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天然高分子基固态电解质的研究进展
吴文静;曹巧英;胡航;肖勇;李加深;梁业如;随着电化学储能技术对高安全性和高能量密度的需求不断提升,固态聚合物电解质(SPE)凭借在抑制液态电解质泄漏和枝晶生长方面的独特优势,正成为下一代储能体系的重要发展方向。天然高分子因其独特的分子构型、丰富的活性官能团及可再生、环境友好等特性,在构筑绿色高性能SPE中展现出重要应用潜力。文章梳理了近年来天然高分子在SPE中的研究进展,从分子结构与官能团特性出发,阐述其在提升力学强度、促进离子传输及调控界面行为等方面的关键作用机理;进一步总结了接枝改性、交联网构建、无机填料复合等多尺度结构优化策略,并分析了其在提高离子电导率、机械稳固性及热稳定性等性能指标中所面临的科学问题;最后,结合研究现状,分析其在电化学储能器件中的应用潜力与面临的挑战,为开发高性能、绿色低成本的固态聚合物电解质提供了研究思路与设计策略。
纳米凝胶用于固定化酶的研究进展
孟佳慧;刘赛男;马如江;酶是一种大分子生物催化剂,其最大的特点是具有催化特异性,可选择性催化特定的底物发生化学反应,并极大提高反应速率。然而,酶的高级结构主要由一系列分子间弱相互作用维持,包括静电相互作用、氢键、疏水作用和范德华力等,这些弱相互作用容易受到温度、pH值等条件的影响,从而破坏酶的高级结构,导致酶的活性下降或丧失。聚合物纳米凝胶具有多孔网络结构,其比表面积大,粒径和孔道尺寸可调,内部网络亲水,作为优异的载体材料已被广泛用于药物递送和催化剂负载等领域。近年来,纳米凝胶被用于固定化酶的研究并显示出良好的应用前景。文章简要介绍了固定化酶的常用材料及方法,重点综述了纳米凝胶在固定化酶方面的最新研究进展和应用成果。
金属-多酚网络的制备及在环境领域的应用进展
郭佳琪;邱慧;金属-多酚网络(MPNs)是一种新兴的超分子配位材料,通过金属离子与天然多酚之间的定向分子配位作用构建。MPNs兼具金属离子功能特性与多酚结构的高亲和力优势,并具有独特的协同效应,其温和的合成条件、优异的生物相容性及结构稳定性,在环境领域已初步展现出显著应用价值。文章聚焦MPNs在环境领域的应用创新,系统梳理其制备方法及结构调控策略,深入分析其在污染治理、绿色能源开发、资源可持续利用等环境领域的前沿应用案例及独特优势,重点探讨MPNs在污染物靶向吸附、催化降解、油水分离、电池电极材料开发中的相关作用机制,为揭示MPNs在环境领域的应用潜力提供理论参考,同时剖析MPNs材料体系优化升级面临的关键挑战,以期推动其在环境领域的进一步发展和应用,为解决当前环境问题提供新的思路和方法。
甲苯致孔剂对粒状锰系锂离子筛吸附性能的研究
胡治强;王邹彪;马骏洲;欧坦林;陈亚;石西昌;Li1.6Mn1.6O4是一种性能优良的锰系锂离子筛,具有较高的锂离子吸附容量,但鉴于该材料本身为粉状,含锂溶液在其中流动性差、渗透率低,故在工业应用中需对该粉状材料进行造粒、成膜等加工后才能应用。文章以表面改性后的Li1.6Mn1.6O4粉体、苯乙烯和二乙烯苯(聚合基体)和甲苯(致孔剂)为原料,采用悬浮聚合造粒工艺制备得到粒状锰系锂离子筛,研究了甲苯添加量对材料表观形貌以及吸附性能的影响,并对所制样品的结构和吸附性能进行表征。结果显示,以甲苯为致孔剂有助于形成多孔结构,且比表面积与甲苯添加量呈正相关。当甲苯添加量为苯乙烯体积的60%时,所制得样品的比表面积可达261.14 m2·g-1,远超未加甲苯时所制得样品的比表面积(0.17 m2·g-1);但过量甲苯会导致孔洞增大,使得颗粒强度降低、易破碎。将多孔锰系锂离子筛颗粒经酸化转型后进行吸附实验,发现多孔结构的粒状锰系锂离子筛吸附容量最高可达4.76 mg·g-1,相比于未致孔的对照组提高了92.13%。此外,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,表明对Li+的吸附过程属于单层的化学吸附。该多孔粒状锰系锂离子筛具有优异的循环性能,经过30次吸附/解吸循环后,吸附容量保持率达94.37%。
大孔树脂对吴茱萸总生物碱的吸附动力学与热力学研究
裴录;密成杰;王楠;孙晓薇;赵楠;通过静态吸附与解吸试验从4种大孔树脂中筛选出AB-8树脂,优化AB-8树脂对吴茱萸总生物碱的纯化工艺,研究AB-8树脂对吴茱萸总生物碱的吸附行为,建立等温吸附模型和吸附动力学模型以探究其吸附过程。结果表明:AB-8树脂对吴茱萸总生物碱的吸附能力优于其他树脂,优化后的纯化工艺参数为进样液浓度16µg/mL、体积5 mL、流速3.0 mL/min,洗脱剂(乙醇)浓度50%、体积50 mL、流速3.0 mL/min,此条件下的吸附率和解吸率分别达82.94%和91.61%;吸附热力学研究表明,其吸附为吸热过程,Freundlich模型能更好地描述其等温吸附过程;AB-8对吴茱萸总生物碱的吸附在8 h后达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型,且吸附过程受液膜与颗粒内扩散共同影响。相关动力学和热力学研究结果为吴茱萸总生物碱的纯化提供了理论指导和科学依据。