Co_(3)O_(4)/CeO_(2)异质结制备及其在碱性介质中电催化析氧性能

通过简易的两步法制备一系列Co_(3)O_(4)/CeO_(2)异质结。其结构、形貌和微结构分别通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)表征。在碱性介质中,其电催化析氧性能随着Co_(3)O_(4)/CeO_(2)质量比的变化而变化,并有一最佳值。当Co_(3)O_(4)和CeO_(2)质量比为58.5%时,在1.0 mol·L^(-1) KOH溶液中,10 mA·cm^(-2)的电流密度下,过电位为347 mV,Tafel斜率为72.7 mV·dec-1,并且稳定性良好。此时的过电位低于Co_(3)O_(4)(440 mV)、商用RuO2(359 mV)和CeO_(2)(570 mV)。X射线光电子能谱(XPS)显示Co_(3)O_(4)的部分电子向CeO_(2)转移。这导致复合材料的导电性提高,CeO_(2)表面的氧空位浓度和活性氧物种增加。

高性能环氧树脂／碳纳米管复合物的热分析研究

用差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)和动态力学热分析仪(DMTA)研究了多壁碳纳米管(MWNTs)/高性能4,4′-二氨基二苯甲烷四缩水甘油环氧树脂(TGDDM)/4,4′-二氨基二苯基砜(DDS)复合物的热性能.Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa的非等温固化动力学研究发现,随着MWNTs含量的增加,复合物固化反应的活化能先减小后增大.TGA研究表明,MWNTs的添加对环氧树脂热稳定性影响很小.碳纳米管填充到TGDDM/DDS体系后,复合物的储存模量随着MWNTs含量的增加而增大,而玻璃化温度却随之减小.

氨基酸离子液体-MDEA混合水溶液的CO2吸收性能

为改善N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液对CO2气体的吸收性能,选择了四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])、四乙基铵甘氨酸([N2222][Gly])、四甲基铵赖氨酸([N1111][Lys])、四乙基铵赖氨酸([N2222][Lys])4种功能性离子液体作为活化剂与其复配组成新型CO2吸收剂。用恒定容积法考察了总质量分数为30%的混合溶液吸收CO2的性能,分析了离子液体在水溶液中与MDEA通过质子传递相互促进吸收CO2的机理。实验结果显示离子液体能够显著提高MDEA水溶液吸收CO2的速率,且吸收速率随着添加量的增加而提高。在本文所用的几种混合吸收剂中,阴离子为赖氨酸的离子液体混合吸收剂具有较高的吸收负荷;而[N1111][Gly]-MDEA混合溶液对CO2的初期吸收速率最快,同时[N1111][Gly]-MDEA混合吸收剂的再生效率高于其他离子液体混合吸收剂,达到98%。

环氧沥青的热分析

采用差示扫描量热仪(DSC)和热失重分析仪(TGA)研究了环氧沥青的固化行为,玻璃化转变和热稳定性,并与纯沥青进行了比较。DSC研究表明,环氧沥青的121℃等温固化反应属于自催化反应,自制的环氧沥青要比进口的环氧沥青固化速度快。经过环氧树脂固化后,沥青的玻璃化温度升高,在高温时出现的熔融峰消失。TGA结果表明,在热失重达到1%时,环氧沥青的热稳定性要高于纯沥青的热稳定性,并且自制环氧沥青的热稳定性要高于进口环氧沥青的热稳定性。

壳聚糖改性絮凝剂絮凝性能的研究

壳聚糖是一种性能优异的天然高分子材料。由于糖环上含有氨基,在酸性溶液中易形成阳离子型聚电解质,在水处理中显示出良好的絮凝性能。为了进一步提高壳聚糖的水处理性能,人们还通过化学方法制备高效壳聚糖改性絮凝剂材料。本文以一种壳聚糖改性絮凝剂——壳聚糖接枝聚丙烯酰胺共聚物为研究对象,以高岭土悬浊液为模拟水样,通过实验室烧杯实验,系统地研究了该材料的实际絮凝性能,考察了新型絮凝剂投加量和实际絮凝效果与原水温度、浊度的对应关系,并从絮凝机理角度讨论了絮凝剂投加量的变化规律。

H_2SO_4处理的Nb_2O_5/γ-Al_2O_3催化剂表面酸性与催化性能研究

用Hammett指示剂法、红外光谱(IR)、示差扫描量热鄄热重法(DSC鄄TG)和微型催化反应装置等研究了H2SO4处理的负载型Nb2O5/γ鄄Al2O3催化剂表面酸性和催化异丁烯(IB)与异丁醛(IBA)反应生成2,5鄄二甲基鄄2,4鄄己二烯(DMHD)的催化性能。结果表明随所用H2SO4浓度增加,Nb2O5/γ鄄Al2O3催化剂表面酸性增强,B酸量增加,L酸量先增加后下降。经H2SO4处理的Nb2O5/γ鄄Al2O3催化剂的催化活性明显增加,但当H2SO4浓度超过0.05mol·L-1时催化活性又急剧下降,这可能是因为在H2SO4处理的催化剂表面形成的强酸中心上,产物分子进一步转化为积炭且封闭催化剂活性表面,导致催化活性下降。

氨基酸离子液体-MDEA混合水溶液对CO2的降膜吸收

氨基酸离子液体对CO2吸收速度快,而N-甲基二乙醇胺(MDEA)有较高的CO2吸收负荷,因此选用四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])与MDEA水溶液复配成混合吸收剂用于CO2的降膜吸收。用恒定容积法研究了混合吸收剂吸收CO2的性能,实验结果显示,提高CO2分压和增大[N1111][Gly]浓度均能提高混合吸收剂对CO2的单位体积吸收容量,平衡摩尔吸收率也随CO2分压提高而增大,但与[N1111][Gly]浓度无关。在逆流降膜塔中考察了混合吸收剂对CO2的吸收,发现降膜吸收过程中[N1111][Gly]浓度、CO2和混合吸收剂的流动状况均对降膜传质系数有影响,综合各影响因素,通过量纲分析方法得到了吸收系数的关联式。

通过聚苯的磺化和碳化制备酸性树脂-碳复合材料

用浓硫酸在170oC下处理聚苯,发生了磺化和碳化过程,生成了一种酸性树脂-碳复合材料.其比表面积为14m2/g,与磺酸基相关的强酸量为1.2mmol/g,氨吸附量热测定的起始吸附热较高,表明表面磺酸基没有形成焦硫酸根;部分磺酸基在400oC以上才开始分解,表现出很高的热稳定性.该强酸性复合材料在异戊烯与甲醇醚化生成甲基叔戊基醚的反应中显示出较高的催化活性,优于用葡萄糖碳化和磺化得到的强酸性碳材料.

表面活性剂对环氧树脂固化反应及性能的影响

用热分析手段研究了非离子型表面活性剂Triton X-100对4,4′-二氨基二苯甲烷环氧树脂(TGDDM)/4,4′-二氨基二苯基砜(DDS)环氧树脂固化行为和性能的影响。DSC非等温固化反应动力学研究表明,1%(质量分数,下同)的表面活性剂对固化反应有促进作用,但10%的表面活性剂抑制了固化反应。DSC的等温固化反应中,表面活性剂抑制固化反应的进行。TGA研究表明,表面活性剂的加入对环氧树脂热稳定性影响很小。DMTA研究结果说明,表面活性剂在环氧树脂中起到了增塑剂的作用,并且和环氧树脂是互容的,表面活性剂的加入使得环氧树脂的储存模量减小,玻璃化温度逐渐降低。

多聚甲醛二甲基醚在双酚F合成中的应用

采用多聚甲醛二甲基醚（PODE_n）代替甲醛与苯酚（Ph）在磷酸（PA）催化下反应合成双酚F。结果显示,随着n（n=1~5）的增加,双酚F的收率呈现为抛物线型,先增加后减小。当n为2时,双酚F的收率达到最大,为95.8%。而双酚F的选择性随n的增加而逐渐减小。与传统的以甲醛为原料合成双酚F相比,以PODEn为原料合成双酚F具有显著的高选择性优点。综合比较,PODE_n同系物中PODE_2最适合代替甲醛合成双酚F。该文还考察了苯酚投料比n（Ph）∶n（PODE_2）、磷酸投料比n（PA）∶n（PODE_2）、反应温度（θ）和反应时间（Time）对以PODE_2为原料合成双酚F的收率、选择性和产物分布的影响。在单因素实验基础上,采用响应面法优化,建立了双酚F收率的二次线性回归方程,获得了最佳的工艺条件。在反应温度90℃、n（Ph）∶n（PODE_2）=16.4∶1和n（PA）∶n（PODE_2）=5.49∶1操作条件下,双酚F的收率和选择性分别可达99.0%和95.8%。

多孔硅纳米材料的制备及在高能锂电池中的应用

多孔硅纳米材料具有巨大的比表面积,可调控的物理化学性质,在药物治疗、传感、能源储存与转化等领域拥有巨大的应用前景。尤其在高能量密度锂离子电池领域,多孔硅由于其丰富的孔道结构能有效释放充放电过程中硅体积变化带来的巨大应力以及大大地缩短锂离子传输距离,而引起了人们的广泛研究兴趣。但是,开发简便快速的方法来合成结构可调变的多孔硅纳米材料仍是当前研究的挑战。近年来,一些用来合成多孔硅纳米材料的方法已有报道。我们基于本课题组最近的研究进展和近年来相关文献,比较详细综述了近年来多孔硅纳米材料的制备方法以及重点关注其在高能锂电池领域的应用。最后,对多孔硅纳米材料的未来发展方向做了进一步的展望。

负载型MoO3/γ-Al2O3催化剂中晶格氧的丙烷氧化脱氢反应性能

采用X射线衍射(XRD),氢气程序升温还原(H2-TPR)和无氧脉冲反应评价等研究了MoO3在γ-Al2O3载体表面的分散状态和负载型MoO3/γ-Al2O3催化剂晶格氧物种的丙烷氧化脱氢反应性能。结果表明在γ-Al2O3表面MoO3分散容量的实测值(4.73Mo6+/nm2)与按照"嵌入模型"估算的理论分散容量(4.90Mo6+/nm2)接近。在分散容量以下,键合在γ-Al2O3表面孤立的Mo-O-Al物种倾向于分散在相邻的空位上且通过Mo-O-Mo化学键相连形成聚合的表面MoOx物种。随着MoO3负载量增加,Mo-O-Al键合方式逐步转变为Mo-O-Mo键合方式,钼离子周围的氧离子活泼性下降,导致丙烷氧化脱氢反应活性下降。超过分散容量以上的Mo离子以晶相形式存在。由于钼离子表面利用率下降,尤其是多层的晶相氧化钼表面Mo-O-Mo物种难以与载体表面铝离子键合,导致与钼离子相结合的氧离子可移动性下降、反应活泼性降低,催化剂的丙烷氧化脱氢反应活性急剧下降。

A Global ab initio Potential Energy Surface for F+H_(2)→HF+H

采用多参考组态相互作用方法和 aug-cc-pV5z 基组并虑及 Davidson 修正计算了反应体系 F+H_2→HF+H 的约15,000个对称性唯一的构型点的势能值,并利用三次样条插值发展了该体系的三维全域势能面.在反应入口通道,还考虑了旋轨耦合效应.

高浓度甘氨酸离子液体水溶液的降膜特性研究

功能化离子液体作为一种新兴的绿色材料,具有广泛的应用前景.采用高精度红外热成像系统,研究了高浓度四甲基铵甘氨酸离子液体和甘氨酸钠水溶液在均匀加热的竖直平板上的降膜过程.实验结果表明:Marangoni效应普遍存在于流体降膜过程中,且主要受到加热温差以及体系粘度的影响.实验还首次观测到高浓度二元离子液体体系降膜过程中的分叉流型,通过分析比较了此分叉流型的发生条件,为进一步的工业应用提供了依据.

用于高性能锂硫电池的二维氮硫共掺杂多孔碳纳米片的快速合成

本工作基于工业炼油产品沥青,开发了一种无金属、氮和硫共掺杂多孔碳纳米片(NSPC)的合成方法。获得的多孔碳纳米片具有高比表面积(339 m^(2)·g^(-1))和优异的固硫能力。同时,高含量氮、硫共掺杂可以有效增强碳材料的导电性,同时促进多硫化物的高效催化转化。通过熔融法固硫后,制备得到的NSPC/S电极具有较高的比容量和优异的循环稳定性(在0.6C电流密度下,200次循环后容量为762 mAh·g^(-1)),实现了高含量氮和硫共掺杂的二维多孔碳材料的快速批量生产并用于高性能锂硫电池正极材料。

模拟退火研究CO2在Ar团簇中的结构和熊量性质

采用模拟退火算法研究了范德华团簇ArN-CO2（N＝1－19）的结构和能量性质．利用一个最近得到的Ar-CO2的势能面及Aziz的Ar－Ar作用势能，采用两体加和近似来构建团簇的高维势能面，再根据一个精心设计的退火进度表来采样玻璃态相空间以得到最低能量构型．与其他较轻的稀有气体形成的RgN-CO2团簇不同，Ar-CO2团簇表现出特有的结构和能量性质，比如小尺度团簇的相关性质随尺寸大小剧烈变化，而在第一溶剂化层形成后演进趋势较平缓．

制备方法对FeMnCeO_(x)催化剂(超)低温NH_(3)-SCR性能的影响

锰基催化剂在(超)低温氨选择性催化还原(NH_(3)-SCR)反应中具有优异的催化性能,但抗硫性差等问题限制了其进一步工业化应用。通过改变活性组分比例及调控制备方法等手段对FeMnCeO_(x)催化剂的理化性质和NH_(3)-SCR催化性能进行了优化研究,结果表明:采用溶胶-凝胶法制备的FeMnCeO_(x)(S)催化剂比采用共沉淀法制备的FeMnCeO_(x)(C)催化剂的催化性能更优,能够在80~150℃温度范围内获得超过90%的NO转化率;与此同时,FeMnCeO_(x)(S)催化剂在120℃、体积分数为0.01%的SO_(2)气氛中能够保持活性稳定,具有优异的耐硫性。结合催化剂的织构性质、表面酸性、氧化还原性能及表面物种化学态的表征结果,发现利用溶胶-凝胶法制备的催化剂样品具有更优异的氧化还原性、更强的表面酸性及更多利于低温SCR反应的表面物种,同时其NH_(3)-SCR反应遵循Eley-Rideal反应机理,上述因素综合作用使FeMnCeO_(x)(S)表现出更好的脱硝性能。

秸秆材料的改性及其在水处理中的应用研究

当前水体污染问题日趋严重,寻求高效、环保,且成本低廉的水处理剂一直以来是水处理技术研究中的重要方向之一。秸秆是一类农作物废弃物,材料中富含纤维素和木质素等天然高分子,来源十分广泛,且是一类可再生资源。然而目前过剩的秸秆材料大多仍是通过焚烧处理,这不仅给大气环境带来危害,还造成资源的极大浪费。将秸秆材料通过适当的处理和改性,作为水处理剂,应用于污水处理中,无疑具有重要的现实意义和经济价值。本文详细综述了近年来国内外就秸秆材料的改性处理方法及其在水处理中的应用研究情况。

热固性环氧树脂改性沥青粘结剂的性能研究

以环氧树脂为沥青改性剂制备了热固性环氧沥青粘结剂。利用示差扫描量热仪(DSC)、动态热力学分析(DMA)、万能材料试验机和布氏旋转粘度计研究了环氧树脂改性沥青粘结剂的等温和非等温固化反应、玻璃化转变温度(Tg)、阻尼行为、力学性能和粘温特性。结果表明,环氧沥青粘结剂等温固化反应属于自催化反应,沥青的加入大大地降低了环氧树脂的固化热,其固化后只有1个Tg(远高于纯沥青的Tg),说明环氧树脂和沥青有很好的相容性。环氧沥青粘结剂还具有优异的阻尼行为,很高的拉伸强度和韧性。

壳聚糖磁性微球的制备及在水处理中的应用

系统介绍了壳聚糖磁性微球的一般实验室制备方法,并对其在当前水处理领域中,针对不同受污水体(如:含金属离子污水、染料污水等)的应用进行分类综述,并探讨其作用机理.