介孔TiO2的合成及其对刚果红的吸附性能

分别以硫酸钛和钛酸丁酯为原料,采用水热法制备介孔TiO2,对制得的样品进行X射线衍射、N2吸附-脱附、表面羟基面密度测定等表征,并以刚果红为目标污染物研究样品的吸附性能。结果表明:所得样品均为介孔材料;由硫酸钛和钛酸丁酯制备TiO2的比表面积分别为153.2、314.3 m2/g,对刚果红的吸附率分别达到90%和70%以上,吸附速率符合拟二级动力学方程。     

模板法制备介孔VN纳米电极材料及其电容性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂, 通过高温氨解还原V₂O₅前驱体制得了具有丰富介孔的VN纳米材料, 采用XRD与TEM分析观察样品的结构和形貌, 用N2吸附测试样品的比表面积和孔径分布. XRD分析表明, 介孔VN纳米材料属于立方晶系的晶体结构. TEM和N₂吸附测试结果表明, VN纳米材料的颗粒粒径大约为10 nm, 比表面积为88 m²/g, 有比较丰富的2~6 nm的介孔. 在1 mol/L KOH电解液中进行循环伏安和恒流充放电测试研究其电容性能, 结果显示, VN电极同时具有双电层电容性能和氧化–还原反应的准电容性能, 1 mV/s的扫描速率下能获得517 F/g的比电容; 当扫描速率增大到10 mV/s时, 其比电容仍有275 F/g.     

用稻壳制备亚甲基蓝高吸附容量的超高比表面积活性炭

活性炭因具有高比表面积和丰富的孔结构而被广泛应用于吸附水处理中的污染物。稻壳具有独特的组成和微观结构, 是制备活性炭的优质碳源。以稻壳为原料, 利用过饱和KOH溶液的预活化和活化双重作用, 在不同温度下制备出超高比表面积活性炭。随着活化温度的升高, 活性炭的比表面积和总孔容逐渐增大。900 ℃下制得的活性炭具有超高比表面积, 达到3600 m²/g, 总孔容为3.164 cm³/g, 明显优于商用活性炭(YP-80, 比表面积为1310 m²/g, 总孔容为0.816 cm³/g)。具有最高比表面积的稻壳活性炭对亚甲基蓝的最大吸附量达到983 mg/g, 几乎是YP-80 (525 mg/g)的两倍。通过吸附动力学拟合, 吸附亚甲基蓝的过程与拟二级动力学模型一致, 表明该过程为化学吸附。     

表面活性剂辅助水热热分解法制备介孔氧化铝纤维

以PEG(Mn=20000)为模板导向剂, 尿素为沉淀剂, 采用水热热分解法制备了纳米介孔结构的氧化铝纤维, 并对其吸附性能进行了研究. 通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热释重仪(TGA)和N2等温脱附-吸附分析, 考察了介孔氧化铝纤维的相态、结构、形貌、比表面积和介孔特征. 采用选择性催化还原(SCR)烟气脱硝装置对其吸附性能进行了研究. 结果表明：以PEG为模板, 采用简单的水热法就可得到直径(200～300)nm×(8～10)μm的碳酸铝铵纤维; 经900℃煅烧2h得到比表面积为316m²/g、平均孔径为2.5nm的η-Al₂O₃介孔纤维, 形貌基本不发生变化; SCR烟气脱硝测试显示, 相比商品氧化铝粉末, 合成的氧化铝介孔纤维有着更强的吸附性能, 它的脱硝效率较之商品氧化铝粉末约提高了15%.     

介孔四氧化三锰纳米棒的快速低成本制备与电化学性能

仅以乙醇和四水合醋酸锰为原料, 快速低成本地合成了介孔四氧化三锰纳米棒, 并将其应用于锂离子电池负极材料。通过X 射线衍射、热重分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和比表面积仪等分析手段对四氧化三锰样品进行了表征。实验结果表明: 介孔四氧化三锰纳米棒的平均直径约为150 nm, 孔的尺寸范围为6~20 nm, BET比表面积高达37.3 m²/g。同时, 介孔四氧化三锰纳米棒负极材料在141 mA/g的电流密度下循环100次后可逆充放电容量为676.1和662.4 mAh/g, 而且其在不同的电流密度下继续循环80次后可逆放电容量高达850 mAh/g, 体现出了较高的容量、好的循环稳定性能和倍率性能。     

马来酸酐接枝棉短绒基气凝胶/Fe3O4磁性复合碳材料的制备及吸附性能研究

以棉短绒为原料，马来酸酐(MA)、双氧水接枝改性，制备了棉短绒基气凝胶，然后与纳米Fe₃O₄复合、碳化，合成了MA接枝棉短绒基气凝胶/Fe₃O₄磁性复合碳材料(MFCA-C)。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、热重分析仪、磁强计、比表面积及孔隙度分析仪对样品进行表征分析。以刚果红(CR)为模型污染物进行了吸附实验。结果表明，MFCA-C具有三维网状结构，比表面积为105m²/g,孔径介于2～50nm之间。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。经过5次循环吸附，MFCA-C对CR的吸附率仍然达到了93.0%。     

非均相悬浮法制备多孔羟基磷灰石微球

为了获得具有吸附和生物学功能的多孔羟基磷灰石(HA)微球,以自制的纳米羟基磷灰石(HA)粉体为原料,用非均相悬浮法制备了HA/明胶微球,将微球在1 250℃下焙烧,成功制备了直径100~500μm的多孔HA微球.采用光学显微镜、SEM分析、XRD分析和BET氮吸附法研究了微球形貌、尺寸、物相组成、比表面积和孔径,测定了微球对水中F-离子的吸附性能.结果表明:微球具有良好球形形貌和相互贯通的纳米微孔;尺寸比较均匀,分散性良好;微球的主要结晶相为羟基磷灰石;BET表面积为1.867 0~2.089 5 m~2/g,孔径6.53~6.85 nm;对氟离子的平衡吸附容量为1.909~1.940 mg/g.通过控制m(HA)/m(明胶)比例、油温、搅拌速度和搅拌时间,可以在一定范围内控制微球直径和比表面积.     

介孔氧化钛晶须的合成及机理研究

利用二钛酸钾(K₂Ti₂O₅)独特的三角双锥层状晶体结构, 通过水化反应过程, 控制其介相结构转变, 获得介孔氧化钛晶须, 经N₂吸附-脱附测试比表面积为248m²/g. 高温500℃晶化为锐钛矿型, 比表面积仍可达139m²/g, 孔径为8.7nm, 并且晶须形貌不变. 通过XRD、TEM和HREM等手段, 考察了水化反应过程中K₂Ti₂O₅的结构变化, 提出KOH·nH₂O纳米相的形成是介孔结构的来源.     

埃洛石原料无模板法制备高比表面积介孔氧化硅及其在亚甲基蓝吸附中的应用

采用无模板法, 以天然的矿物原料制备介孔材料是一种经济有效的制备方法。本研究利用“煅烧-沸石化-酸处理”工艺制备高比表面积的介孔氧化硅颗粒。研究发现,通过长时间的碱处理将煅烧埃洛石转化为沸石,随后通过酸处理,可制备出比表面积高达767 m²/g的介孔氧化硅材料。该工艺机理为: 850℃煅烧使埃洛石转变为无定型态的Si-O-Al网络结构,煅烧埃洛石在长时间的水热碱处理过程中转化为结晶态的LTA沸石硅铝酸钠,在随后的强酸性环境下,沸石的Al-O和Na-O成分被完全溶解,而残余的Si-O纳米碎片在酸环境中相互聚合,生成无定形态的介孔氧化硅颗粒。本实验制备的介孔氧化硅比表面积高达767 m²/g,最可几孔径为5 nm,其亚甲基蓝平衡吸附量可达741 mg/g,表明其在污染物吸附中具有良好的应用潜力。     

可调孔骨胶水凝胶的制备以及在治理土壤重金属污染中的应用

以骨胶为基材，戊二醛为交联剂，添加调孔剂(由水、异丙醇、异丙醇铝、硝酸组成),制备了一种可调节孔隙大小的三维网络结构水凝胶。考察了调孔剂含量为1%、2%、3%时，水凝胶对重金属离子(Cr₂O₇^2-、Ni²⁺、Cu²⁺)的吸附性能。结果表明：当调孔剂含量为2%时，水凝胶吸附性能最好，对Cr₂O₇^2-、Ni²⁺和Cu²⁺最大吸附平衡浓度分别为276mg/g、321mg/g和218mg/g;吸附动力学拟合和吸附等温模型拟合表明，水凝胶对Cr₂O₇^2-的吸附过程符合伪二级动力学模型，属于单层化学吸附；对Ni²⁺和Cu²⁺的吸附过程符合伪一级动力学模型，属于单层物理吸附。     

具有多级孔结构的丝光沸石的合成与性能研究

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂, 在不添加晶种和有机共溶剂的情况下采用简单的一步水热合成法制备了含有2~4 nm介孔的多级孔纳米丝光沸石。 通过改变 CTAB引入量可以调节所得多级孔丝光沸石样品的外比表面积以及介孔孔容, 最大外比表面积和介孔孔容可分别达到191 m²/g和0.17 cm³/g。均三甲苯在丝光沸石样品上的吸附行为表明, 微孔丝光沸石仅能吸附少量的吸附质, 而多级孔丝光沸石吸附量较大, 并呈现出IV型等温线的特征, 展示出多级孔丝光沸石中介孔的特征。以均三甲苯与苄基氯的苄基化反应来考察多级孔丝光的催化性能。相比于传统微孔丝光沸石, 苄基化反应在多级孔丝光沸石的转化率提高了近7倍, 反应的表观速率常数提高了近19倍。这是由于多级孔丝光沸石较高的外表面积和介孔孔容可以有效地改善大分子反应物的可接近性和产物的传质速率, 从而提高了大分子催化反应的效率。     

树枝状硅基纳米粒子对重金属去除研究进展

树枝状介孔二氧化硅纳米粒子(DMSNs)独特的三维中心辐射状孔道结构使其具有出色的比表面积和孔体积,表面硅羟基官能团可作为功能化活性位点。已有研究表明,DMSNs基新型吸附剂材料能够替代传统二氧化硅材料(如MCM-41和SBA-15),对重金属离子具有优异的去除作用。综述总结了DMSNs基新型吸附剂材料的功能化方法,比较了其和功能化MCM-41或SBA-15对不同重金属离子(Pb²⁺、Cr⁶⁺、Hg²⁺等)和放射性金属离子(U(Ⅵ)、Th(Ⅳ)等)的吸附性能,以期为设计具有优越重金属离子去除能力的DMSNs基新型吸附材料提供理论指导。     

碳纳米管/羟基磷灰石复合材料的制备及表征

以含钴介孔分子筛为催化剂、乙醇为碳源, 采用CVD法制备碳纳米管(CNTs)。通过原位合成法制备一系列不同碳纳米管含量的碳纳米管/羟基磷灰石(CNTs/HA)复合材料。分别采用XRD、FTIR、TEM、N₂吸附-脱附和Raman光谱等分析手段, 对所合成CNTs/HA复合材料的晶相、结构、形貌和比表面积等进行了表征。同时研究了碳纳米管的添加量对所合成CNTs/HA复合材料形貌的影响。XRD与Raman结果表明, 所得CNTs/HA复合粉体中仅有CNTs与HA两种物相, 纯度较高, 结晶度较好; TEM结果显示, CNTs/HA复合材料中CNTs表面均匀包裹着一层纳米级的针状HA晶粒, 两者形成了较强的界面结合, 且当CNTs与HA的质量比为3:17时, CNTs与HA形成最佳结合状态; N₂吸附-脱附表征结果表明, 与HA的比表面积相比, CNTs/HA复合材料具有较高比表面积。     

硫模板法制备多孔石墨纳米笼及其性能表征

本文研究出一种利用硫模板制备多孔石墨纳米笼的方法, 其核心为利用空气氧化将石墨层中掺杂的硫除去并在原位产生纳米孔洞。硫的掺杂是在碳包裹铁纳米核壳颗粒制备中同时进行的, 随后将其中铁基内核除去即得硫掺杂的石墨纳米笼。将其中的硫除去后, 石墨纳米笼的比表面积(由540 m²/g提高至850 m²/g)和介孔孔容(由0.44 cm³/g提高至0.9 cm³/g)均有显著提高。与传统制备多孔石墨纳米材料的方法相比, 本方法在显著提高材料比表面积的同时未对纳米笼的石墨化结构有明显破坏。     

纳米羟基磷灰石对Ni^2＋的吸附性能及机理研究

以硝酸钙和磷酸氢二铵为原料用化学共沉淀法制备纳米羟基磷灰石(n-HA),用XRD、TEM 和BET表征样品的相组成、结晶形貌和比表面积.结果表明:制备的针状羟基磷灰石长轴约为31.9nm,短轴约为21.3nm,粒径均匀且表面活性高,具有较低结晶度,比表面积高达135m2/g.选用Ni2+作为吸附目标离子,通过Zeta电位、XRD和XPS分析n-HA吸附前后的表面电位、晶体物相和表面原子结合能的变化可知:Langmuir等温吸附模型仅适用于Ni2+初始浓度低于0.1mol/L的范围;当Ni2+初始浓度高于0.1mol/L时,Ni2+取代Ca2+与表面的O成键,吸附过程包括离子交换、静电吸附和溶解沉淀作用.     

表面磷酸基修饰的巯基功能化空心介孔SiO2的制备及吸附性能研究

在水溶液中，分别以乙烯基三乙氧基硅烷VTES为内核前驱体，2-氰乙基三乙氧基硅烷CTES为致孔剂，巯基丙基三甲氧基硅烷MPTMS为外壳前驱体，使用一步法结合官能团差异性刻蚀技术制备巯基功能化空心介孔SiO₂纳米球HS-HMSNs。并通过后磷酸化法将HS-HMSNs转化为磷酸修饰的杂化空心多孔SiO₂纳米球H₂O₃P-HMSNs。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱仪等多种表征方法完整地揭示了功能化空心多孔材料的形貌、结构、化学组分和比表面积。结果表明：磷酸修饰后的材料含有一定量的P元素，且P含量为1.76%,证实了磷酸基团被接枝到SiO₂材料上，且磷酸修饰后的材料仍保持空心结构，并具有较大的比表面积。Cd²⁺吸附实验显示，两种功能化材料在120min后吸附量接近饱和，当pH为6左右时，Cd²⁺初始浓度维持在100～160mg/L时，材料表现出优良的吸附性能。此时，HS-HMSNs的最大吸附量达277...     

磷酸锆/介孔密胺树脂复合吸附材料的制备及性能研究

将介孔密胺树脂与无定形磷酸锆复合制得一种广谱性复合吸附材料,考察了复合吸附材料对SO2和NH3的吸附性能,采用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪和扫描电子显微镜等对复合吸附材料的结构、形貌、热稳定性进行表征.结果 表明:介孔密胺树脂呈网状多孔交联形貌,比表面积为548.81m2/g、孔径...     

超声辅助改性辣椒秸秆吸附刚果红性能研究

针对处理印染废水问题，以辣椒秸秆为原料，柠檬酸为改性剂，探索在超声辅助条件下，辣椒秸秆对刚果红的吸附情况。结果表明：最佳吸附条件是温度为65℃,用0.3g改性辣椒秸秆，刚果红溶液初始浓度为200mg/L刚果红溶液、超声时间110min。经对比发现，该吸附过程更符合准二级动力学方程(R²=0.99248),为化学吸附，吸附过程符合Freundlich等温方程(R²=0.82733)。经正交实验极差和方差分析得出最佳吸附组合为：投加量0.3g,染料的初始浓度240mg/L,吸附温度55℃,吸附时间90min,其中吸附剂用量对吸附效果的影响最为显著。     

染料敏化太阳电池多级孔炭对电极的制备及性能研究

以F127为模板剂, 采用自组装与后活化相结合制备了具有微孔-介孔结构的多级孔炭. N2吸附等温线分析表明后活化可在介孔炭孔壁上生成大量微孔. 电化学阻抗谱测量表明多级孔炭电极对I₃^-还原反应的催化活性明显高于介孔炭电极, 电荷迁跃电阻为0.3 Ω·cm². 多级孔炭电极催化活性高是由于它具有较高的比表面和特殊的多级孔结构, 有效比表面积较高. 以多级孔炭电极为对电极组装染料敏化太阳电池, 电池的短路电流密度、开路电压和填充因子分别为0.624V、15.44 mA/cm²和0.67, 相应的光电转换效率为6.48%, 比介孔炭对电极电池的光电转换效率提高了11.5%.     

生物模板法合成多孔结构氧化铈及其吸附性能研究

以壳聚糖为生物模板制备介孔纳米氧化铈材料,对合成的纳米氧化铈进行了X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),N_2-吸附脱附表征。以甲基橙溶液为模拟的染料废水,探究了氧化铈的用量、溶液的pH、吸附时间等因素,对介孔氧化铈吸附甲基橙溶液的影响。结果表明:合成的纳米氧化铈具有海绵状多孔的微观结构,比表面积为202m~2/g,空隙量为0.199cm~3/g,平均孔径为12.48nm,在pH=7,纳米氧化铈用量为0.3g,甲基橙浓度为3mg/L,吸附时间为30min的条件下,对甲基橙的吸附率可达到61.56%。