金属骨架有机多孔碳的制备及其在锂空气电池中的应用

以苯二甲酸-锌配位化合物(MOF-5)为原料合成金属骨架有机多孔碳MOF-PC,并首次应用于锂空气电池.采用XRD、SEM、TEM、氮气脱吸附和恒流充放电测试研究了MOF-PC的物理及电化学性能.结果表明,样品MOF-PC为无定型碳,比表面积为654m2g-1.以MOF-PC为空气电极的锂空气电池在0.1mA cm-2电流密度下放电比容量高达3 183mA h g-1,比传统碳材料Super P在相同电流密度下的放电比容量高90%.     

以豆角秧为模板的复合孔二氧化硅药物缓释性能研究

以植物豆角秧为大孔模板,P123为介孔模板,通过溶剂挥发方法合成了大孔-介孔二氧化硅材料.这种硅材料不但具有较高的比表面积,而且具有可调的孔径,可以作为药物的载体,展现良好药物缓释能力.SEM、XRD、氮气吸附-脱附等测试被用来对材料结构进行了详细的袁征.     

颗粒13X分子筛/凹凸棒土对重金属Pb~(2+)的吸附及其影响因素研究

以凹凸棒土为粘接剂制备颗粒13X分子筛/凹凸棒土吸附剂,考察不同煅烧温度下所制复合材料的孔结构、表面形貌、热稳定性及其对Pb~(2+)去除率,并以所制吸附剂为填料进行柱实验,研究其去除Pb~(2+)的机理及废水中Pb~(2+)浓度和水力负荷对吸附效果的影响。结果表明,适当提高煅烧温度,可增大复合材料的比表面积和孔体积,有利于废水中Pb~(2+)的吸附,但当煅烧温度高于700℃时,材料的晶体结构被破坏,比表面积由492.50 m~2·g~(-1)急剧下降至2.80 m~2·g~(-1);13X分子筛/凹凸棒土吸附剂可通过中和沉淀、过滤截留和离子交换吸附等方式有效去除废水中的Pb~(2+),填充柱的穿透时间随水力负荷和Pb~(2+)浓度的增大而缩短,当水力负荷为7.4 m~3·m~(-2)·h~(-1)时,13X分子筛/凹凸棒土颗粒的饱和吸附量最大,为542 mg·g~(-1)。     

铝负载螯合树脂的筛选及其氟吸附性能研究

以羧基型、氨基磷酸型和氨基二乙酸型阳离子交换树脂(D113,D412及D751)为载体,制备了3种载铝树脂(Al-D113,Al-D412及Al-D751),并进行酸碱稳定性、氟吸附性能比较,筛选出Al-D412。考察了pH及温度对Al-D412除氟效果的影响,测量不同温度下的氟吸附等温线,并对D412树脂进行载铝、除氟前后的电镜能谱分析和红外表征。结果表明,pH对吸附剂除氟有较大影响,在最佳条件下(pH为5,温度为40℃)Al-D412的氟饱和吸附量达到191.6 mg·g~(-1)。热力学数据表明吸附过程符合Langmuir模型,是自发的吸热反应。     

颗粒13X分子筛固定床对水中Zn~(2+)的去除

以粉末13X分子筛为原料、凸凹棒土为粘合剂制备了颗粒13X分子筛复合材料,采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、比表面积分析仪等对其形貌和结构进行表征,研究了颗粒13X分子筛固定床对Zn~(2+)的去除及其机理。结果表明,颗粒13X分子筛具有微孔-介孔-大孔的多级孔结构,BET比表面积达442. 95 m~2·g~(-1),仍保留了粉末13X分子筛的晶相结构;颗粒13X分子筛固定床除Zn~(2+)的机理主要为离子交换吸附和化学沉淀作用,并且穿透点出水pH在7左右,吸附饱和后材料中锌的含量为9. 75%;颗粒13X分子筛固定床中去除Zn~(2+)的过程符合Thomas模型,不同流速下对Zn~(2+)的平衡吸附量为1. 36～1. 81 mmol·g~(-1)。     

金属骨架有机多孔碳的制备及其在锂空气电池中的应用

以苯二甲酸-锌配位化合物(MOF-5)为原料合成金属骨架有机多孔碳MOF-PC,并首次应用于锂空气电池.采用XRD、SEM、TEM、氮气脱吸附和恒流充放电测试研究了MOF-PC的物理及电化学性能.结果表明,样品MOF-PC为无定型碳,比表面积为654m2·g-1.以MOF-PC为空气电极的锂空气电池在0.1mA·cm-2电流密度下放电比容量高达3 183mAh·g-1,比传统碳材料(Super P)在相同电流密度下的容量高90%.     

磁性纳米粒子负载没食子酸去除制革废水中的Cr~(3+)

针对制革废水中的三价铬污染问题,以没食子酸(GA)作为负载物,采用一步法合成了Fe_3O_4@GA纳米粒子,并考察了该纳米粒子对三价铬的吸附特性。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积分析仪(BET)、X-射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)、振动样品磁强计(VSM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对纳米材料的微观特性进行了表征。结果表明,GA能够有效负载到Fe_3O_4纳米粒子上,负载量为4.9%(质量分数),修饰过程不会改变Fe_3O_4纳米粒子的晶相结构。负载后的Fe_3O_4@GA的比表面积为83.52 m~2·g~(-1),粒径为10~15 nm,饱和磁强度为51.12 emu·g-1,有很好的分离特性。吸附实验表明,Cr~(3+)的去除率随pH值和吸附剂投加量的增大而增高。吸附动力学符合拟二级模型,最大吸附容量为12.19 mg·g~(-1),吸附等温模型符合Freundlich模型。Fe_3O_4@GA可以有效去除制革废水中的Cr~(3+)。     

ZIF衍生多孔材料电催化剂的制备与OER性能

有序多孔材料基电催化剂在能源转换领域具有重要作用．有序多孔材料可以暴露更多的活性位点，同时可以有效促进催化过程中离子的传输．采用沸石咪唑酯骨架材料(Zeolitic imidazolate frameworks,ZIF)为硬模板，通过造孔剂和胶束结合在ZIF纳米片上均匀地修饰有序介孔．复合胶束@ZIF纳米片经热处理和磷化后标记为P-MCS@ZIF,P-MCS@ZIF作为电催化剂对其进行析氧性能分析．结果表明，在电流密度为10mA·cm^-2时，P-MCS@ZIF的过电位为303m V，明显优于未经过造孔处理的参比样品，说明复合结构纳米片材料表面修饰有序介孔可以提高电催化性能．该方法为高性能电催化剂的制备提供了有效的参考．     

电还原镉-壳聚糖杂化材料修饰电极的制备及表征

本文利用壳聚糖（CHT）对镉离子的吸附性能并结合电化学还原法在玻碳电极（GCE）表面制备了还原态镉-壳聚糖（rCd-CHT）有机-无机杂化材料.以K3Fe（CN）6为电化学活性探针对修饰电极的电化学性能进行了循环伏安（CV）和交流阻抗（EIS）表征,结果表明rCd-CHT能大大提高该修饰电极的有效表面积,增大K3Fe（CN）6在修饰电极表面的异相电子转移速率（k0）.将不同修饰电极用于抗坏血酸（AA）的电化学检测,结果显示,AA在rCd-CHT/GCE上的氧化峰电流值（Ipa）较裸GCE和CHT/GCE分别增大了1.4和2.1倍,表明rCd-CHT/GCE修饰电极对AA具有良好的电催化氧化作用.     

一步溶剂热法合成硼掺杂石墨烯及其在锂离子电池上的应用

以氧化石墨烯、硼烷四氢呋喃为原料,通过简单的一步溶剂热法合成了硼掺杂石墨烯(B-rGO)材料.采用冷场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射仪、X射线能谱仪、恒流充放电测试和电化学阻抗测试对B-rGO材料进行表征.结果表明,多孔结构和硼原子掺杂的协同效应使B-rGO材料展现出优异的锂电性能.在0. 2 A·g~(-1)的电流密度下,经过100次循环充放电,其可逆容量高达400 m A·h·g~(-1).即便在电流密度高达2 A·g~(-1),仍能保持200 m A·h·g~(-1)的可逆容量,展现出杰出的倍率性能.     

改性无造孔剂硅藻土陶瓷滤膜的制备及其性能研究

选择常见硅藻土粉末为主要原料,通过不同种类硅藻土粉末组合,添加合适比例的增稠剂、造孔剂及助凝剂,在合适的升温曲线下烧结,可以制出多孔硅藻土过滤材料.实验排除制造多孔材料需要造孔剂的限制,用原始硅藻土和焙烧硅藻土两种原料组合配方,制备出一种多孔硅藻土陶瓷过滤材料.通过显微照片对比分析其截面微孔结构,通过比表面积及孔隙度分析仪测定对其进行吸附性能及比表面积测定,探讨了硅藻土粉末的配比及性能的影响因素.     

硫钼钨固溶体的制备及其可见光催化产氢性能研究

采用价廉的离子交换树脂模板,利用基团相互作用将钼、钨氧酸离子吸附到树脂孔道结构中,并通过热处理去除有机物,制备了钼钨氧化物前驱体。然后采用硫化手段制备具有可见光响应的硫钼钨固溶体光催化剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、广角X-射线粉末衍射(XRD)、紫外吸收光谱(UV-Vis)和光电化学等多种手段对钼钨氧化物和硫化物固溶体进行了表征。结果表明,制备的硫钼钨固溶体具有高的可见光催化产氢活性,且调控钼钨的比例可以调节固溶体的光催化活性。在无贵金属助催化剂条件下,钼钨比例为1∶1的固溶体性能最佳,产氢效率可达100μmol·g~(-1)·h~(-1)。     

核桃壳制备碳质吸附剂及脱除H_2S的研究

以薄皮核桃壳为原料,采用不同活化剂制备了碳质吸附剂。以H2S为目标污染物,对比了活化剂的种类和浓度、活化温度和时间以及液料比等因素对脱硫性能的影响。同时,采用XRD、SEM、FT-IR、比表面积和孔结构等对材料结构进行了分析。研究发现,以Zn Cl2为活化剂制备的核桃壳碳质吸附剂的脱硫效果要优于以KOH和H3PO4制备的吸附剂。当Zn Cl2浓度为40%,活化温度为400℃、活化时间为1.5 h、液料比为2.5∶1时,H2S的吸附时间可达175 min。该吸附剂脱硫活性较好,主要是因为材料孔结构发达,存在大量含氧官能团。     

多孔纳米球NiFe2O4的制备、表征和性质研究

用简单的水热法合成多孔纳米球NiFe_2O_4,采用SEM、EDS和XRD等方法对该材料的表面形貌和结构进行表征.利用多孔纳米球NiFe_2O_4作为光催化剂,在紫外光照射下对亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)三种有机染料进行降解,并对其光催化反应机理进行了研究.此外,对多孔纳米球NiFe_2O_4的电化学性能进行了研究,当工作电极的电流密度为0.6A·g~(-1)时,比电容为309F·g~(-1).且多孔纳米球NiFe_2O_4在1500次充放电循环之后,其比电容为初始比电容的85%,表明其具有优异的电化学性能.     

三乙烯四胺修饰介孔ZrO_2的合成及其CO_2吸附性能研究（英文）

合成介孔ZrO_2并采用三乙烯四胺修饰制备CO_2吸附剂.采用X-射线粉末衍射、低温N_2吸附-脱附、傅里叶红外、X-射线光电子能谱、色散光谱、热重及CO_2程序升温脱附等表征手段对合成材料的理化性质进行表征.吸附剂的吸附性能在CO_2浓度为5%的流动气流中进行测定.研究结果表明通过三乙烯四胺改性的介孔ZrO_2对CO_2有较好的吸附性能,适当增加CO_2气体流速能促进吸附而提高吸附温度对吸附不利.当三乙烯四胺的负载量为200mg,CO_2气体流速为20 cm~3·min~(-1),吸附温度为75℃时,吸附剂表现出最好的吸附性能,最大吸附容量达到4.16mmol·g~(-1),该条件下吸附剂还具有很好的重复使用性能.因此其突出的吸附能力和良好的重复利用性表明三乙烯四胺改性的介孔ZrO_2在CO_2吸附方面具有潜力.     

凹凸棒土负载硫化纳米铁去除水中Cu(Ⅱ)的影响因素研究

针对纳米零价铁易团聚和表面形成钝化层的问题,在零价铁与凹凸棒土质量比为2∶1、硫与零价铁的摩尔比为0.25∶1的条件下,制备了凹凸棒土负载硫化纳米铁复合材料。用该复合材料以0.2 g·L~(-1)投加量去除30 mg·L~(-1)的Cu(Ⅱ)溶液,1 h内Cu(Ⅱ)的去除率即可达到86.2%。通过SEM和TEM观察到,经负载硫化改性后的零价铁较均匀地分布在凹凸棒土上。比表面积测定结果表明,与纳米零价铁相比,复合材料的比表面积提高了2.3倍。影响因素实验结果表明,在pH=2～11的范围内,复合材料对铜的去除率稳定在85.2%以上;有氧气存在时复合材料去除Cu(Ⅱ)会发生脱附,且Cu(Ⅱ)溶液浓度越高,脱附现象越明显,溶解氧浓度越低,越有利于复合材料对Cu(Ⅱ)的去除。复合材料对Cu(Ⅱ)的最大吸附量可达9.25 mmol·g~(-1)(587.8 mg·g~(-1))。     

NaOH改性花生壳去除水中亚甲基蓝的吸附特性研究

利用亚甲基蓝水溶液进行实验,测定了NaOH改性处理的花生壳对其的吸附能力.运用单因素实验方法,探讨了改性花生壳的物理化学特性、吸附时间、吸附剂添加量、pH值、温度和离子强度等因素对吸附性能的影响以及等温吸附过程.结果表明,改性能够提高吸附剂的吸附效果.在低温碱性条件下,改性花生壳粉投加量为0.6 g·L~(-1),吸附时间为1 h时,亚甲基蓝的去除率可达94.43%,饱和吸附容量为294.12 mg·g~(-1),等温吸附过程遵循Langmuir方程.     

以铁氰根离子为电子媒介体的氧气敏感介孔电极的研究

利用介孔泡沫硅(MCF)、离子液体功能化的介孔泡沫硅(MCF-IL)为电极材料,以壳聚糖(Chit)为粘接剂,以玻碳(GC)电极为基底,制备了两种化学修饰电极MCF/Chit/GC和MCF-IL/Chit/GC,并利用静电吸附作用实现两种修饰电极对Fe(CN)■的固载,固载后的电极具有电活性,可以在电极表面发生Fe(CN)■氧化还原反应。实验表明,Fe(CN)■对溶解氧含量具有敏感的电化学响应。其中,MCF-IL/Chit/Fe(CN)■/GC电极对溶解氧含量的电化学响应最佳,在体系含氧量为6.5～7.8 mg·L~(-1)时具有明显的线性关系(r=0.997 2)。MCF-IL/Chit/Fe(CN)■/GC电极对氧气的良好响应得益于MCF-IL与壳聚糖之间良好的协同作用:一方面,壳聚糖对Fe(CN)■具有良好的螯合能力;另一方面,MCF上所修饰的咪唑基离子液体官能团与Fe(CN)■之间具有强烈的相互作用,增加了Fe(CN)■的吸附量;此外,具有三维多孔结构的MCF更利于物质的传输。因此,MCF-IL/Chit/Fe(CN)~(3-)_6/GC电极对溶解氧含量具有直接、敏感的电化学响应。     

有机框架材料的后合成交换

金属-有机框架(MOFs)和共价-有机框架(COFs)材料是近年发展起来的晶态多孔材料，因其独特的孔道结构、大的比表面积和易功能化等特点，在催化、储能和传感器等领域有着巨大的应用前景。后合成交换是MOFs/COFs材料进行化学修饰有效方法之一，部分材料可在不改变原拓扑结构的前提下，精准实现材料的功能化，在MOFs/COFs的结构设计和应用方面有十分重要的作用。本文总结了后合成交换在MOFs/COFs材料方面的最新研究进展，包括交换机理及影响因素、方法优势及应用等，为MOFs/COFs材料的结构调控和功能化提供思路。     

介孔材料固载的氯铟酸离子液体用于催化合成二苯甲烷

合成l-三甲氧基硅烷丙基-3-甲基咪唑氯-InCl3并将其嫁接到纯硅MCM-41上,制备了MCM-41介孔材料固载的氯铟酸离子液体.以X射线小角衍射、氮气吸附-脱附、红外光谱、热失重及等离子原子发射光谱对所得材料进行了表征.结果表明氯铟酸离子液体已经成功地固载到了介孔材料上,且在固载过程中介孔材料的骨架未受到大的损害.所合成的固体酸催化剂在苄氯和苯合成二苯甲烷的Friedel-Crafts反应中显示了较好的催化活性,且对水不敏感,可以重复使用.