特殊形貌SAPO-44分子筛催化甲醇转化制低碳烯烃性能研究

SAPO-44分子筛具有与SAPO-34分子筛同样的CHA拓扑结构,在甲醇转化制低碳烯烃(MTO)反应中具有优良的催化性能,但传统SAPO-44分子筛单一的微孔孔道结构限制了反应物和产物分子的扩散,分子筛的传质扩散性能有待进一步提高。通过水热法在合成体系中添加氯化铵制备了特殊形貌的SAPO-44分子筛,采用XRD、SEM、N_(2)吸/脱附和NH_(3)-TPD研究了合成体系中氯化铵的添加量对所合成SAPO-44分子筛的晶相结构、形貌、孔结构性质以及酸性质等物理化学性质的影响,并考察了所合成的SAPO-44分子筛在MTO反应中的催化性能。结果表明,氯化铵的添加降低了分子筛晶化体系的pH值;未添加氯化铵合成的SAPO-44分子筛的粒径为14.79μm,形貌为传统立方体,添加氯化铵后合成的SAPO-44分子筛呈新型特殊形貌结构,并且粒径减小。当n(NH_(4)Cl):n(Al_(2)O_(3))=0.25时合成的SAPO-44分子筛粒径为7.58μm,呈飞碟形结构;当n(NH_(4)Cl):n(Al_(2)O_(3))=0.50时合成的SAPO-44分子筛粒径为9.41μm,呈类似球形结构。特殊的形貌堆积使分子筛形成了介孔,构筑了微介孔结构,比表面积和孔容增大,酸强度和酸量增加。在MTO反应中,添加氯化铵合成的特殊形貌的SAPO-44分子筛生成的微介孔结构和粒径的减小有利于增强分子扩散效率,使反应稳定性提高1.4倍以上,同时,酸性的增强构成了更多的催化活性中心,以及分子筛的微介孔结构和小尺寸晶粒的共同作用使低碳烯烃(乙烯+丙烯)选择性提高3.00%以上。

燃料电池用特殊形貌Pt催化剂的研究进展

燃料电池主要受限于阴极氧还原反应缓慢动力学过程的阻碍,需要大量使用Pt作为催化剂,提高Pt催化剂的催化性能和减少Pt的用量是当前燃料电池的研究热点。特殊形貌Pt催化剂具有选择性显示晶面、控制表面应变、几何受控的特点,大大提高了Pt催化剂的氧还原催化性能。从纳米维度的角度综述了目前研究的一维纳米结构、二维纳米结构和三维纳米结构特殊形貌Pt催化剂,总结了特殊形貌Pt催化剂在燃料电池中的实际应用,同时对特殊形貌Pt催化剂的研究方向和应用领域进行了展望。

特殊形貌碳酸钙制备技术和应用研究进展

碳酸钙(CaCO3)是自然界中储量丰富的矿物之一,随着制造业和新材料产业持续发展,碳酸钙粉体被广泛用于塑料、橡胶、胶粘剂、涂料、造纸、化妆品、纺织品、食品、药品及污水净化等领域,工业需求与日俱增,功能化产品研发越来越受重视。本文主要概述具有显著功能性的特殊形貌碳酸钙制备技术和应用进展。

具有特殊形貌的纳米级磷酸铁锂正极材料的合成及研究进展

特殊形貌的纳米级磷酸铁锂正极材料在锂离子电池的改进研究中具有重要作用,其合成研究受到了越来越广泛的关注。笔者介绍了几种不同形貌的纳米级磷酸铁锂正极材料的主要合成方法及其特点,并着重介绍近几年来国内外在此方面的重要研究成果及进展。

溶剂热合成具有特殊形貌的介孔WO3材料及其吸附性能

以钨酸钠为钨源,水和乙醇混合溶液为溶剂,聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)为结构导向剂和致孔剂,采用前驱体路线和溶剂热法合成了具有特殊形貌的介孔WO3,同时讨论了不同温度和时间对样品形貌的影响。利用XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附、UV和TG等手段对样品进行了分析表征。研究结果表明,所合成的WO3材料具有介孔结构和较大的比表面积,溶剂热时间的增加和反应温度的升高,均有利于WO3晶粒的长大和形貌的变化。材料对罗丹明B染料水溶液呈现了较好的吸附性能,去除率最高可达93.13%。

特殊形貌氧化镁的制备与应用

综述了球形、管状、片状、鸟巢状、花瓣状、扇形氧化镁,氧化镁晶须和薄膜,以及介孔氧化镁的制备,讨论了部分特殊形貌的氧化镁在色谱分离、催化、材料增强、电子器件制备和环境保护方面的应用。

自组装技术在特殊形貌无机纳米材料制备中的作用

目前无机纳米材料的研究主要集中于低维无机纳米材料的制备,如纳米颗粒、纳米纤维等,其制备方法已相当成熟,而对高维特殊形貌无机纳米材料的研究相对较少。近年来,具有特殊形貌的高维无机纳米材料因独特的结构和表面性质在催化、太阳能电池、传感器、微波吸收、医学等领域展现出优于低维纳米材料的性能,但制备出的材料种类少,形貌不均一,可控性较差。因此,研究者们致力于特殊形貌无机纳米材料生长机理的研究,为材料制备提供有效的理论依据。制备无机纳米材料的方法有微乳液法、溶胶-凝胶法、电化学法、水/溶剂热法等。其中水/溶剂热法制备的无机纳米材料具有晶粒发育完整、粒度分布均匀、颗粒之间少团聚、原料价格较便宜的优点,因此被广泛应用于特殊形貌无机纳米材料的制备。自组装技术作为超分子领域的新概念,在制备特殊形貌的材料中发挥着重要作用,其主要作用是将低维的纳米结构单元通过氢键、范德华力、静电力等非共价键作用力进行连接而组装成各种复杂的层级结构。现已通过自组装技术合成了片状、棒状、花状、海绵状、树枝状等特殊形貌无机纳米材料。其中片状材料的生长过程如下:第一步是纳米颗粒的奥斯特瓦尔德熟化过程,第二步是熟化的纳米颗粒定向附着自组装成片状材料。棒状材料的生长过程出现了两种情况,第一种与片状形成过程相同,第二种则是先形成片状,然后片状发生卷曲形成棒状材料,棒状材料再定向附着自组装成长径比不同的棒状材料。花状、海绵状、树枝状等复杂形貌的形成则是基于片状或棒状材料,通过氢键自组装而成。自组装过程会受到表面活性剂或模板剂、溶剂、沉淀剂、酸碱度等因素的影响。研究者们发现利用水热法制备纳米材料时,引入合适的表面活性剂或模板剂,能够促使低维纳米结构单元进行有序自组装而形成结晶度好、尺寸均匀的特殊形貌纳米材料。通过改变表面活性剂或模板剂、溶剂、沉淀剂的种类和剂量及酸碱度等因素,影响纳米颗粒的生长方向、生长速率及颗粒之间的作用力,进而控制产品的形貌和尺寸。本文对近年来国内外利用自组装技术制备特殊形貌无机纳米材料的研究成果进行了介绍,分析讨论了自组装过程的影响因素,并对自组装制备特殊形貌无机纳米材料的发展方向和应用前景进行了展望,以期为制备性能优越的特殊形貌纳米材料提供参考。

特殊形貌纳米铂的制备及其在燃料电池催化剂中应用

综述了近几年来特殊形貌纳米铂的制备及其在燃料电池中的应用的研究进展,具体包括:球状及多面体铂单晶纳米粒子的合成及其催化性能,线状、枝状、花状纳米粒子的合成及其催化性能,基于特殊形貌纳米粒子的核壳结构催化剂研究进展,亚纳米粒子及原子族的制备及研究的相关工作,并展望了该领域未来的研究方向。

以简单的种子-固相法合成特殊形貌铁氧体(英文)

通过一种简单的种子-固相法合成了橄榄球形铜铁氧体和纳米线形镍铁氧体,合成过程中不需使用任何模板或表面活性剂。通过对产物的晶体结构、形貌和磁特性研究表明:由于种子能为新相的形成提供晶核,种子-固相法有利于制得纯度较高且形貌可控的铁氧体。所制得CuFe2O4的形貌为宽0.4μm、长0.8μm且表面有不规则凹陷的橄榄形粒子,NiFe2O4为直径约10 nm、长径比大于50∶1的纳米线。室温下,橄榄球形CuFe2O4和纳米线形NiFe2O4均表现为典型的超顺磁性。在相同合成条件下,传统固相法合成的两种铁氧体均为纯度较低的铁磁性纳米颗粒。

由特殊形貌基材构建的耐磨双疏表面研究进展

双疏表面因在自清洁、防污、防腐蚀等方面的应用价值而受到广泛关注。然而,双疏表面在使用过程中因机械摩擦等作用,易造成微-纳结构及双疏官能团的破坏而影响双疏性能。因此,如何提高机械稳定性能已成为双疏表面在实际应用中的关键问题。首先,介绍了基材微结构对双疏表面的影响;接着,从化学刻蚀、电化学刻蚀、激光加工、电化学沉积、压印或模板等制备方法综述了微结构基材-机械稳定双疏表面的构建;指出特殊形貌基材通过尺度较大的规整凹凸结构为附着的尺度较小的纳米粗糙表面和疏液基团提供了保护,进而实现机械稳定性;最后,总结了该领域研究存在的问题,展望了未来的发展方向。

具有特殊形貌非晶硅铝酸盐粉体的水热制备

以Al2（SO4）3·（14-18）H2O为铝源,Na2SiO3·5H2O为硅源,加入一定量的脂肪族多元醇,用NaOH溶液调整pH值,200℃水热条件下14h制备出一种粉状固体.该粉状固体经X射线衍射（XRD）测试为非晶态,扫描电镜（SEM）照片显示,绝大多数粉体为厚度约200～300nm的片状体组成的球形颗粒,片状体相互交叉,表面粗糙不平,是一类具有特殊形貌的硅铝酸盐.

特殊形貌原料药晶型测定方法的研究

对药厂送检的原料药通过扫描电镜,单晶衍射仪确定原料药的形貌以及晶体结构点阵参数,计算理论X射线粉末衍射图谱,对原送检样品通过反射模式测试XRD重复性较差,通过不同时间研磨后X射线粉末衍射测试发现研磨会导致晶型的转变。最后采用旋转透射的方法能很好的消除择优取向,测试结果重复性较好。

具有特殊形貌和有序孔结构燃料电池用碳材料研究进展

特殊形貌和有序孔结构碳载体材料因其独特的结构显示出与常规碳材料不同的性质,在众多领域具有广泛的应用前景。以其作为燃料电池电催化剂载体可显著改善贵金属活性组分的分散度,有利于电极内的物料与电荷传输,进而提高催化剂活性和燃料电池性能。本文综述了近年来以碳纳米管、碳纳米纤维、介孔碳和碳凝胶等新型碳材料作为催化剂载体的研究进展,并对未来的发展趋势进行了展望。

特殊形貌光催化剂的研究进展

光催化技术是将太阳能转化为化学能的一种非常有效的能源转化方式,是解决能源危机和环境污染问题的一种重要方法。一些特殊形貌的光催化剂具有比表面积大、光生电子-空穴对复合率低及光能利用率高等优点。总结了不同形貌光催化剂(纳米线、纳米棒、纳米管、纳米片、核壳结构)的合成策略和光催化性能。经过对比后发现,利用水热法可以制备出多种特殊形貌的光催化剂,且所制备的光催化剂的催化性能优异。光催化剂的特殊形貌对其光催化性能提升的原因包括以下2个方面:1)可以提供更多的反应活性位点;2)提高光生电子-空穴对的分离效率。最后还提出了开发特殊形貌光催化剂的研究方向。

特殊形貌磷酸锆钠粉体的制备与表征

采用水热法、以八水合氧氯化锆和多聚磷酸钠为原料、水为介质,一步制备出了单相Na2Zr(PO4)2粉体。利用XRD、SEM、TG-DSC等检测方法,系统地考察了水热条件和煅烧温度对磷酸锆钠粉体微观结构的影响。结果表明,原料摩尔配比为n(ZrOCl2?8H2O):n(Na5P3O10)=1:2、无需调变pH值的中性条件下,于140℃水热14 h,即可制得分散性较好、尺寸较均一、由片组装而成的类线团形貌的Na2Zr(PO4)2粉体;适当延长水热时间和提高水热温度均有利于粉体的形成,且温度越高,形成该粉体所需水热时间越短。高温煅烧会使Na2Zr(PO4)2粉体发生热分解,其形貌也被破坏。利用生长基元模型解释了水热法生成该磷酸锆钠粉体的机理。

无溶剂法在特殊形貌纳米材料合成中的应用

纳米材料的性能受其形貌的影响,如何实现材料的形貌可控生长显得尤为重要,同时也是一大难题,无溶剂法则提供了一种不错的新思路。通过介绍该方法在0D、1D、2D,甚至是3D纳米材料的制备上一些具体实例,验证了其在特殊形貌纳米材料合成中的可行性和可控性。

特殊形貌超细二氧化硅的研究进展

综述了氧化硅材料形貌的最新研究进展,归纳总结了球形、棒形、中空管形、螺旋管和蛋卷状等形貌的氧化硅合成方法,着重阐述了特性区扰动机理,单分散球形颗粒形成机理以及模板法等形貌的形成机理,最后展望了特殊形貌超细二氧化硅的应用前景。

静电纺特殊形貌纳米纤维的应用研究进展

特殊形貌的纳米纤维可以通过控制静电纺丝过程工艺及参数条件来制备。特殊形貌的纳米纤维具有比普通纳米纤维更大的比表面积和更高的孔隙率,以及掺杂各类有机/无机材料后赋予纤维的多功能性,使其应用研究已经深入能源环境、催化过滤、生物工程、食品安全等诸多领域,成为纳米材料研究的热点领域之一。但特殊形貌纳米纤维存在研究体系不完善、量产化难度高、重现性差等问题。本文通过对多种特殊形貌纳米纤维的成形机理进行阐述,介绍了特殊形貌纳米纤维独特的形貌结构与性能优势,对其在粒子透过、粒子拦截与传输等领域的应用研究进行了概述。此外,本文对特殊形貌的纳米纤维从研究制备到应用过程中面临的局限性进行了讨论,提出建立完善的特殊形貌纳米纤维研究体系,针对应用领域开发功能性特殊形貌纳米纤维膜,从环保性、稳定性角度出发,推进特殊形貌纳米纤维的产业化发展进程。

EDTA辅助水热法制备特殊形貌的微／纳米钼酸镍

钼酸镍是重要的催化剂，其物相结构和形貌对催化性能影响较大。采用水热合成技术，借助络合助剂乙二胺四乙酸钠盐的形貌调控作用，在不同pI-I条件下制备了不同形貌的微，纳米钼酸镍。用X射线粉末衍射、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对所得产物的物相结构、形貌和尺寸进行了表征分析，并对络合剂调控形貌的微观机理进行了初步探讨。结果表明，络合剂对钼酸镍微／纳米棒的形成起着关键作用。

特殊形貌锰酸锂的研究现状

制备出特殊形貌的锰酸锂,是提高以锰酸锂为正极材料锂离子电池容量的重要途径。综述了核壳状、纳米棒状、纳米管状、空心微球、纳米线状和多孔球状等6种特殊形貌锰酸锂的制备方法,并简述了特殊形貌结构对锰酸锂的物理性质及其在改善锂离子电池电化学性能方面的作用。通过对比分析,得出多孔化将是锰酸锂材料发展的重要方向之一。