大孔结构二氧化硅结构设计及其重金属吸附机制

采用液相原位表面修饰技术,分别制备了胺基、巯基功能化的大孔结构纳米二氧化硅材料(SiO_(2)-N和SiO_(2)-S),分析了SiO_(2)-N和SiO_(2)-S的结构,并考察了其对重金属离子的吸附性能,通过XPS、Zeta电位探究了其吸附机制。结果表明:制备的SiO_(2)-N和SiO_(2)-S具有较大的孔径,分别为30.02和27.04 nm,对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的最大吸附量分别为104.8和85.0mg/g;SiO_(2)-N和SiO_(2)-S与重金属离子的配位机制符合内层配位模型,且SiO_(2)-N和SiO_(2)-S对重金属离子具有较好的选择反应性,共存离子对SiO_(2)-N和SiO_(2)-S的重金属吸附性能无明显影响。大孔结构二氧化硅材料制备工艺简单、易批量生产,较同类纳米材料成本大幅度降低,具有较好的应用前景。

溶剂浓度对PVDF相转换膜大孔结构的影响

提出决定大孔能否发展的初始分相点处溶剂浓度临界点的概念 ,认为初始分相点处较高的溶剂浓度有利于大孔的发展 ,溶剂浓度低于一定的界限后 ,大孔停止发展 ,转为海绵状结构 .实验考察了不同凝胶液组成下制得的PVDF中空膜的结构 ,建立了相应的传质模型 ,模拟不同制膜条件下初生态膜内的组成分布情况 ,根据初始分相点处溶剂浓度临界点的概念 ,预测膜的形态结构 .模拟结果与相应制膜条件下的电镜照片有很好的对应关系 ,证明了上述大孔形成机理的正确性 .

溶胶-凝胶法合成高温稳定的大孔结构二氧化钛

用钛酸丁酯作钛源,95%的乙醇水溶液作溶剂,柠檬酸铵作螯合剂,利用简单的溶胶-凝胶法合成了大孔结构的TiO2。用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱(IR),差热-热重分析(TG-DTA),N2吸附等方法对产物的形貌和结构进行了表征。结果表明大孔的直径在2μm左右,这种材料比表面积比较高,并且热稳定性好,可以耐800℃的高温。550℃焙烧得到的锐钛矿对罗丹明B具有光催化活性。95%的乙醇溶液对生产介孔-大孔TiO2材料很有利。TiO2微孔-大孔多级孔结构的形成是微相分离和有机酸铵螯合作用两者共同作用的结果。

钾掺杂三维有序大孔结构Mn_(0.5)Ce_(0.5)O_δ催化剂合成及其催化燃烧炭烟性能（英文）

柴油发动机是一种高效耐用的发动机,具有广阔的应用前景.但柴油车尾气中的炭烟颗粒吸附了许多有毒有害物质,也是城市PM2.5的主要来源之一,对人类生命安全造成极大威胁.因此,降低和消除柴油车尾气中的炭烟颗粒是柴油车尾气净化的重要任务.尾气后处理是炭烟颗粒进入大气环境前的最后一道程序,可有效控制柴油车尾气中炭烟颗粒排放.其中,催化净化催化剂是尾气后处理技术的核心.研究表明,炭烟颗粒催化燃烧是一个气-固-固三相深度氧化反应,因此开发新型催化剂体系,改善催化剂与炭烟颗粒的接触,提高催化剂的本征活性,对于研制高活性炭烟燃烧催化剂具有重要的实际意义.对于三维有序大孔(3DOM)结构催化剂,大孔有利于炭烟颗粒进入催化剂内部并与活性位点接触,而有序的孔道结构可以促进炭烟颗粒在催化剂孔道内传输.因此,将催化炭烟颗粒燃烧催化剂设计成3DOM结构,可促进炭烟颗粒催化燃烧,提高催化剂活性.研究表明,锰铈复合氧化物材料在炭烟颗粒催化燃烧中表现出比单一的锰氧化物和铈氧化物更好的性能.而将K与Ce和Mn形成复合氧化物,利用三者之间的协同作用,将可使K掺杂3DOM结构Mn0.5Ce0.5Oδ催化剂具有更高的催化活性.本文利用胶体晶体模板法成功制备了3DOM结构的Mn0.5Ce0.5Oδ复合氧化物,并采用简单的等体积浸渍方法成功制备了不同K担载量的K掺杂3DOM结构Mn0.5Ce0.5Oδ催化剂(K-MCO).表征结果表明,K-MCO催化剂具有贯通有序的大孔结构,但焙烧温度和焙烧时间会对大孔结构的规整性有一定影响;催化剂中K含量、焙烧温度和焙烧时间对K-MCO的晶型影响较大,催化剂中出现了一个新的晶相K2Mn4O8.另外,K含量、焙烧温度和焙烧时间对催化剂的氧化还原性能也有较大影响.评价结果表明,所制催化剂对炭烟催化燃烧均具有较高活性,其中20%K-MCO-4h催化剂活性最高,催化燃烧炭烟的T50(炭烟的最大燃烧峰值)为331 oC,CO2选择性为95.3%.催化剂的大孔结构效应以及K,Mn和Ce三者间的协同作用有利于提高催化剂催化燃烧炭烟的活性.另外,由于柴油车尾气排气口温度范围为175–400℃,而本文所制催化剂催化燃烧炭烟的温度低于400 oC,因此该催化剂可以在柴油车尾气排气口温度范围内进行炭烟催化燃烧.由于具有合成步骤简单、活性高以及成本低等优点,该催化剂在实际应用方面具有广阔前景.

大孔结构TiO2的氮化及光催化性质研究

笔者以氮化方式对无模板法直接合成的大孔TiO2材料进行改性，以期提高其光催化性能。采用与有机物尿素加热的方法，得到氮化的大孔TiO2。采用XRD、SEM、TEM、FT—IR、XPS和UV—VIS方法对其进行结构和性能表征，并通过降解甲基橙溶液研究其光催化性能。结果表明，氮化比较成功，氮化后大孔结构没有破坏，晶型单一，在可见光区有较强的吸收；与纯的TiO2相比，氮化后的TiO2降解甲基橙的效率更高。

大孔结构TiO_2颗粒的合成及其光催化性能研究

以钛酸丁酯配制的TiO_2溶胶为前驱体,用聚苯乙烯(PS)微球团聚体作为模板,利用层层自组装技术获得了TiO_2/PS复合颗粒。复合颗粒经高温煅烧后进一步得到了大孔结构TiO_2颗粒。利用扫描电子显微镜、Fourier红外光谱仪、比表面及孔径分析仪等对TiO_2/PS复合颗粒及大孔结构TiO_2颗粒进行表征。通过光催化降解甲基橙实验评价大孔结构TiO_2颗粒在紫外光条件下的催化活性,实验表明,大孔结构TiO_2颗粒的催化效率较相同制备条件下的粉体TiO_2大大提高。

微米级大孔结构二氧化钛的光催化活性

以溶胶-凝胶法合成了具有微米级大孔孔道结构的锐钛矿晶型TiO2,以紫外光催化降解染料罗丹明B(RhB)考察了大孔结构材料的光催化活性.对比研磨粉碎后失去大孔结构的材料的光催化活性,我们发现在相同的实验条件下,大孔结构的TiO2并不具有更好的光催化效果,即对于本文所合成的大孔结构TiO2,单纯的微米级大孔的形貌对材料的光催化活性没有明显的促进作用,而更多的TiO2外表面受到紫外光照射是促进光催化效果的直接原因.由于研磨后样品颗粒尺寸不均匀,为了避免颗粒大小不均匀对光催化活性的影响,我们又用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚丙烯酸(PAA)为模板合成了形貌均匀尺寸不同的微球,并证明了粒子尺寸越小催化效果越好.

大孔结构对CO优先氧化整体式CuO-CeO_2/α-Al_2O_3催化剂活性的影响

通过调整反相浓乳液的水相含量制备了两种不同大孔结构的整体式CuO-CeO_2/α-Al_2O_3催化剂,并将其用于富氢气体中CO优先氧化反应,考察了大孔结构对整体式CuO-CeO_2/α-Al_2O_3催化剂活性的影响;通过照相、SEM和H2-TPR等技术对催化剂进行了表征。H2-TPR表征结果显示,不同大孔结构的CuO-CeO2/α-Al2O3催化剂具有相同的还原性质;催化剂评价结果表明,大孔结构显著影响CuO-CeO_2/α-A1_2O_3催化剂的CO优先氧化性能,孔径增大有利于传质效率的提高,减少CO扩散限制,因此,随大孔孔径的增大,孔与孔之间连通性变好,催化剂的CO优先氧化性能提高。在原料气体积组成为1%CO、1%O_2、50%H_2、48%N_2及气态空速21 000 h^(-1)、反应温度140～160℃的条件下,大孔整体式CuO-CeO_2/α-A1_2O_3-88%(水相体积分数为88%)催化剂可将CO体积分数降至.01%以下。

静电纺丝制备具有纤维取向和大孔结构的纤维网

静电纺丝是制备纳米纤维简便而有效的方法,然而由传统平板收集的纤维网中纤维不能形成有序的排列,并且孔隙较小,影响其应用。采用带有冲孔的金属滚筒作为接收装置收集静电纺聚己内酯纤维。试验表明:纤维收集1 h时,纤维网能在接收装置冲孔处形成圆孔形状,随着收集纤维的增多,圆孔形状逐渐模糊,4 h时基本消失。电镜图片显示,在纺丝1 h时,纤维网中纤维有两种密度的排列,圆孔处密度小(即形成大孔),周围密度大;并且,纤维的取向排列也不同,在圆孔处纤维的取向度高,而在周围取向度低。

原位晶化法合成大孔-微孔MFI型分子筛

使用单分散纳米级二氧化硅小球(500 nm)作为硅源和大孔模板,以四丙基氢氧化铵为微孔模板,通过“溶解-重结晶”过程原位形成大孔结构,得到大孔-微孔纯硅Silicate-1分子筛(MFI晶型),大孔孔径为150~350 nm,比表面积为350 m^(2)/g,总孔体积为0.24 cm^(3)/g。并探索了晶化时间、乙醇助剂、干胶干燥条件、微孔模板剂用量及大孔模板尺寸等合成条件对大孔-微孔纯硅Silicate-1分子筛晶化的影响。在此基础上,进一步在纯硅分子筛骨架中引入铝原子,得到大孔-微孔ZSM-5分子筛。

不同方法制备La_(2)O_(2)CO_(3)/ZnO催化乙醇转化的研究:孔结构和表面碱性的影响

利用共沉淀法和乙二醇燃烧法制备La_(2)O_(2)CO_(3)/ZnO两种催化剂,评价其对生物乙醇脱氢生成乙醛的催化活性,并采用FE−SEM,HR−TEM,FT−IR,XRD,BET,CO_(2)−TPD等研究手段对催化剂的形貌及表面碱性等物相结构进行表征.结果表明,制备方法对催化剂形貌以及性能影响十分明显,乙二醇燃烧法形成的大孔结构有助于乙醇的转化,同时产物乙醛的选择性与催化剂表面碱性有关.

三维有序大孔LaFe_(1-x)Ni_(x)O_(3)钙钛矿催化剂的制备及其对甲烷的催化氧化性能

采用无皂乳液聚合法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物微球,并以此为硬模板制备了三维有序大孔(3DOM)LaFe_(1-x)Ni_(x)O_(3)钙钛矿催化剂,同时采用溶胶凝胶法制备体相LaFe_(1-x)Ni_(x)O_(3)钙钛矿催化剂作为对照,并对催化剂进行结构表征和甲烷催化氧化性能评价。结果表明:模板法制备的3DOM催化剂比溶胶凝胶法制备的体相催化剂具有更好的理化性质和甲烷催化活性,B位Ni掺杂有利于优化催化剂晶相。同时,Ni和Fe之间的双金属协同作用使掺杂后的催化剂表现出更好的甲烷催化活性。其中,3DOM结构的LaFe_(0.9)Ni_(0.1)O_(3)催化剂催化活性最佳,T_(10)%,T_(50%)和T_(90%)分别为397、511和598℃。

醇的种类对球形γ-Al2O3多孔结构的影响

以异丙醇铝为原料,稀硝酸为溶胶剂,采用溶胶-油氨柱法制备具有多孔结构的球形γ-Al2O3。探究不同碳链长度的醇对产物多孔结构的影响,利用XRD、FTIR、SEM、TG-DTG、比表面积及孔径分析仪对产物进行结构表征。结果表明,醇的种类对球形γ-Al2O3的多孔结构产生影响,其中碳链越长的醇,制备出的球形γ-Al2O3孔结构越丰富;加入正己醇所制备的球形γ-Al2O3比表面积较大,可达到270.9m^2/g。所制备的球形γ-Al2O3具有高球形度、丰富的孔结构,可进一步应用于催化、吸附等领域。

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。

球形多孔γ-Al_(2)O_(3)的制备及刚果红吸附研究

以异丙醇铝为铝源,硝酸为胶溶剂,使用油氨柱成型法制备出毫米级球形多孔γ-Al_(2)O_(3)。采用XRD、SEM、TEM、TG和N_(2)吸附-脱附等方法研究了醇类溶剂对γ-Al_(2)O_(3)多孔结构的影响,并探究了球形γ-Al_(2)O_(3)对刚果红(CR)水溶液的吸附性能。实验结果表明,处理溶剂的种类可影响球形γ-Al_(2)O_(3)多孔结构,介孔和微米大孔随有机溶剂分子的增大而增大;正己醇溶剂处理得到的球形γ-Al_(2)O_(3)在1 h对CR溶液吸附效果最好,异丙醇处理得到球形γ-Al_(2)O_(3)在4 h吸附效果最好。

硝酸盐制备三维有序大孔金属氧化物材料研究

用硝酸盐、柠檬酸和乙醇/水按一定摩尔比配置成前驱物溶液,采用胶晶模板法,制备了三维有序大孔金属氧化物材料:Al2O3,CeO2,Cr2O3,NiO,MgO,In2O3,CeO2/Al2O3,Cr2O3/Al2O3和NiO/Al2O3.SEM观察表明,材料中大孔有序排列,大孔间由小孔相连,形成三维规则的笼状网络结构.XRD和TEM测试表明,大孔孔壁由具有纳米尺寸的金属氧化物粒子组成.实验表明,加入乙醇、柠檬酸,提高溶液对胶球润湿性,改善溶液渗透能力,避免粒子团聚,有利于有序大孔结构的形成.这一研究表明,根据硝酸盐的物理化学性质,调整溶液组成,选择合适的热处理温度,能得到大孔排列有序、三维规整性好的大孔结构材料.此法具有原料易得,操作简单的特点,是3DOM材料的一种新型高效制备路线.

三维有序大孔负载Pt-SO_4^(2-)/TiO_2固体超强酸的制备和性能

以一种直径约170nm的PMMA微球胶体晶体为模板,复制出孔径约为95nm的三维有序大孔SiO2,以这种大孔结构为载体,采用浸渍-焙烧法制备了三维有序大孔负载的Pt-SO42-/TiO2固体超强酸催化剂。探讨了TiO2负载量对三维有序大孔结构的影响。采用SEM、XRD、N2吸附-脱附实验对其大孔结构进行了表征。结果表明,适宜的TiO2负载量为30%(质量分数),太低,酸性不强,太高,易产生大孔的堵塞。负载后的大孔孔径约为75nm,呈现一种厚壁的球形大孔结构。与通常的三维有序大孔材料(孔径大于300nm)相比,这种孔径小化的大孔材料具有稳定性高和表面积大的特征。以乙酸和正丁醇的液相酯化反应为探针反应,发现这种大孔固体超强酸催化剂可以明显提高其催化活性。

介孔碳材料的研究进展

介孔碳材料可以通过不同的合成方法对其孔结构和孔径大小进行调节。具有规整结构的有序介孔碳材料可以通过模板法合成得到。硬模板方法一般采用有序的介孔二氧化硅材料为模板得到碳复制品。基于对嵌段共聚物与热固型树脂共混的深入理解,利用有机-有机自组装法合成出有序的正相介孔碳材料也得到了很大发展,主要以酚醛树脂为前驱体,通过溶剂挥发自组装或者水热合成方法得到。同时,也在不断地探求更简单合理、经济有效的方法来得到具有多尺度孔结构的碳材料,而且对材料微观及宏观形貌的控制及材料的实际应用也取得很大的进展。

三维有序大孔Fe/N/TiO_2复合型光催化剂制备及光催化性能研究

以一定比例钛酸四丁酯、乙醇、醋酸、硝酸铁、尿素和水配制的溶胶溶液为前驱体,对聚苯乙烯(PS)胶晶模板进行填充固化,并通过煅烧去除模板,得到三维有序大孔(3DOM)Fe/N/TiO2新型复合光催化剂材料。分别在紫外和可见光条件下,利用获得的3DOM Fe/N/TiO2复合光催化剂降解甲基橙有机废水。研究结果表明,3DOM Fe/N/TiO2材料在紫外和可见光条件下均具有良好的光催化降解能力,并且具有良好的再生循环使用能力。

煅烧高岭土粒料的结构与酸溶反应速率的关系研究

在轻度润湿状态下制备的高岭石团粒，经煅烧后，仍具有发达的粒内大孔结构。在用盐酸加热浸取时，该类球粒内的铝质组分表现出高酸溶反应活性，不同粒级的该类球粒有相似的浸出率—时间曲线，且大部分铝能被迅速浸出。将传统的球粒—颗粒模型加以修改，即以两个尺寸相差悬殊的孔结构层次表达该类球粒内的离子运移通道，能圆满解释这类球粒的反应曲线的特征。该研究结果表明，避免高岭土球粒在煅烧时被“烧死”。