氨基改性介孔分子筛吸附CO_(2)的研究进展

人为CO_(2)排放量持续增加导致温室效应愈演愈烈的情况仍为当今面临的最为急迫的问题之一。氨基改性介孔分子筛因具有CO_(2)吸附量高、吸附速率快等优点,成为近年来研究热点。本文综述了用胺对一系列常见的介孔分子筛进行改性的研究进展,以及它们的CO_(2)吸附性能。还分别讨论了物理浸渍、化学嫁接和双功能化对分子筛改性的优缺点。综合分析后对氨基改性介孔分子筛研究方向提出展望。

功能基团改性CeO_(2)介孔材料的制备及其吸附性能研究

合成氨基和羧基功能基团改性CeO_(2)介孔材料,实验研究了其对Cu^(2+)的吸附性能。结果显示:当pH=9.0时,羧基改性的CeO_(2)对Cu^(2+)的吸附效果最好,吸附率达95.94%;氨基改性的CeO_(2)对Cu^(2+)的吸附效果当pH为8.0时最佳94.56%;随着吸附液初始[Cu^(2+)]的增大,Cu^(2+)的去除率先增大后减小,当初始[Cu^(2+)]分别为40 mg/L和30 mg/L,吸附效果最好;羧基改性CeO_(2)吸附剂用量为0.12 g/L时,对Cu^(2+)的吸附率最大为94.56%;吸附剂用量为0.16 g/L时,氨基改性CeO_(2)对Cu^(2+)的去除率趋于稳定91.36%,该吸附过程符合准二级动力学模型。

介孔氧化铝改性及其CO_(2)吸附性能研究

近年来,化石燃料燃烧排放的CO_(2)威胁着环境,在化石燃料燃烧的同时捕集CO_(2)进行高效利用越来越关键。介孔氧化铝负载金属吸附CO_(2)前景广泛,本文通过以介孔氧化铝为载体负载不同活性金属吸附CO_(2),采用N2吸附-脱附、XRD、热重等表征评价了吸附剂的性能,金属改性的介孔氧化铝可以增加吸附剂载体的表面碱性位数量,为CO_(2)提供了更多的吸附位点,从而提高了对室温气体CO_(2)捕集。

钴离子改性的介孔TiO_2抗菌性能研究

[目的]开发不需要人造光源和太阳光直射激发的,以及改性离子不易泄漏的新型无机抑菌材料。[方法]合成金属离子Co改性的锐钛矿型二氧化钛介孔材料,并用N2解析付仪、XRD进行表征,确认其结构。在无紫外光和人造光源直射的条件下,对材料进行抑菌性能以及细菌吸附研究。[结果]抑菌试验表明这种材料在无紫外光和人造光源直射条件下对大肠杆菌有一定抑制作用和吸附作用。[结论]该研究对其他金属离子改性的抑菌介孔材料的研究有一定的借鉴作用。

介孔TiO_2可见光改性研究

介孔TiO2作为催化剂降解污水中有机污染物颇有发展前景,目前主要的研究工作是使TiO2的光响应波长由紫外光向可见光发展。系统介绍了TiO2的光催化降解有机污染物的原理及掺杂改性机理,并指出光催化领域现今存在的问题以及发展趋势。

可见光响应介孔TiO_2的掺杂改性的研究进展

介孔TiO2凭借其无毒、比表面积大、稳定性良好以及光催化活性较高等优点,被认为是一种极具发展前景的光催化剂。为提高其光催化效率,目前最重要的工作是使TiO2的响应波长由紫外光向可见光拓展。系统阐述了TiO2光催化和掺杂机理以及离子掺杂和上转换发光剂掺杂这两种行之有效的改性途径,并对今后介孔TiO2的研究方向提出了建议。

Fe掺杂改性介孔TiO_2的制备及表征

为解决介孔TiO_2在光催化处理染料废水中可见光利用率低的问题,采用溶胶-凝胶法制备介孔Fe/TiO_2光催化剂.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)和N2/吸附-脱附等检测手段表征介孔材料的形貌结构和晶型组织;以亚甲基蓝染液(MB)为目标降解物,研究材料的光催化性能.结果表明:复合材料中TiO_2晶粒主要以锐钛矿的形式存在,平均粒径在5~30nm之间;Fe的掺入和NaOH处理提高了材料的比表面积,达到85.03m2/g,其吸收边带红移至687nm,禁带宽度减小到1.80eV.而且NaOH处理后的Fe/TiO_2光催化剂对亚甲基蓝染液的降解率远高于单一光催化剂的.

改性介孔TiO_2对亚甲基蓝的光催化降解

以四氯化钛为钛源采用溶胶凝胶法制备了介孔TiO_2材料,并对所制备的材料采用不同浓度的酸碱溶液进行了水热处理。通过SEM、XRD、N_2/吸附-脱附等检测手段对样品进行了表征。以氙灯(500 W)为光源,亚甲基蓝为目标降解物,考察了样品的光催化性能。结果表明:6 mol/L NaOH水热处理后的介孔TiO2对亚甲基蓝的吸附及光催化降解效果都有很大提高,且pH变化对光催化降解影响不大。

介孔TiO_2材料的改性及其应用的研究进展

介孔TiO2材料由于具有特殊的性能展示了广阔的潜在应用前景,近年来备受关注。对纯介孔TiO2的合成现状和介孔TiO2的改性方法进行了综述,着重介绍了通过引入金属杂质的改性方法及其应用。

介孔TiO_2的水热法制备及其光催化性能

以二钛酸钾(K2Ti2O5)经离子交换得到的无定形水合二钛酸(H2Ti2O5·xH2O)为原料,与葡萄糖溶液在220℃下进行水热反应,再在空气中520℃焙烧,制备出介孔TiO2.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N2吸附、透射电子显微镜(TEM)等技术对样品进行了表征.结果表明,该介孔TiO2具有微米级棒状或针状形貌,晶粒大小为12.3nm,比表面积为106m2·g-1,孔容为0.31cm3·g-1,孔径为8.06nm,焙烧处理后晶型仍是锐钛矿相.水热生成的碳抑制了晶粒的团聚生长和晶型的转变,提高了介孔TiO2的热稳定性.甲基橙降解实验评价了介孔TiO2的光催化性能,结果发现其活性与商用TiO2催化剂P25相当,而其较大的粒径更容易回收再利用.以碘化钾为探针反应,表明介孔TiO2的光催化机制以光生空穴氧化为主.

锐钛矿型纳米TiO_2介孔粉体表面织构的研究

以硫酸钛和尿素为原料 ,聚乙二醇 -1 0 0 0为空间构造剂 ,1 0 4℃下经尿素水解均匀沉淀法研制颗粒分散均匀、粒径可控的高热稳定性锐钛矿型纳米 Ti O2 介孔粉体 ,并对其晶相、颗粒大小、比表面积、形貌和孔道结构进行了表征 .结果表明 ,未经任何热处理的 Ti O2 粉体即为锐钛型晶相 ,颗粒为均匀分散的类球型颗粒 ,且颗粒间形成直通型的介孔孔道 ,其孔径在 1 0～ 30 nm之间 .控制焙烧温度可以达到控制颗粒大小及形貌的目的 ,经 85 0℃焙烧 5 h的样品仍保持锐钛矿型晶相 ,未出现向金红石型晶相转变的迹象 .

掺杂TiO_2介孔材料的合成与表征

基于溶胶-凝胶过程,以非表面活性剂有机小分子三乙醇胺为模板剂,合成了TiO2及Fe3+/V5+-TiO2介孔材料.利用XRD,TEM,BET,UV-Vis DRS等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及吸光性能.研究结果表明,利用乙醇萃取法脱除模板剂可形成具有蠕虫状孔道结构的TiO2介孔材料,而利用焙烧法在450℃脱除模板剂时可引起孔道的塌陷.掺杂Fe3+或V5+可稳定材料的介孔结构,适宜的掺杂摩尔分数为0.5%.于450℃下焙烧后,掺杂Fe3+/V5+的TiO2的平均孔径分别为10.5和9.6nm,比表面积分别达到103.59和90.80m2/g.相对于P25光催化剂,掺杂Fe3+或V5+的TiO2吸光带边红移至可见光区,说明掺杂离子在此合成过程中可有效地进入TiO2的晶格结构而引起其微观电子结构的改变.

介孔TiO_2的材料合成及其在光催化领域的应用

在紫外光照射下TiO2是一种高效的光催化材料,具有重大的应用价值。近年来,随着纳米材料科学的发展,介孔材料的独特性质越来越受到人们的重视。介孔TiO2材料被证明在降解有害气体、有机染料等方面具有比传统颗粒TiO2更高的光催化活性。本文综述了介孔TiO2材料的合成方法及其在光催化领域的应用。

一步溶剂热法合成C掺杂介孔TiO_2可见光光催化材料

在无模板剂的条件下,以钛酸四丁酯为钛源,采用一步溶剂热法,在乙醇体系中合成出C掺杂TiO2球状介孔可见光光催化材料.通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附仪、X射线光电子能谱(XPS)、固体漫反射(UV-Vis)以及光降解罗丹明B实验等对其进行了结构表征和性能测试.实验结果表明,合成样品为锐钛矿晶型,材料表现为由纳米粒子堆积而成的大小均一的球形形貌.TiO2材料的结晶度和粒子形貌大小可以通过乙酸加入量来进行调控,这对于实际应用具有重要意义.同时,通过测试证明样品中的C原子进入TiO2晶格内部,取代了O原子的位置,窄化了TiO2内部的能带结构,从而大大提高了材料的可见光光催化活性,结果证明合成材料对污染物具有很好的吸附性能和光降解性能.

TiO_2修饰的介孔分子筛MCM-41的合成、表征及光催化性研究

首次以三种不同的含钛有机物为氧化钛的前驱体,合成了三种TiO_2呈单层分散状态的TiO_2修饰的介孔分子筛MCM-41,并以XRD,FT-IR,液氮温度下N_2吸附-脱附曲线,固体UV-vis漫反射等表征手段对其结构特征和氧化钛分散状态进行了研究.TiO_2在介孔分子筛MCM-41孔道中分散,MCM-41仍能保持骨架结构,没有品相TiO_2生成;TiO_2与MCM-41孔道表面的≡Si—OH以化学键连接,生成Si—O—Ti键;TiO_2在MCM-41内孔壁呈均匀单层分散状态;TiO_2粒子的减小使其对紫外光的吸收发生明显的蓝移现象.并以苯酚降解反应为模型检验合成的具有光催化性的TiO_2修饰的MCM-41的光催化活性.

纳米TiO_2介孔薄膜的模板组装制备研究

以TiCl4为无机前驱体、三嵌段高分子共聚物EO20PO70EO20为模板剂，在非水条件下制备了有序的锐钛矿TiO2纳米晶介孔薄膜。通过热重-差热(TG-DTA)分析、X射线衍射(XRD)分析、原子力显微观察(AFM)及N2吸附-脱附等测试对样品进行了表征。结果表明，薄膜具有均一的大介孔孔径(～10nm)，其BET比表面积为150m^2·g^-1，薄膜较宽的无机壁厚显著提高了介孔结构的热稳定性。通过红外(IR)光谱分析考察了溶胶-凝胶过程中发生的物理化学变化。在对薄膜表面形貌进行AFM观察的基础上初步探讨了嵌段共聚物EO20PO70EO20对薄膜孔结构形成的导向机理。

复合模板剂下有序介孔TiO_2的制备研究

在复合模板剂聚氧乙烯十二烷基醚(Brij35)和聚乙二醇(PEG)下,制备出有序介孔TiO2.用XRD、HRTEM、SEM、FT-IR和N2吸附脱附等方法进行表征;并通过对反应过程中电导率和粘度的连续监测,分析有序介孔TiO2形成过程.研究表明,介孔TiO2为规整的六方排列结构,在低于400℃焙烧,有序结构稳定性高,比表面积达252m2·g-1,孔径3.4nm,晶型为锐钛矿;经500℃焙烧,有序介孔结构破坏,并开始出现金红石型晶相.有序介孔TiO2形成过程是基于在高极性介质中非极性的碳氢链聚集成为胶束,同时钛酸丁酯(TBOT)在已形成的胶束上聚集,在酸作用下不断水解缩聚而形成有序介孔结构,有效控制水解和聚合过程是控制介孔材料结构形成的关键.

钇掺杂TiO2介孔材料可见光催化降解甲基橙的研究

以非离子表面活性剂三嵌段共聚物聚环氧乙烯醚-聚环氧丙烯醚-聚环氧乙烯醚P123和聚乙二醇(PEG)为复合模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO2光催化剂。研究了催化剂制备条件和反应条件对光催化性能的影响。Y掺杂后,催化剂的可见光催化降解甲基橙活性增加。用BET、XRD和FT-IR等对催化剂进行了表征。

pH值对介孔TiO_2吸附水中低质量浓度As(Ⅲ)的影响研究

研究了pH值对无定型介孔TiO2表面吸附速率的影响。水中低质量浓度的As(Ⅲ)在介孔TiO2表面的吸附速率可以用表面配合模型来模拟和计算,pH值可通过影响H3AsO3的各级离解形态和TiO2的表面羟基化程度进而影响吸附速率(k)和最大吸附量(Qm)。H3AsO3的各种形态在TiO2羟基化/质子化表面(Ti—OH2+、Ti—OH)的吸附速率常数可以通过非线性回归计算得到。结果表明,在近中性的pH值下(pH=6.3～8.0),表观吸附速率常数为0.034 6～0.037 2L/(mg.min),吸附速率大;在较高或较低的pH值条件下,吸附速率显著降低。当pH值为3.04时,其吸附速率k为0.015 7L/(mg.min);当pH值为9.96时,其吸附速率k为0.017 1 L/(mg.min)。最大吸附速率出现在pH值为8.0左右,而最大吸附容量发生在pH值为9.26左右,与H3AsO3的pKa1(9.22)在数值上非常接近。动力学方程计算得到的Qm为4.415mg/g(pH=9.26),而Langmuir吸附等温式和Dubinin-Radushkevich(D-R)吸附等温式(pH=9.03)计算得到的Qm分别为4.79mg/g和4.57 mg/g,不同方法的计算结果比较接近。由于地下水多为弱碱性环境,最大吸附速率和吸附容量均发生在弱碱性条件下对吸附除砷是有利的。