石墨烯基气凝胶吸附材料在空气净化领域的研究进展

综述石墨烯气凝胶的制备方法及石墨烯基气凝胶作为吸附材料在空气净化领域中的应用现状，总结目前石墨烯气凝胶材料存在的问题，并对石墨烯气凝胶在空气净化吸附方面的未来发展方向提出展望。结果表明：石墨烯气凝胶是一种具有大比表面积、高孔隙率、多吸附位点的良好空气净化材料，经改性后的石墨烯气凝胶对气体污染物具有可观的化学吸附能力，结合自身物理吸附性能，成为了近年来备受关注的空气净化材料之一。     

密闭空间有害气体的吸附材料研究

吸附剂的发展是制约吸附技术运用的重要因素.在分析目前国内外吸附材料的特性的基础上,针对其存在的问题,研制出了新型的有害气体吸附材料,通过实验证明,这种吸附材料能够有效地去除密闭空间中较典型的有害气体,对CO2、H2S、NH3以及NO2的消除率均达到了82%以上.重点介绍了净化材料的工业化制备方法,通过多次试验,优化了材料的制备方法,解决了制备净化材料的关键技术.     

石墨烯结构型氨气传感器研究进展

石墨烯基气体传感器具有噪声低、能耗小和常温下即可检测等优点,在医疗诊断、气体检测和农业生产等方面有着广泛的应用。然而,传统石墨烯型传感器往往存在着恢复时间长和选择性低等问题。为了使传感器工作更加灵敏,开发基于石墨烯及其衍生物的复合新型气敏材料用以降低恢复时间和提高选择性,是当前的主要研究热点。简要介绍了近年来石墨烯复合气敏材料（如金属氧化物半导体、导电聚合物、金属有机骨架化合物、二维过渡金属碳氮化物等）用于氨气检测的研究现状,展望了其在微机电系统集成化等领域的应用前景。     

石墨烯吸附材料的制备与应用研究进展

石墨烯具有独特的结构、优异的性能,在诸多领域有广泛的应用.石墨烯层的原子均为表面原子,其表面积非常大,是天然的吸附材料.其易于制备、成本低廉等优势使得石墨烯吸附材料成为水处理研究中的热点.石墨烯及其复合材料已经在重金属、染料、杀虫剂、抗生素、石油等污染物的治理方面得到应用.综述了石墨烯吸附材料的制备方法以及其在污水处理方面的应用.分析了污染物在石墨烯吸附材料上的吸附行为,并讨论了石墨烯与污染物的相互作用.着重关注官能团对石墨烯吸附材料性能的影响,从化学视角提出了设计高效石墨烯吸附剂的思路.     

CO2和CO分子在五边形石墨烯表面的吸附行为

五边形石墨烯具有多种优秀的特性,其较大的比表面积和非直接带隙可能有利于气体分子的吸附. 本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,逐步研究了两种常见的气体分子CO₂和CO在五边形石墨烯表面的吸附行为. 根据五边形石墨烯的结构特点,以及CO₂和CO的分子形态,CO₂总共有四种吸附方式,而CO则有六种吸附方式. 通过计算吸附能、电荷转移、吸附距离、能带间隙、电荷密度和态密度、分波态密度等指标,探究这两种气体分子不同方式的吸附情况. 结果显示,气体分子的不同吸附方式对吸附行为有明显的影响. 而且在同种情况下,CO普遍比CO₂分子有更好地吸附效果. 但由于气体分子与基底之间未能形成化学键,CO₂和CO在五边形石墨烯表面的吸附是比较弱的物理吸附.     

金属有机骨架材料的应用研究

金属有机骨架(MOFs)是由含氧、氮等的多齿有机配体(大多是芳香多酸和多碱)与过渡金属离子自组装而成的配位聚合物,本文对该材料在气体吸附、电化学、催化、载药材料等方面的应用进行了介绍。     

掺杂Pt/Pd石墨烯体系的气体吸附性

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算分析了Pt/Pd 2种过渡金属元素掺杂的石墨烯吸附O2和CO体系的原子和电子结构,对本征石墨烯和掺杂后石墨烯体系吸附气体的吸附能、电荷转移、能带结构和电子态密度进行分析对比.由掺杂前后的结果分析发现,本征石墨烯吸附气体时的吸附能与电荷转移都较小,Pt/Pd原子的掺杂使吸附体系的吸附能和电荷转移显著增大.由于基态Pt原子核外电子d轨道未满,费米能级附近电子态密度较高,而Pd原子核外电子d轨道全满,掺杂Pt原子的石墨烯体系吸附能、电荷转移都比掺杂Pd原子的石墨烯体系大,掺杂Pt原子改善石墨烯气敏性能.     

污水处理用气凝胶的研究进展

污水中常见的污染物有重金属离子、油类和染料等,气凝胶以其密度低、孔隙率高、比表面积大等特点,拥有作为新型高效吸附材料的潜力.在污水处理方面具有应用前景的气凝胶材料主要有SiO2气凝胶、石墨烯气凝胶、碳纳米管气凝胶、氮化硼气凝胶、纤维素气凝胶和壳聚糖气凝胶等.本文主要介绍了各种气凝胶制备、改性以及复合工艺对气凝胶吸附性能...     

计算模拟软件在晶态多孔材料气体吸附与分离方面的应用

晶态多孔材料因其独特的结构可确定性与功能基元的可调节性在气体的储存与分离方面有着重要的应用前景。利用计算模拟软件研究晶态多孔材料的吸附行为,不仅可以对材料的结构与性能的关系有更深层次的认识,而且可以指导材料吸附性能的优化,降低实验难度和成本。该文介绍了计算模拟软件在晶态多孔材料吸与分离方面的应用。     

玉米芯活性炭的制备及储气性能

天然气、氢气、二氧化碳等气体的吸附研究在洁净气体代油燃料的强化存储、温室气体减排、大气治理等方面具有重要意义,其重点内容是高效吸附材料的开发．以玉米芯为原料,采用磷酸活化法制备了含有较高中孔比例的活性炭,其比表面积达到1,610,m2/g,孔容为1.72,cm3/g,中孔体积达到1.14,cm3/g,占孔容的66％．测定了H2、N2、CH4和 CO2在该吸附剂上的吸附等温线．在0.4,MPa 时,CO2对 CH4的选择性达到2.76,对 N2的选择性达到7.63,对 H2的选择性达到42.31,具有良好的分离应用前景．测定了水存在条件下甲烷在该活性炭上的吸附等温线,由于孔尺寸有利于甲烷水合物的生成,因此甲烷吸入量较在干燥吸附剂上提高了82％．根据克劳修斯-克拉佩龙方程计算了甲烷水合物的生成焓为-64.37,kJ/mol．     

沸石分子筛在气体吸附分离方面的应用研究

基于各工业气体的物理性质和沸石分子筛独特的结构、表面极性及电性,介绍了A型、X型分子筛及天然沸石等沸石分子筛在气体吸附分离方面的应用情况,并对工业气体吸附分离中沸石分子筛吸附剂的进一步发展做了展望。     

基于石墨烯和模间干涉的光纤气体传感器

为了实现对空气中有毒、有害气体进行精确监测预报,提出了一种石墨烯包裹的拉锥与错位级联型光纤气体传感器.包裹在光纤锥形传感区域的单层石墨烯和错位熔接的光纤导致的模间干涉,会使沿光纤表面传输的倏逝场得到大幅增强,提高了对折射率的灵敏度,其灵敏度可以达到1.2×10⁴nm.随着石墨烯表面吸附的气体分子量的增加,复合波导的有效折射率会发生规律性的变化,从而引起干涉波长的衰减和移动,进而通过检测输出光信号的变化而实现气体分子浓度的检测.研究表明,该传感结构具有体积小、机械强度好、光谱品质好、灵敏度高等优点.     

石墨烯材料在气体传感器中的应用

介绍了石墨烯作为气敏材料在气体传感器件中的应用特点,包括所用石墨烯的制备方法,不同方法合成的石墨烯在器件加工时的特点,不同类型的传感器对气体的检测情况,以及该类传感器的主要缺陷和改进的一些基本方法.结合作者的部分工作,指出与半导体材料复合的方式代表了石墨烯在气体传感器领域应用的一个主要方向.     

海泡石坡缕石吸附有机气体研究

本文采用衍射、红外、电泳等手段，作了坡缕石和海泡石吸附有机气体的研究。发现气体吸附量与气体温度、蒸汽压、气体分子偶极矩、样品纯度、矿物结晶度有关；实验表明坡缕石海泡石对有机气体的吸附为物理吸附     

超临界CO2气体在挤出和注射成型中的应用

超临界气体是一种具有独特性质的气体,已经在萃取分离、分析技术、化学工程、材料科学、生物医学工程、环境保护等很多领域得到广泛的应用。介绍了超临界气体的性质以及近年来超临界CO2气体在高分子材料挤出、注射成型等加工过程中的原理及应用,并对此技术在高分子加工中存在的问题和未来的发展前景进行了总结和展望。     

碳纳米管气体传感器综述

碳纳米管是一维纳米结构,具有表面吸附能力强,导电性良好和电子弹道传输特性等优势,这些力学、电学、物理和化学性能使得其成为制作纳米气体传感器的理想材料。运用碳纳米管制作的气体传感器具有灵敏度高、响应速度快、尺寸小和能在室温下工作等诸多优点,是很有前景的气体传感器。本文对碳纳米管气体传感器研究进行了综述,并对其研究及应用前景进行了展望。     

锐钛矿型TiO_2（101）表面吸附NO_2微观特性的理论研究

TiO2作为传感器的敏感材料具有灵敏度高、响应时间快、工作温度低等独特优点,故而受到广泛重视。本文通过基于密度泛函理论（DFT）框架下的第一原理的平面超软赝势方法,运用CASTEP软件包模拟计算了NO_2吸附在锐钛矿型TiO_2（101）面的吸附距离、吸附能、电子态密度以及光学性质。通过完整锐钛矿型TiO_2（101）面和含有1个氧空位缺陷表面对NO_2的吸附计算发现,NO_2分子在表面吸附时,以O端吸附结构最为稳定;含有1个氧空位的表面对N02的吸附能大干锐钛矿型TiO_2（101）完整表面;吸附过程为放热过程;NO_2分子在含有1个氧空位缺陷表面发生吸附时,对可见光低能部分的吸收率较好,可见光范围内的吸收和反射性质发生明显的改变,光学气敏传感器的特性表现显著,以此来探测汽车尾气中NO_2气体的含量。研究为锐钛矿型TiO_2作为灵敏传感器材料探测汽车尾气有害气体的实验室研制提供理论基础。     

浅析变压吸附气体分离的技术及应用

变压吸附气体分离技术是一种重要的气体分离技术,并广泛应用于工业领域。本文分析了变压吸附分离技术的特点,介绍了变压吸附技术的应用现状。     

锐钛矿型TiO2(101)表面吸附NO2微观特性的理论研究

TiO2作为传感器的敏感材料具有灵敏度高、响应时间快、工作温度低等独特优点,故而受到广泛重视。本文通过基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一原理的平面超软赝势方法,运用CASTEP软件包模拟计算了NO2吸附在锐钛矿型TiO2(101)面的吸附距离、吸附能、电子态密度以及光学性质。通过完整锐钛矿型TiO2(101)面和含有1个氧空位缺陷表面对NO2的吸附计算发现,NO2分子在表面吸附时,以O端吸附结构最为稳定;含有1个氧空位的表面对NO2的吸附能大于锐钛矿型TiO2(101)完整表面;吸附过程为放热过程;NO2分子在含有1个氧空位缺陷表面发生吸附时,对可见光低能部分的吸收率较好,可见光范围内的吸收和反射性质发生明显的改变,光学气敏传感器的特性表现显著,以此来探测汽车尾气中NO2气体的含量。研究为锐钛矿型TiO2作为灵敏传感器材料探测汽车尾气有害气体的实验室研制提供理论基础。
     

TiO_2纳米管制备及其在气体传感器中的应用研究进展

由于纳米TiO2材料具有无毒、气敏、湿敏、稳定性好等优点而被广泛应用于太阳能电池、光催化降解和气体传感器等领域中。TiO2纳米管是典型的一维纳米材料,拥有丰富的物理化学性质。由于其制备成本不高,因此蕴藏着广阔的应用前景。特别是近年的研究表明,TiO2纳米管因为其大的比表面积、强的吸附能力和纳米尺寸效应,在光催化、传感器、太阳能电池等领域有巨大的开发潜力,已成为目前纳米材料的研究热点之一。TiO2纳米管的主要制备方法基本成熟,但在气体传感器中的研究比较少。TiO2纳米管的制备是在各领域应用的重要前提,因此,本文先介绍它的主要制备方法,从而了解TiO2纳米管的形态及组成,而在其众多应用中,着重介绍它在气体传感器中应用的研究现状。