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。

碳硅复合介孔材料对水体中NO3-的吸附机制分析及研究

为了研究碳硅复合介孔材料(CSMC)对水中NO3-的吸附机制及去除能力,以细渣为原料利用原位酸浸法,通过Box-Behnken实验,得到最佳反应条件为:盐酸质量分数21.5%、酸浸温度80℃、酸浸时间240 min,比表面积为337.52m2/g。结果表明,在最佳反应条件下制备的样品CSMC-I对NO3-的吸附量及去除率呈先快后慢的趋势,且CSMC-I对NO3-的吸附能力与吸附剂添加量和吸附点位有直接关系。

蛋黄-壳介孔磁性炭微球的制备及其对红霉素的高效吸附

以溶剂热法制得的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒为磁核,正硅酸四乙酯(TEOS)为造孔前体,间苯二酚-甲醛树脂(RF)为碳源,一步法制备蛋黄-壳介孔磁性炭微球(Fe_(3)O_(4)@C),并将其作为吸附剂用于去除水中的红霉素。采用TEM、XRD、FTIR、BET和VSM对Fe_(3)O_(4)@C进行表征。结果表明,Fe_(3)O_(4)@C核壳之间具有大空腔,比表面积为444m^(2)/g,平均孔径为7.7nm,具有超顺磁性。通过静态吸附实验研究了Fe_(3)O_(4)@C对红霉素的吸附平衡和速率,并确定了优化的操作条件。结果表明,在吸附剂投加量为1.0g/L、初始红霉素浓度为300mg/L、pH为10的优化条件下,Fe_(3)O_(4)@C对红霉素的吸附量为210mg/g。Fe_(3)O_(4)@C对红霉素的吸附过程是自发的、吸热的和不可逆的,遵循准二级动力学和Langmuir等温线模型。经3次循环再生后,Fe_(3)O_(4)@C吸附量仍能维持在初始吸附量的86%以上。

介孔-微孔复合材料的水热稳定性及其催化裂化性能

采用无模板剂的溶胶凝胶法制备了一系列具有均一介孔和MFI沸石微孔的复合材料.与MCM-41相比,包含silicalite-1沸石结构的复合材料的水热稳定性得到显著改善.1,3,5-三异丙苯的催化裂化反应结果表明,与商品HZSM-5沸石相比,包含ZSM-5沸石结构的复合材料具有更高的催化活性和抗积炭性能.三异丙苯的转化率和裂化产物的分布主要取决于介孔-微孔复合材料的介孔孔径,较小的介孔孔径有利于提高转化率和生成更多小分子裂化产物.

溶胶-凝胶工艺合成微孔-介孔钛硅复合材料

用硫酸催化醇盐水解,经溶胶-凝胶过程制备了微孔-介孔钛硅复合材料。通过X射线衍射(XRD)和低温N_2吸附-脱附测定,考察了水解pH值、温度、时间以及Ti/Si摩尔比等因素对产物孔道结构的影响。实验结果表明,在pH值2.5～3.0,温度60℃,反应时间2h的条件下进行钛、硅醇盐的水解聚合是较为有利的,合成产物具有短程有序的孔道结构,较窄的孔径分布,随Ti含量增加比表面积减小。以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作模板剂得到的纯硅样品为平均孔径1.78 nm的微孔材料,具有866 m^2/g的比表面积;而含Ti产物为微孔-介孔材料,平均孔径略小于2 nm。以三嵌段聚合物(P123)作模板剂得到的含20%质量分率Ti的产物为介孔材料,平均孔径略小于4 nm,比表面积为618 m^2/g。

手性修饰的介孔碳材料MPC-61负载铂催化剂上α-酮酸酯的不对称氢化反应

采用氯铂酸乙醇溶液和氯铂酸水溶液为前体,通过浸渍法制备了介孔碳材料MPC-61负载Pt质量分数分别为4%和10%的Pt/MPC-61催化剂,并利用XRD,TEM,N2吸附-脱附和CO化学吸附等手段对催化剂进行了表征.考察了经过手性分子辛可尼定修饰后的Pt/MPC-61催化剂在丙酮酸乙酯不对称氢化反应中的催化性能.以氯铂酸乙醇溶液为前体制备的担载质量分数为4%的催化剂因具有较小的粒径和较高的分散度而表现出较高的活性,而以氯铂酸水溶液为前体制备的相同Pt担载质量分数的催化剂则具有较强的手性诱导能力.前体经150℃真空焙烧制得的催化剂无论是反应活性还是光学选择性均有所提高,在水溶剂中的TOF值高达8820 h-1.Pt担载质量分数为10%的催化剂在乙酸溶剂中对R-(+)-乳酸乙酯的光学选择性可以达到66%e.e..Pt担载质量分数为4%的Pt/MPC-61催化剂表现出比质量分数为5%的商品化Pt/C催化剂更高的催化活性,且可重复使用10次以上.在将Pt担载质量分数为4%的催化剂用于手性药物依那普利前体的不对称合成中时,前驱体经150℃真空焙烧制得催化剂在乙酸溶剂中的光学选择性可达61%e.e..

均匀包覆的微-介孔复合材料Y/ASA的合成及其加氢裂化性能

通过加入非离子表面活性剂，实现了无定形硅铝复合氧化物（ASA）对Y型分子筛的均匀包覆，制备了复合材料Y／ASA，并以Y／ASA为载体制备了NiW／USY／ASA催化剂；采用XRD、N2吸附-脱附、SEM、TEM、NH3-TPD、FTIR及吡啶吸附FTIR等方法对复合材料和催化剂进行了表征；以正癸烷为模型化合物，考察了催化剂的加氢裂化性能。表征结果显示，Y／ASA表面光滑，ASA在Y型分子筛表面分布均匀，具有规则且均匀分布的介孔孔道结构，Y型分子筛的相对结晶度保留率较高。加氢裂化反应结果表明，与未加入表面活性剂制得的NiW／USY／ASAmon催化剂相比，NiW／USY／ASA催化剂的活性较高，两者的正癸烷转化率分别为95．03％和98．78％，中间产物C5-9收率分别为71．84％和67．41％。

微-介孔复合材料在石油化工领域中的应用

简述了常用于合成微孔-介孔复合材料的微孔材料和介孔材料,着重综述其在脱硫、催化裂解、异构化与芳构化、CO_2吸附脱附及精细化工领域的应用。并对今后微孔-介孔复合材料的发展进行了展望。

碱溶蚀作用对介孔结构形成及微-介孔复合材料性质的影响

采用碱溶解沸石法制备微-介孔复合材料Y/MCM-41,通过改变原沸石碱处理时间调控沸石结构溶蚀程度,研究碱溶蚀作用对介孔相形成及微-介孔复合材料性质的影响。结果表明随着原沸石碱溶蚀程度加深,晶体骨架脱硅现象明显,微孔结构破坏度逐渐加重,同时从沸石晶体表面溶解出的硅铝物种数量增多,有助于高稳定性介孔相组装形成,从而构成微-介双孔级复合材料;原沸石碱溶蚀程度对制得的复合材料的孔结构和酸性质具有显著影响。

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。

介孔锡碳复合微球负极材料的原位合成及锂电性能

以五水四氯化锡为锡源,以间苯二酚和甲醛为碳源,采用简单的水热-碳热还原法对其进行原位合成,通过水解-聚合-原位包覆复合,再经高温碳化后成功制备含有介孔结构的Sn@C复合微球材料。结果表明,该Sn@C复合微球材料直径约为1.5μm,分布在碳基体上的Sn颗粒最小约3nm,最大可达20nm;其比表面积为401m2g^(-1),最可几孔径为3.8nm;其首次放电比容量为1237m Ah g^(-1),循环30次后,比容量为470m Ah g^(-1),经过50m A g^(-1)、100m A g^(-1)、200m A g^(-1)、1000m A g^(-1)大电流密度下各循环10次后,放电比容量仍有255m Ah g^(-1),再次返回到50m A g^(-1)时又增至431m Ah g^(-1)。与以二氧化锡为锡源进行简单混合再碳热还原的锡碳复合材料相比,该Sn@C复合微球材料不仅表现出较高的放电比容量,同时也具有较好的循环稳定性能。

微孔-介孔高比表面积佛手渣基活性炭的制备

在催化和吸附分离等领域,微孔-介孔结构活性炭有广阔的应用前景。以废弃的佛手渣为原料,运用氢氧化钾活化法制备微孔-介孔高比表面积活性炭。考察了炭化和活化等工艺条件对活性炭结构的影响。结果表明,较佳工艺条件下制备的活性炭碘值为1544mg·g-1,BET比表面积1676m2·g-1,微孔BET比表面积350m2·g-1,孔径集中分布在2～5nm之间。

具有多级孔的SAPO-34-H分子筛的合成与表征

以一种多功能长链有机硅为唯一硅源合成了多级孔材料SAPO-34-H(Hierarchical),并对其结构和性质进行了表征.氮气吸附和透射电镜(TEM)照片显示,SAPO-34-H样品不仅拥有常规的微孔体系,还有孔径在5.1nm左右的介孔体系.氨气程序升温脱附表征(NH3-TPD)结果显示,与传统的SAPO-34相比,该材料在引入介孔的同时酸性有所降低.

微/介孔氮掺杂TiO_2的合成与表征及催化性能的研究

以碱处理后的13X分子筛、硅酸钠为原料,加入模板剂和钛酸四丁酯,同时引入氮源,在水热条件下晶化生成具有良好的光催化性能的新型微/介孔氮掺杂TiO2复合材料。通过XRD、TEM、N2吸附-脱附等技术对复合材料的微观结构进行了表征分析;通过降解邻苯二甲酸二丁酯实验检测复合材料的催化性能和影响复合材料合成中的各项因素,如硅铝比、氮钛比、合成体系pH、晶化时间、煅烧温度等,确定了最佳的制备工艺参数。结果表明:通过氮掺杂能引起复合材料的激发吸收光谱明显红移并具有较好的可见光催化活性。

多级孔材料研究进展

多孔材料具有孔隙率高、比表面积大、导热系数低、体积密度小及化学性质稳定等优点,在吸附与分离、催化剂载体、隔热材料、能量储存、传感器等领域拥有广阔的应用前景。基于孔直径的大小可将多孔材料分为三类:孔径大于50nm的大孔材料(Macroporous materials),孔径介于2～50nm的介孔材料(Mesoporous materials)和孔径小于2nm的微孔材料(Microporous materials)。但是,由于孔径的限制,这三类材料的应用均存在一定的局限性。多级孔材料兼具通透性好、孔隙结构发达、体积密度小、比表面积和孔体积大等优点,打破了传统单级孔材料孔结构单一的局限,因此越来越受到研究人员的关注。然而,多级孔材料在制备中仍存在较多问题。例如,其合成过程通常会涉及到两种及两种以上的方法,制备工艺复杂;现有的多级孔材料的制备成本高,孔结构难以控制。因此,研究者们主要从优化多级孔材料的制备工艺以及降低生产成本等方面入手,制备出孔径均一且可控的多级孔材料。多级孔材料主要有大孔-介孔材料(Macro-mesoporous materials)、微孔-介孔材料(Micro-mesoporous materials)以及含有两种或多种不同孔径的介孔-介孔材料(Meso-mesoporous materials)。大孔-介孔材料常见的制备方法有模板法、发泡法、溶胶-凝胶法及熔盐法等;微孔-介孔材料的主要制备方法有化学活化法、模板法和水热法等;介孔-介孔材料的制备方法主要有水热法、模板法、溶胶-凝胶法及自组装法等。本文综述了近年来多级孔材料的最新研究进展,分别对大孔-介孔、微孔-介孔及介孔-介孔材料的制备方法进行了介绍,并简要分析了未来本领域研究的发展趋势。

多级孔MOFs材料的合成及其催化应用研究进展

围绕多级孔MOFs的制备,重点介绍了除配体尺寸调控法外的模板剂法、缺陷位法、溶胶凝胶法、超临界CO2法等制备方法;探讨了多级孔MOFs在催化领域的应用现状,并对各种制备方法与未来需要解决的问题进行了总结和展望。

介孔分子筛材料合成的研究进展

介孔分子筛材料含有丰富的介孔,它不仅具备微孔分子筛良好的热稳定性和水热稳定性、优异的选择性和活性,而且由于介孔的引入改善了其对大分子的吸附和扩散性能,成为多孔催化材料研究领域的热点。合理地调节孔道结构与表面酸性,成为提高分子筛反应效率、延长其使用寿命的有效途径。本文从介孔分子筛材料的合成方法角度,重点概述了介孔Y型分子筛以及介孔ZSM-5分子筛制备方法的研究现状。

酚醛树脂基整体式多级孔炭制备及孔结构调控

采用Stber法,以间苯二酚、甲醛为原料,HCl为催化剂,乙醇和水为混合溶剂,制备了具有纳微米结构整体式间苯二酚甲醛树脂,以之为前驱体,在Ar气氛中,经900℃炭化2 h,制备了整体式微孔-介孔-大孔多级孔炭.采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)及N_2气等温吸-脱附实验,对多级孔炭及其前驱体组成、形貌和孔结构进行了表征.结果表明:通过简单调控间苯二酚和甲醛用量、醇水比可制备比表面高达626 m^2/g整体式多级孔炭,实现了酚醛树脂裂解炭在形貌和孔径分布可调(在微孔、介孔和大孔范围内);随着间苯二酚和甲醛用量增加,裂解炭孔径在大孔区域分布强度降低;随着醇水比增大,酚醛树脂裂解碳微球粒径增大,裂解炭由离散相微球逐渐转变为连续相;通过增大醇水比,可有效增强酚醛树脂交联密度,降低酚醛树脂裂解炭孔径在微孔范围分布强度.

具有较高回弹性的乙烯-辛烯共聚物基微孔复合材料的传感性能

通过熔体混炼制备乙烯-辛烯共聚物/多壁碳纳米管/碳纤(POE/MWCNTs/CF,90/5/5,W/W/W)复合材料,采用超临界二氧化碳发泡法对其进行釜压发泡,分析3种发泡温度(55、60和65℃)下制备的微孔样品的泡孔结构,着重研究其对微孔样品压缩性能和传感器压阻响应(灵敏度和线性响应范围等)的影响.结果表明,55℃下制备的微孔样品呈现较均匀的泡孔结构、较窄的泡孔直径分布(主要在10~30μm范围内)和厚度适中、连续性高的泡孔壁,这使其具有较高的回弹性、压缩强度、压缩模量和电导率.采用这种微孔圆片封装成的传感器具有较宽的线性响应范围(0~30%压缩应变)和较高的灵敏度(应变因子为1.67),根据泡孔结构对此进行了分析.该传感器具有较快速的压阻响应和恢复性能以及良好的重复性,在1000次循环压缩/释放测试中表现出较高的稳定性和耐久性,且能检测手指按压、肘部弯曲、深蹲和脚踩等人体运动(对应较宽的压缩应变范围).研究表明,采用超临界流体发泡法制备泡孔结构较均匀、泡孔壁厚度适中且连续的微孔导电复合材料具有良好的传感性能.

微-纳米孔碳质材料的制备及微观结构

以膨胀石墨(expanded graphite,EG)为基体、蔗糖为炭源、磷酸为活化剂,采用一步浸渍活化工艺制得了微-纳米孔碳质材料(micro/nano-porous carbon,MNC)。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电镜、氮气吸附及孔径分析仪和压汞法对材料的结构进行了表征。结果表明:MNC由EG和活性炭组成,活性炭以炭膜的形式均匀涂覆在EG的内外孔孔壁上,厚度约为100nm;其孔隙结构不仅包括来自EG的微米级大孔,还有来自活性炭的纳米级微孔。随着浸渍比、活化温度和活化时间的增加,MNC先形成微孔,此后逐渐扩孔从而导致中孔大量出现,MNC的比表面积和总孔容在浸渍比为0.9、活化温度为350℃和活化时间为2h时分别达到最大(1978m2/g和0.99cm3/g)。