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关键词： ZnO   分级结构   纳米材料   有机染料   吸附  

摘要： 以六亚甲基四胺(HMTA)为结构导向剂,采用乙二醇辅助的溶剂热法制备了均匀分散的纳米片组装的三维分级结构ZnO微米球。可控实验证明,HMTA和溶剂在分级结构微米球的形成中起重要作用。通过二维纳米片组装来构建三维分级结构,不仅增加了产品的比表面积,而且还建立了更多的电荷传输通道。在暗室下,该样品可作为吸附剂去除水溶液中的一些有机染料。吸附结果表明,纳米片组装的分级结构ZnO微球对阴离子染料具有良好的去除率和选择性。特殊的分级结构、较大的比表面积和静电引力的协同作用,使ZnO微球对代表性染料刚果红(CR)经过5次循环吸附后的去除率仍可达95.67%。动力学研究证实,CR在ZnO微球上的吸附为物理吸附,符合准二级动力学和Langmuir等温线模型。

关键词： 北京工商大学   精品教材   规划教材   优质教材   第三版  

摘要： 北京工商大学温变英教授主编的中国轻工业“十三五”规划教材《高分子材料加工(第三版)》,由中国轻工业出版社出版(购书电话010-65241695)于2022年1月正式出版。本书第一版于2013年获评北京高等教育精品教材,第二版于2019年获评北京高等教育优质教材课件。

关键词： 染料敏化太阳能电池   光阳极   二氧化铈   双层结构   Au纳米颗粒  

摘要： 利用水热法合成核壳结构Au@SiO_(2)@CeO_(2)纳米微球,制备了一系列双层结构复合光阳极并应用于染料敏化太阳能电池(DSSC)。研究表明:当CeO_(2)纳米微球和核壳结构Au@SiO_(2)@CeO_(2)纳米微球应用于DSSC光阳极散射层时,电池的光电转化效率有了显著提高。相对于纯TiO_(2)(P25)光阳极,P25/CeO_(2)纳米球光阳极电池的DSSC光电性能提高了15.3%,P25/Au@SiO_(2)@CeO_(2)纳米球光阳极电池的光电性能提高了27.9%。DSSC光电性能的提高主要归因于2个方面:一方面,Au纳米粒子的表面等离子体共振效应有效提高了光阳极薄膜的光散射效应。另一方面,CeO_(2)具有较高的染料负载能力,核壳球形结构具有较高的比表面积,增强了光的散射效应,提高了电子传输能力。

关键词： 降解塑料   成型加工   实验室能力   环境安全性   创新团队   人体健康   共性技术   规模化应用  

摘要： “环境友好高分子材料创新团队”,是以塑料可持续、绿色发展为主要研究方向,主要研究塑料对人体卫生、健康、安全及环境的可能存在安全性的问题,研究塑料低碳绿色成型加工共性技术,解决有关人体健康、环境安全性质量控制所需的检测共性技术问题,建立标准及其关键评价技术。团队完善了我国降解塑料标准体系,实验室能力获得中美德多国机构授权,是塑料产业绿色发展、降解塑料规模化应用主要驱动者之一。

关键词： 漆酶   染料脱色   蒽醌类染料   偶氮类染料   三苯甲烷类染料  

摘要： 栓菌4281菌株是实验室自主筛选鉴定的新型漆酶高效生产菌株,为探究其漆酶对染料脱色的作用效果,利用栓菌4281漆酶粗酶液对偶氮、蒽醌和苯甲烷类3种类型的染料进行脱色反应,分别考察不同介体类型、温度、pH值、介体浓度、给酶量、反应时间以及金属离子对染料脱色的影响。结果表明:添加介体对染料脱色效率有显著的促进作用,6种染料在8 h内基本反应完全,在各染料最适反应条件下活性蓝、茜素红、甲基橙和结晶紫的最大脱色率分别达到93.9%、92.3%、90%和90%,刚果红和碱性品红脱色率达到76.6%和75%;Mn^(2+)和高浓度的Fe^(2+)对栓菌4281漆酶催化染料脱色作用有一定的抑制,而在Na+、Mg^(2+)、Cu^(2+)、Ni^(2+)和Zn^(2+)金属离子存在下该漆酶仍能对染料保持较高的脱色率。研究表明:栓菌4281漆酶在染料脱色中具有较大的应用潜力;在环境废水的治理中具有良好的应用前景。

关键词： 有序多孔结构   染料敏化太阳能电池   光阳极   对电极   光调控  

摘要： 有序多孔结构展现出孔隙率高、光子带隙等特性,在催化、超级电容器、太阳能电池等领域有广泛应用前景。尤其在染料敏化太阳能电池应用中,充分利用有序多孔结构特性提升电池器件光伏性能。本文首先概述有序多孔结构的制备方法,其次阐述染料敏化太阳能电池工作机理,总结有序多孔结构应用现状,最后对有序多孔结构在太阳能电池中应用前景进行展望。

关键词： 吡啶酮   偶氮-腙式   异色   高斯计算   耐光色牢度  

摘要： 研究了(N-乙基-3-氰基-4-甲基-5(-4-硝基偶氮苯)-6-羟基-2-吡啶酮)(D1)和(N-乙基-3-氰基-4-甲基-5-(2-氯4-硝基偶氮苯)-6-羟基-2-吡啶酮)(D2)这2种吡啶酮分散染料在溶剂(DMF和CH_(2)Cl_(2))和织物(涤纶和锦纶)上的偶氮-腙式异构行为,分析染料在极性和非极性溶剂中的吸收光谱差异,染料在涤纶和锦纶织物上的异色行为。运用高斯计算模拟染料的优化构型以及在溶剂和无溶剂状态下的染料吸收光谱,研究吡啶酮染料在不同环境下的偶氮-腙式存在形式。核磁共振氢谱(1 H NMR)表明,吡啶酮结构分散染料在极性溶剂中以偶氮结构存在,在非极性溶剂中以腙式结构存在。染色结果结合量子计算表明,染料在涤纶织物以腙式结构存在,在锦纶织物以偶氮结构存在。此外,吡啶酮分散染料在涤纶织物表现出超高的耐光色牢度,而在锦纶织物上的耐光色牢度较差,染料在异种织物上耐光色牢度的巨大差异归因于染料在不同织物上呈现出不同的分子结构。

关键词： 活性染料   光稳定性   氰基苯   合成   耐光色牢度  

摘要： 与传统印花相比,数码印花在节能减排、绿色环保方面具有显著优势,且数码印花具有缩短生产周期、满足个性化需求等技术特点,受到学术界和工业界的关注。活性染料墨水是数码印花企业的主要耗材之一,主要应用对象为棉、蚕丝、羊毛等织物,具有色泽鲜艳、耐水洗牢度和耐摩擦牢度高等特点。目前,市场上主流的红色活性墨水染料C.I.活性红24和C.I.活性红24:1虽然色光纯正,但在棉织物上的耐光色牢度只有3～4级,与耐光色牢度达到4～5级的黄、蓝墨水染料混合使用时匹配性差,容易出现红色染料率先光照褪色,引起印花纺织品变色。因此,提高红色墨水染料的耐光色牢度,开发与黄、蓝墨水染料耐光色牢度匹配的红色活性墨水染料具有重要意义。本文以苯基偶氮H酸作为红色染料发色体,通过引入苯并三唑、受阻胺、氰基苯等不同光稳定片段,设计开发出12只溶解度好、色光纯正的红色K型活性染料R1～R8和B1～B4。采用离子阱质谱、傅里叶红外光谱和核磁共振氢谱确认了合成染料的分子结构。合成染料分子结构中磺酸基数量为3～4个,均具有优异的水溶性,其中染料R4、R5和B1的溶解度超过120 g/L。苯基偶氮H酸型染料通常在最大吸收波长510 nm和530 nm附近呈现两个强度相近的吸收峰,与主流红色活性墨水染料相比,合成染料最大吸收波长未发生明显偏移,红色光纯正。将合成染料与作为对比的商品染料以印花方式印制在棉织物上,研究含不同光稳定片段对染料耐光性能的影响。研究表明,含氰基苯片段的K型活性染料印花布样光致褪色率低,在光照20 h后R4、R5、R6、B1和B3的光致褪色率分别为10.7%、11.7%、12.3%、10.9%和12.3%,低于商品染料C.I.活性红1、C.I.活性红24和C.I.活性红24:1的光致褪色率14.0%、12.8%和13.3%;通过色牢度评级发现,R4和B1耐光色牢度达到了4～5级,R5、R6和B3耐光色牢度达到了4级,高于商品染料C.I.活性红1、C.I.活性红120的耐光色牢度3级,C.I.活性红24和C.I.活性红24:1耐光色牢度3～4级。综合分析表明,本文中开发的含氰基苯片段的K型活性染料耐光色牢度较商品染料高0.5～1.5级,证明在苯基偶氮H酸型染料结构中引入氰基苯光稳定片段更有利于提高耐光稳定性。选择耐光色牢度较高的合成染料R4和B1与C.I.活性蓝49和C.I.活性红黄95混合拼色印花,其中混合R4的拼色印花织物耐光色牢度达到了4级,较作为对比的商品染料混合拼色印花织物的耐光色牢度提高0.5级。综上所述,通过对染料分子结构设计,合成了12只含不同光稳定片段、水溶性较高的红色K型染料。通过含不同光稳定片段的红色K型染料对比,发现染料在UVB区域有强吸收,更有利于抑制光氧化反应。上述研究结论为提高偶氮染料的耐光稳定性以及数码印花墨水染料的开发提供了依据。

关键词： 染料敏化太阳能电池   对电极   多孔碳   孔结构调控   电化学动力学  

摘要： 随着社会经济的飞速发展,化石燃料的迅速消耗和环境问题日益严重,新能源研究已成为全球性的热点问题,因此,开发可再生能源是当务之急。太阳能的光伏技术作为最有前途的可再生能源技术之一,近年来发展迅猛。其中,由于染料敏化太阳能电池（DSSC）的低成本、低毒性和易于制造等优点而成为研究热点之一。对电极（CE）作为DSSC的重要组成部分,可以从外部电路收集电子并催化还原氧化电解质。传统的对电极材料一般选用贵金属铂（Pt）,但其价格昂贵且在碘系电解质中不稳定,因此寻找可替代Pt的低成本对电极材料成为目前的研究重点。本论文主要有以下工作:（1）采用富马酸为碳源,碳酸钠为造孔剂一步高温热解法成功制备了具有高度介孔结构的多孔碳材料（MPC）。通过调变热解温度和碳酸钠的含量,探究了不同制备条件对孔结构和I3-还原能力的影响。结果表明,800℃的热解温度下,富马酸和碳酸钠的比例为1:4时制备的MPC具有大比表面积(798.30 m2?g-1)、小的界面电荷转移电阻（1.85Ω?cm2）、快的界面反应动力学(D_n=2.95×10-7 cm2?s-1)以及优异的电化学稳定性。MPC作为对电极材料组装的DSSC显示出了7.76%的PCE,其中高度介孔结构为电子转移及离子传输提供了有利条件,加快了催化反应的进行,有效地减少了电荷复合的发生。（2）上述工作对电极碳材料的孔结构单一导致电池的光伏性能不佳,本工作采用氯乙酸钠为碳源一步快速高温热解法成功制备了具有分级孔结构的多孔碳（HPC）。首先通过热解不同氯碳原子比的原料,探究氯碳原子比对多孔碳的表面形貌、比表面积、孔径分布和组成的影响,其次通过调变氯乙酸钠的热解时间和热解温度,探究不同制备条件对催化I3-还原能力的影响机制。结果表明,1000℃下热解2 min时制备的HPC具有独特的分级孔结构、大的比表面积(1204.54 m2?g-1)、快的界面反应动力学(D_n=3.30×10-7 cm2?s-1)以及更多的催化活性位点使得HPC作为对电极组装的DSSC显示出了8.03%的PCE,明显高于上一个工作构建的MPC的7.76%,与Pt的8.06%相当。这是由于分级孔结构不仅可提供丰富的催化活性位点,而且有利于电池中电解液的存储和运输。

关键词： 聚苯硫醚   热致相分离   纳米复合膜   结构表征   染料截留性能  

摘要： 聚苯硫醚（polyphenylene sulfide,PPS）是一种高性价比的特种工程塑料,然而由于其韧性差、加工温度高等缺点,导致其在应用开发方面受限。针对上述问题,本文分别以氧化石墨烯（graphene oxide,GO）、凹凸棒土（attapulgite,ATP）为原料对PPS进行改性,然后以PPS为基材通过热致相变（thermally induced phase separation,TIPS）方法制备PPS基纳米复合膜,对其微观结构进行表征,研究其对染料的截留性能。主要研究内容如下: （1）以GO为原料,采用引发剂持续再生催化剂原子转移自由基聚合法制备GO-PS,对其工艺条件进行优化,并对其结构进行表征。结果表明,GO-PS具有较强的疏水性。然后以GO-PS为助剂、PPS为基体通过热塑加工制备PPS/GO-PS纳米复合材料,对其结构与性能进行了研究。结果表明,PPS/GO-PS纳米复合材料的力学性能明显提高。DSC分析显示,GO-PS提高了PPS的结晶性能。在此基础上,以PPS为基料、1-氯萘和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）为混合稀释剂、GO-PS为添加剂通过TIPS法制备PPS/GO-PS纳米复合膜,并通过表面接触角及孔隙率确定GO-PS最佳添加比为0.5 wt%。通过Fluent模拟研究了PPS/GO-PS纳米复合膜的流体透过性过程机理。结果表明GO-PS的添加改变了PPS膜内部微观结构,从而使膜与正丁醇溶液能充分接触。对甲基橙/正丁醇染料的过滤性能表明,当甲基橙浓度为10 mg/L时,膜的染料截留率可达99.08%。 （2）以ATP为原料、苯乙烯为单体,通过Pickering乳液聚合法制备了ATP-PS。结构表征及测试表明ATP-PS具有疏水性。然后以ATP-PS为添加剂,制备了PPS疏水多孔膜。研究表明,ATP-PS的用量为0.8 wt%时,PPS膜具有较强的有机溶剂亲和性,且通过Fluent模拟研究显示适量ATP-PS的添加有助于改变其膜内结构,从而增加正丁醇的膜内停留时间。DSC分析表明,ATP-PS提高了PPS基膜的熔融温度和结晶温度,从而使PPS在成膜过程中在更高温度完成相变。在此基础上制备了具有ATP-PS选择层的PPS/ATP-PS/TA纳米复合膜,其透过性能测试表明正丁醇通量为61.2913 L·m-2·h-1·bar-1。染料截留性能测试表明,PPS/ATP-PS/TA纳米复合膜对MB/正丁醇染料溶液的染料截留率最高可达到99.08%。 （3）以ATP为原料通过高温煅烧、酸洗、离子交换及高温晶化等工艺制备了类分子筛ATPM。结构表征分析表明ATPM具有多孔片状结构,其比表面积大。采用过氧乙酸对PPS基膜表面刻蚀,制得表面具有活性砜基基团的亲水PPS基膜（PPS-S）。然后以TA为溶剂制备了具有ATPM选择层的PPS-S/ATPM/TA纳米复合膜。微观结构表征显示膜内部呈现多孔块状结构,膜内部的比表面积增大。Fluent模拟研究表明,PPS-S膜内部结构变为带贯通孔的块状微观结构,可有效增加水与PPS-S的接触面积,从而使膜内孔隙利用率提高。过滤性能研究表明PPS-S/ATPM/TA纳米复合膜的水通量可达67.4867 L·m-2·h-1·bar-1,其可有效过滤浓度为40 mg/L的罗丹明染料废水,且在连续3 h过滤10 mg/L罗丹明溶液时,其染料截留率仍能达到98.31%。