铜改性炭气凝胶的制备及其脱硫性能

采用溶胶-凝胶法,以间苯二酚、甲醛为有机相前驱体,无水碳酸钠作为催化剂制备得到炭气凝胶,通过研磨加热处理的方法将氯化亚铜负载到炭气凝胶上,得到铜改性炭气凝胶.利用X射线衍射和N2吸附-脱附法对样品的组成及孔结构分布进行表征.通过对模拟燃油中二苯并噻吩(DBT)的吸附考察样品的脱硫性能.结果表明,Cu负载量为5%(质量分数)的样品在非竞争和有苯竞争条件下的硫容最大,此时铜在炭基体上有较大的分散度,铜通过π络合作用增强了DBT与吸附剂的作用力,提高了吸附剂的选择性.但过多铜的引入使炭基体的孔道堵塞,吸附容量有所下降.     

钴掺杂含氮碳气凝胶的制备及性能研究

以三聚氰胺、甲醛为原料,钴盐为金属前驱体,采用溶胶-凝胶法制备氮掺杂的有机气凝胶及含过渡金属的氮掺杂气凝胶,并通过高温炭化得到钴掺杂含氮碳氧还原电催化材料.在酸性介质中,通过旋转环盘电极研究金属复合的氮掺杂炭气凝胶的电化学氧还原活性.     

炭气凝胶的常压制备及其超级电容器行为

采用溶胶一凝胶法,以间苯二酚（R）和糠醛（F）为原料,环六次甲基四胺（HMTA）作催化交联剂,通过常压干燥和高温碳化、活化等工艺制备分散性良好的炭气凝胶．研究溶剂的pH值和活化温度等工艺参数对炭气凝胶的比表面积和用作超级电容器电极的比电容的影响．确立具有最大比电容时炭气凝胶的最佳制备工艺条件．结果表明,当pH-9．0,活化温度为950℃时获得的炭气凝胶具有最大的比表面和．比电容．     

炭气凝胶微球的制备及在锂离子电池负极材料中的应用

以间苯二酚和甲醛为原料,在催化剂和表面活性剂的作用下经溶胶-凝胶、超临界干燥、炭化等过程合成一种新型的炭气凝胶微球。采 用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、低温氮吸附（BET）和充放电测试等表征了炭气凝胶微球微观形貌、结构和电化学性能。结果表明:炭气 凝胶微球具有纳米网络结构（孔径集中分布在3.5nm左右）,微球直径≤40μm,比表面积为555m²/g。电化学性能表现出很大的首次不可逆容量 损失,这主要与材料大的比表面积有关。但在首次循环后,具有良好的循环性能,循环20次后可逆充电容量为281mAh/g,循环效率达到100％ 。     

二氧化硅气凝胶的常压制备及其特性研究

以正硅酸乙酯为原料,先采用溶胶-凝胶法制备湿凝胶,然后浸泡在反应溶液中进行老化,再利用正己烷进行溶剂交换,三甲基氯硅烷进行表面改性,最终获得轻质多孔二氧化硅气凝胶. 进一步考察了凝胶时间随乙醇和水的不同加入量和pH值的变化,利用FTIR、XRD和SEM等方法对二氧化硅气凝胶表征. 结果表明,所制备的疏水SiO2气凝胶的密度、比表面积和孔隙率分别为77～200 kg·m-3,500～750 m2g-1和85%～95%,其颗粒尺寸为50～200 nm.     

HMTA对炭气凝胶结构的影响

采用溶胶-凝胶法,以间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料,无水乙醇作溶剂,六次甲基四胺( HMTA)作催化交联剂,通过常压干燥和高温炭化工艺制备炭气凝胶.考察了催化交联剂用量对炭气凝胶的比表面积和孔结构的影响,结果表明,炭气凝胶的比表面积随催化交联剂用量或间苯二酚与六次甲基四胺的摩尔比(R/H)的增大而减小,控制适宜的催化交联剂用量,可制得BET比表面积达685.9m2/g的炭气凝胶.     

用于超级电容器电极材料的球形炭气凝胶

以2,4-二羟基苯甲酸(D)和甲醛(F)为原料,碳酸钾(C)为催化剂,采用溶胶-凝胶和乳液聚合的方法合成出球形炭气凝胶。利用SEM、粒径分布和BET测试法对样品的形貌和孔结构进行了分析。以制备的球形炭气凝胶作为超级电容器电极材料,利用恒流充放电研究其电容特性,考察了干燥方式和n_D/n_C对比电容的影响。结果表明,超临界干燥下,n_D/n_C为100的样品具有467m²/g的比表面积,孔径主要分布在2.5nm左右,在充放电电流密度为50mA/g时的比电容可达142F/g,该电极具有较好的循环性能和功率特性.     

炭气凝胶微球的储电性能研究

采用间苯二酚与甲醛为原料,通过反相悬浮聚合,经超临界干燥和炭化成功制备了炭气凝胶微球(CA spheres),并以炭气凝胶微球为超级电容器的电极,采用恒流充放电法、循环伏安法与交流阻抗法测定了电极的储电性能。结果表明,制得的炭气凝胶微球可以作为超级电容器的电极,表现出良好的循环伏安特性,适用于多次充放电和大电流充放电,比电容可高达215 F/g。炭气凝胶微球的储电性能与合成条件、孔结构密切相关,最佳的制备反应条件为间苯二酚与催化剂摩尔比为200,间苯二酚-甲醛中间苯二酚的体积分数为50%及凝胶温度为85℃。     

炭气凝胶三维电极催化氧化处理苯酚废水的研究

 将自制的炭气凝胶用作三维电极装置的粒子电极并处理模拟苯酚废水,研究了压缩空气流速、进水pH值、溶液初始浓度及固液比等各种因素对处理结果的影响,发现:炭气凝胶三维电极对苯酚有很好的催化氧化去除效果,去除率最高可达97.5％,浓度可低至4 mg/L,循环50次后,COD去除率仍在80％以上。     

醇溶剂对炭气凝胶结构和电化学性能的影响

以间苯二酚和甲醛为原料、六次甲基四胺(HMTA)为催化交联剂,在不同种类醇溶剂中通过溶液 - 溶胶 - 凝胶、常温常压干燥和炭化处理制备炭气凝胶.N2吸附测试表明,醇溶剂体系制备炭气凝胶的比表面积在650～740 m2/g之间.乙醇为溶剂制备的炭气凝胶在20～40 nm有集中孔径分布,异丙醇为溶剂时孔径集中在3～4 nm之间,而以甲醇为溶剂时中孔含量相对较少.采用直流充放电法、交流阻抗法和循环伏安法测定以上述炭气凝胶为电极的超级电容器的电化学性能,结果表明,以乙醇为溶剂制备的炭气凝胶电极电容性能最佳,在0.5 A/g充放电时电极的比电容为180 F/g ,电流密度增大10倍容量保持率仍达到86%.合理的孔径分布和较大中孔有利于提高炭气凝胶电极的充放电特性.     

环境气压干燥新工艺快速合成SiO2气凝胶研究

以廉价的水玻璃为硅源,用乙醇（EtOH）／三甲基氯硅烷（TMCS）／庚烷混合溶液浸泡水凝胺,使对水凝胶的溶剂交换和表面改性在一步完成,在环境干燥条件下合成了SiO2气凝肢．所合成的SiO2气凝肢为轻质透明的块状固体,密度为0．128～0．165g／cm^3,孔隙率92．4％～94．2％．利用FT—IR、SEM、TEM和BET吸附对气凝肢的微观结构和形貌进行了研究,结果表明,气凝胶为纳米介孔结构,粒子直径和孔径分布均匀,断面呈现明显的蜂窝状结构,孔径13nm左右,比表面积约618m^2／g,表面带有较多的Si—CH3基团．     

SiO2气凝胶的常压制备与表面改性

以水玻璃为硅源,甲酰胺为催化剂,乙二醇为干燥控制化学添加剂(DCCA),采用溶胶-凝胶法常压下干燥制备了硅石气凝胶粉体.研究发现:微过量的甲酰胺,有利于高孔隙率气凝胶的合成;过量的乙二醇的引入不利于低密度气凝胶的形成;pH值对合成气凝胶的性质也有较大的影响.经二甲基二乙氧基硅烷(DMDEOS)表面改性处理后的气凝胶表现出了很好的疏水性能.采用傅里叶变换红外分析(FTIR)、热重分析(TG)、示差扫描量热分析(DSC)等对疏水型气凝胶的结构和性能进行了研究.     

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。     

Preparation of Cu-SiO<Subscript>2</Subscript> composite aerogel by ambient drying and the influence of synthesizing conditions on the structure of the aerogel

A copper-doped silica composite aerogel with high specific surface area was prepared using a sol-gel method at ambient pressure. A drying control chemical additive (DCCA) N,N-dimethylformamide (DMF) was introduced to the composite sol of tetraethyl orthosilicate (TEOS) and copper nitrate (Cu(NO3)2·3H2O) during the synthesizing process. The influence of the preparation conditions including Cu loading, catalyst concentration and heat treatment on the structure of copper-doped silica was investigated. The results showed that the obtained aerogel particles were uniformly distributed. The pore diameter was in a range of 2 to 15 nm. Heavier Cu loading benefited the formation of CuO crystalline, and reduced the specific surface area and pore diameter. When the catalyst concentration was high, the aggregation of Si-O network was reduced with the increase of it. The composite aerogel exhibited a good thermal stability after the heat treatment at high temperature.     

制备方法对Pt/CA催化剂电化学性能的影响

以炭气凝胶为载体,分别以甲醛、硼氢化钠和乙二醇为还原剂制备了Pt/CA催化剂。采用XRD技术对催化剂上Pt的分散度和粒径大小进行了分析。结果表明,以乙二醇为还原剂制备的Pt/CA催化剂上Pt分布最均匀,粒径为2.2 nm。通过电化学性能测试,发现3种催化剂的活性大小顺序为Pt/CA-EGPt/CA-HCHOPt/CA-NaBH4,其中催化剂Pt/CA-EG的电化学活性比表面积达到74.1 m2/g,比质量活性达到248.8 A/g,并且其电化学性能远远好于商用催化剂。     

石墨烯基气凝胶的制备及其超电容性能研究

采用氧化石墨烯自组装法制备出氧化石墨烯气凝胶(GOA),并采用高温(1100℃)氢气还原进一步制备石墨烯气凝胶(GA)。采用氮气吸附、FT-IR、元素分析和电化学测试等手段对其进行表征。结果表明:制备的两种气凝胶具有较高的BET比表面积(均约为870 m2·g-1);GOA表面具有丰富的含氧官能团,GA表面氧含量极低;GOA与GA的碳氧摩尔比分别为1.7和69.9;在低电流密度下(0.2 A·g-1),具有高表面官能度的GOA比电容达155.8 F·g-1,而低表面官能度的GA表现出高倍率的超电容性能。     

Preparation of Al2O3–SiO2 composite aerogels and their Cu2+absorption properties

In order to remediate heavy metal ions from waste water,Al2O3–SiO2 composite aerogels are prepared via a sol–gel and an organic solvent sublimation drying method.Various characterisation techniques have been employed including X-ray diffraction(XRD),Fourier transform infrared spectrometry(FTIR),scanning electron microscope(SEM),Energy-dispersion X-ray spectroscopy(EDX),Brunauer–Emmett–Teller(BET)N2 adsoprtion isotherm,and atomic absorption spectrometer(AAS).XRD and FTIR suggest that the aerogels are composed of mainly Al2O3 and minor SiO2.They have a high specific surface area(827.544 m^2/g)and high porosity(86.0%)with a pore diameter of~20 nm.Their microstructures show that the distribution of Al,Si,and O is homogeneous.The aerogels can remove~99%Cu^2+within~40 min and then reach the equilibrium uptake(~69 mg/g).Preliminary calculations show that the Cu2+uptake by the aerogels follows pseudo second-order kinetics where chemical sorption may take effect owing largely to the high surface area,high porosity,and abundant functional groups,such as Al–OH and Si–OH,in the aerogel network.The prepared aerogels may serve as efficient absorbents for Cu^2+removal.     

烟气脱硫技术的应用及展望

就干法脱除烟气中SO2的几种技术应用及进展情况进行了论述，对烟气脱硫技术的发展进行了展望，通过研究开发出的性能可靠、优质高效、经济实用、适合国情的全新控制烟气污染的技术势在必行。