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钴镍基配位聚合物的构筑及电催化析氢性能研究
配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。
一、项目进展
创意计划阶段
二、负责人及成员
姓名
学院/所学专业
入学/毕业时间
祝涣钧
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
吴凌志
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
郑毅
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
王梓
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
武辰禹
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
三、指导教师
姓名
学院/所学专业
职务/职称
研究方向
覃玲
化学与化工学院
副教授
多功能配位聚合物材料的合成及应用研究
四、项目简介
配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。它具有多样的拓扑结构，并且稀疏多孔，密度较低。这些特点使得它在吸附，催化，储能的各个方面有着优良的效果。
本项目主要目的在于合成钴/镍基配位聚合物，选择合适的有机配体与金属离子钴/镍通过配位键构筑得到钴镍基配位聚合物，利用单晶衍射、元素分析、红外光谱等方法对其结构及组成进行表征，或者通过合成和掺杂的方式，调控它的析氢性能，设计出高催化活性和稳定性、低成本的非贵金属催化剂。
项目组成员通过设计选择有机配体与金属离子，通过溶剂热方法合成了多种金属有机框架材料，并将其热解得到衍生材料。通过线性伏安扫描法等多种实验方法测试了它们的电催化性能，其中化合物Ni-MOF的初始电位为-356mV，Tafel斜率127.3 mV⋅dec-1。Co-MOF通过掺杂Zn2+后，过电位降低到-307 mV，Tafel斜率150.2 mV⋅dec-1。我们还合成了一种对金属离子（Fe3+）与抗生素（加替沙星）有明显检测效果的锌基材料，可作为多功能探针检测水中金属离子和抗生素的残余量。由于化合物没有催化位点，我们通过掺杂钴金属的方式，改善了它的电催化析氢性能，使它具有较低的初始电位(-423 mV)、较低的Tafel效率(101.9 mV⋅dec-1)和较好的循环稳定性。
项目为研究高性能和稳定性的HER电催化剂及金属离子和抗生素荧光探针材料的设计合成提供了可行的思路。
合肥工业大学
2022-07-27
种提高含有聚合物的载体上分子筛膜通量的方法
本发明公开了一种提高分子筛膜通量的方法，对在含有聚合物的载体（如纯有机载体或有机-无机复合载体）表面合成的分子筛膜进行加热处理，从而达到提高分子筛膜渗透通量的目的。先在载体表面制备分子筛膜，然后将膜材料整个置于加热炉内，按一定速率升温到一定温度后保持一段时间，然后再按一定速率降温至常温；将进行过加热处理的分子筛膜用于渗透汽化分离，与未处理的分子筛膜相比，膜的通量有明显提高。也可以在制备分子筛膜之前，对载体进行同样的热处理。本发明的热处理没有使分子筛膜产生额外缺陷，操作简单，分离性能提高显著，对分子筛膜的修饰有普遍适用性。
浙江大学
2021-04-13
配位聚合物多孔材料在化工吸附分离领域的研究与应用
丁二烯是产量最大的化工产品之一，其生产过程中需要耗费大量的能量和有机溶剂对成分复杂的C4烃类混合物进行蒸馏分离。利用多孔材料进行吸附分离是一种潜在的高效分离提纯方法，但分子较小、极性较大的丁二烯容易被吸附，在脱附过程中不但容易被残留的其它C4烃类污染，而且容易受热聚合。我们前期已经发现可以利用合理设计的超微孔亲水多孔材料对C2烃类实现反常的极性选择。针对丁二烯分子柔性显著小于其它链状C4烃类的特点，我们希望能进一步通过特殊的孔道形状控制这些柔性客体分子的构型，利用构型变化的能量差获得反常的吸附选择性和最优的C4烃类吸附分离顺序。形状尺寸合适的离散孔洞最有利于控制柔性客体分子的构型和并反转吸附选择性，而连续的孔道对客体分子的吸附扩散又是必须的。通过模拟计算,发现具有准离散孔洞的柔性多孔材料MAF-23在两种要求中取得平衡，实现了反常而且最优的C4烃类混合物吸附分离顺序。常温常压下将丁二烯、丁烯、异丁烯和丁烷混合物通过MAF-23填充的固定床吸附装置后，吸附最弱的丁二烯最先流出而且纯度很容易达到99.9%，同时可避免常规纯化方法中因加热而产生的丁二烯自聚问题。
中山大学
2021-04-13
一种高分子聚合物微流控芯片的制备方法
本发明涉及一种微流控芯片制作技术，主要用于高分子聚合物材质微流控芯片制作，其特征在于利用CNC雕刻机直接加工微流控设备，即利用数控软件进行微流控芯片的通道设计，得到相应的雕刻路径，编写雕刻用代码；将雕刻代码导入控制CNC雕刻机的软件中，对要进行制作的高分子聚合物材料进行制作；图案制作结束后，根据不同要求，封接芯片，即可得到功能化的微流控设备。
成果亮点
技术特点：极大的降低高分子聚合物微流控芯片的制作成本，简单易用，快速制备，有利于芯片的大批量生产，并能灵活的调节芯片微通道深度，有利于实现微流控芯片器件的功能多样化，克服了现有技术制作微流控芯片设备成本高、制作效率低、难以实现芯片通道深度多样化的缺点，排除了人为因操作熟练程度造成的偏差和人力的消耗。
兰州大学
2021-01-12
功能聚合物的制备方法及其在建筑节能砂浆中的应用
本项目涉及到功能聚合物的分子设计与制备，并将功能聚合物应用于外墙外保温浆料及其它预拌砂浆，如抗裂砂浆、自流平砂浆、装饰砂浆、柔性腻子和界面剂等化学建材中，以上统称为聚合物改性砂浆，属于高分子合成、化学建材和节能材料领域。聚合物改性砂浆是指具有特殊功能如抗裂、高粘结性能、防水抗渗和装饰性的砂浆。为达到这些特殊功能，应当在无机胶凝材料—水泥中添加某些功能聚合物。本项目以聚合物改性砂浆的应用要求入手，运用聚合物分子设计和高分子乳液合成新方法，系统研究制备了不同组分结构、不同分子量、不同玻璃化转变温度、不同粒径的功能聚合物乳液，并通过喷雾干燥设备的合理选型、参数控制和工艺过程的改进，成功地将聚合物乳液制得可再分散胶粉。可再分散胶粉可以很好还原聚合物乳液的主要性能。
江南大学
2021-04-13
涂料塑料橡胶填充用超细粉体加工技术
1 成果简介随着我国塑料、橡胶、涂料、胶粘剂等产业的快速发展，对作为其填充材料的各类化学合成无机粉体及非矿粉体的需求量已经高达 5000 万吨以上；随着市场的国际化，对各类粉体填料的质量要求越来越高：（ 1）提高粉体填充量，降低制品成本；（ 2）填料粉体功能化改善制品产品性能。 本技术是一项综合性的技术，适应上述市场需求，通过粉体加工来达到改善填料粉体的粒度、粒度分布、颗粒形貌以及表面状态。适应的产品有：氧化铝、氮化硅、碳酸钙、白炭黑等无机粉体材料以及方解石、滑石、硅灰石、高岭土等天然矿物粉体材料。 激烈的市场竞争和加工成本的增加使得相关企业利润急剧下降，甚至出现经营困难的现象。本技术是改进老工艺设备，提升产品质量，服务下游企业的重要途径。2 应用说明该技术结合了 30 年粉体加工与材料应用研发经验，并在国内外得到了广泛的应用：获得国家专利 10 余项、中国机械工业协会，中国建材工业协会和北京市科技进步二等奖和中国发明博览会金奖。 作为一项综合的加工技术，其特点是：粉磨系统：采用国产高细球磨机、 辊压磨、 冲击磨或湿法搅拌磨，充分发挥粉磨系统效率，提高粉体细度。采用合金耐磨或高技术陶瓷材料做研磨介质，防止对产品的污染。分级系统：采用我们自己研制的超细分级机， 分级精度高，细度调节方便。收集系统：采用国内最先进的脉冲布袋收集器。经过特殊处理的过滤材料保证了细微颗粒的回收，收集效率高，排放浓度低。改性系统：根据物料用途和细度的不同，采用干法、湿法或包覆复合等不同形式的改性方法。在保证改性效果的同时，进行系统优化，节省投资。3 效益分析不同产品的市场背景和成本都有不同，需根据具体情况系统分析。4 合作方式技术服务、新产品开发、生产系统建设与技术改造。5 所属行业领域新材料。
清华大学
2021-04-13
涂料塑料橡胶填充用超细粉体加工技术
1 成果简介随着我国塑料、橡胶、涂料、胶粘剂等产业的快速发展，对作为其填充材料的各类化学合成无机粉体及非矿粉体的需求量已经高达 5000 万吨以上；随着市场的国际化，对各类粉体填料的质量要求越来越高：（ 1）提高粉体填充量，降低制品成本；（ 2）填料粉体功能化改善制品产品性能。 本技术是一项综合性的技术，适应上述市场需求，通过粉体加工来达到改善填料粉体的粒度、粒度分布、颗粒形貌以及表面状态。适应的产品有：氧化铝、氮化硅、碳酸钙、白炭黑等无机粉体材料以及方解石、滑石、硅灰石、高岭土等天然矿物粉体材料。 激烈的市场竞争和加工成本的增加使得相关企业利润急剧下降，甚至出现经营困难的现象。本技术是改进老工艺设备，提升产品质量，服务下游企业的重要途径。2 应用说明该技术结合了 30 年粉体加工与材料应用研发经验，并在国内外得到了广泛的应用：获得国家专利 10 余项、中国机械工业协会，中国建材工业协会和北京市科技进步二等奖和中国发明博览会金奖。 作为一项综合的加工技术，其特点是：粉磨系统：采用国产高细球磨机、 辊压磨、 冲击磨或湿法搅拌磨，充分发挥粉磨系统效率，提高粉体细度。采用合金耐磨或高技术陶瓷材料做研磨介质，防止对产品的污染。分级系统：采用我们自己研制的超细分级机， 分级精度高，细度调节方便。收集系统：采用国内最先进的脉冲布袋收集器。经过特殊处理的过滤材料保证了细微颗粒的回收，收集效率高，排放浓度低。改性系统：根据物料用途和细度的不同，采用干法、湿法或包覆复合等不同形式的改性方法。在保证改性效果的同时，进行系统优化，节省投资。3 效益分析不同产品的市场背景和成本都有不同，需根据具体情况系统分析。4 合作方式技术服务、新产品开发、生产系统建设与技术改造。
清华大学
2021-04-13
功能化纳米树枝状聚合物类
长期环境保护药剂的创新性研发及其工程应用实践。阻垢剂、分散剂、缓蚀剂等药剂已循环冷却水处理、反渗透水处理、油田注水处理、油污水蒸发处理等工业水处理领域获得广泛工程应用。重金属捕集剂已在重金属电镀废水的达标处理（bbp级）得到应用，可达到2018年新的排放标准，而传统方法无法达标处理。重金属稳定剂也已应用于垃圾焚烧飞灰的稳定化处理。
同济大学
2021-04-10
一种藤黄酸自组装聚合物纳米粒的制备方法及其应用
合成的高分子材料聚乙二醇 - 聚己内酯，对药物进行包裹，以改善藤黄酸在水中溶解度极小、血浆清除快、体内分布广，以及生物利用度很低等缺陷。
辽宁大学
2021-04-11
基于红外线辐照的石墨烯/聚合物复合材料的制备方法
本发明公开了一种基于红外线辐照的石墨烯/聚合物复合材料的制备方法，包括以下步骤：1）将氧化石墨溶液与聚合物溶液或者聚合物乳液混合，得到混合液，浇注或者纺丝，干燥至总溶剂的重量百分含量小于等于50%，得到复合产物；2）在红外线加热灯辐照下将复合产物中的溶剂除去并进行氧化石墨的还原反应，得到石墨烯/聚合物复合材料。本发明制备方法中，利用红外线加热灯辐照下制备石墨烯/聚合物复合材料，工艺非常简便、生产成本很低，有利于工业化大规模生产，聚合物可选择不同的种类，可以制备不同的石墨烯/聚合物复合材料，可以满足不同的生产和使用要求，在导电高分子复合材料以及薄膜、纤维等领域具有广阔的应用前景。
浙江大学
2021-04-11