摘要：近年来,金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)等多孔材料因其结构单元的多样性和可设计性,不仅可以构筑具有多样化拓扑类型和化学物理性质的骨架结构,还可以精准调节结构中孔道的形状、大小和孔径分布,在气体吸附与分离、催化和化学传感等方面展现出广泛的应用价值。然而传统间歇式合成方法中相际间缓慢的微观传递过程,不利于材料的连续均一制备。近年来,微流控技术连续操作、精准可控、传递效率高和高度可重复性等特点在纳米材料制备领域体现了独有的优势。本文综述了近年来利用微流控技术制备MOF和COF材料的研究成果,重点介绍微流控强化合成过程,实现快速制备MOF和COF功能材料,以及通过微流体精准调控多孔材料微结构的研究工作。

摘要：废水中的各种有害物质常常具有生物毒性或致癌性,因此如何高效、节能地处理水体污染是一个亟待解决的重要问题。金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一种新型纳米多孔材料,具有种类多样性、结构可设计性与可调控性、高比表面积及良好的热稳定性等优点,已成为当前化学、材料学科的一个研究热点,在多个领域显示出潜在的应用前景,尤其是在分离方面。与气相分离相比,MOFs用于液相分离的研究较少。本文综述了近年来MOFs用于含有染料、药物、醇、芳香族化合物、重金属离子及其他离子的废水处理的研究进展,重点剖析了MOFs的孔结构、骨架电荷及功能性对分离效果的影响,并结合本课题组的研究工作,对这种新型多功能材料在水处理方面的前景和今后的研究重点作了展望。

摘要：大气中CO_(2)浓度的快速增加对气候变化和人类生存环境造成严重威胁,亟需开发新的方法与技术来捕获CO_(2)并将其转化为高附加值产品.传统的热催化技术通过选择性加氢和环加成等技术路线可将CO_(2)转化为低碳烷烃、醇类和碳酸二甲酯等化工品.与之相比,洁净的催化技术如CO_(2)电还原(CO_(2)RR)具有反应条件温和、操作简单、能量利用率高和产品类型可控等特点而备受关注.将CO_(2)电还原为各种气体或液体产物是CO_(2)转化的理想策略,具有广阔的应用前景.然而,实现CO_(2)的高效电还原需要克服以下瓶颈,包括CO_(2)还原的电位过高、产物选择性差和竞争性析氢反应严重等问题.为了在低过电位、高选择性、高稳定性和大电流密度下进行CO_(2)RR,人们研究了不同类型的杂化纳米催化剂,包括无金属碳材料,金属/金属氧化物和金属硫化物电催化剂等.最近研究人员报道了CoPc(NH_(2))_(4)和CoPc(CN)_(8)分子催化剂并应用于CO_(2)RR,但缺乏对取代基的位阻分布和电子推拉效应对CO_(2)RR性能影响的相关研究.因此,开发具有特定官能团取代基和明确结构的新型分子基催化剂,进而深入研究其对CO_(2)RR的影响显得极为重要.本文通过两步合成策略构建了一系列具有不同官能团和位置取代的酞菁镍(NiPc)分子衍生物(α-NO_(2),α-NH_(2),β-NO_(2)和β-NH_(2)).将这些NiPc分子衍生物通过简单的机械混合固定在氧化碳纳米管(CNTs)表面,得到分子级分散的电催化剂(MDEs).深入探讨了NiPc基分子催化剂的几何效应和电子效应对CO_(2)RR催化性能的影响规律,从根本上了解CO_(2)RR的活化路径、反应机理和构效关系.结果表明,NiPc(α-NO_(2))_(4)/CNTs催化剂对CO_(2)RR具有最佳的催化性能,在相对可逆电压-1.0V时电流密度为7.01 mA cm^(-2)和FECO为99%,在宽电势范围-0.7~-1.2 V,FECO超过91.1%,与密度泛函理论计算结果一致,表明NiPc(α-NO_(2))_(4)/CNTs吸电子和邻位取代-NO_(2)是CO_(2)RR生产CO最合适的催化剂.通过红外谱图证实了具有不同空间取代基团的NiPc衍生物的成功制备.透射电镜结果表明,碳纳米管载体具有均匀的管状结构.球差电镜显示有大量的亮点,说明金属Ni以单原子的形式存在,结合同步辐射结果表明Ni的价态在0和+2之间,进一步证明Ni物种是原子分散的,并且与N原子配位.NiPc/CNTs的高分辨率N 1s XPS谱可以分峰为吡啶N(398.5 eV)和Ni-N(399.6 eV).相比之下,NiPc(α-NO_(2))_(4)/CNTs中的Ni-N(400.9eV)的结合能高于NiPc/CNTs,而NiPc(α-NH_(2))_(4)/CNTs中的Ni-N(399.4 eV)结合能低于NiPc/***/CNTs的Ni 2p XPS谱包括以872.3和854.9 eV为中心的两个峰,分别对应于Ni2_(p1/2)和Ni 2_(p3/2).Ni 2p在NiPc(α-NO_(2))_(4)/CNTs(Ni 2_(p1/2)873.3 eV和Ni 2p3/2855.9 eV)中的结合能高于NiPc/CNTs.结果表明,吸电子的-N0_(2)基团从Ni-N_(4)活性位点得到电子,从而使结合能转移到更高的位置.反之,NiPc(α-NH_(2))_(4)/CNTs(Ni 2_(p1/2)872.2eV和Ni 2_(p3/2)854.1 eV)的结合能低于NiPc/CNTs的,表明供电子基团使结合能向较低的位置移动.此外,通过Mulliken电荷分析,计算了不同NiPc基分子催化剂中Ni原子与邻近原子之间的电荷转移,与NiPc分子基团的推拉电子效应和外围取代基的空间位置密切相关.电催化结果表明,NiPc(α-NO_(2))_(4)/CNTs的FECO在-1.0 V时最大,为99.0%,这与计算结果α-NO_(2)取代的NiPc可以使*COOH形成的能垒最小,显著提高了CO_(2)RR性能结果一致.综上,本研究在分子水平上为精准设计和制备具有较好的CO_(2)RR催化活性和选择性的电催化剂提供参考.

摘要：沸石咪唑骨架材料(zeolitic imidazolate frameworks, ZIFs)因其大比表面积、规则孔道结构、骨架可调控、水热稳定性等特点,在吸附、分离和催化领域具有广阔的应用前景.本工作基于模板法设计和制备双"T"型连续液滴式微流控芯片,通过多相持续进料,稳定快速合成单斜晶C2/cZIF-7(方纳石结构),ZIF-8和Co-ZIF-8等材料,从而减少产物的差异性.微流控芯片连续制备得到的ZIFs具有非常高的结晶度和均一性.此外,通过调节起始反应物浓度和停留时间,实现了ZIFs产物粒径和形貌的调控.微流控芯片提供了一种简易可控快速宏量制备ZIFs材料的新方法.

摘要：采用Moldflow软件对聚醚醚酮(PEEK)型材接头的注射成形进行了设计与模流分析,从注塑流动过程和成型件质量等角度,研究了PEEK物料中填料种类与含量对注射压力、锁模力、成型件纤维取向张量分布、成型件翘曲量等的影响。结果表明,添加填料可以改善物料流动特性,玻璃纤维填料可以优化其力学阈值,高模量碳纤维可以显著增强成型件刚度、降低翘曲度,增加填料含量可以优化成型件刚度;通过本研究可以有针对性地搭配PEEK型材的填料种类和含量,保证注射成型质量。

摘要：为了体现“科技冬奥”理念,北京冬奥会在赛事运动装备方面投入了许多科研力量。其中,在冰雪运动装备方面,研制了国内首台双人碳纤维雪车样机,突破了雪车外形结构一体化设计、高抗冲复合材料、高质量整体成型制造以及个性化定制等多项关键技术,解决了雪车低风阻、高可靠等技术难题,实现了国产雪车装备“从0到1”的突破。国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项--冬季项目碳纤维复合材料高性能器材关键技术项目负责人杨小平,介绍了国产高性能雪车的研发之路。

摘要：多孔共价有机材料(Covalent Organic Materials:COMs)是一类通过共价键将不同几何构型和长度的有机配体组装成多维度多功能的多孔材料.在COM材料体系中,共轭结构赋予它优异的光电性质,高的比表面积为静电电荷的分离提供了充裕的界面,固有的可裁剪孔结构允许离子的传输,加上高度有序的结构,为载流子迁移提供了通道,已经在半导体和能源转化与存储领域展示出诱人的潜力.本综述围绕着COM材料,总结其在半导体、能源转化(光解水、太阳能电池、燃料电池中的阴极氧化还原反应)、能源存储(锂电、锂硫、超级电容器)中的应用,并根据当前研究现状,提出了设计光电COM材料原理.尽管光电COM材料的发展还处于萌芽期,但它已经展示出不可低估的影响,在半导体和新能源领域扮演着越来越重要的作用,同时也给光电领域带来了新的机遇.

摘要：对近年来关于特种工程塑料基电磁屏蔽材料的研究进展进行了综述。重点总结分析了填料选择和结构设计对特种工程塑料基电磁屏蔽复合材料屏蔽效能和屏蔽机理的影响效应。研究人员通过结构设计使填料取向分布,富集连通形成高效导电网络;通过填料选择与改性,改善填料分布、调控材料电导率和磁导率,有效提升了材料的电磁屏蔽性能。另外,提出了电磁屏蔽特种工程塑料的未来研究方向并对其发展前景进行了展望。

摘要：针对Ⅳ型储氢瓶塑料内胆在成型过程中的冷却收缩问题,在现有的工艺条件相对成熟的情况下,很难得到改善。提出一种Ⅳ型储氢瓶在成型过程中塑料内胆冷却收缩变形补偿方法,该方法通过对塑料内胆成型冷却过程的数值模拟,计算塑料内胆在成型冷却过程中的收缩变形量,并以模拟结果为基础,确定塑料内胆不同位置的反向补偿值,对塑料内胆形状尺寸进行预变形处理,实现了最终成型尺寸和设计尺寸的一致性。通过使用该变形补偿方法,实现了外径676 mm、壁厚8 mm、长度1932 mm的塑料内胆成型尺寸和设计尺寸的一致性保持,最大变形量控制在2 mm之内。采用有限元模拟方法降低了储氢瓶塑料内胆的生产成本,并且为模具设计提供了可靠的依据。

摘要：宏观超分子组装的研究对象是表面修饰有大量超分子识别基团的10μm以上的宏观构筑基元,以及它们之间基于超分子多重相互作用的碰撞、识别和组装的过程,它是超分子化学的新兴研究方向,为体相超分子材料的制备提供了新的思路.宏观构筑基元的表面柔顺性是决定构筑基元间能否通过多重相互作用,增强相互作用,实现组装的关键要素之一.本文从界面间相互作用出发,通过交替层状自组装方法,在刚性聚二甲基硅氧烷(PDMS)构筑基元表面分别构筑不同层数的聚电解质多层膜,以调控宏观构筑基元的表面柔顺性,并研究聚电解质多层膜层数对于宏观构筑基元组装行为的影响.通过研究在水中叠加组装的时间与聚电解质多层膜层数的关系,我们发现当构筑基元表面修饰的聚电解质多层膜层数较少时,经过长时间叠加也不能发生组装;随着构筑基元表面修饰的聚电解质多层膜层数的增加,可以在较短的时间内叠加实现组装.同时对构筑基元之间的相互作用力随时间的变化进行了原位测量,其力值与上述组装行为一致.本工作验证了"具有高柔性表面是宏观超分子组装的设计原则",说明通过调控构筑基元表面柔顺性可以调控其宏观组装行为.