介孔分子筛调制有序介孔碳超级电容器性能研究

为了研究不同孔径的有序介孔碳(OMC)作为超级电容器电极的性能差异,本文采用水热合成法制备三种不同孔径的介孔二氧化硅分子筛(SBA-15),再以SBA-15为模板,乙炔为碳源,利用化学气相沉积法(CVD)反向制备具有不同孔径的OMC。利用扫描电子显微镜、氮气吸附和电化学测试等,分析OMC作为电极材料时,其纳米孔结构与性能之间的关系。结果表明,将孔径调控在3～4 nm的OMC-120作为超级电容器电极,在充放电电流密度为0.10 A/g和0.50 A/g时,比电容为44.50 F/g和54.30 F/g;经1 000次循环后电容保持率达99%,其双电层电容性能和稳定性优于其他孔径结构的样品,这归因于OMC-120中较窄的有序介孔结构加速了电子和离子的转移交换,缩短离子的传输路径。     

有序含氮介孔碳对金属离子的吸附性能

以SBA-15为硬模板,吡咯为含氮碳源,通过硬模板法合成了有序含氮介孔碳(NMC).该材料具有高度有序开放的介孔结构,比表面积和孔容分别为647m2/g和0.8cm3/g,最可几孔径为3.5nm,碳氮比为11.3,其表面具有多种含孤对电子或带正、负电子的官能团,且具有良好的热稳定性.对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)和Mn(Ⅶ)等离子的吸附研究表明:在50ml/L稀溶液中,该材料对各金属离子的平衡吸附量依次为Cu(Ⅱ)>Cr(Ⅵ)>>Ni(Ⅱ)～Zn(Ⅱ)>>Mn(Ⅶ),对Cu(Ⅱ)离子表现出选择性吸附,溶液中98%以上Cu(Ⅱ)离子可被吸附.NMC对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)离子的吸附行为遵循Langmuir等温吸附方程,且有高饱和吸附容量,分别高达120.7mg/g和322.6mg/g,为有序介孔碳(CMK-3)的1.4和2.1倍.该材料循环使用3次后,依然保持很好的吸附性能.     

有序介孔氧化硅材料中的药物分子组装及缓释研究进展

从成功合成出像MCM-41、SBA-15这样的有序介孔氧化硅材料以来,此类材料已经发展成为一种新型药物控缓释载体材料;由于其具有无毒、比表面积和孔容巨大、孔道排列有序、孔径分布狭窄、水热稳定性高、生物兼容性好、制备中的结构调变技术成熟等特点成为药物控缓释领域的研究热点之一,越来越受到重视;介绍了药物分子在有序介孔纳米氧化硅材料的纳米孔道中的组装、控缓释研究的进展;集中介绍了影响药物控缓释行为的两个主要因素(有序介孔氧化硅材料的比表面积和孔道结构)对药物控缓释行为的作用;可为控缓释药物研究人员开发新型药物分子载体材料、药物分子组装技术及研究药物分子的控缓释行为提供参考和研究依据.     

孔道结构对有序介孔炭电化学性能的影响

以三嵌段共聚物（F127）为模板剂,间苯二酚（R）和甲醛（F）为碳前驱体,在外加的酸性条件下通过自组装的方法制得了F127/RF复合材料,然后经碳化处理得到具有高度有序孔道结构的介孔炭材料（OMCs）,通过XRD、TEM、N₂吸/脱附手段(77K低温下)对其进行结构表征。测试结果表明有序介孔炭材料的BET比表面积和总孔体积分别为770m²/g和0.65cm³/g。以有序介孔炭材料为电极制备超级电容器,对其进行直流恒流充放电测试、循环伏安测试和交流阻抗测试,结果显示在电流密度为0.02A/g时OMC-3比容量为130F/g,100次充放电循环后电容量保持率在99%以上。     

有序介孔材料的合成及其在环境科学中的应用

有序介孔材料具有高比表面积，孔道排列长程有序，孔径在2－50nm之间。该类材料是以表面活性剂作为模板，在一定条件下模板与无机组分相互作用通过超分子组装过程形成的。人们已经合成出具有不同组成，孔结构和性能的介孔材料，这类材料在光，电，磁催化和吸附分离等许多领域有潜在应用价值。本文对介孔材料的合成，合成机理以及在环境科学中的应用进行了综述。     

用于水体净化的功能化介孔分子筛的研究

本文采用中性模板途径合成了介孔分子筛ＨＭＳ,并通过化学修饰手段在其孔内壁上接枝了γ－氯丙基三乙氧基硅烷,得到功能化的介孔分子筛ＣＰＳ－ＨＭＳ。考察了ＣＰＳ－ＨＭＳ对三氯甲烷的吸附性能,去除率达９７％,最大吸附容量为１９６ｍｇ／ｇ,经其处理过的水体中三氯甲烷浓度低于国标及美国ＥＰＡ标准。     

用于水体净化的功能化介孔分子筛的研究

本文采用中性模板途径合成了介孔分子筛ＨＭＳ,并通过化学修饰手段在其孔内壁上接枝了γ氯丙基三乙氧基硅烷,得到功能化的介孔分子筛ＣＰＳＨＭＳ考察了ＣＰＳＨＭＳ对三氯甲烷的吸附性能,去除率达９７％,最大吸附容量为１９６ｍｇ／ｇ,经其处理过的水体中三氯甲烷浓度低于国标及美国ＥＰＡ标准     

无机铝盐制备有序介孔氧化铝及其表征

以硝酸铝为原料、非离子型表面活性剂聚乙二醇为模板剂、碳酸铵为沉淀剂,采用沉淀法合成有序介孔氧化铝;通过热分析方法、X射线衍射、氮吸附平衡等温线和透射电镜等测试技术对合成样品进行了结构表征。结果表明,合成的有序介孔氧化铝比表面积为296m²/g、孔径分布窄（2.8～4.0nm）、孔容在0.45cm³/g以上,且孔道呈蠕虫状并具有一定的有序性。     

复合模板剂制备有序介孔氧化铝

采用溶胶-凝胶法以异丙醇铝为铝源,乙醇为溶剂,非离子表面活性剂TritonX-100和三嵌段共聚物P123为复合模板剂,制备了有序介孔氧化铝。用PSD、XRD、TEM等测试技术对样品进行了结构表征,实验结果表明,合成的有序介孔氧化铝比表面积大于500m²/g,孔容超过1.0cm³/g,孔径分布窄（2～12nm）,形成的蠕虫状孔道具有一定的有序性,与采用单一模板剂P123制得的介孔氧化铝相比具有比表面积大,孔分布窄,有序性好的优点。最佳模板剂配比为 n(TritonX-100)∶n(P123)=3∶1。     

介孔碳基材料的制备及电化学性能

有序介孔碳因具有均一的孔径、大的比表面积和特殊的孔道结构而具有独特的物理化学性质,使其在电化学领域得以广泛应用。作为双电层电容器电极材料,有序介孔碳材料尽管表现出来良好的充放电性能,但比电容有限,因此对有序介孔碳材料进行改性一直是热门的研究课题之一。非金属杂原子(N、S、P、B等)掺杂是提高有序介孔碳电化学水平简单且有效的方法。杂原子的介入,通过共价键相连引入新的官能团改变碳材料的理化性质,经过法拉第氧化还原反应提高材料的赝电容。     

活性炭对天然水中痕量有机物的吸附模型的建立

考虑到天然水中实际存在的痕量有机物要比以腐殖质为主的天然有机物(NOM)的量小很多,有可能存在理想吸附现象。将在此条件下对理想吸附溶液理论(IAST)进行简化,推导出理想吸附模型,该模型对研究活性炭对水中微污染物吸附规律有非常重要的指导意义。     

褐煤基中孔磁性活性炭的制备

以宝日希勒褐煤为原料、Fe3O4为磁性添加剂,采用水蒸气活化法制备磁性活性炭.考察Fe3O4添加量、活化温度、活化时间和水蒸气通量对活性炭孔结构发育的影响,采用振动样品磁强计（VSM）对活性炭的磁性能进行表征.结果表明：随着Fe3O4添加量的升高,活性炭的磁性能逐渐增强,当Fe3O4的添加量达到6 g/100 g煤时,活性炭的比磁化率达到20.162×10^-7 m^3/kg,满足强磁场磁选回收的要求;Fe3O4添加降低了活性炭的烧失率,从而影响孔结构发育;活性炭的亚甲蓝值和碘值随着活化温度的升高而增大,至烧失率为71.92％时,活性炭的孔结构仍处于发育阶段;而活化时间和水蒸气通量增大使得碘值和亚甲蓝值先增大后减小,并在烧失率50％ ～60％处出现峰值;添加Fe3O4能促进磁性活性炭的中孔发育,在烧失率相近的情况下,100 g煤中添加6g Fe3O4可以得到比表面积、中孔孔容和中孔率分别为509.14 m^2/g、0.241 cm^3/g和58.1％的磁性活性炭样品.     

有序介孔炭固相萃取-毛细管电泳联用测定水样中抗生素残留

建立了固相萃取-毛细管电泳联用测定河水水样中四环素类抗生素残留的分析方法.以有序介孔炭(OMC)作为固相萃取吸附剂,考察了有序介孔炭对四环素类抗生素(四环素、土霉素和多西环素)的吸附性能,探讨了影响固相萃取效率的因素,得到最佳萃取条件为:水样2.00 mL(pH 10.0),有序介孔炭5.0 mg,V(甲醇)∶V(乙腈)=1∶1的洗脱液4.00 mL,洗脱速度0.7 mL/min,此时富集倍数达50倍.在最佳的毛细管电泳分离条件下,各组分含量在3 000~11 000μg/L呈良好的线性关系,且各组分峰面积的日内相对标准偏差低于8.5%(n=5).四环素、土霉素和多西环素的最低检测限和平均回收率分别为1.96~2.14μg/mL和46.7%~93.6%.研究表明,有序介孔炭可作为环境样品中多西环素和土霉素的高效吸附材料.     

应用模板法从煤沥青制备中孔活性炭

以煤沥青为原料,应用纳米二氧化硅模板法制备中孔活性炭,并考察焦模比、碱碳比以及活化温度对活性炭孔结构和收率的影响.结果表明,所得活性炭试样孔径分布最大值与模板剂孔径尺寸相吻合.在焦模比为2∶1、碱碳比为4.5∶1、活化温度为850 ℃时,所制活性炭总比表面积为1 729 m2/g,其中中孔比表面积为1 702 m2/g,占总比表面积的98.43%.     

酚醛树脂基中孔炭块体电极的制备与电容性能

提出了一种有机体系超级电容器用中孔炭电极的直接成型制备方法。以热塑性酚醛树脂为前驱体,加入六次甲基四胺固化、粉压成型后进行CO2活化,制备了中孔发达的炭电极。该电极比表面积1563 m2/g,孔容1.87cm3/g,其中孔孔容占75.9%,在有机电解液1mol/L Et4NBF4/PC中具有良好的电化学性能,比电容达108 F/g,大电流倍率性能良好。     

Ordered mesoporous tungsten oxide and titanium oxide composites and their photocatalytic degradation behavior

Highly ordered mesoporous WO3/TiO2 (MWTs) composite materials with tunable chemical compositions were obtained by a surfactant template-assisted evaporation-induced selfassembly (EISA) processes. The structure properties of the MWT materials were characterized by small angle XRD, TEM and N2 sorption. The resultant materials showed large amount of ordered mesopores and high chemical homogeneity. With increasing crystallinity degree, the order degrees of mesostructure turned worse gradually. The MWT hybrids exhibited excellent visible light response due to the addition of WO3 with narrow band gap. Photocatalytic performances of the MWT samples were determined by measuring the photo-degradation of rhodamine B dye and phenol under simulated solar light irradiation. The effect of material parameters such as surface area, crystallinity and chemical compositions in the binary heterostructured system on photocatalytic performance were discussed in details.     

焙烧类水滑石吸附去除水中苯酚

用液相共沉淀法制备镁铝铁类水滑石．在500℃下焙烧,类水滑石转化为镁铝铁复合氧化物．用XRD、TG/DTA、比表面仪和FTIR对类水滑石和镁铝铁复合氧化物进行表征分析．以镁铝铁复合氧化物为吸附剂吸附水中的苯酚．对实验条件和主要影响因素进行研究,并对吸附处理机理进行探讨．实验结果表明：镁铝铁复合氧化物可有效去除水中的苯酚．去除苯酚的实验数据符合Langmuir吸附等温线．吸附动力学过程遵守Lagergren一级速率方程．镁铝铁复合氧化物可重新吸收阴离子恢复原有的层状结构．     

Ordered SBA-15 mesoporous silica with high amino-functionalization for adsorption of heavy metal ions

Surface NH2 -functionalized SBA-15 mesoporous silica was synthesized using toluene diisocyanate (TDI) as a bridge molecule. First, the surface Si-OH groups of SBA-15 were reacted with the -NCO groups of TDI. Then, the remaining unreacted -NCO groups of TDI were reacted with the -NH2 groups of ethylenediamine (EDA). Finally, the NH2 -groups were successfully grafted onto the mesoporous SBA-15 surface by the above two-step method. XRD, N2 adsorption-desorption analysis, FT-IR, and 29 Si MAS NMR were used to identify the well-ordered structure and the successful incorporation of the -NH2 groups onto the surface of the synthesized materials. Characterizations revealed that such -NH2 grafting is an effective method to obtain a high loading of -NH2 groups onto the SBA-15. When subjected to toxic heavy metal ions in aqueous solution, the obtained NH 2 -functionalized SBA-15 showed very high adsorption rates 99.9%, 99.7%, 99.8%, 99.5% and 99.9% for Pb2+ , Cr3+ , Cd2+ , Ag+ and the Cu2+ , respectively, which is attributed to the strong complexation reactions between the metal ions and the grafted -NH2 groups.     

臭氧活性炭去除水中硫醇类致嗅物质的研究

硫醇类物质是南方某江排洪时饮用水中嗅味的主要致嗅物质。以乙硫醇为典型致嗅物质,研究了臭氧活性炭对乙硫醇的去除特性。结果表明,臭氧活性炭对乙硫醇有很好的去除效果,其中臭氧氧化是去除乙硫醇的关键工艺,活性炭发挥的作用有限;去除乙硫醇嗅味的适宜臭氧接触时间是15min,当水质变化不大时,完全氧化水中乙硫醇所需要的有效臭氧投加量(m g/L)为乙硫醇初始浓度(μg/L)的0.04倍。当进水乙硫醇浓度大于100μg/L时,需要增加适宜的预氧化处理,与臭氧活性炭联用才能有效去除水中硫醇类致嗅物质产生的嗅味。