多级介孔炭对刚果红染料吸附性能的研究

以商业硅胶为模板，采用硬模板法制备了多级介孔炭，并研究了其对水溶液中刚果红染料的吸附性能。研究结果表明制备的多级介孔炭具有高比表面，大孔容和集中孔径分布以及高效吸附脱除刚果红染料的性能。多级介孔炭对水溶液中刚果红的吸附等温线符合Langmuir吸附模型，且在45℃具有最大吸附量，为446．89nag·g^-1。吸附动力学研究表明动力学数据遵循拟二级动力学模型。热力学研究发现，在25—45oC内，刚果红在多级介孔炭上的吸附行为时吸热过程，且是自发进行的。

改性微孔-介孔多级孔碳材料的制备及其甲苯吸附性能

为寻求高效有机废气吸附剂,选取石油化工行业特征污染物甲苯为研究对象,以MCM-41分子筛作为模板,制备大比表面积微孔-介孔多级孔碳材料。采用硝酸改性,分别考察了硝酸浓度、改性时间、改性温度对改性材料甲苯吸附性能的影响,并采用正交实验确定最佳改性条件。结果表明,合成微孔-介孔多级孔碳材料比表面积高达1104.08m^2/g,平均孔容为0.52cm^3/g,对模拟甲苯有机废气饱和吸附量可达0.107g/g;硝酸改性后,微孔-介孔多级孔碳材料甲苯吸附性能显著提高。最优的制备条件为硝酸质量分数20%、改性时间10h、改性温度60℃。在此条件下制备的硝酸改性微孔-介孔多级孔碳材料的甲苯饱和吸附量可达0.687g/g。

有序介孔碳的模板化构筑及其水处理应用研究

有序介孔碳材料具有比表面积高、孔道结构规则有序、孔径分布狭窄、孔径大小可调控、表面易于修饰等结构特点和高机械强度、强吸附能力、化学惰性等性能特点,作为吸附剂在水处理领域具有广阔的发展前景。该文从有序介孔硅、天然矿物、金属-有机框架(MOFs)材料、嵌段共聚物等不同模板的角度对有序介孔碳、多级有序微/介孔碳、多级有序大/介孔碳的制备方法进行综述,并对有序介孔碳材料在重金属离子、有机污染物、生物活性分子吸附领域的应用进行简单介绍。比表面积、孔径大小和表面化学组成在很大程度上决定了有序介孔碳的吸附性能。大孔径、多样性、多级孔交叉、杂原子掺杂、表面功能化将会是今后有序介孔碳制备的发展方向。

具有介孔结构丝光沸石的合成与表征

基于丝光沸石骨架结构固有的晶体缺陷特征,提出诱导晶体结构缺陷和由结构缺陷衍生晶内介孔的研究方案。采用三元有机超分子胶束模板剂和两段变温晶化水热法,制备出丝光沸石基多级介孔材料。通过粉末X射线衍射、77K氮吸附–脱附、场发射透射电子显微镜、氨程序升温脱附对合成的介孔材料的晶相、形貌、介孔特征和水热稳定性进行了表征。结果表明:所合成的典型丝光沸石具有较高的相对结晶度,介孔比表面积和介孔体积分别为152.7m2/g和0.163 cm3/g;晶体内介孔在3～50 nm区间呈多级分布;其酸性质与微孔丝光沸石相匹配;水热稳定性较有序介孔材料MCM-41有显著提高。与聚集态纳米沸石组装介孔材料不同,合成的介孔丝光沸石晶体表面上介孔排布密度和尺寸分布缺乏均一性,故而由体相结构缺陷诱导形成的附加介孔呈显著无序状态。

MFI型硅铁沸石水热合成、介孔改性与结构表征

采用无机铁、硅原料合成不同组成的MFI型硅铁沸石。通过碱酸处理对质子化硅铁沸石进行介孔改性。用X射线衍射、Fourier变换红外光谱、紫外–可见光谱、N_2吸附、扫描电子显微镜和能量色散X射线谱表征沸石的晶体和孔结构性质,探究骨架Si/Fe摩尔比与晶内介孔率和Si、Fe脱除行为的关系。结果表明:合成的硅铁酸盐是结晶性好的Fe^(3+)同构取代MFI型沸石;系列改性硅铁沸石具有较高的结晶度保留率、脱硅选择性、介孔率及二级介孔分布特征。骨架Si/Fe比是影响沸石选择性脱硅和介孔形成的关键因素。起始Si/Fe比为60~120的改性沸石具有更高的介孔率及Si、Fe脱除效率。

Theoretical and experimental study of the thermal conductivity of nanoporous media

The nanoparticle thermal conductivity and nanoscale thermal contact resistance were investigated by molecular dynamics(MD) simulations to further understand nanoscale porous media thermal conductivity.Macroscale porous media thermal conductivity models were then revised for nanoporous media.The effective thermal conductivities of two packed beds with nanoscale nickel particles and a packed bed with microscale nickel particles were then measured using the Hot Disk.The measured results show that the nano/microscale porous media thermal conductivities were much less than the thermal conductivities of the solid particles.Comparison of the measured and calculated results shows that the revised combined parallel-series model and the revised Hsu-Cheng model can accurately predict the effective thermal conductivities of micro-and nanoparticle packed beds.