离子液体/H2O2体系脱硫实验研究

选取四种不同种类离子液体(ILs),1-丁基-3-甲基咪唑溴化物([Bmim]Br)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Bmim]HSO4)、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐([Bmim]H2PO4)与30%H2O2溶液在温和条件下对两种高硫脱灰煤样(LS、QX)进行脱硫实验研究。用化学法测定脱硫前后煤样形态硫含量,并利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及热重(TG)对脱硫前后的煤样进行表征。结果表明,离子液体的加入使H2O2氧化脱硫能力增强,煤中硫铁矿硫和有机硫化物硫被显著脱除;经ILs/H2O2体系作用后的煤样中小粒径的颗粒减少,颗粒间的缝隙增大,煤表面的凹坑明显,热重实验结果表明,ILs/H2O2体系作用后的煤样相对于原煤热失重增大,部分挥发性物质释放峰温提前。

Cu-Zr复合氧化物催化耦合甘油和CO_(2)合成碳酸甘油酯

采用水热法合成了一系列不同Cu-Zr物质的量比的Cu1-xZrxO_(2)双金属氧化物,以此为催化剂,将生物柴油生产过程副产物甘油与温室气体CO_(2)耦合反应制备精细化工产品碳酸甘油酯。结果表明,Zr掺杂量不同,催化剂对甘油羰基化反应效果呈现明显差距,最佳反应条件下,Cu0.99Zr0.01O_(2)催化剂具有最佳催化性能,甘油转化率和碳酸甘油酯选择性分别达到64.1%和85.9%。并且发现与纯CuO和纯ZrO_(2)相比,Cu1-xZrxO_(2)复合氧化物在甘油与CO_(2)耦合反应体系中表现出更强的催化活性,结合X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N2吸附-脱附、程序升温还原(H2-TPR)、程序升温脱附(TPD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征手段,推测高活性与Zr在CuO表面的分散程度、催化剂表面氧物种含量及酸碱性位点数量有关。此外,为了研究催化剂的稳定性,以Cu0.99Zr0.01O_(2)催化剂作为基准进行了循环性能测试,结果表明,经过六次循环后,甘油的转化率和碳酸甘油酯的选择性未发生明显变化,说明该催化剂稳定性良好。

一维ZnO纳米材料的制备技术研究

ZnO是一种良好的半导体材料,可以很容易通过形貌的控制以及金属和非金属离子掺杂而获得更佳的光电性质。ZnO的导电性比TiO_2高几个数量级,有利于电子的快速传输,在低温下易于溶解处理,具有较稳定的结构,而且可以应用不同的技术制备成各种形貌,如纳米棒、纳米片等。与传统ZnO粉体相比,一维的ZnO纳米材料具有较高的长径比、更高的电子密度和较低的功函数,在太阳能电池、光催化领域有着重要应用前景。为研究易于制备、成本较低的ZnO纳米材料制备技术,详细列举和对比了较成熟的7种ZnO纳米材料的制备技术,为以上研究领域学者提供参考。

植物还原制备纳米金过程中黄酮类物质的作用、外界影响因素及其应用

植物还原法制备纳米金(Gold nanoparticles, GNPs)绿色经济、易操作、原材料可再生,避免了有毒化学试剂的使用以及物理法高成本的投入,为GNPs的制备提供了新的途径。然而,植物种类繁多且生物成分复杂,以植物提取液为整体制备GNPs不同的活性组分会互相干扰,使GNPs合成机制变得复杂。此外,提取液与金前体浓度、酸碱度、温度等外界因素也直接影响着GNPs的合成。系统的综述了黄酮类物质在合成GNPs过程中的还原与保护机理,外界因素在转化率、形貌粒径、分散性等方面的影响规律以及GNPs在抗癌,药物传递,抗菌,催化等领域的应用,最后展望了植物法制备GNPs的局限性。对调控制备GNPs活性组分的作用机制以及制备条件的优化具有指导意义。

褐煤基活性炭的制备及其电化学性能研究

以HCl-HF法脱矿物质处理后的云南莲花塘褐煤和内蒙古白音华褐煤以及这两种褐煤所制备的半焦为原料,将原料以KOH为活化剂的化学活化法制备活性炭,考察KOH用量和炭化终温对煤基活性炭比表面积、孔径分布及孔体积的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积与孔隙分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等测试手段表征活性炭的结构及表面性质。利用电化学工作站对活性炭电极进行循环伏安特性(CV)、交流阻抗特性(EIS)和充放电特性(GCD)分析,利用蓝电电池测试系统测试扣式电容器的电容保持率。结果表明:采用脱矿物质处理后的褐煤为原料,以KOH为活化剂的化学活化法,碱煤质量比为4∶1,炭化终温为800℃的条件下制备的活性炭的比表面积和孔体积最大;在此工艺条件下,莲花塘褐煤基活性炭的比表面积为2728 m^(3)/g,孔体积为1.58 cm^(3)/g,白音华褐煤基活性炭的比表面积为1824 m^(3)/g,孔体积为1.00 cm^(3)/g;将这两种活性炭作为电极材料,所制备的活性炭电极在电流密度为1 A/g时,比电容分别为246 F/g和244 F/g,在电流密度为20 A/g时,比电容分别为205 F/g和202 F/g,比电容下降率分别为16.7%和17.2%,表现出良好的高倍率特性;在1 A/g的电流密度下测试所制备的扣式电容器,经8000次循环后的比电容保持率达99.87%,体现出褐煤基活性炭良好的电化学性能。

氯化锌-水蒸气协同活化玉米芯制活性炭的研究

以宁夏农业废弃物玉米芯为原料,制备对亚甲基蓝(MB)吸附性能最优条件下的氯化锌活性炭(ZnAC),并在此条件基础上利用氯化锌-水蒸气来协同活化制备不同活化温度下的活性炭(ZnHAC)。利用BET、XRD、FT-IR和SEM分析ZnAC和ZnHAC的结构和表面特性,阐释活化机理。结果表明:ZnCl_(2)单独活化玉米芯的最佳条件为活化温度为500℃、活化时间为1 h、锌料质量比为1.5∶1;所制活性炭的比表面积为2299.75 m^(2)/g,累积总孔容为1.28 cm^(3)/g,对MB吸附量为531.56 mg/g;此活性炭介孔率高达95%以上,且随着温度的升高,介孔率都有所增加,说明提高温度有利于介孔的形成。相对于ZnAC_(T-1.5-1),通入水蒸气之后ZnHAC_(T-1.5-1)的比表面积和孔容都有明显增大,其中ZnHAC_(800-1.5-1)的比表面积比ZnAC_(800-1.5-1)增加了349 m^(2)/g,而介孔孔容、总孔容及孔径近乎增加1倍,ZnHAC_(800-1.5-1)活性炭表面含有更丰富的无定型碳。水蒸气的通入丰富了活性炭的结构,增加了活性炭表面的含氧官能团,提高了炭结构的无序化程度,使活化效果更为显著。

磺酸型中空多孔碳微球基固体酸催化煎炸废油的酯交换反应

以中空多孔碳微球(HPCMs)为载体,依次经过酰胺化、H_(2)O_(2)氧化和氯磺酸磺化后制得磺酸型中空多孔碳微球基固体酸(SHPCMs)催化剂,借助SEM、TEM、氮气物理吸脱附、XPS、TG和boehm滴定法等对催化剂的理化性质进行了表征.结果表明,该催化剂具有中空多孔结构,表面成功接枝磺酸基团,表面酸量为13.0 mmol/g,比表面积为11.5 m^(2)/g,平均孔径为4.39 nm,在酯交换反应中表现出良好的催化性能,在最佳反应条件下(反应温度120℃、反应时间7 h、醇油物质的量之比16∶1),脂肪酸甲酯的产率为98.60%.

煤气化粗渣制多孔吸附材料对亚甲基蓝的吸附研究

以煤气化粗渣为原料,分别采用化学法(酸化高温法)和物理法(超声波法)对其进行微观扩孔,并对扩孔后的吸附材料(G1和C1)进行表面改性,制备出改性后的吸附材料G2和C2。利用SEM,BET,XRD和FT-IR对吸附材料的表面形貌、微观结构和官能团组成等进行表征分析,并研究4种吸附材料对水溶液中亚甲基蓝(MB)的吸附特性。结果表明,在同等实验条件下,所制备的4种吸附材料均具有介孔特性,但C1,C2比G1,G2具有更大的比表面积和总孔容,比表面积和总孔容表现为C1>C2>G1>G2。各吸附材料表面均含有以絮状物质形式存在的无定形碳。G1,G2表面粗糙,孔结构丰富,大量的无定形碳阻塞了孔道;而C1,C2表面粗糙且存在明显的断裂层和裂隙孔,孔道结构丰富。MB吸附实验表明,4种吸附材料对MB的吸附效果表现为C1>C2>G1>G2,因材料改性剂影响了样品中Si—O键的含量,阻塞了孔结构,未能明显改善材料的吸附性能。在25℃下,4种吸附材料(用量为100 mg)对浓度为60 mg/L、体积100 mL的MB溶液进行吸附,其吸附过程均符合伪二阶动力学模型和颗粒内扩散模型。在实验条件下,物理法处理后的气化粗渣在孔结构和吸附能力方面均比用化学法处理后的气化粗渣更具有优势。

微波辅助脱除煤中有机硫的机理研究

为阐明微波场联合过氧乙酸(PAA)脱除煤中有机硫的机理,选取山西临汾(LF)、宁夏宁东(ND)、山西灵石(LS)和河南洛阳(LY)脱矿物质煤及三种含硫模型化合物苄硫醇(Benzyl mercaptan, BM)、苯并(b)噻吩(Benzo (b) thiophene,BT)和二苯基亚砜(Diphenyl sulfoxide,DS)作为研究对象。微波功率为100 W,并联合PAA,辐照1-5 min,通过X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析固相中硫形态的变化;通过离子色谱仪(Ion chromatography,IC)分析脱硫后液相中SO2-4 的浓度;通过气相色谱-质谱联用仪(Gas chromatography/mass spectrometry,GC/MS)分析萃取物中硫形态的变化。结果表明,有机硫化物硫的含量高,脱硫率大,LY和LS最大脱硫率分别高达55.06%和45.78%,ND和LF最大脱硫率分别为31.24%和28.21%,煤中的硫醇比噻吩和亚砜更易脱除,且脱硫过程中硫形态逐渐向高价态转化,含硫键在微波场中断裂,最终可被PAA氧化为SO2- 4 。

金属离子及羧基单体对PAM水凝胶性能的影响

将丙烯酰胺(AM)与羧基单体共聚,并浸泡在阳离子溶液中制备了一系列双网络水凝胶。采用SEM、FTIR以及TGA表征了水凝胶的微观结构以及离子键强度,借鉴橡胶弹性理论计算了水凝胶的有效交联密度和有效交联点间的相对分子质量,利用电子拉力机考察了金属离子和羧基单体对水凝胶拉伸强度的影响。结果表明,单网络水凝胶网络结构不均匀,强度仅为3.3kPa;Ca^(2+)、Fe^(2+)、Cu^(2+)与羧基双齿配位,水凝胶强度提高至43、54、22 kPa;Fe^(3+)与羧基三齿螯合,网络结构最致密,拉伸强度高达6123 kPa。此外,AM与衣康酸和丙烯酸共聚所得水凝胶强度均大于4.0 MPa,而与马来酸共聚仅为1.0 MPa。Fe^(3+)的引入不仅提高了水凝胶的力学性能,还赋予了水凝胶自愈合性能,愈合后的水凝胶抗拉强度可达130 kPa。

贵金属液相非均相催化氧化甘油制备二羟基丙酮的研究进展

阐述了化学法中以分子氧为氧化剂,负载型贵金属催化剂液相非均相催化氧化甘油制备二羟基丙酮(DHA)过程的研究进展。叙述了多种贵金属催化剂催化氧化甘油制备DHA的效果及其反应过程中的影响因素。最后对负载型贵金属液相非均相催化氧化甘油制备DHA的研究过程进行展望。

H_(2)O_(2)-咪唑类离子液体脱除煤中硫分及灰分研究

为了考察H_(2)O_(2)-咪唑类离子液体体系脱除煤中硫分和灰分的效果,选取具有相同阳离子的5种亲水性离子液体和2种疏水性离子液体(ILs),即:[BMIM][Br],[BMIM][Cl],[BMIM][BF_(4)],[BMIM][HSO_(4)],[BMIM][H_(2)PO_(4)],[BMIM][PF_(6)]和[BMIM][NTf_(2)],分别与30%H_(2)O_(2)共同作用于宁东SM煤,对反应后的离子液体进行回收再利用。用化学法测定反应前后煤样的形态硫,并用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)、比表面及孔隙度分析仪(BET)及热重分析仪(TG)等对反应前后煤样进行表征。结果表明:离子液体的加入,改善了H_(2)O_(2)的脱硫脱灰能力,其中H_(2)O_(2)-[BMIM][PF_(6)]体系处理后煤样的脱硫率比单纯H_(2)O_(2)处理增大了18.76%,H_(2)O_(2)-[BMIM][NTf_(2)]体系处理后煤样的脱灰率比单纯H_(2)O_(2)处理增大了27.50%。疏水性离子液体比亲水性离子液体对H_(2)O_(2)脱硫脱灰的改善作用更为明显。FT-IR表征结果表明,经H_(2)O_(2)-ILs体系作用后煤样中的含硫官能团的特征峰强度相对于H_(2)O_(2)单独作用的煤样明显降低,说明离子液体作用可使煤中的硫分被有效脱除。XRD表征结果表明,经H_(2)O_(2)-ILs体系处理后煤样中石英等各种矿物质的衍射峰强度相对于H_(2)O_(2)单独作用的煤样明显降低,说明离子液体作用煤中的灰分被部分脱除。BET表征结果表明,H_(2)O_(2)-ILs体系处理后煤样相比于H_(2)O_(2)单独处理煤样,其比表面积和平均孔径都有所增大,说明离子液体的加入使煤的结构更加松散。TG表征结果表明,H_(2)O_(2)-ILs体系处理样在热解过程中比原煤有更多的挥发性物质逸出,发热量小幅度降低。离子液体经过7次循环利用,随着循环次数的增加,脱硫脱灰效果稍有下降。

高强度耐溶胀仿软骨PVA/CS水凝胶的合成及性能

利用冻融循环并浸泡柠檬酸钠的方法,制备了聚乙烯醇/壳聚糖(PVA/CS)复合水凝胶。通过FTIR、XRD,DSC和SEM表征了其结构和形貌,并测试了其机械性能。结果表明,PVA单网络水凝胶网孔尺寸在1.5~8.2μm,自由水含量为76.2%,有效交联密度为0.0288 mol/L,抗拉和抗压强度仅为0.2和1.4 MPa。而复合水凝胶由于氢键与离子键的协同交联作用,其网孔尺寸和自由水含量分别降低至1.5μm和1.4%,有效交联密度提高至0.4210 mol/L,抗拉和抗压强度分别为9.3和16.6 MPa。同时,该水凝胶还具有优异的抗疲劳与耐溶胀特性,连续压缩10次后水凝胶的抗压强度和韧性分别为初始值的88.1%和84.3%,在去离子水中溶胀平衡后的抗拉强度高达4.3 MPa。

金属材料割线模量峰值与其弹性极限的相关性

为了快速确定金属材料单轴应力状态下的弹性极限或屈服应力,对高碳钢与低碳钢进行了拉伸和压缩试验,绘制了割线模量-应变曲线,分析了割线模量峰值与弹塑性变形的相关性.结果表明,在应力-应变全过程中割线模量存在明显峰值,且达到峰值后呈现衰减特征.峰值所在的位置与其弹性极限具有较为稳定的对应关系,因而通过确定该峰值所在位置可以间接确定弹性极限.割线模量峰值与弹性极限均可能受到加载速度、边界条件或应力状态等因素的影响,还可能存在尺寸或形状效应.

强韧抗溶胀水凝胶的简单构筑及性能

以聚乙烯醇(PVA)和壳聚糖(CS)为原料,采用循环冻融法制备了前驱体水凝胶(PVA-CS),并经过浸泡氯化钠溶液和透析后处理构筑了强韧抗溶胀复合水凝胶(PVA-CS-6.16-30).采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射分析仪(XRD)、差示扫描量热分析仪(DSC)及流变仪表征了两种水凝胶的微观结构,采用拉力机测试了其机械性能.结果表明:由于结晶微区、氢键及链缠结等协同交联作用,PVA-CS-6.16-30具备高效能量耗散机制.与前驱体PVA-CS相比,PVA-CS-6.16-30的交联密度由7.69×10-4mol/cm^(3)增加至9.97×10-4mol/cm^(3),自由水含量由62.8%降低至52.6%,网络尺寸由6.11 nm降低至5.21 nm,凝胶分数由58.6%增加至86.8%,PVA结晶度由14.8%增加至17.2%,其抗拉强度、断裂伸长率、韧性及抗压强度分别为2.9 MPa,229%,3.3 MJ/m^(3)和7.6 MPa.此外,该复合水凝胶还具有优异的耐溶胀与抗蠕变性能.在37℃的PBS缓冲溶液中浸泡7 d后,其抗拉和抗压强度分别高达2.8和7.5 MPa,优于常见水凝胶.商品化的原料、简单的构筑方法及优异的综合性能有望推动水凝胶在组织工程和生物医疗领域的应用.

紫藤化学成分和药理活性研究进展

紫藤是豆科紫藤属植物,作为观赏植物在中国多地有栽培。在民间,紫藤常常被用于治疗腹水浮肿、关节肿痛、通风、小便不利等病症。前期研究表明紫藤含丰富的化学成分,包括萜类、黄酮类、酚类、生物碱、凝集素类、有机酸等;紫藤的粗提物和单体成分表现出多种药理活性,如抗氧化、降血压、抗癌、抗病毒作用、抑菌作用、凝集作用等,说明紫藤具有重要的药物研究价值。然而,迄今为止有关紫藤化学成分和药理活性研究的工作仍未见综述报道,因此,开展对紫藤的化学成分和药理活性的研究进行系统综述,将为更深层次的开发利用紫藤药材资源提供理论依据。

阴极扫描法恢复三氧化钨光电化学水氧化性能及其机制

三氧化钨(WO_(3))是典型的半导体材料,因其具有良好的光电化学(PEC)特性而受到了广泛的研究。但经电解后,WO_(3)光阳极会的PEC催化活性将出现急剧地衰减,导致其无法循环使用,造成了浪费。为了解决这一科学问题,实验以钨酸钠(Na_(2)WO_(4)·2H_(2)O)为钨源,HCl为酸源,通过沉淀法制备了WO_(3)粉体。然后,采用刮刀涂布工艺制备了涂层厚度约为15μm的WO_(3)/FTO电极。并采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对其结构、形貌及组成进行表征。XRD和Raman结果表明,制备的WO_(3)具有单斜结构。通过FE-SEM观察发现,WO_(3)的表面形貌是由10~30 nm的纳米颗粒组成。PEC测试结果表明,电解前的WO_(3)/FTO电极在1.5 V vs.Ag/AgCl偏压作用下,可以产生7.7 mA/cm^(2)的饱和光电流,是同等条件下电解后WO_(3)/FTO电极的3.7倍(2.1 mA/cm^(2))。但经过阴极扫描后,可以使WO_(3)/FTO电极的饱和光电流恢复至8.1 mA/cm^(2),这与电解前相比,恢复率达105%。在对WO_(3)/FTO电极PEC性能恢复机制的研究过程中发现,WO_(3)表面O原子的结合状态是决定其PEC性能恢复的重要因素。

超声波辅助侧柏叶水提液制备粒径可控的银纳米颗粒

使用植物质制备银纳米颗粒的方法具有绿色、经济、环保的特点,受到全球科学家的青睐。本实验使用超声波辅助侧柏叶水提液制备银纳米颗粒的新方法,得到粒径可控的球状银纳米颗粒。通过实验得出,超声波可提高侧柏叶植物质的提取效率且对植物质的性质无明显影响,超声波辅助反应可制备出粒径更小的银纳米颗粒并可提高产率。此外,超声波功率、银离子浓度、侧柏叶植物质浓度的调整均可制备出不同粒径范围的银纳米颗粒。

光热协同效应在催化反应中的应用研究进展

近几年,随着催化研究的逐渐深入,将两种或多种手段耦合,能够明显地改善催化性能,其中光热协同催化是当前新型催化技术研究的焦点.我们介绍了光热协同催化在能源合成领域的应用,尤其在光热催化CO2转化、污染物降解、制氢和费托合成等反应.研究结果表明,两者的有效结合可以超越单独热催化或光催化所能达到的效果,在某些反应中能够明显提高产物的收率,改善目标产物的选择性以及降低反应的温度.最后还展望了光热协同催化发展的前景,以及目前仍然面临反应机理尚不明确和合适催化剂的筛选等问题.

向日葵制活性炭对亚甲基蓝的吸附研究

含有亚甲基蓝(MB)的废液直接排放会造成严重的水体污染。为研究生物质活性炭对MB的吸附性能,以农业废弃物向日葵为原料、磷酸(H3PO4)为活化剂,制备粉状活性炭(PAC)和块状活性炭(BAC),并研究PAC对MB的吸附性能。利用比表面积测试(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等方法解析活性炭的孔结构和表面特性。结果表明:活性炭前驱体的形状对活性炭的微观结构有较大的影响。PAC比BAC具有更大的比表面积(分别为701.95 m^(2)/g和566.49 m^(2)/g)和总孔体积(分别为2.23 cm^(3)/g和1.04 cm^(3)/g);PAC和BAC的平均孔径分别为7.31 nm和12.66 nm,均具有介孔材料的结构特性。两种活性炭表面均分布着丰富的含氧官能团和大量疏松的无定形碳,而存在的偏磷酸盐对孔隙起到支撑作用,这为MB的吸附提供了更多的活性位点和吸附通道。在25℃、pH为8、PAC用量为50 mg条件下,PAC对100 mL质量浓度为200 mg/L的MB溶液的吸附效果最好,吸附率达到72.2%。吸附过程符合伪二级动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir等温吸附模型。