近临界水中Ce-Zr复合金属氧化物催化丙酸液相酮基化反应的研究

酮基化反应是生物质基有机酸高值化利用的途径之一,能同时实现碳链增长和脱氧。针对生物质基有机酸很多情况下与水共存的现状,本研究提出了近临界水中有机酸直接液相酮基化制备长链酮的思路。以丙酸为模型物质,开展了铈(Ce)、锆(Zr)、锰(Mn)复合氧化物的筛选,得到了近临界水中丙酸液相酮基化较佳的复合金属催化剂Ce_(2)ZrO_(x)。在340℃、Ce_(2)ZrO_(x)催化下丙酸水溶液酮基化反应30 h,丙酸转化率为85%、3-戊酮收率达81.6%,而且该复合金属氧化物具有良好的重复使用性能。对部分Ce-Zr复合金属氧化物开展了X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积及微介孔分析仪(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、化学吸附仪(CO_(2)-TPD)等表征,阐明了Ce_(2)ZrO_(x)具有较高酮基化催化活性和水热稳定性的原因是形成了Ce-O-Zr固溶体结构、较高的氧空位浓度、较大的比表面积和较多数量的碱性位。此外,还开展了酮基化动力学研究,得到丙酸转化反应活化能为98.9 kJ·mol^(-1)、3-戊酮生成活化能为90.0 kJ·mol^(-1)、其他副产物生成活化能为105.7 kJ·mol^(-1)。研究工作可为高效、耐水性酮基化催化剂的研发提供借鉴。

金属氧化物基生物炭复合材料在污水处理领域中的应用现状

生物炭是生物质在缺氧条件下热解产生的一种富含碳固体物质,特点为疏松多孔、比表面积大且表面富含酚羟基、羧基和氨基等多种官能团。同时,生物炭是一种廉价易得、性能优良的吸附材料,因其环境友好、来源广泛,在污水处理领域具有广泛应用。分析了生物炭对水中污染物的吸附机理,重点阐述了TiO_(2)、磁性氧化铁、MnO_(2)以及其他氧化物等金属氧化物基生物炭复合材料在污水处理领域中的应用现状、循环利用以及再生性能,最后展望了金属氧化物基生物炭复合材料的发展前景。

层状复合氢氧化物的结构调控及其吸附重金属离子的研究进展

层状复合氢氧化物(LDHs)是具有特殊层状结构的阴离子黏土,具有化学组成可调、比表面积大及结构记忆效应独特等性质,在废水处理方面备受关注。调控LDHs自身结构,是进一步扩大其应用范围、提高其吸附性能的有效途径。该文介绍了LDHs特殊的层状结构和其自身性质;总结了LDHs最常用的制备方法,即共沉淀法、离子交换法、尿素水解法、煅烧复原法和溶胶-凝胶法等,分别介绍了各种制备方法的原理和特点;综述了LDHs的结构调控对其吸附重金属离子性能的影响,并总结了LDHs对重金属离子的吸附机理;最后,指出了目前LDHs在处理含有重金属离子废水研究中面临的挑战,并对该材料未来的研究方向和发展趋势进行了展望。

金属复合氧化物基燃烧催化剂在固体推进剂中的研究进展

为了阐明不同结构类型的金属复合氧化物及其复合材料作为燃烧催化剂时对固体推进剂含能组分的热分解催化性能,分别对尖晶石型、钙钛矿型、类钙钛矿型、碳材料基金属复合氧化物及金属元素掺杂的金属复合氧化物的催化活性进行总结。根据其结构及负载材料的不同,分析其对固体推进剂燃烧速率、压力指数及含能组分热分解峰温、放热量及表观活化能的影响,发现金属复合氧化物及其复合材料表现出比单一金属氧化物更为优异的催化活性。最后,指出了今后金属复合氧化物基燃烧催化剂在固体推进剂中的研究方向。

金属氧化物对Ag-Ti_(3)SiC_(2)复合材料润湿性的影响研究

采用热压烧结法制备Ag-Ti_(3)SiC_(2)-MeO复合材料。体积分数为Ag-20%Ti_(3)SiC_(2)-10%MeO(La_(2)O_(3)、Bi_(2)O_(3)、CeO_(2)和In_(2)O_(3))的致密度分别为92.3%、99.44%、89.56%和91.4%。体积分数为Ag-20%Ti_(3)SiC_(2)-5%MeO(La_(2)O_(3)、Bi_(2)O_(3)、CeO_(2)和In_(2)O_(3))致密度分别为96.82%、98.87%、92.79%和95.55%。增加MeO有助于提高Ag-Ti_(3)SiC_(2)-MeO复合材料的润湿性,Ag-20%Ti_(3)SiC_(2)-5%MeO(La_(2)O_(3)、Bi_(2)O_(3)、CeO_(2)和In_(2)O_(3))的接触角分别为60.4°、60.5°、66°和51°。

纤维素-金属氧化物在传感器中的应用研究进展

纤维素-金属氧化物作为一种复合材料同时具有有机半导体的柔性与无机半导体良好的电子传输能力。这种复合材料在传感器领域有着巨大的潜力与研究价值。本文综述了以ZnO、SnO_(2)和TiO_(2)为主的纤维素-金属氧化物复合材料在紫外、气体和生物等传感器研究中的应用,总结了纤维素-金属氧化物复合材料中纤维素的作用、金属氧化物的状态和形貌、纤维素与金属氧化物的连接方式、不同类型传感器的传感机理以及不同传感器的结构、性能和优缺点。希望通过对纤维素-金属氧化物在传感器中研究进展的总结与展望为相关研究以及行业发展提供一定的帮助。

双氢氧化物/官能化碳纳米管复合协效阻燃剂设计及应用

环氧树脂(EPs)广泛应用于飞机结构部件中,为其开发高性能阻燃剂对提高飞机防火安全性具有重要现实意义。本研究通过一锅法在交织的官能化碳纳米管(F-CNTs)骨架上生长镁铝双金属氢氧化物(MgAl-LDH)纳米片,构建得到二者的复合结构MgAl-LDH/F-CNTs。以MgAl-LDH/F-CNTs复合结构作为力学支撑,进一步负载CuMoO4纳米颗粒,最终得到适用于环氧树脂的MgAl-LDH/F-CNTs-CuMoO4协效阻燃剂。其中,MgAl-LDH/F-CNTs复合结构可助于实现各阻燃组分在环氧树脂聚合物基材中的均匀分散,相较于未经阻燃处理的环氧树脂材料,阻燃环氧树脂在燃烧测试中其峰值热释放速率可降低40.5%,总热释放量可降低7.49%,CO生成量和总烟气释放量可显著降低43.0%和26.3%,极限氧指数LOI提升38.2%,可见经阻燃处理后的EP复合材料阻燃性能显著提升。此外,经阻燃处理后环氧树脂拉伸、弯曲强度仅下降7.1%和22.4%,表明CNTs的添加以及MgAl-LDH/F-CNTs复合结构的构建能够有效补偿LDH添加对EP力学性能的影响。

C/C复合材料高熵氧化物涂层抗烧蚀性能

新一代高超声速飞行器热端部件服役温度不断提高,对表面防护涂层的相稳定性和抗烧蚀性能提出了更高的要求。本工作针对传统过渡金属氧化物ZrO_(2)、HfO_(2)涂层开展高熵化设计,采用高温固相反应结合超音速大气等离子喷涂制备(Hf_(0.125)Zr_(0.125)Sm_(0.25)Er_(0.25)Y_(0.25))O_(2-δ)(M1R3O)、(Hf_(0.2)Zr_(0.2)Sm_(0.2)Er_(0.2)Y_(0.2))O_(2-δ)(M2R3O)、(Hf_(0.25)Zr_(0.25)-Sm_(0.167)Er_(0.167)Y_(0.167))O_(2-δ)(M3R3O)三种高熵氧化物涂层,探究稀土组元含量对高熵氧化物涂层的相结构演变规律、相稳定性以及抗烧蚀性能的影响。M2R3O涂层和M3R3O涂层呈现优异的相稳定性和抗烧蚀性能,涂层经热流密度为2.38~2.40 MW/m^(2)的氧–乙炔焰烧蚀后仍保持物相结构稳定,未发生固溶体分解或析出稀土组元。其中M2R3O涂层循环烧蚀180 s后的质量烧蚀率与线烧蚀率分别为0.01 mg/s和–1.16μm/s,相比M1R3O涂层(0.09 mg/s、–1.34μm/s)以及M3R3O涂层(0.02 mg/s、–4.51μm/s),分别降低了88.9%、13.4%以及50.0%、74.3%,表现出最优异的抗烧蚀性能。M2R3O涂层的抗烧蚀性能优异归因于其兼具较高的熔点(>2200℃)和较低的热导率((1.07±0.09)W/(m•K)),使其有效防护内部的SiC过渡层以及C/C复合材料免受氧化损伤,避免了界面SiO_(2)相形成所导致的界面开裂。

镁铁镍复合氧化物的制备及其催化氨分解性能研究

采用溶胶凝胶法制备了不同计量比的镁铁镍复合金属氧化物,考查了其催化氨分解性能,结合一系列表征对催化剂构效关系进行了探讨。结果表明,复合金属氧化物催化活性明显高于传统的负载型非贵金属催化剂,Ni/Fe摩尔比的增加和碱土金属Mg的引入都有助于催化活性的增强,其中Mg_(0.2)Ni_(0.2)O_(n)在600℃时即达到96.9%的氨转化率。基于溶胶凝胶法制备复合金属氧化物具有微观形貌均一以及表面各种元素均匀分布的特点是其高活性的重要原因。

钴镍金属氧化物碳纳米纤维复合材料的制备及其电化学性能研究

采用静电纺丝的方法制备了钴镍比分别为2∶1、1∶1、1∶2的镍钴金属氧化物碳纳米纤维复合材料,通过XRD表征了3种复合材料的晶体结构、材料形貌,并通过SEM和能谱图分析了其组分,最后对材料进行了析氧反应电化学性能的研究。结果表明:钴镍比为2∶1时得到的复合材料作为析氧阳极催化剂的催化活性及稳定性最好。

煤化工废水处理用复合金属氧化物催化剂的制备与性能研究

针对煤化工废水处理过程中面临的催化剂效果较差问题,在活性焦ACO上成功负载了Fe_(3)O_(4)和CuO金属氧化物;通过比表面分析,说明活性焦ACO及ACO@Fe_(3)O_(4)-CuO复合金属氧化物催化剂均为介孔结构,有利于吸附污染物并与氧化剂充分接触。评价结果表明,ACO@Fe_(3)O_(4)-CuO/PS体系具有宽泛的pH适应范围,pH=5时去除效果最好。复合金属氧化物催化剂投加量为0.l5 g·L^(-1)、PS浓度为2.4 mmo1·L^(-1)的条件下对苯二酚降解效果最好,降解率可达93%以上。XRD结果表明,反应前后催化剂的形貌和结构均无明显的变化,具有良好的稳定性和循环利用性。经ACO@Fe_(3)O_(4)-CuO/PS体系处理后,在30 min内,生化尾水中的COD去除率达到了53%。经过180 min的反应后,50%以上的总酚也得到了去除,对于模拟实际煤化工含酚废水有较好的适用性。

金属氧化物基生物炭复合材料制备方法研究进展

综述了生物基炭材料不同来源的研究现状,重点介绍了金属氧化物基生物炭复合材料的制备方法,包括水解法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、超声法和水热-溶剂热法以及金属氧化物基生物炭复合材料在污水处理领域的广泛应用进展。详细地介绍了各种制备方法的优缺点。在下一步的研究中,一方面要努力实现低成本、高效率的大规模制备,另一方面也要加大对生物炭制备方法的研究力度。

生物质金属氧化物复合纳米材料用于污水除磷的研究进展

磷是水体富营养化的限制性污染因子,吸附法是污水深度除磷的常用技术之一。在众多吸附材料中,纳米金属氧化物因活性位点多、选择性强等特点被认为是理想的除磷吸附剂,但也存在易团聚、难操作、易流失等应用瓶颈。生物质材料来源广、成本低,具有丰富的孔隙结构和较高的比表面积,且富含羟基、羧基等功能基团,是纳米金属氧化物理想的载体材料。对生物基金属氧化物复合纳米材料在污水除磷领域的研究进展进行了总结和评述,介绍了材料的制备方法及深度除磷机制,并对其未来的研究发展方向进行了展望。

层状双金属氢氧化物及其复合材料在吸附重金属离子方面的研究进展

水体中重金属离子污染日益严重,因此寻求一种新型复合材料吸附剂成为环境修复领域需要关注的迫切问题。层状双金属氢氧化物(LDHs)作为阴离子交换型二维层状化合物,具有高比表面积、层间离子可交换且环境友好等优势,在吸附领域备受关注。针对近年来的研究现状,对LDHs及其复合材料进行简单概述,以及重点介绍在吸附重金属离子方面的最新研究进展,以期为LDHs及其复合材料协同吸附重金属离子的研究提供一些参考依据。

MoVO_(x)复合金属氧化物的快速合成及其催化甘油氧化性能研究

采用亚临界水热法快速合成了MoVO_(x)复合金属氧化物。考察了亚临界水热温度、n(Mo)∶n(V)对MoVO_(x)复合金属氧化物晶相组成、形貌、比表面积、氧化还原能力的影响。研究表明,在亚临界水热体系下可制备以V_(0.95)Mo_(0.97)O_(5)为主要晶相的MoVO_(x)样品;当制备温度为240℃、n(Mo)∶n(V)为1∶0.8时,V_(0.95)Mo_(0.97)O_(5)晶相质量分数可达到99.10%,且形貌为片状和棒状堆积结构;而当制备温度为280℃时,样品则呈现出明显的八面体结构。将所得MoVO_(x)样品用于催化甘油氧化反应,考察了其催化性能,结果表明,片状和棒状结构的比表面积高于八面体结构,片状和棒状的高比表面积结构可以很好地将催化剂内的氧化还原中心暴露出来,因此催化性能较高。在制备温度为200℃、n(Mo)∶n(V)=1∶0.8条件下制备的MoVO_(x)催化甘油氧化时,对丙烯醛和丙酮的选择性高达81.10%。

复合金属氧化物催化处理酚类污染废水的应用研究

为解决传统酚类污染废水治理时存在的不足,重点对催化湿式氧化法对酚类污染废水的治理展开研究,结合相关原理提出了复合金属氧化物的制备步骤和酚类污染废水治理的步骤,分别对7种两组分复合金属氧化物和2种三组分复合金属氧化物对酚类污染废水中COD和挥发酚的去除效果进行实验研究,得出三组分复合金属氧化物以Cu-Mn-Zn为代表为催化剂的最优选择。

多糖/金属氧化物复合膜的阻燃抗菌性研究

火灾隐患和公共卫生安全已成为影响人类安全和健康的主要潜在问题。在未来,环保和健康的多功能材料是必然趋势。通过流延法和逐层法制备了两种具有阻燃和抗菌性能的多糖复合膜:壳聚糖/卡拉胶/CuO复合膜(F_(CA/CuO/CS))、壳聚糖/卡拉胶/Fe_(2)O_(3)复合膜(F_(CA/Fe_(2)O_(3)/CS))。所制备的多糖金属氧化物复合膜具有规则的形貌,表现出较好的阻燃性和较强的抗菌性。其中,F_(CA/CuO/CS)由于Cu^(2+)与细胞内部的酶结合,阻碍细胞的新陈代谢,对金黄色葡萄球菌有更好的抑菌效果;相比F_(CA/CuO/CS),F_(CA/Fe_(2)O_(3)/CS)的极限氧指数值为38%,具有较好的阻燃性能。

Ag_(2)O-NiTi-LDH复合材料的构建及其光催化氧化乙硫醇性能研究

本文将氧化银(Ag_(2)O)负载到镍-钛层状双金属氢氧化物(NiTi-LDH)上以构建Ag_(2)O-NiTi-LDH复合材料。通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV-vis、电化学工作站和FT-IR等技术对样品进行表征。采用静态吸附-光催化的方法对乙硫醇进行吸附氧化降解。结果表明:复合材料中Ag_(2)O和NiTi-LDH之间存在相互作用,使得Ag_(2)O-NiTi-LDH复合材料比单一基体材料的带隙能小,光生电子-空穴的分离和迁移效率高;在光催化实验中,单一的基体材料NiTi-LDH对乙硫醇的光催化效果不明显,Ag_(2)O和Ag_(2)O-NiTi-LDH虽然都能将乙硫醇光催化氧化成硫酸盐,但Ag_(2)O-NiTi-LDH复合材料光催化氧化降解效率高于Ag_(2)O。

纳米双羟基复合金属氧化物的阻燃性能

研究了纳米尺寸双羟基复合金属氧化物 ( Mg Al-CO3 -LDH)的结构及其对聚氯乙烯 ( PVC)复合材料的阻燃抑烟性能 .通过 X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、热分析、粒度分析等手段对 LDH进行了表征 .结果表明 ,LDH粒径约为 5 0～ 1 0 0 nm.用透射电镜考察了 LDH与 PVC的复合物尺寸及形貌特征 ,得出改性的LDH在 PVC中能以一次粒子均匀分散 .将氧指数、UL-94垂直燃烧测试结果与文献值对比 ,实验所制备的纳米 LDH对软 PVC具有良好的阻燃效果 .烟密度测试结果表明 ,纳米 LDH是软 PVC良好的抑烟剂 ,每1 0 0份软 PVC仅添加 2 0～ 4 0份 LDH,就可使软 PVC的产烟速率及最大烟密度下降约 4 0 % .

稀土及过渡金属氧化物改性纳米碳酸钙/天然橡胶复合材料的结构与性能

用镧、铈、钐、钬和镱稀土 (Ln)氧化物 (Ln2 O3 )及锌、钴和镍过渡金属 (TM)氧化物 (TMO)制备了稀土氢氧化物包覆纳米碳酸钙 [NCaCO3 -Ln(OH) 3 ]和过渡金属氢氧化物包覆纳米碳酸钙 [NCaCO3 -TM(OH) 2 ]。将二者分别加入 1 0 0份 (质量 ,下同 )天然胶乳 (NRL)中 ,保持体系的pH值约为 1 2 ,于 85℃下恒温搅拌 1h ,采用凝聚共沉法制备了稀土氧化物改性纳米碳酸钙 /天然橡胶复合材料 [NR/NCaCO3 -Ln(OH) 3 ]及过渡金属氧化物改性纳米碳酸钙 /天然橡胶复合材料 [NR/NCaCO3 -TM(OH) 2 ]。结果表明 ,所选用的Ln2 O3 与TMO对NCaCO3 均具有优良的改性作用 ,对硫化胶有显著的增强作用 ,其中以La2 O3 ,Sm2 O3 ,ZnO的改性效果为佳 ,且三者最佳用量依次为 0 5 0 ,1 0 0 ,2 5份。扫描电子显微镜分析表明 ,NCaCO3 -La(OH) 3 ,NCaCO3 -Sm(OH) 3 ,NCaCO3 -Zn(OH) 2 与NRL的界面结合牢固 ,并形成拉丝结构。动态力学分析表明 ,与未改性纳米碳酸钙填充天然橡胶 (NR/NCaCO3 )的硫化胶相比 ,NR/NCaCO3 -Sm(OH) 3 和NR/NCaCO3 -Zn(OH) 2 硫化胶的玻璃化转变温度稍有上升 ,内耗也略有增大。