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2024年03期
综述

改性有机高分子吸附剂分离去除强酸性溶液中重金属的研究进展

蒋燕妮;张为国;王丽婷;刘福强;

吸附法是破解强酸性废水中重金属资源化处理难题的关键路径,其核心是新型吸附剂的研发与应用。含有特殊功能基的耐酸型改性有机高分子吸附剂具有较大的吸附容量与良好的选择性,适用于强酸性重金属废水处理、重金属废液提纯除杂等领域。文章重点针对改性人工合成高分子吸附剂和改性天然高分子吸附剂2类有机高分子吸附剂,系统比较分析了其分离去除强酸性溶液中重金属的特性与机制。对比分析发现,天然高分子吸附剂价格低、环保并带有丰富的配位基团,易接枝具有较强重金属阳离子亲和力、较低p Ka值的功能基,可充分发挥络合和静电作用提高其耐酸性及选择性,是耐酸型高性能改性有机高分子吸附剂的重要发展方向。

2024 年 03 期 v.40 ; 国家自然科学基金(基金号51878334)
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金属有机框架/聚合物复合材料的制备方法

耿玘薇;班雅慧;张剑铎;季修文;张珍坤;

由于具有诸多优异性能,金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)成为过去20多年中广受关注的材料之一。MOF材料在实验室水平上已经展示出很多领域的潜在应用前景,同时部分MOF材料已实现工业化量产。MOF材料当前及未来的研究重点是如何克服其内在的一些缺陷而实现规模化的实际应用。MOF与聚合物材料复合可以融合二者各自的材料特性,为迎接MOF大规模实际应用所面临的诸多挑战提供一定的解决方案。因此,MOF/聚合物复合材料的制备及其应用成为近几年的研究热点,文献报道了多种思路来制备功能各异的MOF/聚合物复合材料。文章总结了当前制备这类材料的主要策略及各自存在的问题,涵盖MOF粉体与聚合物材料直接共混后加工制备的各种形态的复合材料,如混合基质膜、复合树脂球以及纳米纤维复合材料等;将MOF的前体引入聚合物本体材料中原位合成MOF;在聚合物基底上合成MOF材料来构建聚合物支撑的MOF薄膜、纤维以及核壳结构的颗粒状复合材料等。

2024 年 03 期 v.40 ; 国家自然科学基金面上项目(基金号52273022)
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高倍率LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的制备和改性研究进展

王瑞涵;刘蓓蓓;卢勇;严振华;陈军;

尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4 (LNMO)具有电压平台高(4.7 V)、可逆比容量高(约140 mAh·g~(-1))、热稳定性好、成本低、环境友好等优点,是未来最有应用前景的高电压正极材料之一。与传统正极材料氧化锂钴(LiCoO_2)和磷酸铁锂(LiFePO_4)相比,LNMO可以提供分别比其高20%和30%的能量密度。然而,不同的微纳结构和组成展现出的电化学性能差异巨大,且由于电解液中有机碳酸酯溶剂的氧化和六氟磷酸锂(LiPF_6)的分解,LNMO基锂离子电池在高温和含水环境下的循环稳定性和热稳定性较差。因此,有必要系统全面地总结LNMO正极的结构特点、制备方法、材料和电解液改性进展。文章首先详细讨论了LNMO正极的结构以及电子传输特性,然后着重介绍了近年来在提高LNMO基电池循环稳定性和倍率性能方面的新进展,特别是高温下的倍率性能和循环稳定性提升策略,包括材料合成、材料改性(元素掺杂、表面包覆和形貌调控等)、电解液设计3个方面,最后对LNMO正极材料未来的研究方向进行了展望。

2024 年 03 期 v.40 ; 国家自然基金(基金号22121005,22020102002,21835004,52101226)
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锆基金属有机框架MOF-808的合成及相关材料在化学防护领域中的研究进展

张劝华;肖春英;刘大鑫;鞠博;张中慧;翟玲娟;耿谦;

文章阐述了金属有机框架MOF-808的合成及其在化学防护领域的应用,包括有毒工业化学品的吸附、化学战剂的吸附和降解、吸附剂再生等方面;总结了MOF-808在化学防护领域面临的挑战以及未来的研究方向,如提升材料的稳定性、功能化修饰、规模化生产以及加工成型等。研究结果不仅有助于深入理解MOF-808的合成与应用,也为化学防护领域提供了新的材料选择和发展方向。

2024 年 03 期 v.40 ; 中国船舶集团有限公司第七一八所科技创新研发项目(基金号KJCX(J)230503)
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研究论文

8-羟基喹啉型酚醛树脂基球形活性炭的制备及其吸附性能研究

孙懿芮;李英茹;王大铮;李鸿赫;王春红;

以苯酚、甲醛和8-羟基喹啉为聚合单体,通过反相悬浮聚合方法合成球形8-羟基喹啉酚醛树脂,以此为基础,经过高温碳化和活化,成功制备了多孔性的球形活性炭吸附剂。系统考察了作为碳化基球的酚醛树脂中N元素含量对最终球形活性炭孔结构的影响规律,在优化的合成控制条件下,制备了球形外观光滑完整、没有脱落现象且孔结构丰富的球形活性炭(8-HQC-C),并以苯酚为小分子吸附模型、VB_(12)为中分子吸附模型,考察了8-HQC-C的吸附性能,其平衡吸附量均高于商品化碳化树脂Lewatit AF50,表现出作为血液灌流吸附剂的可行性。

2024 年 03 期 v.40 ;
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2024 02 01
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1986 04 03 02 01
1985 01

基于硫辛酸的聚合物在生物医学中的应用

刘玉操;袁靓;尚轲;袁晓燕;

硫辛酸,又称1,2-二硫戊环基-3-戊酸或6,8-二巯基辛酸,是广泛存在于生物体中的小分子物质。因其具有较低的熔点(60~62oC),其结构中的二硫戊环易热引发开环聚合,所得到的聚合物主链含有动态二硫键,可表现出动态特性。硫辛酸分子中的端羧基可以通过一系列化学反应,得到对应的硫辛酸衍生物,这有助于拓展硫辛酸在生物医学中的应用。硫辛酸及其衍生物也可通过自由基机理参与聚合反应生成聚合物。本文从药物递送、动态材料和硫辛酸-蛋白质(或糖类)偶联物等三个方面总结了硫辛酸衍生聚合物相关研究的最新进展,为硫辛酸在生物医学中发挥更大作用提供思路。

年 期 ;
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废弃PET氢解催化材料

邹雨翀;陈伟鹏;麦耀舜;王伟;夏勇;周欣;

作为全球消耗量最大的塑料之一,PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)在食品包装、饮料瓶、纺织品、建筑等领域得到广泛应用。然而,PET不断增长的废弃物排放也给环境可持续发展带来问题。与焚烧或降解为CO_(2)的技术相比,将PET解聚为化工原料并实现高值利用的催化氢解技术近年来受到关注。该技术可在实现废物资源化的同时带来经济效益。目前,催化氢解技术尚未投入工业化使用,面临的主要挑战来自于关键催化材料的催化性能和制备成本。因此,发展高性能催化剂是实现工业应用的关键。本文综述了PET催化氢解技术的发展现状,特别是关键催化材料的研究进展,归纳了主要催化剂的设计策略,在此基础上探讨了高效PET催化氢解材料的未来发展方向,为PET催化氢解技术的进一步发展提供支持。

年 期 ;
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生物离子交换工艺在水处理中的应用

高凯燕;王羽洁;韩立秦;徐珊姗;朱兴祺;双陈冬;李爱民;

水中溶解性有机物以及各类新污染物对水生态环境和人类健康造成威胁。因此,这些污染物的去除是水处理的重要研究方向。吸附与离子交换是一种常见的水处理方法,但该类方法会产生大量固废,或因再生产生大量浓液,在增加处理成本的同时,仍然具有污染物释放的风险。近年来,一些学者提出的生物离子交换 (BIEX) 工艺,能够协同发挥离子交换、吸附和生物降解的作用去除水中的天然有机物和多种新污染物。研究发现BIEX工艺能够长期运行,通过二次离子交换和生物作用净化水质,对地表水中天然有机物的去除率可达30%~80%,对布洛芬、咖啡因、雌二醇等新污染物的去除达60%~100%,极大避免了传统离子交换树脂运行过程中再生化学药剂的使用和再生废液的产生。本文总结了近年来BIEX工艺在运行效果和作用机制方面的研究。

年 期 ;
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多胺改性木粉对水体中药源有机物的吸附对比研究

黄子懿;陈婕妤;宋逸璇;凌晨;

本文以杨树木粉为骨架,通过碱预处理再与多胺试剂进行反应,合成了四种不同胺基链长的多胺木粉(AWFs),考察其对常见畜禽废水中四种药源有机物的去除性能。AWFs对磺胺甲恶唑(SMZ)、头孢唑林(CEF)、对氨基苯砷酸(p-ASA)和对苯二酚(HQ)的最优pH均接近其酸性基团的pK_(a)值,总体上随多胺链长增大先增后降,三乙烯四胺改性木粉(TTWF)吸附量最大。将其与聚胺改性木粉(PWF)对比研究,四种污染物在TTWF和PWF上的吸附均更符合Langmuir模型,TTWF和PWF分别对HQ和SMZ的饱和吸附量最大,为3.877和2.432mmol/g。此外,TTWF和PWF对SMZ、CEF和P-ASA的吸附随温度变化影响是相反的,可能是由于前者对这些药源有机物的吸附以氢键作用为主导,是自发的吸热反应,而后者的多胺基碱性强,以静电吸附为主。采用DFT优化计算了它们与TTWF的静电和氢键作用构型,总结合能顺序与吸附容量的排序一致。

年 期 ;
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气固吸附等温线的研究进展

何余生,李忠,奚红霞,郭建光,夏启斌

综述了近些年来在气固吸附理论研究领域对吸附等温线的研究进展。论述了从早期的BDDT的5种类型吸附等温线,到IUPAC的6种类型吸附等温线,再到基于Ono-kondo晶格模型的Gibbs吸附分类的5种类型吸附等温线。讨论了与各种类型吸附等温线类型相对应的吸附机理,并对滞留回环现象进行了解释和分析。

2004 年 04 期 ; 国家自然科学基金 (No. 20176012);; 教育部博士点基金 (No.20020561010);; 广东省科技攻关计划项目
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活性炭的表面含氧官能团及其对吸附影响的研究进展

孟冠华;李爱民;张全兴;

对活性炭表面含氧官能团的种类,生成原因以及活性炭含氧官能团的定性定量分析方法进行了综述。含氧官能团改变了活性炭的表面性质和表面行为,导致活性炭对金属离子和有机物的吸附性能发生变化,介绍了吸附金属离子和有机物时含氧官能团参与的作用机理,并对含氧官能团影响的研究提出了一些建议。

2007 年 01 期 ; 江苏省自然科学基金资助项目(No.BK2004088)
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重金属生物吸附的研究进展

吴涓,李清彪,邓旭,卢英华

本文综述了重金属生物吸附的机理、影响生物吸附的物理化学因素和生理条件、生物吸附动力学、生物吸附过程的数学模型化、生物细胞的固定化和从生物量上回收被吸附的重金属等方面的研究进展。

1998 年 02 期 ;
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模板法制备介孔材料的研究进展

刘超,成国祥

从微孔到中孔或介孔材料的制备过程中,离子模板、乳液模板、液晶模板及至细菌模板得到广泛的应用。具有空间规整性的介孔材料就其介观结构所具有的空间群而言,有P6mm,P63/mmc,Pm3n,Ia3d;就其介观结构的形态而言,有二维六方,三维六方,双连续立方,L层状相,多层囊泡等。本文对MCM系列、SBA-n系列、MSU系列、以及那些较为单一的硅基品种FMS-16、HMS等的制备体系及其特点进行了综述。对介孔分子筛合成中常用的表面活性剂分子类型进行了归纳。本文针对的是单一表面活性剂作模板的类型,对那些混合型模板则未予详细介绍。

2003 年 04 期 ; 国家自然科学基金资助 (No.: 29906008)
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VOCs污染控制技术与吸附催化材料

吴永文,李忠,奚红霞,徐科峰,韩静磊,郭建光

简述了VOCs对环境和对人类健康的主要危害,介绍了常见的VOCs污染控制技术,包括回收技术和销毁技术,其中较详细地介绍了吸附法和催化燃烧法的特点及其进展,指出在吸附技术和催化技术里,吸附剂和催化剂扮演着重要角色,本文对这两类环境净化材料的进展和存在问题也作了相应的介绍。

2003 年 01 期 ; 国家自然科学基金项目(No. 201760102);; 广东省环保局科技开发项目(No.2001-26)资助
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活性炭的表面含氧官能团及其对吸附影响的研究进展

孟冠华;李爱民;张全兴;

对活性炭表面含氧官能团的种类,生成原因以及活性炭含氧官能团的定性定量分析方法进行了综述。含氧官能团改变了活性炭的表面性质和表面行为,导致活性炭对金属离子和有机物的吸附性能发生变化,介绍了吸附金属离子和有机物时含氧官能团参与的作用机理,并对含氧官能团影响的研究提出了一些建议。

2007 年 01 期 ; 江苏省自然科学基金资助项目(No.BK2004088)
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二氧化钛光催化材料及其改性技术研究进展

陈琳;杨苏东;王传义;马鹏程;

二氧化钛(TiO2)光催化技术作为一种绿色、洁净、节能的技术,在污染物治理、光分解水制氢、抗菌环保等领域有着广泛的应用。然而TiO2材料本身大的禁带宽度(Eg=3.2eV)阻碍了其实际应用,进而导致其可见光利用率低、量子产率低。因此制备具有高量子产率且对可见光有快速响应能力的TiO2已成为当前光催化剂研究的关键课题。国内外关于TiO2光催化剂的改性技术逐渐完善并在制备方法、材料形貌和结构控制等方面有新的突破。本文综述了TiO2光催化的制备方法及其反应机理,总结了提高TiO2光催化性能的技术路线,阐明了针对TiO2改性的各种方法的原理及关键技术,同时对TiO2光催化技术存在的问题和发展前景进行了分析和展望。

2013 年 01 期 v.29 ; 中科院“西部之光”项目(No.RCPY201103);; 中科院“百人计划-引进国外杰出人才”启动项目资助
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气固吸附等温线的研究进展

何余生,李忠,奚红霞,郭建光,夏启斌

综述了近些年来在气固吸附理论研究领域对吸附等温线的研究进展。论述了从早期的BDDT的5种类型吸附等温线,到IUPAC的6种类型吸附等温线,再到基于Ono-kondo晶格模型的Gibbs吸附分类的5种类型吸附等温线。讨论了与各种类型吸附等温线类型相对应的吸附机理,并对滞留回环现象进行了解释和分析。

2004 年 04 期 ; 国家自然科学基金 (No. 20176012);; 教育部博士点基金 (No.20020561010);; 广东省科技攻关计划项目
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智能水凝胶研究最新进展

毕曼;郝红;李涛;赵亚玲;

综述了近几年国内外智能水凝胶研究现状,重点介绍了对pH、温度、光、电、磁和特定生物分子敏感的水凝胶的研究创新以及智能水凝胶在药物控释载体、组织工程支架、血红蛋白氧载体、生物传感器、蛋白质检验等生物医学领域应用的最新进展。

2008 年 02 期 ; 陕西省自然科学基金(2004B08);; 陕西省教育厅专项研究基金(03JK073);; 高等学校重点实验室访问学者基金(2002)
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脂肪族聚碳酸酯(PPC)与聚乳酸(PLA)共混型生物降解材料的热学性能、力学性能和生物降解性研究

王淑芳;陶剑;郭天瑛;付涛;袁晓燕;郑俊萍;宋存江;

通过溶液浇铸法制备了脂肪族聚碳酸酯与聚乳酸的共混物(PPC/PLA)。采用示差热分析(DSC)和热重分析(TG)研究了材料的热性能。采用拉伸力学试验研究了共混物的力学性能。通过土壤悬浊拟环境培养降解实验法和扫描电子显微镜分析(SEM)对共混材料的生物降解性能进行了研究。实验结果表明,随着PPC含量的增加,共混物的拉伸强度和杨氏模量降低,而生物降解速率却显著提高。但是,在一定的降解时间内,某些比例共混物的降解速率比100%PPC还要快。综合分析表明,PPC/PLA是力学性能和降解性能可以互补的共混体系。

2007 年 01 期 ; 国家自然基金(20374032);; 天津市重点攻关专项(05YFSZSF02200)
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