介孔材料低温氮气吸脱附的孔道网络模型

介孔结构的表征和分析对于介孔材料的开发至关重要,其中低温氮气吸脱附法是最常用的介孔表征方法之一。然而,目前氮气吸脱附法采用的分析模型仍基于平行孔假设,无法描述脱附过程堵孔现象,以及获取孔道连通性等重要孔结构信息。本文建立了低温氮气吸脱附的孔道网络模型,用于分析介孔结构对氮气等温吸脱附行为的影响。通过对比氧化铝材料的氮气吸脱附实验数据和模拟结果,证实了建立的孔道网络模型能很好地描述介孔材料中低温氮气吸脱附行为。模拟结果表明平均孔径较小时,毛细凝聚分压低,液氮堵孔效应显著,氮气吸脱附曲线回滞环的范围和面积较大;孔径分布较宽时,小孔和大孔数量均较多,毛细凝聚和堵孔效应显著,回滞环面积较大;孔道连通性不会影响吸附过程,但会通过改变堵孔效应显著影响脱附过程,连通性越差,堵孔效应越强。证实了堵孔效应对氮气脱附过程影响显著,因而氮气吸脱附法需要考虑堵孔效应,建立的孔道网络模型也可为介孔结构分析提供合理的模型工具。

介孔分子筛Fe-MCM-41和Cu-MCM-41吸附U(Ⅵ)的试验研究

以介孔硅基材料(MCM-41)为基底,以Cu、Fe为改性材料,利用体积浸渍法和蒸氨法分别合成了Fe-MCM-41和CuMCM-41两种复合材料。通过静态序批实验,考查了p H、吸附时间、投加量以及U(Ⅵ)初始浓度等因素对Fe-MCM-41和CuMCM-41吸附U(Ⅵ)的影响。试验结果表明,当溶液p H为5,温度为30℃,吸附时间为180 min,Fe-MCM-41和Cu-MCM-41的投加量各自为0.2 g/L,U(Ⅵ)初始浓度为10 mg/L时,Fe-MCM-41和Cu-MCM-41对U(Ⅵ)的最大吸附率分别为93.0%和84.2%。Langmuir吸附等温模型和准二级动力学能较好的拟合Fe-MCM-41和Cu-MCM-41对U(Ⅵ)的吸附过程,理论饱和吸附量分别为211.94 mg/g和185.94 mg/g。FTIR和BET等分析手段表明,Fe-MCM-41和Cu-MCM-41对U(Ⅵ)的吸附为单分子层吸附,以化学吸附为主。用0.1 mol/L的HCl作解析剂,循环5次后吸附率仍高达90%和80%以上,说明Fe-MCM-41和Cu-MCM-41具备较好的重复利用特性。

InCl_3/HMS介孔催化剂的结构及其催化烷基化作用特征

介孔固体烷基化催化剂的研究和开发是现今催化和环境等领域的重要课题之一。以人工合成HMS(hexagonalmesoporoussilica)介孔新材料为载体,采用浸渍蒸发法制备了InCl3/HMS负载型介孔固体催化剂,应用XRD和N2等温吸附技术表征了该催化剂介孔结构特征,考察了InCl3负载量、活性前驱物、反应温度、反应物和催化剂重复使用等不同条件下InCl3/HMS催化剂催化烷基化反应的作用特征。研究结果表明,制备的InCl3/HMS催化剂仍具有介孔结构,孔径介于2.0～2.3nm;活性组分InCl3负载量与催化烷基化活性相关,在负载量为1.41mmolInCl3·(gHMS)-1载体时,催化剂活性最高;过多的InCl3负载量,催化剂孔容和比表面积的降低,说明InCl3积聚于HMS载体孔道内,降低了催化活性;HMS负载不同活性组份前驱物ZnCl2和InCl3后,对于苯和苄氯烷基化反应的活性为InCl3/HMS>ZnCl2/HMS;在InCl3/HMS催化剂上,苯与苄氯烷基化催化反应(苯过量)符合一级动力学方程;在同样的InCl3/HMS催化剂上,对苯和不同取代苯的烷基化反应的催化反应活性高低次序为苯>甲苯>对二甲苯;初步研究了重复使用的催化剂活性变化,结果说明催化剂表现出较好的可重复使用性。这些结果还初步表明InCl3/HMS催化烷基化机理可能在于催化剂表面的氧化还原作用。

多巴胺及介孔材料对电子烟储油棉的改性

以多巴胺及介孔硅基材料对电子烟储油棉进行改性,探索其对烟油的吸附及解吸的影响。将电子烟储油棉置于多巴胺水溶液中,得到表面吸附聚多巴胺的改性储油棉。以甲苯二异氰酸酯作偶联剂,使多巴胺改性储油棉表面吸附介孔材料。通过称量法、热失重分析,测定两种改性储油棉的烟油吸附与解吸效果。结果表明:(1)储油棉经多巴胺改性后,其饱和单位吸附量提高约50%。(2)在多巴胺改性储油棉基础上吸附介孔材料后,大孔径介孔材料使储油棉的饱和单位吸附量进一步提高8.57%,小孔径介孔材料使其提高3.23%。(3)改性储油棉的烟油完全解吸所需温度略有提高,但均小于储油棉自身分解温度275℃,表明烟油可以在储油棉发生自身分解前完全解吸。

负载铀偕胺肟螯合功能材料解吸研究进展

铀是保障核能稳定发展的重要战略资源,陆地铀资源不足已引起广泛关注。海水中铀资源总量是陆地铀资源的1000倍以上。为确保铀资源的稳定供给,从20世纪50年代开始,对海水中提取铀资源的探索研究从未停止,含偕胺肟基螯合吸附剂分离回收铀已成为最具工业应用前景的潜在功能材料。针对提铀过程中负载铀偕胺肟材料解吸中存在的诸多重要问题,本文综述了近年来从偕胺肟基负载铀材料解吸铀研究进展,阐述了酸溶液、碱性溶液及有机溶液等对负载铀偕胺肟材料的解吸性能、机理和特点,探讨了对铀构成解吸竞争共存金属离子的影响,基于对解吸条件评价,提出了未来亟待研究和解决的问题,为先进解吸技术在海水提铀领域大规模发展与应用提供参考。

TiO_2负载介孔材料的制备及性能

通过水热法一步合成了负载TiO_2的介孔吸附剂,并通过FTIR对材料的结构进行了分析,将所制备的介孔吸附剂应用于光催化染料废水中的罗丹明B和亚甲基蓝,结果表明:仅10min样品对罗丹明的最大吸附量可达20.54mg/g,对亚甲基蓝的最大吸附量可达23.85mg/g。对罗丹明需50min催化作用,降解率达99%以上,对亚甲基蓝只需25min催化作用,降解率达99%以上。

工业染料废水介孔吸附剂的制备及其光催化性能

以P123为模板、正硅酸乙酯为硅源,通过水热法一步合成了负载TiO2的介孔吸附剂,并通过红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD)等方法对其进行表征.透射电镜(TEM)以及氮吸附测试结果表明,样品PS1孔径为5.23nm,比表面积为798.97m2/g,样品PS2的孔径为4.90nm,比表面积为866.64m2/g.光催化降解实验结果显示,PS1对亚甲基蓝(MB)和罗丹明B(RB)的最大吸附量分别为23.79mg/g和17.56mg/g,PS2对MB和RB的最大吸附量分别为23.05mg/g和20.05mg/g;PS1和PS2对RB的最大光降解量均为25.2mg/g左右,到达最大光降解量的时间分别为50min和120min;PS1和PS2对MB的降解在25min内均达到最大,最大光降解量均稳定在24.9mg/g左右.结果表明,PS1和PS2均对MB有较好的光催化效果.

低浓度萘在SBA-15上吸附等温线推算

为了获取低挥发性有机物的吸附等温线,基于Langmuir方程,提出一种推算低浓度低挥发性有机物的吸附等温线的方法.脱附活化能由改进的程序升温脱附模型进行动力学分析获得,由此获得的Langmuir方程中的平衡常数B,较经典程序升温脱附模型求算值更接近本征值,且不受是否发生再吸附现象影响;饱和吸附量可结合吸附剂表征结果可得到.此方法应用于低浓度萘在SBA-15上的吸附等温线的推算,脱附活化能为58.37 k J·mol^(-1),平衡常数为0.01149 Pa^(-1),饱和吸附量为55.11 mg·g^(-1),相对误差约5%,与实验值较好吻合.