摘要：菌草资源是目前世界上最丰富的农业资源之一,具有广阔的发展前景。以菌草绿洲一号为原料,制备菌草重组材,采用响应面Box-Behnken试验设计方法研究不同浸胶时间、热压时间、热压温度对菌草重组材主要物理力学性能的影响。在响应面试验结果基础上增加碱处理和帚化处理,探究改性对菌草表面结构及物理力学性能的影响。结果表明,菌草重组材的较佳制备工艺参数为浸胶时间33 min,热压时间1.12 min/mm,热压温度155℃。帚化制备的菌草重组材浸胶时间降低至15 min,其静曲强度(MOR)136.56 MPa和弹性模量(MOE)14.80 GPa比未帚化制备的菌草重组材分别提高154%和14%;吸水厚度膨胀率(TSR)5.84%和吸水宽度膨胀率(WSR)0.93%分别比未帚化制备的菌草重组材降低7和1.82个百分点,均达到GB/T 40247—2021《重组竹》的要求。碱处理试验结果显示,在NaOH质量分数为2%时MOR和MOE最佳,分别143.13 MPa和15.05 GPa;在NaOH质量分数1%时TSR和WSR最低,分别为1.85%和0.30%。通过扫描电镜分析可知,碱处理后菌草表面蜡质层出现降解,粗糙度增加;帚化处理产生的裂隙有利于酚醛树脂胶黏剂渗透到菌草内部,有利于菌草重组材的胶合,提高了力学性能和耐水性。本研究制备的菌草重组材为菌草新材料的开发提供新途径,对加快推进菌草重组材产业发展具有重要意义。

摘要：针对当前海洋盐差能收集器件中设计的石油基材料(例如聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及聚醚醚酮等)和二维纳米材料(例如氧化石墨烯、二硫化钼以及氮化硼等)的不可再生性、难降解性以及复杂制作工艺和高昂成本等问题,笔者以广泛存在于自然界中的天然木质纤维素为原材料,基于氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑型离子液体对木质纤维素的溶解再生特点构建了低成本、高性能且可大规模生产的再生纤维素膜。该再生膜除了具有纤维素本征的可再生可降解性,还具有较小的孔径(3.06 nm)、适中的表面电荷密度(Zeta电位为-25 mV)以及较高的离子电导率(0.07 mS/cm)。这些特征赋予再生纤维素膜优异的离子选择性和较快的离子传输速率,在5倍盐浓度差下可实现17 mV的开路电压、2.53μA的短路电流,在500倍盐浓度差下可实现29 mV的开路电压、8.01μA的短路电流。此外,在5倍盐浓度差和500倍盐浓度差条件下,该纤维素膜的最大输出功率密度分别为0.02和0.40 mW/m 2。进一步探究了纤维素的质量分数对纤维素膜性能的影响,结果表明6%质量分数的纤维素膜可以构建具有更高输出功率密度的器件,最大输出功率密度为0.40 mW/m 2,而4%和8%纤维素膜的最大输出功率密度分别为0.12和0.24 mW/m 2。研究构建的再生纤维素膜不仅可以为海洋盐差能的收集提供绿色低成本的原材料,还可以为天然木质纤维素的高值化应用开辟新的发展方向。

摘要：以防火板砂光粉废料为原料,经水热预抽提处理并掺杂三羟甲基氧化磷(THPO),合成了具有高效阻燃性能的磷氮异元素掺杂碳量子点(N,P@CDs)新型阻燃剂,并采用真空浸渍法对杉木进行阻燃处理,结合红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜和锥形量热等进行测试分析。结果表明:不同阻燃处理的木材氧指数均有所提高,其中N,P@CDs阻燃处理木材效果最显著,氧指数高达40.8%,较未阻燃处理的木材氧指数提高79.7%。锥形量热实验表明:第1个热释放速率峰值降低30.4%,且第2个热释放速率峰值出现时间延后25 s,6和10 min的总热释放量显著降低31.7%和30.3%,N,P@CDs受热能催化木材表面脱水成炭,同时分解释放含氮小分子等不燃气体,使热解反应在较低温度发生,促使木材产生较多残炭。扫描电镜及能谱表明:N,P@CDs含有丰富的氮和磷元素,能够在木材中相对均匀分布且阻燃处理并不会改变木材天然的多孔结构。与其他常见阻燃处理会降低木材强度相比,N,P@CDs处理木材的力学强度提高12.8%,且阻燃剂具有一定的抗流失性。具有阻燃、力学增强及抗流失等优良性能的N,P@CDs成功制备,对于开发新型阻燃木质功能材料意义重大。

摘要：【目的】为提高二氧化钛(TiO_(2))光催化剂净化甲醛气体污染物的能力,利用具有优异光吸收性能和电子转移能力的碳量子点(CDs)掺杂改性TiO_(2),可大幅度提高TiO_(2)光催化性能。【方法】采用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对亲水性纳米TiO_(2)进行表面改性,并将禾本植物柳枝稷合成的CDs负载于TiO_(2)制备了TiO_(2)-CDs复合光催化木材功能涂层。借助高分辨透射电子显微镜、红外光谱、热重分析、紫外可见光光谱、荧光光谱等表征手段对CDs及其负载TiO_(2)复合光催化剂进行表征,并以甲醛气体作为模拟污染物进行光催化降解实验。【结果】合成的CDs粒径尺寸为3~6 nm,表现为较好的石墨相结构,且CDs光致发光具有一定的激发依赖性。CDs功能化TiO_(2)复合材料不仅在紫外光区域有较强的吸收,而且在400~500 nm波长范围内具有更宽的吸收带,CDs负载TiO_(2)光催化涂层分别在紫外光源与紫外结合可见光源条件下对甲醛气体的净化效率达到68.26%和81.63%,较未改性的TiO_(2)木材涂层提高了35.55%和38.71%,同时TiO_(2)-CDs木材涂层可显著降低木材表面润湿性,其表面水接触角为96.4°,较对照组木材(62.5°)提升了54.24%。表面涂饰对木材表观颜色影响较小,TiO_(2)-CDs净醛功能化木材的表面亮度较对照组木材轻微降低了5.22%,表面色差较对照组为11.03。此外,TiO_(2)-CDs木材涂层具有优良的可重复使用性能,相比第一次循环,7次循环后试样对甲醛气体的降解效率仅分别下降了3.54%和2.56%。【结论】CDs掺杂功能化可拓宽TiO_(2)光催化剂在可见光区域净化甲醛气体污染物的能力,同时改善木材表面润湿性,且对木材表观颜色影响较小,对于开发具有净化室内甲醛气体污染物功能的木质材料意义重大。