冰模板制备分级孔生物炭去除废水中的六价铬

以冷冻新鲜豆腐渣中水凝结成大量微-纳米结构的冰簇或者雪晶为模板,制备了纳米片状的互连分级多孔生物炭(NHB)。通过XRD、BET、TEM、FTIR等对NHB材料进行表征分析,并依据吸附动力学模型研究了NHB材料对六价铬的去除动力学过程。结果表明:在pH=2环境当中Cr(Ⅵ)浓度为100 mg/g时,改性后的互连分级多孔生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附效果(170.3 mg/g)是直接碳化面普通块状生物炭(TB)的7.8倍(21.6 mg/g)。该多孔生物炭材料的互连分级多孔纳米片状结构可以为废水中的六价铬重金属提供更多的活性位点以及可利用的离子迁移通道。

分级孔结构的Fe-N-C催化剂用于高效电催化氧还原

氧还原反应(ORR)是金属空气电池以及质子交换膜燃料电池(PEMFCs)系统重要的阴极反应,研究具有高活性与高稳定性的非贵金属催化剂具有重要意义。本研究使用了一种具有分级孔结构的MIL-101-(Al-Fe)作为金属前驱体模板,成功制备出具有分级多孔结构的Fe-N-C催化剂。电化学测试结果表明,在0.1 mol/L KOH电解液中,Fe-N-C-MIL-900催化剂表现出最优的氧还原性能(半波电位0.905 V以及5000圈CV测试后半波电位仅下降5 mV),远高于纯碳基N-C-MIL-900催化剂(0.845 V)。通过旋转环盘电极测试发现,Fe-N-C-MIL-900催化剂ORR电子转移数为3.98,H_(2)O_(2)产率低于3%,表现出明显的4电子ORR路径。这一工作为制备具有高ORR活性的Fe-N-C催化剂提供了一种新的途径。

大孔-介孔分级孔结构炭材料制备及性能研究

以聚苯乙烯微球以及F127嵌段共聚物自组装结构为模板,酚醛树脂低聚物为碳前驱体,双模板法合成了大孔-介孔分级孔结构的炭材料.对样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和氮吸附-脱附测试,并研究了样品的电化学性能.结果表明,利用这种简便的合成方法可以得到具有三维连通大孔以及二维有序介孔结构的分级孔结构炭材料,大孔尺寸在1μm左右,介孔孔径集中分布在5nm,比表面积为353.8m2/g,孔容0.36cm3/g.利用三电极体系测试了产品作为电化学双电层电容器电极材料的性能,在50mA/g的电流密度下,放电质量比电容为40F/g.

生物遗态分级孔结构碳负极材料及其储锂性能

以橙子皮为原材料,通过高温热解制备出具有分级多孔结构的生物遗态碳材料,并以这种碳材料作为锂离子电池负极考察其电化学性能。研究表明,橙子皮基碳为无定型碳材料,从SEM照片可以看出,其具有相互连通的蜂窝状孔结构,孔径约在1-4μm。BET测得的比表面积约为52 m^2·g^(-1)。以橙子皮碳为原材料制备锂离子电池负极,在电流密度100 mAg^(-1)下,具有832 m Ahg^(-1)、393 mAhg^(-1)的首次放充电比容量,首次循环库伦效率为47.2%。200次循环后比容量仍保持在343 mAhg^(-1),库伦效率在95%以上,在2 Ag^(-1)的电流密度下仍具有149 mAhg^(-1)的比容量。

用于锂离子电池正极材料的分级孔碳/2，5-二巯基-1，3,4-噻二唑/聚噻吩三元复合物

采用酚醛树脂为碳源,纳米碳酸钙为二次成孔剂,通过煅烧、刻蚀、KOH活化等工艺制备出活化分级孔碳(aHPC).在此基础上,以aHPC为模板,通过溶液浸渍制得活化分级孔碳/2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(aHPC/DMcT)复合物,然后运用氧化聚合法将聚(3,4-乙烯二氧噻吩)—聚苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)包覆在其表面制备出aHPC/DMcT/PEDOT-PSS复合物.并运用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试等手段对所得复合材料的结构、形貌及电化学性能进行表征.结果显示,KOH活化后,aHPC孔道内的官能基团含量增加了,使得DMcT的负载量增大(52%),且DMcT几乎全部进入到aHPC孔道内.aHPC/DMcT复合物的首次放电容量为236mAh·g^(-1),循环20次后放电比容量仅为65mAh·g^(-1).而aHPC/DMcT/PEDOT-PSS复合物的表面包覆一层PEDOT-PSS导电薄膜,其首次放电容量高达281mAh·g^(-1),20次后的放电比容量为138mAh·g^(-1),容量保持率达49.1%.

分级孔rGO/NiO的异质自组装制备及其电化学性能

采用异质自组装法制备得到氧化石墨烯/Ni(HCO3)2(GO/Ni(HCO3)2),经热还原分解后得到石墨烯/NiO(rGO/NiO)。通过XRD、SEM和N 2吸脱附测试等手段详细研究了GO/Ni(HCO3)2向rGO/NiO转变过程中的结构变化,结果表明,rGO/NiO的比表面积和孔容分别为121.3 m^2 g^-1和0.26 cm^3 g^-1,呈分级孔分布,孔径主要分布为2~100 nm。大的比表面积和分级孔的分布使得rGO/NiO呈现出优异的电化学性能。在0.5 A g^-1的电流密度下比电容是919 F g^-1。当电流密度从0.5 A g^-1提高至5 A g^-1时,比电容保持率为71%。长周期循环稳定性结果显示,在2 A g^-1的电流密度下循环3000次后比电容保持率为91%。

漂浮型分级孔TiO_2陶瓷光催化剂的制备及应用

利用高热稳定性介孔TiO2粉体,采用室温冷冻干燥法制备了一种漂浮型二氧化钛陶瓷光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N2吸附脱附等方法对陶瓷的结构进行表征。结果表明,所制备的漂浮型二氧化钛陶瓷具有大孔/介孔的分级孔结构,并且TiO2陶瓷在800℃焙烧条件下仍然能够保持锐钛矿相。对浓度为15 mg·L-1的模拟污染物亚甲基蓝(MB)进行了光催化降解研究,其去除率可达到92.2%。催化剂在循环使用6次后,降解效果依然在92%以上。另外,采用该催化剂降解罗丹明B(RhB)、甲基橙(MO)和苯酚(PhOH),去除率可以分别达到92.7%、90.2%和94.6%,表明所制备的漂浮型分级孔二氧化钛陶瓷光催化剂在实际废水处理中将有很好的应用前景。

双模板法制备分级孔ZnO及其电致发光性能

以P123为介孔模板、以Zn(Ac)2·2H2O和LiOH·H2O为原料制备ZnO前驱体溶胶,对聚苯乙烯(PS)微球模板进行填充,55℃干燥后形成凝胶。经过600℃高温煅烧除去有机模板剂P123和PS,从而得到了具有介孔/大孔分级结构的ZnO材料。采用扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪对分级孔结构ZnO材料进行了表征,并研究了其电致发光性能。结果表明,相同条件下介孔/大孔分级结构ZnO材料的发光强度是介孔ZnO材料的3.3倍。

分级孔结构g-C3N4光催化剂的制备及性能

以单分散SiO2为模板,通过简单的一步煅烧法制备具有分级孔结构的g-C3N4。与体相g-C3N4相比,分级孔结构的g-C3N4不仅可见光吸收性能和比表面积得到提高,而且更有利于光生电子-空穴的分离。此外,具有分级孔结构的g-C3N4具有明显增强的可见光驱动的光催化产氢活性,当SiO2和二氰二胺质量比为1∶1时,制备所得g-C3N4(C3N4-2)产氢速率几乎是体相g-C3N4的18倍。

具有大孔-介孔的分级孔结构碳——合成及其吸附脱硫性能研究

报道了一种具有大孔-介孔两套孔的分级孔结构碳材料,并研究了其在燃油吸附脱硫方面的应用。材料的合成分为两步,先以MgO小球为硬模板,酚醛树脂为碳源,经反相复制的方法得到大孔碳材料;再经过KOH的化学活化,在碳骨架中引入介孔结构。以分级孔结构碳材料为吸附剂,二苯并噻吩为含硫模型分子,研究了吸附时间、二苯并噻吩浓度对吸附性能影响。吸附动力学研究表明,吸附过程遵循伪二阶模型,属于化学吸附。吸附等温线研究显示,吸附能较好地符合Langmuir等温式和Freundlich等温式,最大理论吸附量高达153.6mg/g。

分级孔碳基复合电极热再生电池性能强化

本文以分级孔碳材料为基底构建Cu/C复合电极,获得稳定的电极骨架和高电极比表面积,提升了热再生电池性能。实验对比研究了复合电极电池性能,探究了关键制备参数的影响。结果表明,采用复合电极电池最大功率密度(70.6 W·m^(-2))相对于泡沫铜电池(32.2 W·m^(-2))提高了119%,这主要是由于其比表面积的提升。在一定范围内提升碳化温度和造孔剂比例,能有效提高电极比表面积,电池性能也随之增大。考虑能量输入,制备Cu/C复合电极的最佳碳化温度为800℃,最佳造孔剂比例为10:1,电池获得最大功率密度为87.2 W·m^(-2)。

煤气化细渣残炭制备分级多孔炭材料及CO_(2)捕集的研究

煤气化是煤炭高效清洁利用的关键技术,煤气化过程不可避免地产生固体废弃物——气化细渣。目前,细渣处理方式以填埋为主,利用率极低,大量填埋不仅引起环境问题也造成资源浪费。细渣由多孔结构的残炭和矿物质组成,该特性决定了细渣可用来制备多孔材料。将气化细渣中残炭通过泡沫浮选和酸洗法进行分离,分离的残炭经化学活化法可定向调控分级孔结构。结果表明:最佳活化条件为活化温度800℃,活化剂与原料的质量比2∶1,活化时间90 min,此条件下制备的分级多孔炭(RC2-800-90)比表面积和孔体积最高,分别为1596 m^(2)/g和1.297 cm^(3)/g;分级多孔炭表现出优异的CO_(2)吸附性能,其中RC2-800-90的吸附性能最优,在0℃,25℃和50℃时CO_(2)吸附量分别为4.90 mmol/g,2.75 mmol/g和0.86 mmol/g,吸附热在21.2 kJ/mol~28.7 kJ/mol之间,为典型的物理吸附过程;当吸附温度为25℃时,微孔及孔径小于1.5 nm,1.0 nm,0.7 nm的孔体积和CO_(2)吸附量的相关系数均大于0.8,该相关系数均高于0℃和50℃下孔结构参数和CO_(2)吸附量的相关系数,其中孔径小于1.5 nm的孔体积和CO_(2)吸附量的相关系数最大,表明在25℃下孔径小于1.5 nm的孔对CO_(2)吸附发挥主要作用,该多孔炭表现出了较大的吸附速率,在1.5 min内达到了吸附饱和状态,且经过10次循环吸附后,CO_(2)吸附量几乎没有明显下降,具有较好的循环稳定性。

分级大/介孔氮化碳-二氧化钛复合材料对U(Ⅵ)的光催化还原

光催化技术可以利用光生电子将易溶解的U(Ⅵ)还原为难溶解的U(Ⅳ)。本工作在不引入有机模板或辅助添加剂的情况下,合成了分级大/介孔g-C_(3)N_(4)-TiO_(2)复合材料,并用于光催化还原U(Ⅵ)。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、全自动比表面积物理吸附仪(BET)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-vis DRS)等先进表征设备对g-C_(3)N_(4)-TiO_(2)复合材料的形貌结构和光学性质进行了研究。通过光催化实验对g-C_(3)N_(4)-TiO_(2)复合材料光催化还原U(Ⅵ)的性能进行了研究。结果表明:g-C_(3)N_(4)-TiO_(2)复合材料兼具分级大/介孔TiO_(2)和g-C_(3)N_(4)的优点,不仅具有大的比表面积(174.68 m^(2)/g)和长通道,而且具有更广的光吸收范围。因此,g-C_(3)N_(4)-TiO_(2)复合材料在15 min内对U(Ⅵ)的去除率就高达98.4%。本工作对光催化处理含铀放射性废水提供了新的思路。

多级孔TS-1分子筛的制备及催化1-辛烯环氧化性能研究

以P123为辅助试剂,制备了一系列分级孔TS-1分子筛.利用红外、紫外、XRD、BET、ICP等对所得样品进行了表征.对样品在过氧化氢环氧化1-辛烯反应中的催化性能进行了评价.结果表明,所得分级孔TS-1沸石均具有典型的MFI结构,其形貌和结构随P123分子量不同有一定的变化.在优化的反应条件下,用P123(MW=5800)合成的样品可以有效地将1-辛烯转化为相应的环氧化物,相应产率可达56.05%,环氧化物选择性可达59.2%.

旋挖钻分级成孔施工技术及应用

结合巢马铁路马鞍山公铁长江大桥4 m大直径群桩基础施工实例,文章主要对大直径钻孔桩旋挖钻分级成孔施工新工艺及过程控制方法进行论述,提出了基于多级钻头分级成孔技术的超大直径桩基施工技术,建立了不同地层钻进方式及分级扩孔级数的选取原则,形成多级钻头优化配置关键技术。在系统阐述旋挖钻组合成孔施工关键技术的同时,提出有效的质量保证措施,解决了旋挖钻机一次成孔扭矩不足的问题,极大提高了钻孔桩成孔施工工效。

分级孔沸石材料的合成、表征及其催化应用

本文主要阐述了分级孔沸石材料的合成、表征及其催化应用的最新进展。基于分级孔的产生机制,系统地评述了分级孔沸石材料合成方法,包括水热处理、化学处理、酸浸法、碱浸法以及模板剂法,重点对模板剂合成法进行了分类阐述,进而对分级孔沸石材料的结构鉴定、织构性能、水热稳定性及酸性测定相关的表征方法进行了综述;最后结合实例说明了分级孔沸石材料在催化反应中的应用前景。

苯并咪唑基多孔聚合物的设计、制备及快速吸附金霉素研究

普通吸附剂对金霉素吸附速率慢、效率低。以苯并咪唑为功能单体,1,4-二氯苄(DCX)和1,4-联苯二氯苄(BCMBP)分别为交联剂,通过一步Friedel-Crafts反应合成了超交联聚合物HCP-DCX和HCP-BCMBP。比较发现,交联剂对聚合物的形貌、组成、孔结构都产生了重要影响,HCP-BCMBP是由纳米颗粒随机堆积连接而成的多级孔结构,其BET比表面积(1397 m^(2)/g)、孔容(1.488 cm^(3)/g)、含氮质量分数(0.96%)均显著高于HCP-DCX。因此,HCP-BCMBP对金霉素表现出更为优异的吸附性能,在pH=5,金霉素初始质量浓度为500 mg/L,HCP-BCMBP投加质量浓度为1.0 g/L条件下,30 min内HCP-BCMBP对金霉素的吸附量可达413 mg/g,与已报道的其他吸附剂相比有明显的优势。此外,分析了超交联聚合物吸附金霉素的动力学、吸附等温线及吸附机理,证实氢键、π-π作用、静电作用是主要的吸附机制。

分级多孔HPW/TiO_2催化剂的合成及其氧化脱硫性能

以阳离子表面活性剂(CTAB)为介孔模板,单分散聚苯乙烯微球(PS)为大孔模板,合成了一系列分级孔磷钨酸(HPW)/TiO_2复合材料,并将其用于燃油深度氧化脱硫。采用X-射线衍射、氮气吸脱附、扫描电镜、红外光谱及紫外光谱等技术对催化剂的结构及形貌进行表征。结果表明,该催化剂具有无序大孔、有序介孔的结构,Keggin型结构HPW高度分散在TiO_2基质中。在优化的反应条件下,该催化剂对苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)、4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)的脱除率分别达到100%、82%和86%。由于该催化剂的分级孔结构缩短了介孔的传输距离,同时催化剂的高比表面积使得更多的活性中心位点暴露,因此提高了催化剂的催化氧化脱硫性能。此外催化剂循环使用5次后性能仅稍微降低。

分级介孔SiO_(2)空心微球氨基修饰及木瓜蛋白酶固定化

为了提高SiO_(2)载体材料的酶固定化性能,分别采用接枝法和原位法对自制的分级介孔SiO_(2)空心微球进行氨基修饰,并考察其木瓜蛋白酶固定化性能。与未修饰的样品相比,接枝法修饰后微球一级最可几孔径(8.68~8.70 nm)减小,二级最可几孔径(29.30~29.89 nm)无明显变化,表明氨基主要修饰在一级孔道中。原位法修饰后样品的一级最可几孔径(4.47~7.34 nm)、二级最可几孔径(14.49~19.78 nm)均有明显减小,表明一、二级孔道中均有氨基修饰。与未修饰和接枝法修饰的样品相比,原位法修饰后样品的最大木瓜蛋白酶固定量为750 mg×g^(-1),相对酶活力为121.0%,均高于未修饰和接枝法修饰的样品。原位法氨基修饰在提高SiO_(2)载体材料的酶固定化性能方面更具优势。

微-介孔分级结构MIL-101(Cr)的制备及其性能

为简化合成工艺、降低样品损耗,以丙酸作为添加剂,通过改变丙酸与九水硝酸铬浓度比,合成含有微-介孔分级结构的MIL-101(Cr)。利用X射线衍射仪、全自动比表面及孔隙度分析仪及扫描电子显微镜等表征手段对不同浓度比的MIL-101(Cr)的粒径、BET比表面积、孔体积、N_2吸附性能和微观结构进行研究。结果表明:选择适量的丙酸可以合成含有微-介孔分级结构的MIL-101(Cr),其具有更强的吸附性能。在该反应体系中,丙酸的浓度可以改变MIL-101(Cr)的结构,且合成方式简易方便,为拓展MIL-101(Cr)的应用提供可行的方案。