UiO-66孔道调控及四甲苯吸附分离性能的实验研究

为了对多孔材料孔道结构实现调控,开展了UiO-66孔道调控及四甲苯的吸附分离研究。通过加入调节剂乙酸和改变配体种类,经溶剂热法合成5种UiO-66材料;经氮气吸附-脱附表征分析,获得UiO-66孔径分布和比表面积,发现乙酸的加入对UiO-66的孔径影响不大,而氨基的引入使孔径分布变窄,尺寸有所减小;通过静态吸附实验,以均四甲苯和连四甲苯的选择性为指标,研究了5种UiO-66材料对于均四甲苯和连四甲苯混合溶液的吸附性能,发现其对四甲苯的分离选择性主要归因于UiO-66不同的孔道结构。该研究为类似MOFs材料的合成、孔道调控,及对同分异构体的吸附分离性能的改变提供了参考。

多组分锆基金属有机骨架研究进展

锆基金属有机骨架(Zr-MOFs)具有丰富的结构类型、出色的热稳定性和化学稳定性以及多样化的功能,被认为是最具应用前景的新型晶态多孔骨架材料之一。通过一锅法及合成后修饰法等多种方法可将具有特定功能化官能团的有机配体引入Zr-MOFs体系,进而实现多组分锆基金属有机骨架(MC-Zr-MOFs)的构筑及对Zr-MOFs孔道环境的有效调控。MC-Zr-MOFs被广泛应用于气体吸附与分离、溶液相客体分子/离子吸附、多相催化、化学传感及光学材料等领域,展现出优异的性能。本文详细梳理了MC-Zr-MOFs的合成策略和应用研究的近期进展,并对其未来发展前景进行了展望。

木质素多孔炭的制备及应用研究进展

木质素是一种具有三维网状分子结构、含有大量芳香基团和高含碳量等特点的天然高分子,其在制备多孔炭领域具有巨大潜力。多孔炭在催化剂和能源储存领域具有极大的应用前景。以来源于制浆造纸和生物炼制行业的副产物工业木质素作为原料制备多孔炭应用于能源储存、吸附、催化剂载体等领域,可实现工业木质素在碳基功能材料领域的高附加值循环再利用。本文详细综述了目前木质素多孔炭的常用制备方法和微结构特性的调控方法,总结归纳了各制备方法的主要特点以及影响木质素多孔炭微结构与性能的关键因素;重点综述了近些年对木质素多孔炭孔道结构调控方面的研究,归纳了孔调控的方法;此外,总结了木质素多孔炭在超级电容器、锂离子电池、吸附剂和催化剂载体领域中的应用研究现状,讨论了催化和储能材料对木质素多孔炭的微结构特性要求。总结并展望了木质素多孔炭在制备与应用中面临的机遇和挑战。

聚多巴胺碳基焦油裂解催化剂的可控制备

【目的】寻找可以调控孔道尺寸的催化剂材料,以实现对焦油的有效脱除,解决生物质气化过程中的瓶颈问题。【方法】首先以具有多孔结构的聚多巴胺碳材料作为载体,采用水蒸气活化聚多巴胺碳材料和浸渍法负载金属等手段,制备载铁碳基焦油裂解催化剂;然后通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)、全自动物理吸附仪(brunner emmett teller,BET)、傅里叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)等仪器对样品的物理化学性质进行表征;最后采用甲苯作为焦油模型验证材料的催化效果。【结果】活化温度的提高和活化时间的增加可以有效增大材料的比表面积和孔体积,而改变活化气氛中的水蒸气体积分数对材料的比表面积和孔体积影响不大;负载铁的聚多巴胺碳基催化剂的比表面积和孔体积,随着负载铁浸渍液的硝酸铁质量分数的升高先增大后降低,它的甲苯脱除效率也是如此。【结论】本研究结果可为焦油裂解催化剂的研究提供理论指导和技术创新参考。