MTES疏水改性SiO2气凝胶修饰活性炭复合材料的制备及结构表征

采用原位聚合法,以正硅酸四乙酯(TEOS)为原料、甲基三乙氧基硅烷(MTES)为疏水改性剂,活性炭为载体,制备疏水SiO2气凝胶修饰活性炭复合材料。采用接触角分析仪、N2吸附法、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对疏水SiO2气凝胶修饰活性炭复合材料的表面特性和结构进行表征。结果表明:所制备的疏水SiO2气凝胶修饰活性炭复合材料的接触角为156°、比表面积为759.2 m2/g、孔体积为4.38 cm3/g,最可几孔径是32nm,孔径主要分布为1～50 nm,疏水SiO2气凝胶均匀地分散于活性炭表面。     

二氧化硅气凝胶改性方法及研究进展

为了提高采用溶胶-凝胶法制备的二氧化硅气凝胶的网络强度,介绍了对二氧化硅气凝胶进行改性的3种方法. 以正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶法和表面修饰工艺,在常压条件下制备了SiO2气凝胶. 傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)测试结果表明,SiO2气凝胶具有较好的疏水特性. 表面修饰剂三甲基氯硅烷在正己烷中的体积分数为6%,表面修饰时间为24h时,气凝胶具有优化的性能.     

甲基三乙氧基硅烷改性制备疏水SiO_2气凝胶

采用原位聚合法结合超临界干燥工艺,以正硅酸四乙酯为硅源、甲基三乙氧基硅烷为改性剂制备出疏水型SiO2气凝胶.采用比表面积及微孔物理分析仪、接触角分析仪、热分析仪和红外光谱仪对其性能和结构进行表征.结果表明:所制备出的SiO2气凝胶是接触角为160°、比表面积为674.47 m2/g和孔体积为4.13 cm3/g的疏水型气凝胶.疏水SiO2气凝胶的热稳定温度为244.5℃.     

疏水性SiO_2气凝胶的原位法制备与微结构表征

采用溶胶-凝胶法和酸-碱两步催化过程,以正硅酸乙酯(Tetraethyl Orthosilicate,TEOS)为前驱物,N,N-二甲基甲酰胺(N,N-dimethylformamide,DMF)为干燥控制化学添加剂、三甲基氯硅烷(Trimethylchlorosilane,TMCS)为疏水改性剂,制得高比表面积的疏水性SiO2气凝胶.利用X射线衍射仪(X-ray Diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)、红外光谱仪(Fourier Transform Infrared,FTIR)、N2物理吸附仪、热重差热分析仪(Thermo Gravimetric and Differential Thermal Analyzer,TG-DTA)对样品进行了测试和表征.结果表明:制得的疏水性SiO2气凝胶呈白色粉末状,为非晶态的网络多孔结构,孔径集中分布在35~40 nm之间,且组成骨架的颗粒呈大小较均匀的球形.SiO2气凝胶表面存在大量的疏水基团—CH3,在304.08~430.45℃时—CH3发生氧化,气凝胶由疏水性转为亲水性.     

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...     

SiO2气凝胶的溶胶-凝胶/共沸蒸馏法制备及表征

以工业水玻璃为硅源,采用溶胶-凝胶和共沸蒸馏的方法在常压下制备SiO2气凝胶,研究制备条件对SiO2气凝胶性能的影响.结果表明,当溶液体系的pH值为4.5,添加2 mL甲酰胺作为干燥控制化学添加剂(DCCA),并以正丁醇与凝胶中的水为共沸蒸发介质时,所制备的SiO2气凝胶具有典型的气凝胶结构特征,经分析SiO2气凝胶的...     

二氧化硅气凝胶的性能受热过程的影响

成功地以水玻璃为硅源,经乙醇溶剂替换及六甲基二硅醚和盐酸的混合液对SiO₂湿凝胶表面基团改性后,常压干燥制备出低密度、高比表面积、超疏水、低热导率的高性能SiO₂气凝胶块体.SiO₂气凝胶在室温至400℃附近具有稳定的疏水性能,460℃附近气凝胶由疏水型完全转变成亲水型.重点研究了室温至400℃之间,SiO₂气凝胶的微观结构和物理性能受热处理过程的影响.SiO₂气凝胶即使经过400℃高温热处理后,仍能保持优异的疏水性能、较高的比表面积和较低的热导率等.     

干燥溶剂介质对常压制备SiO2气凝胶的影响

以正硅酸乙酯和乙醇等为原料,通过溶胶-凝胶、表面修饰及溶剂置换等后续工艺,实现常压干燥法制备块状SiO2气凝胶,并考察干燥溶剂介质对气凝胶常压制备的影响。研究结果表明:采用混合溶剂干燥的SiO2气凝胶性能较单一溶剂更佳,以正己烷和甲苯混合溶剂制备的SiO2气凝胶性能最优,具有低表观密度(0.102 7 g/cm3)、高比表面积(928.4 m2/g)、大孔容(3.295 cm3/g)及疏水性良好等特性。     

溶胶凝胶法制备SiO2/活性炭复合材料及其吸波性能研究

以正硅酸乙酯为硅的前驱体、活性炭为基体,通过溶胶凝胶反应制备SiO2/活性炭复合材料;以XRD,SEM,BET以及电磁参数测定等手段,对SiO2/活性炭复合体的孔隙结构、电阻率、以及电磁参数等性质进行表征.实验结果表明,活性炭与正硅酸乙酯混合后,经过溶胶凝胶反应,SiO2与活性炭形成结构均一的复合物,且溶胶凝胶温度较低时,反应速度较慢,生成的SiO2颗粒较小、分布较均匀.通过改变SiO2的质量分数量,可以改变SiO2/活性炭复合材料的电磁参数,进而影响其对电磁波的吸收性能,当SiO2质量分数为12%时,复合材料有最佳吸波性能.     

TiO2-SiO2复合气凝胶的常压干燥制备及光催化降解含油污水活性

以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为原料,利用溶胶凝胶工艺制备出不同硅含量的TiO2-SiO2复合醇凝胶.结合老化液浸泡和小孔干燥工艺,在常压下干燥得到完整的TiO2-SiO2复合气凝胶块体.采用扫描电子显微镜、BET比表面积测试、X射线粉末衍射等测试手段对复合气凝胶的微观结构和物化性能进行了测试和表征.测试结果表明,复合气凝胶具有良好的性能,Ti和Si元素在气凝胶中分布均匀.随着SiO2含量的增加,复合气凝胶的密度逐渐变小,比表面积增大,孔隙率增加,转变为锐钛矿相的相变温度升高.经高温煅烧晶化处理,复合气凝胶转变为锐钛矿相结构.以乳化后的渤海原油水溶液作为含油污水模拟溶液,测试了复合气凝胶对含油污水的催化降解性能.污水降解结果显示复合气凝胶对渤海原油污水具有较好的催化降解活性.在SiO2摩尔分数低于30％时,随着硅含量的增加,复合气凝胶的光催化降解率升高;但当SiO2摩尔分数高于30％后,继续增加SiO2掺入量,反而造成复合气凝胶催化能力下降.对于SiO2摩尔分数为30％的复合气凝胶,获得了最佳的催化降解效果,90 min催化降解率达95％.     

六亚甲基四胺对硅气凝胶的扩孔研究

以正硅酸乙酯为硅源,用六亚甲基四胺为扩孔剂,采用溶胶-凝胶法,通过常压干燥制备二氧化硅气凝胶.着重考察了水解时间、焙烧温度等因素对二氧化硅气凝胶孔径的影响.采用FTIR、SEM、TG-DTA、N2吸附脱附等分析方法对二氧化硅气凝胶的骨架结构和表面基团、结构形貌和分散性、热稳定性和孔径等进行了表征.结果表明:用六亚甲基四胺扩孔后的样品保持了二氧化硅气凝胶的骨架结构以及良好的分散性、热稳定性、孔径较大;同时,二氧化硅气凝胶的孔径随着焙烧温度的增加而增大,水解时间为24h左右时二氧化硅气凝胶的孔径不再变大.     

高活性活性炭的制备和应用研究

以农业废弃物果壳(花生壳、核桃壳)为原料制备应用于治理废水中持久性有机污染物的高活性活性炭。研究制备方法和吸附工艺参数对材料吸附容量的影响。实验表明,以果壳为原料制成的高活性活性炭对合成染料、芳香族胺类和酚类的饱和吸附容量分别为:阳离子蓝染料123 mg/g、苯胺5.7 mg/g和苯酚3.5 mg/g,具有优良的吸附能力。     

活性炭吸附二氧化碳性能的研究

采用常压流动吸附法研究了活性炭吸附剂在二氧化碳/氮气体系中对二氧化碳的动态吸附性能,比较了其吸附量、吸附穿透曲线和吸附性能的差异,研究了活性炭的比表面积、孔径分布及表面官能团对其二氧化碳吸附性能的影响。结果表明,原料煤的性质影响活性炭对二氧化碳的吸附性能;二氧化碳的吸附量与吸附剂的比表面积、孔径分布有关,但孔径分布是主要的因素。吸附剂的孔径分布在0.5～1.7nm范围内时,有利于对二氧化碳的吸附;经多次循环吸脱附后,吸附剂对二氧化碳的吸附量略有减小并达到恒定值,孔容小和孔径分布窄的吸附剂的吸附量衰减较快。     

甘蔗渣生物炭对亚甲基蓝的脱除性能

以甘蔗渣为原料,采用氯化锌活化法制备了一系列具有不同ZnCl₂浸渍比(ZnCl₂与甘蔗渣的质量比1~6)的甘蔗渣生物炭样品,用于亚甲基蓝(MB)的脱除研究. X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N₂吸附-脱附(BET)的分析结果表明:与商业活性炭相比,甘蔗渣生物炭的灰分更少,表面孔结构更丰富,具有更大的比表面积和孔容积. 甘蔗渣生物炭样品的孔道结构与浸渍比有关,适当提高浸渍比有利于介孔的形成,浸渍比为4的ZnCl₂-4-500-1样品具有最高的介孔率(75%). 与其他样品相比,ZnCl₂-4-500-1在宽的温度区间(25~65 ℃)和pH范围(1~9)内均表现出接近100%的MB吸附率,具有最优异的MB脱除性能,说明介孔率的提高有利于MB的吸附. 孔径分布表明:ZnCl₂-4-500-1由于存在大量孔径分布在1.36 nm的孔而具有优异的MB吸附性能,符合与MB分子直径有关的吸附理论. X射线光电子能谱(XPS)分析结果表明:ZnCl₂-4-500-1具有最高的氮含量以及较高的-OH和C＝O官能团的含量,这也是其具有最优异MB脱除性能的重要原因. 等温吸附实验结果表明:ZnCl₂-4-500-1对MB的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,在25 ℃下对MB的最大吸附量为1 428.6 mg/g. 此外,ZnCl₂-4-500-1在MB吸附-脱附循环5次时仍保持着80%以上的吸附率,对苯胺蓝和碱性红-46 (X-GRL)也表现出优异的脱除性能,说明该材料是一种优秀的染料废水脱色生物质活性炭材料.     

废植物炭制活性炭的研究

研究废植物炭制活性炭的可行性及效果,探讨了以水蒸汽为活化介质时活化工艺条件对活性炭吸附性能的影响,确定了最佳活化工艺条件,并对活性炭的孔结构进行了分析探讨。结果表明,利用废植物炭制活性炭是可行的,得到的活性炭具有较高的吸附性能和丰富结构。废植物炭的种类和灰发含量决定其活性炭的吸附性能。活化后活性炭表面积的增加主要源于其微孔表面积的增加。     

活性炭孔隙结构在其丙酮吸附中的作用

为了探讨活性炭孔结构对其吸附的影响,分别用氮气绝热吸附、扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR),对活性炭表面物化性质进行表征。并以丙酮为吸附质,在温度为298.15 K下进行静态和动态吸附实验,研究丙酮在活性炭上的吸附平衡、吸附动力学与吸附能。结果表明:活性炭样品的丙酮饱和吸附容量与活性炭的比表面积、总孔容有正相关关系。孔径在1.67~2.22 nm之间的孔容和丙酮吸附量之间存在较好的线性关系,且线性斜率随丙酮浓度增加而变大。丙酮吸附行为符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学方程式。活性炭的孔是丙酮吸附速率主要制约因素,各吸附阶段吸附速率主要制约因素分别为:快速吸附阶段为微孔、中孔,颗粒内扩散阶段为微孔,吸附末尾阶段为中孔。丙酮在活性炭表面的覆盖率是丙酮分子与吸附剂内吸附位的作用结果,孔结构不同,吸附位分布不同,丙酮表面覆盖率小的活性炭吸附能大,表明活性炭孔结构对其吸附能产生影响。     

FeCl3-CO2体系改性活性炭的研究

以FeCl₃为催化剂，用CO₂对原料炭（LAC）进行改性。用乙醇、亚甲基蓝和VB₁₂表征其吸附性能；氮气吸附（温度为77K）方法测定活性炭的孔结构，计算其BET比表面积；密度函数理论（DFT）表征其孔径分布。实验结果表明，改性后活性炭的BET比表面积和总孔容增加了1倍，使改性后活性炭对乙醇、亚甲基蓝和VB₁₂的吸附量都有显著提高，且改性后活性炭的孔径分布更趋均匀。     

活性炭疏水改性及其在高湿环境下对气态碘的吸附性能研究

为了提高活性炭在高湿地区对气态碘的吸附性能,采用十三氟辛基三乙氧基硅烷为疏水改性剂,椰壳活性炭为载体,对活性炭进行疏水改性。首先利用接触角分析仪、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、比表面积分析、能谱分析(energy dispersive spectroscopy,EDS)等手段表征其结构和疏水性能。然后通过气态碘的吸附实验探究改性活性炭在高湿环境下对气态碘的吸附性能,同时考察了温度、速度对其吸附性能的影响规律。表征结果表面,改性处理后的活性炭对水的静态接触角为152°疏水性良好,扫描电子显微镜、能谱分析均证实活性炭表面覆盖了疏水薄膜且疏水改性对活性炭的孔隙结构影响小。实验结果表明,改性后的活性炭具有良好的选择吸附性。环境湿度的增加对活性炭吸附性能影响较小,随湿度增加活性炭对气态碘的吸附量仅下降了20.02%,而改性前的活性炭吸附量下降了78.26%,改性前后最大吸附系数差值为99.94 mg/g。气流温度、速度和压力对吸附性能产生一定影响,过高的温度和速度会使活性炭的吸附能力下降,压力的增加会使活性炭的吸附能力上升。     

三氯甲烷在三种活性炭床层上的吸附

本文采用固定床吸附法测定了三氯甲烷在三种商用活性炭床层上的吸附透过曲线,并对这三种活性炭的孔结构和比表面积进行表征,研究吸附操作条件对活性炭床层吸附三氯甲烷性能的影响,讨论活性炭孔结构对三氯甲烷吸附性能的影响规律。实验结果表明：随着三氯甲烷入口浓度的降低,活性炭床层填充高度的增加,床层吸附温度的降低,吸附透过时间增加;三种商用活性炭BET比表面积和总孔容大小顺序为：SY-9＞天达＞SY-16,SY-9和天达活性炭的对三氯甲烷的工作吸附容量是SY-16活性炭的1.80和1.43倍,三氯甲烷在活性炭上的吸附主要发生在微孔部分。