 光
    功能材料. 2017, 48(3): 3183-3187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.035
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    以天然沸石粉末作为基本原料,利用泡沫塑料浸渍法制得了宏观孔隙在毫米级尺度的网状多孔陶瓷基体。通过控制浆料涂覆过程和烧结条件,可以获得体密度<1 g/cm3而漂浮于水面的轻质陶瓷制品。采用溶胶-凝胶法在该多孔陶瓷表面负载TiO2薄膜,将TiO2薄膜的光催化性能与轻质多孔陶瓷的低密度、高比表面积等优势结合起来以提高体系的整体催化效果。对甲基橙溶液的光催化降解研究表明,负载过程中TiO2溶胶膜层从室温以1.5 ℃/min的速度升温至400 ℃保温30 min而得到的复合体具有优良的光催化性能。将本制品用于浓度为20 mg/L的甲基橙溶液的紫外照射处理,降解率可以达到99%以上。
  • 张 燕, 李 绘, 褚会超, 化春雨, 曹晓强, 吕宪俊
    功能材料. 2017, 48(3): 3188-3192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.036
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    采用化学发泡法,以普通硅酸盐水泥和粉煤灰为主要原料,制备发泡粉煤灰A级保温材料。系统研究了稳泡剂、促凝剂、纤维以及发泡剂等关键因素对保温材料性能的影响,优化了发泡粉煤灰保温材料配方设计,通过SEM及Image Pro Plus 6.0等手段对试件进行表征和计算,对各因素的影响机理进行了分析。结果表明,当稳泡剂、促凝剂、纤维和发泡剂掺量分别为1.2%,0.050%,0.4%和5.0%时制备的发泡粉煤灰质量吸水率为47.11%、抗压强度为0.523 MPa、绝干密度为248.11 kg/m3和导热系数为0.067 W/(m·K),满足JG/T266-2011《泡沫混凝土》中A03级泡沫混凝土要求。
  • 张 明, 杨 玲, 吕辉华, 未本美, 张军涛, 谢 东, 汪海波
    功能材料. 2017, 48(3): 3193-3201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.001
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    以天然鱼源胶原为基质材料,以罗丹明B为模拟负载目标药物,采用不同方法制备负载罗丹明B的胶原缓释材料,以负载率和材料缓释性能作为评价指标,优化了胶原基生物缓释材料的制备工艺条件,探讨了胶原负载罗丹明B的缓释机制。实验结果表明,在直接共混、共混/组装、共混/组装/离心及共混/组装/离心/交联几种方法中,前2种方法制备材料对罗丹明B的负载率较高,但负载材料的缓释效果较差;而后2种方法罗丹明B负载率虽然较低,但展现出较好的缓释能力,其中共混/组装/离心方法的缓释效果最佳。在此基础上,进一步探讨了材料干燥方法和胶原浓度对材料缓释效果的影响。结果表明,在-22,-64,-196 ℃预冻后冷冻干燥及30 ℃烘箱干燥几种方法中,-64 ℃预冻后冷冻干燥形成的材料缓释效果最佳;提高胶原浓度后,材料的负载和缓释能力均有显著提升。针对胶原基负载罗丹明B材料的缓释动力学研究表明,该材料对罗丹明B的释放机理是基于菲克定律的Higuchi动力学模型的扩散过程;红外光谱分析进一步表明胶原对罗丹明B的吸附同时包含物理吸附和化学吸附两种形式;材料的电镜观察结果证实,该材料中罗丹明B大部分镶嵌或包裹在胶原纤维中,只有少部分被吸附在纤维表面。
  • 孙东博, 杭建忠, 孙小英, 金鹿江, 施利毅, 赖雅文
    功能材料. 2017, 48(3): 3202-3207. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.038
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用水性纳米ZrO2溶胶与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为原料,通过溶胶-凝胶方法,制备了水性有机无机杂化防腐涂层。实验研究了ZrO2/GPTMS摩尔比对涂层耐盐雾性能及电化学性能的影响。实验结果表明,涂层的耐腐蚀性能随着摩尔比的增加呈现先增强后下降的趋势,其中1∶5涂层的耐腐蚀性能最强,耐盐雾时间达到1 500 h,是未涂覆涂层样板耐盐雾时间的20倍左右,电化学交流阻抗为107 Ω·cm2,腐蚀电流密度为5.84×10-10A/cm2。从1∶5涂层的SEM照片发现,涂层中纳米ZrO2粒子分散均匀,无团聚现象。另外,TG分析表明,涂层的热稳定性能随着摩尔比的增大而增加。
  • 陈其皓, 胡 娜, 施冬健, 操 莹, 李雅瑜, 钮德宇, 陈明清
    功能材料. 2017, 48(3): 3208-3213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.039
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    选用聚乙二醇为原料,以环糊精为交联剂和硅烷偶联剂改性的蒙脱石为增强材料制备聚乙二醇/环糊精/蒙脱石(PEG/CD/MMT)复合凝胶。通过傅里叶转换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对凝胶的结构进行表征;用热失重(TGA)分析复合凝胶内各组分含量以及凝胶的分解温度;通过拉伸、压缩以及流变检测凝胶的力学性能;实验结果表明,凝胶改性前后,其承受最大载荷时的应力提升了至少3倍;凝胶中加入蒙脱石后,复合凝胶材料的力学性能较为优异。原子吸收分光光度计(AAS)和紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)测试结果显示复合凝胶对金属和有机物芳香族化合物有较好的吸附性能。这种复合凝胶可在污水处理方面有很好的应用前景。
  • 申 振, 宋玉苏, 张 磊
    功能材料. 2017, 48(3): 3214-3217. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.040
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    对碳纤维电极进行了热处理,探究其作为水下电场探测电极性能的变化。选择日本东丽公司生产的3K规格的T300碳纤维作为原料,选择445,465和485 ℃ 3个温度在马弗炉中进行热处理,获得获得具有活性的碳纤维电极。利用电化学工作站、低噪声微弱信号放大装置对电极的电化学性能及自噪声水平进行测量分析,讨论了不同温度热处理后电极电位稳定时间、极化性能以及电化学噪声达到最佳性能的速度。结果表明,热处理温度的提高能显著提高电极在海水中的电位稳定性、抗极化性能及电极自噪声稳定速度。为制备出可快速部署使用电场探测电极进行了有益的探索。
  • 薛婷婷, 张 欢, 刘守清
    功能材料. 2017, 48(3): 3218-3222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.041
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用水热法合成了氧化铈-石墨烯(CeO2-rG)复合材料,并用XRD、TEM、FT-IR、Raman、UV-Vis等手段进行了表征。以CeO2-rG为光催化剂,在可见光λ>400 nm照射下光催化降解了氨氮。考察了氧化石墨烯含量、溶液的pH值、氨氮初始浓度、催化剂用量对氨氮降解效率的影响。结果表明,当氨氮溶液浓度为100.0 mg/L、溶液的pH值为10.0、溶液体积50.0 mL、催化剂量为0.1 g、可见光辐射8 h时,单组份CeO2降解氨氮的效率仅为38%, 而CeO2-rG(GO 5.0%(质量分数))杂化催化剂降解氨氮的效率达到92.4%。动力学研究表明,氨氮降解遵守一级反应动力学规律,其表观速率常数的平均值为4.2×10-3 min-1。根据反应产物分析了反应机理。
  • 朱佐祥, 彭 伟, 尚福亮, 高 玲, 杨海涛
    功能材料. 2017, 48(3): 3223-3226. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.042
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    采用真空烧结方法制备了Nb2O5∶TiO2(NTO)的陶瓷靶材,研究了在7.5%(质量分数)掺杂量下不同烧结温度对NTO陶瓷靶材的微观结构、表面形貌、电学性能、致密度和抗弯强度的影响。通过对NTO靶材的各项性能进行了表征分析表征,实验结果表明,当烧结温度在1 150 ℃,掺杂量在7.5%(质量分数)时,所制备的陶瓷靶材各项性能最优,其各项性能指标均表现良好,其电阻率为3.420 mΩ·cm,抗弯强度为129.24 MPa,其致密度为94.30%。表明此时所制备的NTO陶瓷靶材更加适合于实际工业应用。
  • 安艳丽, 杜华云, 范 薇, 卫英慧, 郭春丽, 侯利锋
    功能材料. 2017, 48(3): 3227-3231. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.043
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    采用表面机械研磨(surface mechanical attrition treatment, SMAT)技术对AZ31镁合金进行前处理,以氢氧化钙和磷酸二氢钙为前驱物,在AZ31镁合金表面通过溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了羟基磷灰石涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对涂层表面形貌、截面进行了分析表征,利用电化学工作站测试了该涂层的在生理盐水中的动电位极化曲线。结果表明,SMAT后样品上的HAP的结晶性增强,HAP涂层厚度由8 μm增加到18 μm,而且HAP涂层与SMAT处理过的基体间结合强度明显提高。动电位极化测试表明SMAT后样品的HAP涂层自腐蚀电流密度降低了50%,腐蚀电位正移了56.1 mV,抗腐蚀性能明显增强。
  • 朱德生, 姜 锋
    功能材料. 2017, 48(3): 3232-3237. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.044
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    在NH4Cl助熔剂的掺杂下,采用高温固相法制备了CaMoO4∶Eu3+红色荧光粉。用热分析仪(TG-DSC)对样品的最佳合成温度进行了研究;用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和激光拉曼光谱(LRS)表征了晶体的内部结构和表面形貌;用荧光光谱仪对晶体的发光效果进行了检测。结果表明,反应物在800 ℃即可形成晶体,合成产物为纯净的CaMoO4晶体,无杂相,结构稳定,颗粒呈球形,簇生,粒径约为5/7 μm;激发光谱主要由一个位于200~350 nm的O2-→Eu3+和O2-→Mo6+电荷迁移带、395 nm处的7F05L6跃迁和465 nm处的7F05D2跃迁两条尖峰构成,发射光谱由位于580~720 nm的系列尖峰构成,其中强度最大的发射峰位于615 nm处,属于Eu3+5D07F2跃迁。当助熔剂的相对加入量为4%(摩尔分数)时,样品的发光效果最好,此时,Eu3+的最佳含量为0.06。
  • 路桂华, 赵 曼, 岳 强
    功能材料. 2017, 48(3): 3238-3242. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.045
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    Stroh方法将各项异性材料的本构、几何及平衡方程转化为求解特征值问题,给出了由特征值和特征向量表示的关于位移和应力的一般解, 并且通过引入辅助向量直接建立了应力和位移之间的关系。B-L积分又解决了Stroh方法对于某些“退化”材料不适用的问题。单侧接触界面只能承受压力,不能承受拉力,当弹性波作用到界面上时,如果强度足够界面会发生局部分离或滑移,边界条件具有很强的非线性,导致问题的解决非常困难。将Stroh方法应用到压电材料弹性动力学稳态问题中,结合傅立叶分析,给出了压电材料弹性动力学的Stroh基本解, 表达式简洁优美,对解决因边界非线性问题带来的困难提供了方便,举例进行了证明。
  • 赵朝晖, 邹汉波, 陈胜洲, 刘自力, 梁 红
    功能材料. 2017, 48(3): 3243-3245. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.046
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    采用等体积浸渍法结合程序升温还原技术制备出一系列负载型过渡金属氮化物催化剂,并利用XRD、BET、TG-DSC等手段对催化剂进行表征。将此催化剂用于邻氯硝基苯液相催化加氢。结果表明,单组分MoN/CNTs催化剂的活性较低,氯代硝基苯转化率为57.5%,双组份CoMoNx/CNTs的活性较高,氯代硝基苯转化率为89.8%,添加了稀土La后CoMoNx/CNTs催化剂活性改善不明显,但对o-CAN选择性达到了99.3%。
  • 张 静, 陈佳达, 冯 杰
    功能材料. 2017, 48(3): 3246-3252. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.047
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    设计并合成了一种具有肿瘤靶向及电荷翻转功能的聚氨基酸前体药物。首先通过抗癌药物阿霉素(DOX)上的氨基引发Nε-苄氧羰基-L-赖氨酸酸酐(Z-Lys-NCA)开环聚合得到端基为阿霉素的聚赖氨酸(DOX-PLL),然后在DOX-PLL末端修饰叶酸靶向配体使其具有肿瘤靶向的功能,最后将聚合物侧链上的氨基通过2,3-二甲基马来酸酐功能化得到具有电荷翻转功能的聚氨基酸前体药物(DOX-PLL(DMA)-FA)。该前体药物在水相中通过自组装形成胶束,利用透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)表征其粒径。通过检测不同pH值条件下的胶束的表面电势发现,该前药在弱酸条件下具有电荷翻转的能力。另外,体外释药研究表明,在木瓜蛋白酶的作用下,该前药具有较高的药物释放效率。