ZTIF基疏水微介孔碳的制备及5-羟甲基糠醛吸附分离性能

经过生物质酸性催化转化的5-羟甲基糠醛(5-HMF)原液的组成为低浓度水溶液、多组分酸性副产物乙酰丙酸(LA)和甲酸(FA),因此需要设计疏水、耐酸和高选择性的吸附剂来分离5-HMF。以高N的沸石型四氮唑-咪唑骨架材料(ZTIFs)为前体,通过调控碳化和活化条件制备具有耐酸性、疏水性和合适微介孔分布的多孔碳,利用多孔碳和5-HMF的π-π作用可实现含酸水溶液中5-HMF的高效富集分离。以ZTIF-8为前体,通过调控碳化温度和活化碱碳比,制备并筛选三种具有不同N含量和微介孔分布的ZTIF-8基多孔碳;建立ZTIF-8基多孔碳N含量和微介孔分布与5-HMF吸附分离性能的关系;具有低N含量和丰富大微孔小介孔(12~30Å,1Å=0.1 nm)的NC_(ZTIF-8)700C-800A2是从含酸性副产物水溶液中高效富集分离5-HMF的吸附剂。

TPAOH处理制备的微介孔催化剂物化性质与噻吩烷基化性能研究

采用不同浓度的TPAOH溶液处理不同SiO_2/Al_2O_3物质的量比的HZSM-5分子筛,制备了微孔-介孔多级孔HZSM-5催化剂。结果表明,采用不同浓度的TPAOH溶液处理不同SiO_2/Al_2O_3物质的量比的HZSM-5分子筛能够脱出HZSM-5分子筛的骨架硅而产生介孔,介孔孔径随TPAOH溶液浓度和SiO_2/Al_2O_3物质的量比的增大而增大;TPAOH溶液处理能够调变HZSM-5催化剂的酸性。采用不同浓度的TPAOH溶液处理SiO_2/Al_2O_3物质的量比分别为50、80和150的HZSM-5分子筛,其中,SiO_2/Al_2O_3物质的量比为50的HZSM-5弱中酸酸强度、相对酸量、B酸和L酸含量明显高于SiO_2/Al_2O_3物质的量比为80和150的HZSM-5分子筛。经不同浓度的TPAOH溶液处理后SiO_2/Al_2O_3物质的量比为50的HZSM-5催化剂具有最佳的噻吩烷基化反应性能。

微介孔复合分子筛合成及其在汽车冷启动尾气控制中的应用

分别采用稀溶液和浓溶液双模板剂两步水热合成法,以二氧化硅微硅粉和铝酸钠为硅源和铝源,第一步获得β分子筛晶种,第二步以β分子筛晶种为结构单元组装形成兼具MCM-41分子筛和β分子筛结构特点的复合型分子筛β/M(其中β是指β分子筛,M是指MCM-41介孔分子筛).采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、氮气吸附(BET)和高分辨透射电镜(HRTEM)对样品的物相结构和微观形貌进行了表征,并对复合分子筛的合成过程进行了分析.结果表明:复合分子筛β/M的形成是微孔β结构和介孔MCM-41结构的竞争生长过程,β分子筛晶种的晶化时间和晶粒度大小对β/M复合分子筛的结构有重要影响.此外,我们以甲苯为探针分子,比较研究了三类分子筛β/M、MCM-41和β的原样以及经高温水热处理后样品的吸附性能,结果表明:β/M复合分子筛的热稳定性优于介孔分子筛MCM-41,其甲苯吸附容量比MCM-41和β分子筛的高,其中以浓溶液法合成的复合分子筛吸附容量最高.

微介孔复合分子筛的合成进展

微介孔复合分子筛是一类同时具有微孔和介孔的分子筛材料。由于含有孔径尺寸更大的介孔,所以在含大分子多的重劣质原油的催化裂化处理方面更具有优势。目前,微介孔复合分子筛的合成方法主要分为"自下而上"和"自上而下"2大类。在归纳这2类方法的基础上,进一步阐述了其中包含的一些具体方案,如硬模板剂法、软模板剂法、脱硅法、脱铝法等的制备过程及特点。

去除水中双酚A的新型微介孔光催化材料的性能研究

用水热法制备Ti/13X/MCM-41复合微介孔光催化材料,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行了分析表征,并以双酚A为模拟污染物,考查了其光催化性能。结果表明,Ti/13X/MCM-41复合微介孔光催化材料在实现二氧化钛固化的同时有着良好的光催化效果。当Ti/Si为0.01;pH为10.5;焙烧温度为300℃时,其光催化活性最强。

胺改性微介孔分子筛的制备及其CO2吸附性能

采用微孔沸石硅源法合成出具有微介孔复合结构的分子筛,用浸渍法将四乙烯五胺(TEPA)负载到复合分子筛上,得到一系列微/介孔复合固态胺吸附剂。采用X射线衍射(XRD)、N_2吸脱附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)等手段对吸附剂进行表征,并在固定床反应器中考察了NaOH溶液浓度、TEPA负载量、吸附温度等因素对吸附剂吸附CO_2性能的影响以及吸附剂的循环吸脱附性能。结果表明:硅铝比为50的HZSM-5经2.5mol·L^(-1)的NaOH溶液处理后水热合成的微介孔分子筛,负载40%TEPA,控制吸附温度为70℃,饱和吸附量可达到4.45mmol·g^(-1),经过10次吸脱附循环,吸附量仅下降7.6%。

Ti/MCM-22/MCM-41微介孔复合材料光催化降解酸性红B模拟废水的研究

采用纳米自组装法制备了具有吸附性和光催化性的Ti/MCM-22/MCM-41微介孔复合材料,利用X射线衍射、N2吸附、扫描电镜等方法对其进行表征。将复合材料用于光催化降解酸性红B的实验,考察了催化剂用量、光照时间、pH值和染料初始浓度对光催化降解率的影响,并对光降解产物进行了紫外光谱分析。结果表明:当染料的初始浓度为50 mg/L,废水pH在6左右,催化剂投加量为0.1 g/L,光照时间120 min,酸性红B的去除率可达98%以上,光催化降解反应遵循一级反应动力学方程。降解产物的紫外光谱图表明,降解后酸性红B的两个特征吸收带消失,结构的共轭系被打破,颜色消失,说明该复合材料去除水中的酸性红B主要是通过光催化作用。

外加磁场下微介孔型b、c复合轴向ZSM-5分子筛的合成及其在甲醇制芳烃中的应用

采用水热合成法辅加磁场成功制备了b、c复合轴向型ZSM-5分子筛,考察了磁感线分布、磁场强度和作用时间对ZSM-5分子筛结构和甲醇芳构化反应催化性能的影响。结果表明,磁场强度和作用时间可以精密调控材料的孔径分布;磁场强度47.1 m T,平行磁感线位置下作用5 h,合成材料具有b、c-复合轴取向结构,介孔的比表面积和孔容比分别达到67%和78%。相比常规ZSM-5,新材料具有更高的催化稳定性,反应20 h后的甲醇转化率和芳烃收率保持在98%和36%以上。

天然沸石基微介孔复合催化剂的制备及其油砂沥青减黏改质性能

利用水热稳定性高的天然斜发沸石为铝源,水玻璃为硅源,Na OH为碱源,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,稀硫酸调节p H,再经过老化、晶化、烘干和焙烧等制备具有微介孔复合结构、良好水热稳定性和高比表面积的clin/MCM-41催化剂。将p H=10和硅铝物质的量比100条件下制得的催化剂应用于蒸汽辅助重力泄油技术开采的加拿大油砂沥青改质反应。在剂油质量比1∶10和310℃反应30 min条件下,减黏率超过90%,同时大量胶质和沥青质非烃被催化裂化为轻质油,表明clin/MCM-41催化剂是优异的油砂沥青中低温减黏催化剂。

豆渣派生微介孔碳吸附橙黄G的动力学和热力学

以天然生物质豆渣为前驱体,以碳酸钾为活化剂,采用一步碳化活化法制备出豆渣派生微介孔碳(MMPC)。对其进行了表征,并研究MMPC对印染废水中污染因子橙黄G(OG)的吸附。结果表明,MMPC为具有片状结构的无定型微介孔碳,比表面积和孔体积分别为1247 m/g和0.75 m^2/g,表面含有羟基,羧基和内脂基等含氧官能团,可提供更多的活性吸附位点。MMPC对OG的吸附过程符合准2级动力学模型,化学吸附起主导作用;内扩散不是控制吸附速率的唯一因素;吸附过程为单分子层吸附,符合Langmuir模型,298K下的理论最大吸附量为1667mg/g,0<R1<1,说明MMPC对OG的吸附是有利吸附。ΔG0<0,ΔH0>0,ΔS>0表明吸附是自发进行的、熵增的吸热反应.

硼掺杂微介孔碳球对镉的吸附特性及机理

含镉(Cd^2+)废水不仅来源广泛且毒性强,易对生态环境及人类健康造成极大危害,因此研究水中Cd^2+的去除具有重要意义。以蔗糖为碳源,硼酸为掺杂剂,利用水热和化学活化相结合的方法制备了硼掺杂微介孔碳球(boron-doped micro-mesoporous carbon spheres,B-MMPC),并首次研究了硼掺杂量、吸附时间、pH、吸附剂质量、初始质量浓度与温度对Cd^2+吸附效果的影响。结果表明,硼掺杂有利于提升碳材料对Cd^2+的吸附效果,B-MMPC-3吸附Cd^2+的最佳pH=5,12 h基本达到吸附平衡,温度升高对吸附有利。当碳投加量为40 mg,p H=5,Cd^2+初始质量浓度为110 mg·L^-1,取50 mL Cd^2+溶液,在298 K下吸附12 h后,B-MMPC-3对Cd^2+的吸附量高达41.9 mg·g^-1;且在相同实验条件下,温度升高到308 K和318K时,B-MMPC-3对Cd^2+的吸附量分别是42.9mg·g^-1和43.3mg·g^-1。利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积(BET)、红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)表征吸附Cd^2+前后B-MMPC-3的形貌结构证实,B-MMPC-3为具有微介孔结构的碳球,直径为1-6μm,样品中硼、碳和氧的质量分数分别为6.46%、90.43%和3.11%,比表面积和孔体积分别为672.3m2·g^-1和0.36cm3·g^-1,表面存在着丰富的含氧和含硼官能团。而且,提出了B-MMPC-3对Cd^2+的吸附机理主要有静电吸引、孔隙吸附以及O-B-O、C=O、-OH等官能团络合。B-MMPC-3对Cd^2+的吸附取得了较好的效果,有利于促进B-MMPC-3在其他重金属废水(铅、铜、铬、砷等)或印染废水(亚甲基蓝、橙黄G、甲基紫等)领域中的应用。

微介孔ZSM-5负载NiMo催化剂的三甲苯加氢脱烷基性能研究

以ZSM-5沸石及不同碱处理时间下制备的微介孔HZSM-5作为催化剂载体,采用等体积浸渍法制备了一系列NiMo ZSM-5催化剂(分别记为NiMoPZ,NiMoAKZ-1,NiMoAKZ-2,NiMoAKZ-3)。采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、N 2吸附-脱附、扫描电镜和热重分析对4种催化剂进行表征,并在反应温度410~530℃、反应压力1 MPa、质量空速2.4 h^(-1)、H_(2)三甲苯体积比300的条件下分别对4种催化剂催化1,3,5-三甲苯(1,3,5-TMB)加氢脱烷基反应性能进行评价。结果表明:不同碱处理时间会改变催化剂的孔结构、酸性和形貌,并且影响其加氢脱烷基反应性能;碱处理时间为2 h时制备的NiMoAKZ-2催化剂具有较优的加氢脱烷基反应性能,在反应温度为530℃时,1,3,5-TMB转化率为91.5%,轻质芳烃(BTX)收率为65.3%,BTX选择性为71.3%;NiMoAKZ-2催化剂的介孔孔道提高了1,3,5-TMB与酸性位的可接近性,且其表面非骨架硅铝物种较少,孔道贯通性较好。

甘油脱水合成丙烯醛ZSM-5催化剂的孔结构和酸性调控

研究了ZSM-5孔结构和表面酸性对甘油脱水合成丙烯醛反应性能的影响.在碱浓度为0.2 mol?L-1的Na OH溶液中,分别在65和85°C条件下对ZSM-5进行化学刻蚀,成功地制备了含微介孔的ZSM-5催化剂,提高了催化剂的表面强酸密度.碱处理后的ZSM-5催化剂在甘油脱水反应中的稳定性得到显著提高,在ZSM-5-at85(经85°C碱处理的ZSM-5)催化剂上甘油转化率在反应10 h后仍可保持95%以上,丙烯醛选择性达到78%.采用N2吸附-脱附等温线、X射线粉末衍射(XRD)、27Al固体核磁共振(27Al MAS-NMR)和透射电子显微镜(TEM)等手段对ZSM-5结构和表面性质进行了表征,实验结果表明在碱处理过程中骨架中的硅发生了溶脱现象,在分子筛表面上形成了大量介孔,但是ZSM-5的MFI拓扑结构没有发生变化,骨架中的大部分铝得到保持.X射线光电子能谱(XPS)、X射线荧光光谱(XRF)和氨气程序升温脱附(NH3-TPD)证实了在碱处理后ZSM-5分子筛外表面的Si/Al摩尔比低于其骨架中的比例,由此表明脱硅现象主要发生在ZSM-5的外表面,在新产生的介孔区域由于Si/Al摩尔比的降低使得强酸密度得到提高.具有微介孔结构和较高酸密度的ZSM-5催化剂增强了反应物扩散性能和容碳能力,这对于提高甘油脱水合成丙烯醛催化剂的活性和稳定性起到了关键作用.

硬模板法高温水热合成微孔-介孔二氧化硅及掺铝介孔二氧化硅

α-亚麻酸在加热条件下通过胶束内聚合可转化为能够耐受高温水热环境的介观模板,用此硬模板在高温水热条件下直接合成了微孔-介孔二氧化硅及掺铝介孔二氧化硅.用X射线衍射(XRD)、氮气吸附及透射电镜等手段对材料进行了表征.结果表明,所得材料在沸水中处理5 d后仍保持670 m2/g的比表面积.透射电镜和NLDFT孔径分析结果显示,所得材料同时具备介孔和微孔结构.29Si MAS NMR谱图显示,完全缩聚的Q4型硅是材料中主要的硅组分,致使材料具有高的水热稳定性.

微-介孔复合分子筛的合成及应用

微介孔复合分子筛是新型催化材料的一个重要研究方向。本文对当前常用的单模板原位合成法、双模板原位合成法、孔壁晶化法、附晶生长法、包埋法、气象转移法进行了系统总结。结合国内外的最新进展,对微介孔复合分子筛的发展趋势进行了展望。

Ni^(2+)-Al^(3+)-CNO^--CO_3^(2-)-LDHs层状材料的制备及其热分解性能研究

利用尿素法成功合成了Ni^(2+)/Al^(3+)摩尔比为3∶1的双阴离子Ni^(2+)-Al^(3+)-CNO^--CO_3^(2-)-LDHs。制备的Ni^(2+)-Al^(3+)-CNO^--CO_3^(2-)-LDHs具有较高的结晶度和较规整的片层形貌。研究了Ni^(2+)-Al^(3+)-CNO^--CO_3^(2-)-LDHs层状材料的热稳定性以及微介孔特性。实验结果表明,Ni^(2+)-Al^(3+)-CNO^--CO_3^(2-)-LDHs在低于300℃煅烧时,层间水及其CNO-脱除,LDHs的层状结构依然保持,层间距为0.681nm;当煅烧温度控制在300~500℃时,层间CO_2-3和层板羟基分解使其层状结构开始坍塌并分解生成复合金属氧化物(LDO);400℃煅烧所得复合金属氧化物具有较高的BET比表面积(198m^2/g),随着煅烧温度的升高,煅烧产物的比表面积减小,平均孔径增大。

Mg-La-HY-SBA-15分子筛催化甲醇烷基化反应

用两步浸渍法制备了Mg-La-HY-SBA-15复合分子筛,在小型固定床反应器上考察了苯酚甲醇烷基化性能;通过SEM-EDS、Py-FTIR等表征手段分析了Mg-La-HY-SBA-15分子筛的孔结构和酸性。结果表明,Mg负载到HY-SBA-15分子筛上且未改变其微介孔结构; Mg改性后降低了载体的总酸量,增加了总Lewis酸,提高了邻甲酚的选择性和收率。

Zn/Ni复合MOF的合成及发光性能研究

以过渡金属元素Zn、Ni为金属中心,通过溶剂热法制备出具有发光性能的双金属有机框架化合物(Zn/Ni@MOF),并分析其生长机理。结果表明,Zn/Ni@MOF与MOF-5的晶体结构类似,但其微观形貌呈多孔花状结构,且具有微孔-介孔复合的孔隙结构。采用紫外-可见光谱及荧光光谱测试对试样的光吸收性能和光致发光性能进行表征及分析,表明该材料在425 nm波长处具有较好的发光性能,作为复合型功能材料具有一定的应用潜力。

La-HY-SBA-15分子筛催化苯酚甲醇烷基化

采用浸渍法制备了La-HY-SBA-15分子筛,用XRD、BET等对La-HY-SBA-15分子筛的孔结构和酸性质进行了表征。在小型固定床反应装置上,考察了La-HY-SBA-15分子筛催苯酚甲醇烷基化反应性能。结果发现,La改性HY-SBA-15分子筛,仍保持微介孔结构,总酸量增加、酸强度减弱;在温度为440℃,n(苯酚)∶n(甲醇)=1∶4,WHSV=2h^-1时,苯酚的转化率为87.8%,邻甲酚的选择性为80.5%。

分子筛负载铁铈处理甲基橙模拟废水研究

以微介孔分子筛ZSM-5为载体,硝酸铁和硝酸铈溶液为前躯体,采用等体积浸渍法制备了Fe-Ce/ZSM-5催化剂。与其它方法相比,等体积浸渍法具有操作简单、无需复杂设备、效率高等特点。通过催化氧化过氧化氢(H2O2)技术(CWPO)处理甲基橙模拟废水,考察其催化性能,得出最佳制备条件。结果表明,在H2O2存在的条件下,浸渍液浓度为2.0mol/L、Fe/Ce摩尔比为3∶1、焙烧温度为400℃时,其处理效果最佳。在最佳制备条件基础上,采用H2O2协同处理甲基橙废水,反应100min后,甲基橙去除率高达85%。通过X射线衍射、透射电镜手段进行表征,表明负载金属的加入不仅保持了分子筛均匀的孔道结构,而且同时具有Fe-Ce催化活性。