介孔WO_(3)/SiO_(2)的制备及其氧化脱硫性能

以稻壳为硅源和介孔模板,磷钨酸为钨源,采用等体积浸渍法制备了一系列不同WO_(3)负载量的介孔WO_(3)/SiO_(2)催化剂。结果表明,低负载量的样品,WO_(3)晶粒在载体SiO_(2)上高度分散,且样品的比表面积、外表面积和介孔体积均较高。采用二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)模拟油的氧化脱硫反应,评价了样品的催化性能。在优化的条件下,2.4%WO_(3)/SiO_(2)样品给出了99.9%的DBT转化率和99.5%的4,6-DMDBT转化率。

以稻壳为原料的介孔MoO_(3)/SiO_(2)制备及其氧化脱硫性能

以稻壳为硅源和介孔模板,四水合钼酸铵为钼源,通过等体积浸渍法制备了一系列不同MoO_(3)负载量的介孔MoO_(3)/SiO_(2)。通过XRD、UV-Vis、FT-IR和N 2吸附-脱附等温线的技术手段对样品进行了表征。结果表明,低负载量的样品,MoO_(3)在载体SiO_(2)上分散较好;高负载量的样品开始出现正交晶系的MoO_(3)晶体。样品具有较大的比表面积和明显的介孔结构。采用二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)模拟油的氧化脱硫反应,评价了样品的催化性能,筛选出合适的催化剂为10%MoO_(3)/SiO_(2)。在优化的反应条件下,DBT和4,6-DMDBT的转化率均为99.9%。

非均相单宁酸-锆介孔材料制备及其CO_(2)环加成反应催化性能

CO_(2)和环氧化物的环加成反应是一种有效且可持续的CO_(2)化工转化策略,其产品环碳酸酯在锂离子电池、高分子材料等领域具有广泛应用。其中环氧化物的开环被认为是该反应的关键步骤,因此构筑具有高效环氧化物吸附活化位点的催化剂至关重要。本文通过单宁酸与锆离子的配位作用,“一锅法”制备同时含有锆金属中心作为Lewis酸位点和酚羟基作为氢键作用位点的非均相单宁酸-锆介孔材料TA-Zr-2。XPS和环氧丙烷TPD-MS结果表明,与同为锆基多孔材料的UiO-66相比,TA-Zr-2的锆金属中心具有更强的Lewis酸性,对环氧丙烷具有更强的吸附活化作用。在TA-Zr-2的基础上通过冷冻干燥优化处理得到了具有更大比表面积和合适孔体积的TA-Zr-2-FD材料,25℃下催化性能提升1倍,24h的碳酸丁烯酯收率达97.6%。本文使用简单绿色的制备方法,构建了具有较大比表面积的单宁酸-锆介孔材料,锆Lewis酸位点和酚羟基氢键位点的耦合使其具有良好的环氧化物吸附活化作用,利于环氧化物的开环,使得该催化剂在25℃下表现出良好的CO_(2)环加成反应催化性能。

镁合金表面介孔SiO_(2)改性等离子体电解氧化复合涂层组织与性能研究

为了在镁合金表面制备对损伤具有自修复能力的复合涂层,本文将负载了缓蚀剂8-羟基喹啉(8-HQ)的介孔SiO_(2)微容器掺杂在环氧树脂涂层中,并涂敷在经等离子电解氧化处理的镁合金AZ91D试样表面,制备了介孔SiO_(2)改性的等离子体电解氧化复合涂层。采用TEM、FT-IR、UV及TGA研究了8-HQ在微容器中的负载及释放规律;通过SEM、电化学测试研究了改性后的复合涂层表面微观形貌、耐蚀性、自修复效果及其自修复机理。研究结果表明:8-HQ在介孔SiO_(2)内的最大负载率约为16%,并在40 min内基本释放完全;通过预制缺陷,证明了涂层具备自修复能力,且自修复效率约为93%;改性后的复合涂层表现出更好的耐蚀性,从而提高了镁合金在实际应用中的使用寿命。

氨基改性介孔分子筛吸附CO_(2)的研究进展

人为CO_(2)排放量持续增加导致温室效应愈演愈烈的情况仍为当今面临的最为急迫的问题之一。氨基改性介孔分子筛因具有CO_(2)吸附量高、吸附速率快等优点,成为近年来研究热点。本文综述了用胺对一系列常见的介孔分子筛进行改性的研究进展,以及它们的CO_(2)吸附性能。还分别讨论了物理浸渍、化学嫁接和双功能化对分子筛改性的优缺点。综合分析后对氨基改性介孔分子筛研究方向提出展望。

介孔及非介孔UiO-66-NH2对水溶液中污染物的吸附性能

以氨基-对苯二甲酸为配体和Zr4+反应制备介孔UiO-66-NH2和非介孔UiO-66-NH2,并对化合物进行表征和分析.研究结果表明,介孔UiO-66-NH2具有明显的介孔孔道;通过对污染物亚甲基蓝、罗丹明B和双氯芬酸钠进行吸附的实验发现,介孔的引入明显增强UiO-66-NH2对水中污染物的吸附性能.在25℃下,充分震荡90 min后,介孔UiO-66-NH2对双氯芬酸钠的吸附率高达99.13%.

MIL-125(Ti)衍生的介孔圆盘状TiO_(2)/C高效光催化降解罗丹明B研究

针对有机污染物废水排放对生态环境带来的严重危害问题,通过在氩气(Ar)条件下煅烧钛基金属有机框架[MIL-125(Ti)],制备了具有金红石和锐钛矿混合晶型的介孔圆盘状TiO_(2)附着的碳骨架(TiO_(2)/C)。利用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)及紫外-可见光(UV-Vis DRS)等手段对TiO_(2)/C进行表征,并研究了C骨架的引入对TiO_(2)光催化性能的影响。结果表明:在一定温度和气氛条件下煅烧MIL-125(Ti),衍生得到的TiO_(2)/C具有较大的比表面积(199.8m 2/g)和适当的微孔与中孔比,C骨架支撑可有效地增强TiO_(2)表面光生电荷的分离和迁移速率,抑制电子-空穴对(e-/h+)的再结合,从而促进TiO_(2)在可见光照射下的催化活性。与MIL-125(Ti)和TiO_(2)相比,TiO_(2)/C表现出显著提高的光催化降解罗丹明B(RhB)效率,同时具有良好的光催化活性稳定性。

功能基团改性CeO_(2)介孔材料的制备及其吸附性能研究

合成氨基和羧基功能基团改性CeO_(2)介孔材料,实验研究了其对Cu^(2+)的吸附性能。结果显示:当pH=9.0时,羧基改性的CeO_(2)对Cu^(2+)的吸附效果最好,吸附率达95.94%;氨基改性的CeO_(2)对Cu^(2+)的吸附效果当pH为8.0时最佳94.56%;随着吸附液初始[Cu^(2+)]的增大,Cu^(2+)的去除率先增大后减小,当初始[Cu^(2+)]分别为40 mg/L和30 mg/L,吸附效果最好;羧基改性CeO_(2)吸附剂用量为0.12 g/L时,对Cu^(2+)的吸附率最大为94.56%;吸附剂用量为0.16 g/L时,氨基改性CeO_(2)对Cu^(2+)的去除率趋于稳定91.36%,该吸附过程符合准二级动力学模型。

介孔氧化铝改性及其CO_(2)吸附性能研究

近年来,化石燃料燃烧排放的CO_(2)威胁着环境,在化石燃料燃烧的同时捕集CO_(2)进行高效利用越来越关键。介孔氧化铝负载金属吸附CO_(2)前景广泛,本文通过以介孔氧化铝为载体负载不同活性金属吸附CO_(2),采用N2吸附-脱附、XRD、热重等表征评价了吸附剂的性能,金属改性的介孔氧化铝可以增加吸附剂载体的表面碱性位数量,为CO_(2)提供了更多的吸附位点,从而提高了对室温气体CO_(2)捕集。

一锅法制备MgO/蓝藻基碳介孔复合材料及CO_(2)吸附性能研究

采用一锅法,以KOH活化后的蓝藻粉为碳源,以六水硝酸镁为镁源,通过简单研磨固相反应,成功制备了MgO/C复合材料,并探究了镁源和碳源的投料比对介孔MgO/C复合材料结构的影响,同时采用X-射线衍射法、N_(2)等温吸脱附曲线法、扫描电镜法、红外光谱法、拉曼光谱法等现代技术对复合材料的组织结构进行表征。结果表明,MgO/C复合材料具有介孔结构,随着MgO负载量的增加,复合材料的比表面积和孔容下降;CO_(2)等温吸附性能研究表明,氧化镁与碳复合后对CO_(2)吸附能力有明显的改善,样品的孔结构对CO_(2)吸附能力有一定程度影响。

介孔CuO-CeO_2复合催化剂的制备及催化性能研究

以硝酸铜和硝酸铈为前驱体,阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和非离子表面活性剂聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(P123)为双模板,通过改进的模板法成功制备了高比表面积、粒径均匀、分散度良好的介孔CuO-CeO_2复合催化剂,并通过扫描电镜、透射电镜和X射线衍射等手段进行表征,并考察了甲苯的催化降解性能。结果表明:反应温度70℃、CTAB∶P123=15∶1、Cu∶Ce=1∶5下制备的介孔CuO-CeO_2复合催化剂具有优异的纳米特性,CuO活性物种在CeO_2基体上高度分散且催化剂有效比表面积最大,对甲苯的催化降解性能较高。

以PVP为软模板构建的层状介孔TiO_(2)及其光催化性能

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为软模板、硫酸钛为钛源,采用无机沉淀-胶溶法制备了层状介孔PVP-TiO_(2)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis-Abs)、比表面积分析仪(BET)分别对样品的表面形貌、晶相组成、紫外吸收带边、比表面积和孔结构进行了表征分析,对层状结构的形成机理进行了研究。以甲基橙为目标降解物,研究了样品的光催化性能。结果表明:在相同条件下,PVP-TiO_(2)对甲基橙的最佳降解率达到93.84%,明显高于纯TiO_(2)。经PVP改性后,TiO_(2)试样出现了层状介孔结构,结晶度和晶粒尺寸均减小,促进了锐钛矿向金红石相的转变,并且PVP的引入使得TiO_(2)的光吸收带边发生了一定的蓝移。

固相法制备介孔γ-Al_(2)O_(3)纳米粉体及其吸附性能研究

以硝酸铝和尿素为原料,采用固相法制备尿素铝配合物前驱物,一步热分解制备介孔γ-Al_(2)O_(3)纳米粉体。通过XRD、N_(2)吸附-脱附、SEM、TEM表征其微观结构,探究吸附剂用量、pH、时间和CR溶液初始浓度对阴离子型染料刚果红(CR)吸附的影响。结果表明,γ-Al_(2)O_(3)纳米粉体对刚果红具有良好的吸附性能,最佳条件下:室温,CR溶液初始浓为100 mg/L,γ-Al_(2)O_(3)用量为1.5 g/L,pH为2,吸附时间为60 min,其极限吸附量为279.3 mg/g,γ-Al_(2)O_(3)对CR吸附过程符合准二级动力学模型,为化学吸附,吸附等温线符合Freundlich吸附等温模型,说明吸附过程为多分子层吸附。

木屑基介孔活性炭的制备及其对刚果红的高效吸附

以废弃生物质木屑作为原料,K_(2)C_(2)O_(4)为活化剂,鸡蛋壳为模板剂制备介孔活性炭。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和N_(2)吸附-脱附等温线等方法对活性炭的结构进行表征,并考察了活性炭对刚果红(CR)染料的吸附性能。结果表明,当木屑与K_(2)C_(2)O_(4)的质量比为1∶1.5,添加与木屑等量的鸡蛋壳,活化温度为800℃、活化时间为2 h时,所制备的活性炭AC-1比表面积为2009 m^(2)/g,介孔率可达70.5%。AC-1对CR的最佳吸附容量高达862.1 mg/g。吸附过程是以化学吸附为主的单层复合吸附过程,符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型。

有序介孔二氧化硅负载Zn和Zr多功能催化剂催化乙醇转化制丁二烯性能研究

乙醇直接转化制丁二烯是一种减少对化石资源的依赖和缓解环境问题的有效策略。开发新型催化剂可提高丁二烯产量,通过调节介孔SiO_(2)材料的孔结构,使得主客体分子之间快速传递乙醇和重要中间体,通过调节催化剂的酸碱性质和各活性中心的协同作用可提高催化剂的催化性能。采用湿浸渍法制备了一系列具有不同孔结构的介孔SiO_(2)负载Zn和Zr催化剂(ZnZr/SiO_(2)、ZnZr/MCF、ZnZr/SBA-5和ZnZr/KIT-6),对其催化乙醇直接转化制丁二烯的性能进行了评价,并通过多种表征技术揭示了催化剂各个活性中心的协同作用以及酸碱性质对催化剂催化性能的影响。结果表明,载体的孔结构可有效调控催化剂的酸碱性质,介孔结构多孔泡沫(MCF)可促进Zn物种与硅羟基相互作用形成强Lewis酸位点。ZnZr/KIT-6催化剂具有适中的酸性质,因Zr物种与KIT-6上的硅烷醇相互作用可形成强度适中的Lewis酸位点,同时KIT-6可抑制Zn物种与硅羟基相互作用形成强酸位点。在ZnZr/KIT-6催化剂中,Zn物种主要以ZnO的形式存在,有利于乙醇脱氢生成乙醛。相比ZnZr/SBA-15催化剂,ZnZr/KIT-6催化剂的弱碱量增加,强碱量减少,碱强度减弱。适中的酸性质和较弱的碱性质有利于乙醇直接转化制丁二烯中的羟醛缩合反应,因此,在有序介孔SiO_(2)负载Zn和Zr催化剂催化乙醇直接转化制丁二烯的反应中,ZnZr/KIT-6催化剂在温度为350℃和反应空速为1.23 h^(-1)的条件下具有最大的乙醇转化率和丁二烯选择性,分别为91.2%和53.5%,且丁二烯时空产率高达0.35 g/(g·h)。

g-C_(3)N_(4)/介孔TiO_(2)的制备及可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)试验研究

研究了通过溶胶-凝胶共混法制备g-C_(3)N_(4)/介孔TiO_(2)复合催化剂,并用于光催化还原Cr(Ⅵ),分析了g-C_(3)N_(4)/介孔TiO_(2)光催化还原性能及稳定性。结果表明:g-C_(3)N_(4)与介孔TiO_(2)最佳掺杂比为1∶5,g-C_(3)N_(4)/介孔TiO_(2)比表面积为137.061 m^(2)/g;吸收边界红移至可见光区域,禁带宽度为2.64 eV;g-C_(3)N_(4)/介孔TiO_(2)在Cr(Ⅵ)初始质量浓度1 mg/L、溶液pH=5、催化剂投加量1.6 g/L、未添加无机离子条件下反应45 min,光催化还原率高达100%;可见光照射下,g-C_(3)N_(4)/介孔TiO_(2)产生的光生电子可将吸附在催化剂表面上的Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),反应更符合准一级反应动力学模型;催化剂循环使用7次后,对废水中Cr(Ⅵ)的去除率仍保持在83%以上,具有潜在应用价值。

介孔CoFe/CeO_(2)催化剂CO_(2)与甘油干重整制合成气的实验研究

利用生物柴油副产物甘油和CO_(2)干重整制取高附加值合成气,关键是高性能催化剂的选择和研究。通过胶体溶液燃烧法制备了CoFe/CeO_(2)催化剂,在固定床反应器中,温度范围650~800℃条件下,研究了CO_(2)与甘油干重整过程中的催化活性和稳定性。结果表明,胶体溶液燃烧法制备的CoFe/CeO_(2)催化剂具有典型的介孔结构,比表面积为33.4~40.8 m^(2)/g,表现出了活性组分Co-Fe与载体CeO_(2)较强的相互作用。7CoFeCe显示出了较好的干重整催化性能,750℃下甘油转化率达84.8%,CO_(2)转化率达19.9%。随着温度的升高,CO_(2)转化率提高,在800℃下,CO_(2)转化率达到了30.3%,表明高温有利于逆水汽变换反应。稳定性实验表明,介孔CoFe/CeO_(2)催化剂具有较好的干重整稳定性。

双重孔结构SiO_(2)的制备及其吸附生物大分子的性能

采用十六烷基三甲基溴化铵作为有序介孔模板剂和相分离诱导剂,通过相分离和溶胶-凝胶转化,合成了具有较小有序介孔和较大堆积介孔/大孔的双重孔结构SiO_(2)。结果表明,采用该双重孔结构SiO_(2)吸附模型生物大分子,其吸附量明显高于单一孔结构MCM-41型SiO_(2),显示双重孔结构SiO_(2)吸附大分子的优势。

改性介孔TiO_(2)光催化材料的制备及其光催化降解污水的研究

以钛酸丁酯为钛源,Ag为添加相,基于溶胶-凝胶法制备了介孔TiO_(2)光催化材料,研究了不同摩尔分数Ag掺杂对介孔TiO_(2)的光催化性能、微观形貌和吸光性能的影响。结果表明,制备出的介孔TiO_(2)具有空心球状的外观,颗粒尺寸在45~70 nm之间,球状颗粒分散程度均匀,Ag的掺杂没有改变介孔TiO_(2)的空心球结构,均属于锐钛矿相。随着Ag掺杂摩尔分数的增大,TiO_(2)锐钛矿结构向金红石相转变的温度降低,加速了TiO_(2)的相变过程,且介孔TiO_(2)的禁带宽度减小,光谱响应范围扩大,光子电子-空穴对的复合概率降低。在325 nm的激发光照射下,当Ag掺杂摩尔分数为5%时,介孔TiO_(2)的吸收边在439 nm处,对应的禁带宽度最小为2.82 eV,其光致发光强度达到最低。在180 min内,当Ag掺杂摩尔分数为5%时,介孔TiO_(2)对RhB的降解率达到最大值98.76%,相比纯TiO_(2)的降解率提高了65.1%。由此可知,Ag掺杂的最佳摩尔分数为5%。

介孔炭基复合阴极的制备及其产H_(2)O_(2)性能研究

近年来,气体扩散电极因可以使氧气/空气从外部供应到阴极表面,而不需要在电解质中溶解,在提高H_(2)O_(2)的电化学合成效率方面得到了广泛的关注。该文以介孔炭为催化层材料,购买的商业碳黑和石墨作为扩散层材料制备电极。从产H_(2)O_(2)量和电流效率可以看出,当催化层为介孔炭且与PTFE乳液的比例为2∶1,扩散层为碳黑且与PTFE乳液的比例为1∶3时,在鼓气速率为18 L/h、电解质为200 mL 0.5 mol/L的Na_(2)SO_(4)溶液、电流密度为10 mA/cm^(2)、初始pH值为11.0的条件下,能高效生成H_(2)O_(2),60 min产H_(2)O_(2)量为47 mmol/L,且制作的空气扩散电极在数次使用之后,仍能保持良好的产H_(2)O_(2)能力。