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.     

钨酸铋多级孔材料的制备及光催化性能研究

采用高分子辅助的溶胶-凝胶-冷冻干燥技术结合高温煅烧过程成功制备了钨酸铋(Bi_2WO_6)多级孔材料.利用扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)、X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和吸附-脱附(BET)等多种分析测试手段对材料的组成、结构等特性进行了表征,并通过降解染料罗丹明B(RhB)研究了材料的光催化性能.结果表明:所制备的Bi_2WO_6多级孔材料具良好的光催化性能,在150min内Bi_2WO_6多级孔材料对RhB的降解率达85%以上.     

不同吸湿官能团对高分子调湿材料吸湿和放湿性能的影响

以甲基纤维素、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酰胺及甲基丙烯磺酸钠等合成具有不同官能团的湿度控制材料,通过间歇式吸附/脱附进行吸湿动力学实验和恒温脱附实验;采用TG-DTA和FTIR表征改性复合材料的热稳定性及其结构。实验结果表明:CaCl2改性可以明显提高高分子复合调湿材料的吸湿性能,其吸湿量随单体所含亲水基团的极性的增强而增加;含强极性的离子基团(—COOH和—SO 3-)高分子调湿材料的吸湿能力明显大于含非离子基团(—CONH2,—OH及—COOCH3)材料的吸湿能力,尤其是CaCl2改性聚甲基丙烯酸及甲基丙烯磺酸钠材料在相对湿度为100%的最大湿容量可高达2 g/g,而含非离子性基团(—CONH2,—OH及—COOCH3)弱极性基团的复合材料则比较容易脱附,CaCl2改性聚甲基丙烯酸甲酯材料在80℃于20 min内可以脱附80%吸附水,且所有材料在300℃以下具有良好的热稳定性。     

多孔硅铝酸盐的制备及吸湿性能

为满足高效旋转式除湿技术的要求,采用水热法制备硅铝酸盐吸附剂,揭示了搅拌时间对吸附性能的影响.通过N2吸附-脱附等温线和TEM、XPS、XRD和FT-IR等测试对吸附剂结构与形貌进行表征,利用动态水蒸气吸附分析仪测试吸附剂对水蒸气的吸附-脱附性能.结果表明:随着搅拌时间的延长,吸附剂的比表面积、孔容和表面硅铝原子比逐渐增大,而平均孔径逐渐减小,水汽吸附性能有所增强,且吸附剂脱附温度仅为360 K,在低湿度(RH≤40%)下的吸附性能强于3A分子筛.     

UiO-66及UiO-66/再生纤维素复合膜的制备与吸附降解研究

在溶剂热条件下合成具有吸附和光催化性能的UiO-66,并通过原位生长法在再生纤维素膜上直接合成UiO-66,制备UiO-66/再生纤维素复合膜.本文重点研究了UiO-66及其复合膜对亚甲基蓝的吸附-降解性能.研究结果表明:UiO-66晶粒尺寸约为250 nm,在400℃以下和p H=1~11范围内具有良好的水热稳定性,在350 nm下具有光催化活性.当处理温度超过500℃时,UiO-66结构受破坏,形成新物相Zr O2,光催化能力急剧下降.在亚甲基蓝的吸附-降解实验研究中,UiO-66粉末的吸附率可达到91%,降解率达到80%以上,而UiO-66/再生纤维素膜经4次再生回用后仍保持在首次降解率的82.9%,再生能力好.     

等离子体处理的Pd/BiOBr光催化剂及其光催化性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和KBr为原料,采用水热合成法制备了BiOBr光催化剂.然后将制备好的BiOBr运用低温等离子体技术处理制备了Pd/BiOBr光催化剂.运用N_2-物理吸附脱附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对催化剂的结构和晶型进行了表征,利用光致发光(PL)谱、紫外可见漫反射吸收光谱(Uv-Vis DRS)技术和瞬时光电流谱对催化剂的光电特性进行了测定.并以染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)及无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)为底物,在可见光(λ≥420nm)条件下考察了Pd/BiOBr的光催化降解性能,结果表明Pd/BiOBr催化剂较纯BiOBr光催化效果显著提升,在反应11h时对RhB矿化率达到70%.同时分析了BiOBr和Pd/BiOBr对RhB光催化降解过程中活性物种,表明BiOBr在降解过程中主要涉及O_2·~-氧化,Pd/BiOBr对RhB光催化降解过程中超氧和空穴同时起作用.     

杂化材料[Cu(2,2'bipy)_3]_3(P_2W_(18)O_(62))的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能研究

采用化学共沉淀法制备杂化材料[Cu(2,2'-bipy)_3]_3(P_2W_(18)O_(62)),其结构采用FT IR等手段进行表征,利用亚甲基蓝(MB)溶液为探针进行材料吸附性能的探究,并探究了p H值,染料初始浓度及温度等条件对吸附性能的影响.结果表明低p H和高温有利于该材料对MB的吸附.由实验进一步分析可知,该吸附过程分别符合Langmuir吸附等温模型和二级动力学模型.其热力学参数(ΔG00,ΔH00和ΔS00)表明该吸附过程是自发吸热的,通过探讨对系列染料的吸附性能探讨可知,[Cu(2,2'-bipy)_3]_3(P_2W_(18)O_(62))对阳离子型染料如罗丹明B等都有较好的效果.     

铁掺杂纳米二氧化钛介孔材料的合成、结构与性能

以TiCl4、FeCl3·6H2O和NH3·H2O等为原料,以有机大分子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)为模板和结构导向剂,采用水热法制备出铁掺杂纳米TiO2介孔材料.X射线衍射分析结果表明,产品为锐钛矿结构.透射电镜观察发现样品为球形,粒径约为10～15 nm,颗粒之间显示出无序孔道.N2吸附-脱附等温线形状为Langmuir Ⅳ型,是典型的介孔结构吸附-脱附等温线,其最可几孔径为20 nm.利用该纳米TiO2介孔材料作为光催化剂对有机染料进行了吸附和降解实验,发现介孔材料比非介孔材料对染料具有更强的吸附性和降解效果,在日光照射60 min后对藏蓝染料的降解率达到了100%.     

BiOCl/NH2-UiO-66(Zr)异质结的构建及其对罗丹明B的光催化降解

基于溶剂热法成功制备了BiOCl/UiO-66(Zr)-NH2(BUN)异质结复合材料,并通过XRD、TEM、SEM和DRS等对材料的晶相结构、表面形貌和光吸收范围等进行了表征.光催化降解罗丹明B(RhB)实验结果表明,当BiOCl与UiO-66(Zr)-NH2的质量比为1:0.1,可见光照射20 min后,RhB的降...     

Ba_4In_2O_7的水热控制合成及其光催化性能

以Ba(NO3)2和In(NO3)3为起始物,采用水热法研究了Ba4In2O7的合成,分别探讨了钡铟摩尔比(Ba/In)、氢氧化钠浓度(cg)、水热反应温度(T)、水热反应时间(t)、焙烧温度(Tb)和时间(tb)对Ba4In2O7形成的影响,确立了最佳合成条件。利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、热重-差热分析(TG-DTA)和N2吸附-脱附等温线(BET)等技术对样品进行了表征。以罗丹明B(RhB)为降解模型,评价了Ba4In2O7的光催化性能。结果表明,合成的Ba4In2O7具有多孔蜂窝状结构,在高压汞灯(125 W)照射下,180min,RhB的降解率达97.3%。     

Zr基金属-有机配合物UiO-66的改性及光催化性能

采用简单的改性后嫁接法,制备Ti改性的UiO-66型金属-有机配合物(UiO-66(Ti)),用于去除亚甲基蓝。使用X线光电子能谱仪(XPS)、X线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)和荧光光谱仪(PL)对材料的结构和性能进行表征。结果表明:引入的Ti和Zr元素之间形成了氧桥接的异质Zr-Ti簇,从而提高了UiO-66的光催化性能,但也降低了其结晶性能。这些样品对亚甲基蓝的去除是吸附和光降解共同作用的结果。在模拟太阳光照射下,UiO-66(1.25Ti)对亚甲基蓝的去除率最高,达到87.15%。     

不同微环境有机蒙脱土的制备及吸附亚甲基蓝的研究

合成了一系列带不同官能团的表面活性剂并用其修饰蒙脱土(MMT).通过X射线衍射(XRD)和热重分析(TG)对所修饰的蒙脱土进行了表征,结果表明:成功地制备出了3种不同微环境的有机蒙脱土:胺基有机蒙脱土(MMT-12-N(CH3)2)、羟基有机蒙脱土(MMT-12-OH)和甲基有机蒙脱土(MMT-12-CH3).研究比较了溶液pH、接触时间和染料浓度对3种不同微环境的有机蒙脱土吸附亚甲基蓝(MB)的影响.结果表明:MMT-12-CH3的吸附量大且受pH影响最小,MMT-12-N(CH3)2和MMT-12-OH分别在5-9和5-8的pH范围也都有较好的吸附效果,吸附MB的动力学曲线都遵从假二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,相同条件下,其吸附量大小依次为MMT-12-CH3MMT-12-OHMMT-12-N(CH3)2.     

改性锰矿对废水中苯酚的去除及机理研究

采用水合肼法对天然锰矿(NMD)进行改性,比较其改性前后对苯酚的吸附性能,考察了苯酚初始浓度、pH值、温度等工艺条件对苯酚吸附去除率的影响,并探讨了改性机理.结果表明,改性锰矿(AMD)对废水中苯酚的吸附性能优于NMD,在适宜条件下,去除率可达71.7%;低pH值有利于吸附,其吸附模式符合Langmuir吸附.通过TEM图、吸附-脱附等温线I、R对AMD进行了表征,结果表明AMD比表面积大,表面羟基丰富,适于做水处理材料.     

硒纳米颗粒的生物合成及其对孔雀石绿吸附性能的研究

利用Rhodotorula mucilaginosa PA-1在厌氧条件下生物合成硒纳米颗粒.通过改变底物浓度、pH和温度对硒纳米颗粒的合成条件进行优化.以孔雀石绿(MG)为模型污染物,生物合成的硒纳米颗粒展现出良好的吸附性能.硒纳米颗粒对MG的吸附过程符合准一级反应动力学方程和Langmuir等温线方程,吸附过程为单分子层的物理吸附,吸附反应是放热反应.硒纳米颗粒经5次吸附脱附循环后,对MG的吸附去除率仍高达82.12%.在整个研究中,Rhodotorula mucilaginosa PA-1通过将有毒的Se(Ⅳ)还原成硒纳米颗粒以及合成的硒纳米颗粒对MG的吸附,为环境生物修复以及染料废水的去除提供了新思路.     

富亮氨酸牙釉蛋白在羟基磷灰石(010)晶面选择性吸附的分子动力学研究(英文)

蛋白质可以影响晶体的成核及生长速率,从而改变晶体的形貌和习性,因此了解牙釉蛋白在羟基磷灰石(HAP)表面的相互作用对于了解牙齿的生长机理具有重要意义.采用分子动力学(MD)和操控式分子动力学(SMD)相结合的方法研究了六个不同取向的富亮氨酸牙釉蛋白(LRAP)在HAP(010)晶面的吸附-脱附行为.在MD模拟中筛选出关键的吸附残基,并通过SMD模拟中的脱附时间对其进行分类.研究发现Glu56和Asp58是两个出现概率较高的吸附残基,其中Asp58在六个体系中都发挥了主要的吸附作用.我们进一步对吸附位点的作用基团和作用形式进行分析,发现酸性氨基酸侧链上的羧基基团与HAP表面钙离子的静电相互作用是最主要的作用形式.羧基上的两个氧原子可以钳住"钙离子,从而将LRAP锚定在HAP表面.因此,富含羧基基团的氨基酸是HAP晶型控制的首选残基.     

原位光沉积Cu提升UiO-66-NH_2光催化制氢性能的研究

金属-有机骨架(MOFs)材料UiO-66-NH_2用于光催化分解水制氢需要负载贵金属助催化剂,如Pt,但考虑贵金属价格昂贵,笔者以价格低廉的过渡金属Cu做产氢助催化剂,采用原位光沉积方法制备Cu/UiO-66-NH_2复合光催化材料.结果表明,沉积Cu可以促进UiO-66-NH_2的可见光光催化制氢性能.在优化的Cu担载量为6.0%(m/m),Cu/UiO-66-NH_2最高产氢速率为40μmol·h~(-1)·g~(-1),与负载1.0%-Pt/UiO-66-NH_2(m/m)材料的产氢速率相当.高光催化制氢性能归因于UiO-66-NH_2中光生电子可以向Cu助催化剂传输,从而提升电子-空穴对的分离.实验结果为过渡金属用作MOFs产氢助催化剂提供了实验基础.     

吡啶季铵Zr-MOFs吸附分离Pd(CN)_4~(2-)

Zr-MOFs由于其高比表面积和在水体中的高稳定性,在湿法冶金领域已引起高度关注.论文选择Zr-MOFs作为改性基体材料,通过季铵化反应将季铵活性基团引入Zr-MOFs基体中,构建季铵离子液体吸附剂ZJU-101,用于废水中Pd(CN)_4~(2-),Co(CN)_6~(3-)和Fe(CN)_6~(3-)的吸附.ZJU-101在中性和弱碱性溶液中具有较高稳定性,吸附性能测试表明,在pH=7.0条件下,ZJU-101对Pd(CN)_4~(2-)的最大吸附容量为126.0 mg·g~(-1),季铵基团的引入对吸附能力的提升起到关键作用.两步洗脱法可以将Pd(CN)_4~(2-)从Pd(CN)_4~(2-),Co(CN)_6~(3-),Fe(CN)_6~(3-)的混合溶液中进行有效分离.重复实验显示,经5次循环,ZJU-101分离金属氰化物混合液中Pd(Ⅱ)的回收率93.0%,通过FT-IR、XPS、Zeta电位和静电势图分析,证实了ZJU-101吸附Pd(CN)_4~(2-)的机理是一个阴离子交换过程.     

环糊精/顺丁烯二酸-丙烯酸复合凝胶对碱性藏花红染料的吸附

以顺丁烯二酸酐、丙烯酸和丙烯酰胺为聚合单体,过硫酸钾为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,环糊精作为增强材料,制备环糊精/顺丁烯二酸-丙烯酸复合凝胶。考察了环境pH值、染料浓度及吸附时间等因素对复合凝胶处理碱性藏花红染料效果的影响,并进行了吸附等温线和吸附动力学行为拟合。实验结果表明：环境pH值处于6~8之间、染料废水初始浓度大于800 mg/g时,复合凝胶对于染料废水的吸附效果可以达到最佳,吸附方式为均匀体系内凝胶的单分子层吸附。复合凝胶对染料废水中碱性藏花红的吸附在50分钟时可达到98%,4小时达到吸附平衡状态。环糊精/顺丁烯二酸-丙烯酸复合凝胶对于碱性藏花红染料模拟废水有较好的处理效果。     

Fe3+/Cu2+/Ag+改性高比表面活性炭对乙腈中二苯并噻吩的吸附

应用浸渍法,采用Fe3+、Cu2+和Ag+对高比表面活性炭(AC)进行改性,制备出3种改性的AC(Fe3+/AC、Cu2+/AC和Ag+/AC).采用静态吸附法测定改性AC吸附乙腈溶液中二苯并噻吩(DBT)的吸附等温线,应用程序升温脱附法(TPD)测定DBT在未改性AC及3种改性AC上的脱附峰面积,并采用Boehm滴定法测定这4种吸附剂的表面总酸性基团含量.结果表明:与未改性的AC相比,Fe3+/AC、Cu2+/AC和Ag+/AC表面的总酸性基团含量增加,其对乙腈溶液中DBT的吸附容量也增大;各吸附剂表面的总酸性基团含量顺序为Fe3+/AC>Cu2+/AC>Ag+/AC>未改性AC,它们对乙腈溶液中DBT的吸附能力在298K下分别提高了30%、20%、14%.以上结果表明AC类吸附剂的吸附容量与其表面的酸性基团含量成正比;应用浸渍法可提高吸附剂表面的酸性基团含量,从而增加吸附剂表面吸附乙腈溶液中DBT的吸附活性位,提高对DBT的吸附能力.     

纳米TiO2/介孔ZSM-5协同过硫酸盐光催化降解硝基苯酚废水

以具有介孔结构的ZSM-5沸石分子筛负载纳米TiO2制备出性能良好的复合型催化材料.结合扫描电镜(SEM)、N2吸附-脱附等温线(BET/BJH模型)和X射线衍射进行表征,并将其协同过硫酸盐光催化降解硝基苯酚废水.结果表明:在pH为4.5,催化剂投加量为0.8g/L,,FeSO4为0.8g/L,Na2S2O8为1.6g/L,常温下反应240min,对硝基苯酚(50mg/L)去除率达到98.4%.