MOFs基材料在废水处理方面的研究进展

随着工业化和现代化的快速发展,人类赖以生存的水资源也面临着多种复杂污染物带来的污染,金属有机框架材料(MOFs)及其衍生材料由于拓扑结构优势,其在废水处理领域显现出巨大的应用潜力。综述了MOFs基材料在废水污染物吸附方面和光催化降解方面的研究进展,总结了MOFs基材料在应用过程中的优点和局限性,并对该材料在废水处理方面的下一步研究进行了展望。

钾掺杂石墨相氮化碳光催化性能研究

采用二氰二胺、硫脲、三聚氰胺、碘化钾和氢氧化钾为原料制备钾掺杂石墨相氮化碳,系统地研究了不同制备温度、钾源、掺杂量等条件对其光催化性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、比表面积分析(BET)等对样品进行表征分析。结果表明:掺杂后的样品与纯石墨相氮化碳(g-C3N4)相比,减小了能带宽度,提高了对可见光的吸收,降低了光生电子-空穴对的复合率,进而显著提高了样品的光催化性能。对比不同温度、不同掺杂比的样品的光催化降解实验结果,发现以硫脲和碘化钾为原料,在550℃、煅烧时间为4 h,钾离子与氮化碳掺杂摩尔比为0.1的制备条件下所得的样品光催化效果最佳,其光催化降解速率是g-C3N4的4.29倍。

石墨相氮化碳量子点荧光探针的合成及其对Fe^(3+)识别性能的研究

采用溶剂热法合成出能够对Fe^(3+)进行高灵敏识别和选择性检测的石墨相氮化碳量子点(C_3N_4-R)和氟掺杂石墨相氮化碳量子点(F-C_3N_4-R),且合成的量子点具有较高的荧光量子产率。通过计算得知,F-C_3N_4-R的荧光量子产率相较于C_3N_4-R的0.3048提高到了0.4324,增加了41.86%。利用透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)对量子点的表征结果显示,C_3N_4-R和F-C_3N_4-R的粒径尺寸大致分布在5～10nm和3～12nm的范围内,其厚度分别是1nm和5nm。荧光发射光谱(PL)结果表明,C_3N_4-R和F-C_3N_4-R能够选择性识别Fe^(3+),且对Fe^(3+)识别的抗干扰能力强,响应信号灵敏,在0～1 000μmol/L范围内呈现良好的线性关系(R^2=0.9962,0.9928),检测限分别达到了0.068nmol/L和0.216nmol/L。两种量子点都被成功应用于实际水样中Fe^(3+)的检测。

磷掺杂石墨相氮化碳及其光催化性能研究

以磷酸钠、磷酸铵为磷源,以三聚氰胺为石墨相氮化碳(g-C3N4)前驱体,制备磷掺杂的类石墨相氮化碳(P-CN),探索最优的掺杂制备条件如:磷源选取、掺杂制备温度、合成方法和掺杂比例等。通过X射线衍射仪、紫外-可见漫反射光谱仪、X射线光电子能谱仪、红外光谱仪、荧光光谱仪、透射电镜和扫描电镜等手段对样品进行表征分析,以罗丹明B为降解用污染物测试样品的光催化活性。结果表明:磷元素的掺入抑制了催化剂晶粒的生长,拓宽了样品的可见光响应范围,提高了对可见光的利用率,明显减小了样品的能带宽度,有效抑制了光生电子-空穴的复合,因此显著地提高了样品的光催化性能。且不同掺磷量的样品中P-CN(1∶8)的光催化活性最高,其光催化降解罗丹明B的速率常数是纯g-C3N4的38倍。

硼掺杂石墨相氮化碳及其光催化性能研究

以硼砂、硼酸、氧化硼为硼源对石墨相氮化碳(g-C3N4)进行硼掺杂,通过一系列实验确定了最优的掺杂硼源、掺杂温度和掺杂比例,并对掺杂处理方法进行了优化。通过XRD、UV-Vis、XPS、FT-IR、PL、TEM和SEM等手段对样品进行表征分析,以罗丹明B为降解用污染物测试样品的光催化活性。结果表明:硼的掺入拓宽了样品对可见光的响应范围,减小了样品的能带宽度,提高了对可见光的利用率,同时抑制了光生电子-空穴的复合,增加了比表面积,进而显著提高了样品的光催化性能。其中样品B-CN(1∶6)光催化活性最高,其光催化降解罗丹明B的速率常数是g-C3N4的3.1倍。

基于G-R常数的再生沥青低温抗开裂性能研究

为了研究不同再生剂对再生沥青低温抗裂性能的影响,以三种掺加不同再生剂(CL、XK、CA)的再生沥青为研究对象,采用动态剪切流变仪(DSR)的频率扫描试验作为试验方法。在此基础上,基于WLF方程及CAM模型,构建参考温度为15℃的主曲线并计算Glover-Rowe(G-R)常数,从而对比再生沥青、老化沥青及基质沥青的低温抗开裂性能。结果表明:再生剂的加入使老化沥青的G-R常数减小,降低了老化沥青的低温开裂风险,同一掺量下三种再生剂对老化沥青低温性能的恢复效果顺序为:XK≈CL>CA;G-R常数与沥青常规指标(15℃延度、25℃针入度、软化点、135℃黏度)均具有较好的相关性,与15℃延度的相关性最好,相关系数达到0.9652。

沥青混凝土用建筑垃圾再生骨料性能研究

为了研究建筑垃圾再生骨料用于沥青混凝土的可行性,选取0-5mm、5-10mm、10-15mm三档再生骨料及与同规格新集料为研究对象,采用表观相对密度、常温压碎值、高温压碎值、洛杉矶磨耗值、吸水率进行表征。结果表明:再生骨料相比新集料,表观密度降低,吸水率、高低温压碎值及洛杉矶磨耗值均增大。

沥青再生剂组分构成与热稳定性相关性研究

随着就地热再生技术的推广应用及厂拌热再生混合料RAP掺量的增加,对沥青再生剂的需求越来越多。论文选择了五种常用的沥青再生剂为研究对象,借助红外光谱仪、气相色谱仪进行五种再生剂主要成分构成进行了分析。同时,通过五种再生剂RTFOT前后的质量损失和黏度比,评价了再生剂的热稳定性,并将旋转薄膜老化前后的质量损失与气相色谱分析中初馏点温度建立了线性相关关系,相关系数为0.9237。

磷和硼共掺杂石墨相氮化碳的制备及其光催化性能研究

以磷酸钠为磷源,以氧化硼为硼源,采用元素掺杂法对石墨相氮化碳进行非金属元素共掺杂,以此来提高其对有机污染物的降解效率。分析测试结果表明:2种元素的共同掺杂使石墨相氮化碳在可见光范围内的响应能力增强,从而提高了样品对可见光的利用效率。此外,共掺杂还能够减小样品的能带宽度,抑制光生电子和空穴的复合效应,进而提高样品的光催化活性。两元素共掺杂的样品对罗丹明B具有良好的降解稳定性和循环使用性,其光催化降解速率是纯石墨相氮化碳的59.2倍。