碳改性氧化锌纳米催化剂的制备及其光催化研究

采用水热技术制备了碳改性氧化锌(C/ZnO)纳米催化剂.利用XRD,SEM以及FT-IR等测试方法对催化剂基本性质进行表征.当C/Zn投料摩尔比为25%,反应晶化温度为180℃,煅烧温度为300℃时所制备的催化剂在100 min光照时间内能够将罗丹明B(RhB)完全降解.循环降解实验证明该催化剂具有良好的稳定性.

碳改性对SAPO-5结构和吸附CH_4性能的影响

以三乙胺为结构导向剂,在高温水热条件下合成了SAPO-5分子筛材料,并将之分别置于空气和氮气氛下823 K焙烧。用XRD、RAMAN、TG及水和甲烷吸附实验考察了氮气氛下分子筛表面碳改性前后对材料结构稳定性及吸水和甲烷性能的影响。结果表明:碳改性后SAPO-5在孔道内生成了纳米碳材料,晶体衍射强度减弱,结构稳定性提高。与SAPO-5样品相比,碳改性后SAPO-5吸水量略微降低;CH4常压吸附量从0.138%提高到0.253%。

以酚醛树脂为碳源的碳改性TiO_2可见光光催化剂

以合成的水溶性酚醛树脂(PF)和TiO2为原料,在N2气氛下焙烧制备了碳改性TiO2催化剂PF/TiO2,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射吸收光谱对样品进行了表征.结果表明,PF/TiO2催化剂具有和原料TiO2相同的晶相和形貌,且在可见光区产生明显的吸收.另外,在样品表面存在Cn,C-OH(C-O-C)和C=O(COO)物种,表明其表面存在石墨C材料.这证实沉积在TiO2表面的PF在焙烧过程中发生了碳化.以甲基橙为模型污染物,在可见光下评价了PF/TiO2的光催化性能,发现PF/TiO2的光催化剂活性大大高于TiO2.当PF用量为2%时,PF/TiO2中碳含量为1.33%,此时催化剂的可见光光催化活性最高.

Ni-Mo-Al_2O_3催化剂覆碳改性对其加氢脱硫性能的影响

在催化剂制备的不同阶段引入碳物质,制备3种覆碳改性的NiMo-Al_2O_3加氢脱硫催化剂,采用低温氮静态容量吸附-脱附法、X射线衍射、H_2程序升温还原和高分辨透射电子显微镜对3种催化剂进行表征,并考察催化剂的加氢脱硫性能。结果表明:引入碳物质能够提高催化剂的加氢脱硫活性;采用前覆碳法即在载体上负载活性组分前引入碳前躯物,或采用共浸渍法即将活性组分与碳前躯物共同浸渍到载体上制得的催化剂,都能够增加八面体Mo物种的数量;采用共浸渍法制得催化剂活性组分分散性良好,MoS_2纳米颗粒堆垛层数多,其脱硫率比未覆碳改性催化剂的高6.8%;采用前覆碳法制得催化剂的金属分散性良好,其脱硫率比未覆碳改性催化剂的高5.1%;与未覆碳改性的催化剂相比,采用后覆碳法即在已负载活性组分的Ni-Mo-Al_2O_3催化剂上引入碳前躯物制得催化剂的脱硫率提高程度不大。

Li_4Ti_5O_(12)材料的制备及碳改性研究

以LiOH为锂源,C_(16)H_(36)O_4Ti为钛源,采用液相法制备Li_4Ti_5O_(12)样品,并考察了烧结温度及热处理时间对材料的影响。为提高Li_4Ti_5O_(12)的导电性,实验选取PVA为碳源以制备Li_4Ti_5O_(12)/C材料。结果表明,Li_4Ti_5O_(12)经5%及10%质量分数的PVA热解处理后,所得Li_4Ti_5O_(12)/C的常温循环稳定性、倍率性能得到显著改善。5C倍率下60次充放电循环后,5%、10%质量分数Li_4Ti_5O_(12)/C材料分别可保持123mAh/g、125mAh/g的放电容量。

改性碳纤维-MoS_(2)复合涂层的高温摩擦学性能研究

为了改善高温下固体润滑复合涂层的稳定性,选择经过化学改性的纳米碳纤维对MoS_(2)涂料进行性能优化,制备添加不同比例的改性粉末的涂料.通过对粉末进行XPS、红外和形貌分析,表明碳纤维已经改性.借助CFT-I型高速往复摩擦磨损试验机分别在不同温度条件下进行摩擦试验,利用超景深显微系统对不同条件涂层表面磨损的形貌进行观测,对磨损机理进行分析,探究添加量的最优比例.试验结果表明:在试验温度分别为20、50和100℃时,添加质量分数1.5%CF-GO(氧化石墨烯改性碳纤维)涂料制备的涂层耐磨性能均优于其他的添加比例的涂层.在干摩擦5 N载荷,试验温度为200℃时,添加质量分数1.5%CF-GO的涂层比未改性的涂层的磨痕深度、宽度分别减少66.1%、29.2%,涂层的耐磨性能有了很大的提高,进一步采用扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的内部形貌可知,添加质量分数1.5%的CF-GO时,涂层内部形成清晰的网状结构,从而使得该比例下的涂层同时具有抗高温变形、耐磨以及耐热等优异的性能.

萘胺改性碳量子点的制备及降解有机污染物的研究

利用萘胺(NA)与碳量子点(CQDs)表面的羰基(C==O)发生席夫碱缩合反应制备萘胺改性碳量子点(CQDs-NA),考察了在可见光照射下其降解有机污染物的性能。结果表明,在1 h内罗丹明B(Rh B)去除率高达95%。CQDs-NA/过单氧硫酸盐(PMS)/有光(Light)体系的主要活性物种是超氧自由基(O_(2)·-),O_(2)·-与空穴(h+)共同作用可降解Rh B。NA的引入增强了可见光吸收范围,有效地调整了CQDs电子结构,促进了光生电子-空穴对的分离,从而提高了光催化能力。该研究为高效光催化剂的设计合成提供参考。

FeCl_(3)改性芦苇秸秆生物碳去除水中硝酸盐的研究

为了减少NO_(3)^(-)N污染对水环境和人体健康的危害,寻求经济有效的控制水体中NO_(3)^(-)N污染的技术至关重要。本研究利用湿地植物芦苇为原材料,在不同温度下烧制制备生物碳。同时采用FeCl_(3)对生物碳进行不同方法的改性提高其对水中NO3-N的吸附性能。结果表明,碳化温度600℃,烧制时间2h,碱性FeCl_(3)溶液浸泡24h的最佳条件下形成的生物碳(BC600)对NO_(3)^(-)N的吸附能力最强,达到1.97mg-N/L。SEM进行表面形态分析可得,BC600孔隙中加载了大量的氧化铁,可有效去除水中的NO_(3)^(-)N。本研究可为农业废秸秆的综合利用和水中硝酸盐的脱除提供了理论依据。

石墨烯/多壁碳纳米管复配改性对天然橡胶复合材料应变传感性能的影响

通过溶液共混法将不同配比的石墨烯/多壁碳纳米管(GE/MWCNT)添加到天然橡胶(NR)中,制备了具有电阻-应变响应特性的GE/MWCNT/NR复合材料。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)表征了纳米碳填料在NR基体中的分散情况,研究了不同GE和MWCNT配比对材料力电性能的影响规律,通过傅里叶变化红外光谱分析了NR复合材料中纳米碳填料与基体之间的相互作用。结果表明,GE与MWCNT以及橡胶分子链之间的结合力促进了填料在基体中的分散,使复合材料的电阻/应变响应稳定性、灵敏性以及单调性明显优于不含GE的材料,并确定了GE与MWCNT复配比为1:1时,材料各项性能最优。

硅改性酚醛/碳纤维复合材料的制备及烧蚀性能

针对酚醛树脂(RF)耐热性不足、抗烧蚀性能差,且SiO_(2)粒子与酚醛树脂相容性的问题,采用共凝胶法制备纳米级的SiO_(2)/RF杂化气凝胶,通过构建凝胶网络互穿结构,增加两相相容性,探究SiO_(2)/RF杂化气凝胶的微观结构、化学结构和热物理性能。制备得到硅改性酚醛/碳纤维复合材料,并对改性前后复合材料的烧蚀性能进行比较。结果表明,不同硅含量的杂化气凝胶具有凝胶骨架和孔隙双连续的结构特性,密度分别在0.145~0.160 g/cm^(3)之间。随着硅含量提高,杂化气凝胶残留率增加,Si—O键吸收振动峰更明显,但XRD无衍射峰。综合考虑孔径分布及热物理性能,选取性能最优的杂化气凝胶制备硅改性酚醛/碳纤维复合材料,改性后复合材料的质量烧蚀率为0.046 g/s,线烧蚀率为0.074 mm/s。与未改性的复合材料相比,质量烧蚀率降低了20.7%,线烧蚀率降低了21.3%,改性后材料的抗氧化性和烧蚀后的残留率得到明显提升。

碳纤维改性对界面性能影响的模拟与预测

碳纤维与树脂之间的界面性能直接影响到复合材料的力学性能,为了高效筛选出最有效的碳纤维改性方法,本文构建了不同反应基团改性和不同接枝率的碳纤维界面模型,通过分子动力学模拟预测碳纤维与树脂的界面相互作用能。计算结果表明,推电子基团要比吸电子基团更加适合用于改性碳纤维。

涂层改性碳纤维掺量增强混凝土性能的研究

为提升工程建筑中碳纤维增强混凝土的力学性能,在水泥基复合材料中掺入了不同长度和不同掺量的碳纤维和涂层改性碳纤维,研究碳纤维/涂层改性碳纤维长度和掺量对纤维增强水泥基复合材料抗折强度和抗压强度的影响。结果表明:在不同碳纤维/涂层改性碳纤维长度下,随着碳纤维/涂层改性碳纤维掺量逐渐增加,碳纤维/涂层改性碳纤维增强水泥基复合材料的抗折强度整体呈现逐渐增大的特征;在相同碳纤维/涂层改性碳纤维掺量下,碳纤维/涂层改性碳纤维长度越大则对应碳纤维/涂层改性碳纤维增强水泥基复合材料的抗折强度越高;在不同碳纤维/涂层改性碳纤维长度下,碳纤维/涂层改性碳纤维增强水泥基复合材料的抗压强度随着碳纤维/涂层改性碳纤维掺量逐渐增加先增后减;在碳纤维/涂层改性碳纤维掺量为0.6%时取得抗压强度最大值。适宜的碳纤维/涂层改性碳纤维掺量为0.6%。

三维碳纤维基复合材料及其在海水溶解氧电池中的应用性能

以三维碳纤维刷为基体通过一步水热还原法制备了石墨烯/铂复合电极(Pt-G/CFB),分析结果表明碳纤维丝束上均匀生长和包覆了大量Pt纳米微粒和石墨烯,Pt晶粒尺寸约3.1 nm;复合电极具有较大比表面积和丰富的介孔结构。Pt-G催化剂在氧还原反应(ORR)中表现出良好的催化性能和稳定性。将复合电极与Al合金阳极组成海水溶解氧电池进行放电测试,电池在低温、贫氧及小电流密度条件下放电性能良好,最大功率密度达到197 mW/L。

改性碳纤维含量对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响研究

目的:研究改性碳纤维含量对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响。方法:以成分变化范围在2~16%(质量分数)的改性碳纤维Cf为增强相制备Ti(C,N)基金属陶瓷试样,对各组试样的抗弯强度、硬度和断裂韧性等力学性能进行测试。结果:试样的抗弯强度、硬度和断裂韧性均随改性碳纤维-镀镍碳纤维(Cf)含量的增加呈先升高后降低的趋势。结论:当改性碳纤维Cf含量为8%(质量分数)时,Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能最佳。

碳基材料改性石灰石增强其对CO_2的捕集效率

在水泥行业中,石灰石不仅是生产水泥的原料,而且也可以用来捕集废气中的CO2。但是,它的捕集效率会因其颗粒表面在经过几次捕集循环后发生烧结而严重降低。在本文中,我们利用不同种类的碳基材料(炭黑、石墨、竹炭和椰壳炭)来改性石灰石,提高其CO2捕集效率。碳基材料的引入可以改变石灰石颗粒的形貌:在煅烧过程中,碳颗粒在CO2的捕集循环前期起到支撑骨架的作用,循环后期碳颗粒在完全燃烧后,会产生孔洞,从而增加石灰石颗粒的比表面积,延缓烧结,提高循环煅烧/碳酸化率。实验研究表明,椰壳碳颗粒改性后的石灰石的CO2捕集效率比纯石灰石提高13%。

金属改性碳脱除黄磷尾气中的H_2S和PH_3

为综合利用黄磷尾气中的CO,通过钢瓶配气及气相色谱GC-14C测定的方法,研究了Cu2+和某金属离子Mn+改性碳脱除黄磷尾气中的PH3和H2S的相关问题。结果表明:实验范围内最佳反应条件为反应温度95℃,浸渍液浓度0.3mol/L,粒径3.5mm,氧含量1%,焙烧温度300℃和气体流量0.4L/min;再生方案对含磷物质的再生效果基本可行,对含硫杂质的再生不甚理想;工厂中实际黄磷尾气实验证明该净化方法实用可行;建立的模型可以很好地预测金属改性碳上吸附催化反应后PH3和H2S的出口浓度。

碳化改性凹凸棒石处理含铬(Cr^(6+))废水

将有机物A与凹凸棒石共混,在隔绝空气情况下低温煅烧,得到一种新型碳化改性凹凸棒石复合材料。将其用于处理含铬废水。结果表明:当有机物与凹凸棒石之间的质量配比为3∶1、样品烧成温度220℃、含铬废水处理量1 600 mL(吸附剂用量1 g、溶液浓度10 mg/L)、pH值1.5—2.5时,该吸附材料处理速率快,吸附性能稳定,含铬废水中Cr6+离子的去除率可达到99.5%以上,处理后废水排放符合国家标准。

铝电解用改性预焙碳阳极实验室研究

为了制备能应用于工业生产节能降耗和增效的改性预焙碳阳极 ,首先在实验室进行了阳极添加剂组分的选择优化及复合添加剂的合成 ,筛选出了含有Al,Mg ,F ,O等多种元素的复合添加剂 ,制备出含有该类复合添加剂的AB类改性预焙碳阳极 ,并对其进行了物理化学性能和电化学性能的测试。实验室研究表明 ,与对比 (空白 )阳极相比 ,含有AB类添加剂的改性预焙碳阳极具有理想的节 (电 )能和节 (碳 )耗效果。

金属改性碳脱除PH3和H2S动力学及反应机理研究

为综合利用黄磷尾气中的CO,通过计算平均活化能和测定XPS、TG/DTA和氮吸附特性的方法,研究了Cu2+和某金属离子Mn+改性碳脱除PH3和H2S的动力学和反应机理问题。结果表明:H2S在金属改性碳上反应时平均活化能为134.4 J/mol为-0.76级反应,PH3在金属改性碳上反应时平均活化能为1 247.6 J/mol为-0.8级反应;减小改性碳粒径增加流量可以显著提高其脱除PH3和H2S的速率;XPS、TG/DTA和孔径分布分析证明,改性碳净化H2S和PH3是一个催化吸附过程,H2S和PH3首先与氧在改性碳表面进行催化氧化反应,然后生成S和P2O5沉积吸附在改性碳表面。

Cu^2＋和Cd^2＋在改性纳米黑碳表面上的吸附-解吸

通过Cu2+或Cd2+单体系和Cu2+-Cd2+复合体系中Cu2+或Cd2+的吸附-解吸试验,研究了改性纳米黑碳(MBC)对Cu2+和Cd2+的吸附特性和吸附稳定性.结果表明:Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附可以分为快、慢2个阶段,30 min达到饱和吸附量的90%以上.Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附等温线均能用Langmuir方程和Freundlich方程拟合.Cu2+和Cd2+在MBC上的最大吸附量分别为417和245 mmol/kg,n值分别为2.56和3.85.MBC对Cu2+和Cd2+是优惠吸附,且对Cu2+的吸附能力大于Cd2+.吸附在MBC上的Cu2+和Cd2+的解吸率均随着吸附量的增加而增大,Cu2+在MBC上的解吸率为1.45%～20.20%,Cd2+为2.67%～31.40%.Cu2+和Cd2+在MBC上存在着竞争吸附,其最大吸附量均随着竞争离子浓度的增加而降低.MBC对Cu2+吸附量和吸附稳定性均大于Cd2+.MBC对重金属有强的吸附作用,可探索其在含重金属废水处理和重金属污染土壤钝化修复中的应用.