13X复合吸附剂在高湿度环境下的吸附性能实验研究

提出了8种由13X沸石分子筛和不同CaCl_2、MgCl_2浓度的溶液制备的复合吸附剂,介绍了配制方法,分析了吸附湿空气中水蒸气的原理。并用恒温恒湿箱模拟温度30℃,相对湿度90%的高湿度环境下,来测试复合吸附剂的吸附量,实验表明:复合吸附剂的在120h内的吸附量高于常用的13X吸附剂,而且复合吸附剂的吸附量随着CaCl_2、MgCl_2溶液浓度的升高而增加,使用MgCl_2溶液制备的复合吸附剂的吸附量高于用CaCl_2溶液制备的复合吸附剂的吸附量。最高吸附量Mg4可以达到0.18g/g,是13X的1.3倍。在开始的4h,复合吸附剂吸附速率低于13X,而后复合吸附剂的吸附速率高于13X,在96h时刻,吸附量最高的Mg4吸附量为0.164g/g,吸附量最少的13X为0.13g/g,在4~96h时间段内,相对吸附量差为0.059g/g。     

金属-有机骨架复合材料Cu-1,3,5-苯三甲酸/氧化石墨烯对亚甲基蓝的吸附性能研究

利用金属-有机骨架复合材料Cu-1,3,5-苯三甲酸/氧化石墨烯(Cu-BTC/GO)作为吸附剂,研究了其对水相中亚甲基蓝的吸附行为。通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、红外光谱、热重分析及比表面积分析等手段对该复合材料的结构进行表征。探讨了温度、pH和亚甲基蓝初浓度等因素对Cu-BTC/GO吸附性能的影响。结果表明:在pH=7、30℃的条件下,125mg/L Cu-BTC/GO对10mg/L亚甲基蓝有优异的吸附能力;Cu-BTC/GO对亚甲基蓝的吸附动力学数据符合准二级动力学方程,吸附模型符合Langmuir等温吸附方程;通过Langmuir模型计算可知,该复合材料对亚甲基蓝的最大吸附量可达480.77mg/g。     

石墨烯掺杂的纳米金属复合材料的制备及其电化学性能研究

选择改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),将GO进行高温热还原处理，形成还原氧化石墨烯(RGO),再以油酸作为表面活性剂，通过球磨法与金属氧化物正极材料LiFePO₄通过复合生成了LiFePO₄/RGO正极材料。采用XRD、TEM和电化学性能测试等手段对复合材料进行了表征。结果表明，RGO的掺杂没有影响LiFePO₄材料的晶体结构，没有产生新的产物，当RGO的掺杂量为6%(质量分数)时，复合材料中RGO和LiFePO₄分散较为均匀，形貌结构较好。随着RGO掺杂量的增加，复合材料的首次充放电比容量均先增大后减小，当RGO的掺杂量为6%(质量分数)时，复合材料的首次放电、充电比容量均达到最大值，分别为137.5和139.5 mAh/g。在0.2 C的倍率下循环30次后，6%(质量分数) RGO掺杂的复合材料的放电比容量的保持率最高可达86.1%,电荷转移电阻最小为512.70Ω,电化学性能最佳。因此可知，RGO的最佳掺杂量为6%(质量分数)。     

一种太阳能吸附制冷用复合吸附剂的研究

利用分子筛巨大的比表面积以分子筛为载体通过浸泡CaCl2溶液的方法制备复合吸附剂,在模拟实际使用条件下,对不同浓度CaCl2溶液制备的复合吸附剂的吸附、解吸性能进行了测定.并将吸附解吸性能最好的复合吸附剂在自制的模拟制冷装置上进行了制冷实验.结果表明,复合吸附剂具有良好的吸附、解吸性能,最大吸附量达46.93%,在自制模拟装置上系统COP达0.25,SCP为0.078w/g,符合太阳能吸附制冷的要求.     

活性炭负载Fe(Ⅲ)氧化物去除水中的磷酸根

利用活性炭负载铁氧化物制备了复合吸附剂,并用于水中磷酸根的去除.采用BET,SEM及XRD等手段对复合吸附剂的物理化学特性进行了表征,用静态吸附实验方法比较研究了复合吸附剂和活性炭从水溶液中吸附磷酸根的性质.结果表明:复合吸附剂具有快的吸附速度和高的吸附容量,其吸附磷酸根的性质受溶液pH值、铁含量及阴离子浓度的影响.在pH=3.0时,复合吸附剂对磷酸根的吸附容量为98.39 mg/g,而活性炭为78.90 mg/g.相比之下,Freundlich模型比Langmuir模型能更好地描述复合吸附剂和活性炭对磷酸根的吸附过程;而Lagergren二级方程却能很好地描述复合吸附剂对磷酸根的吸附动力学.水合氧化铁/活性炭复合吸附剂吸附磷酸根为吸热过程.     

PVP/Cu-BTC的制备及其水稳定性能和吸附性能研究

以三水合硝酸铜[Cu(NO₃)₂·3H₂O)]、均苯三甲酸(H₃BTC)、纳米氧化锌(ZnO)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料，在室温下快速制备了铜基金属-有机框架材料——聚乙烯吡咯烷酮/1,3,5-均苯三羧酸铜(PVP/Cu-BTC)。采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等表征了PVP/Cu-BTC的化学组分、晶体结构和形貌，并研究了PVP/Cu-BTC的水稳定性能以及对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明，PVP可以提高Cu-BTC的水稳定性，将其浸泡在水中48h后结构不会发生坍塌，且无论是在酸性还是碱性条件下，都可以保持结构的完整性。PVP也可以提高Cu-BTC对亚甲基蓝的吸附性能，PVP/Cu-BTC用量为0.5g/L时，对质量浓度10mg/L亚甲基蓝溶液吸附45min后脱色率达到83.1%。     

石墨烯包覆分子筛复合电极材料的制备及其性能研究

以4A分子筛(4A)和改进Hummers法制备的氧化石墨烯凝胶(GO)为原料, 按一定质量比进行混合超声分散, 以混合分散液为前驱体煅烧制备了氧化还原石墨烯(RGO)包覆的三维复合4A/RGO电极材料。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、孔径分析、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试等方法研究了复合材料的结构、形貌及超级电容性能。测试结果表明, 4A均匀地穿插在RGO片层中, 阻止了RGO片层之间相互堆积, 而RGO片层之间相互链接, 形成三维空间导电网络, 提高了复合电极材料的导电性。当GO与4A质量比为1:6时, 复合材料在4 A/g电流密度下比电容可达450 F/g, 在此电流密度下循环800次后, 其比容量保持率为85.7%, 表现出良好的倍率性能和循环稳定性。该4A/RGO复合电极材料超级电容性能优于纯4A或RGO, 可归因于4A和RGO之间的协同效应。     

纳米多孔Co-Ni-B/Cu-BTC复合材料的制备及其催化水解氨硼烷的研究

首次通过化学还原法制备了纳米多孔Co-Ni-B/Cu-BTC复合材料,在Co-Ni-B合金中掺入金属框架化合物Cu-BTC后有效地提高了复合材料的比表面积,其形貌由团聚的纳米粒子变成纳米多孔结构,复合材料的催化性能也得到显著的提高,用于催化氨硼烷的水解,表现出良好的催化活性。在30℃时,催化水解氨硼烷制氢的反应速率到达2 670mL/(min·g),其水解反应的活化能为22.4kJ/mol,与文献相比,表现出较大的优势。所制备的复合材料还具有良好的化学稳定性,表现出重要的应用前景。     

纳米二氧化锰@还原氧化石墨烯对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能与吸附机制研究

以重金属Pb(Ⅱ)为目标污染物,制备了MnO₂@还原氧化石墨烯(MnO₂@RGO)复合吸附剂。考察了吸附剂投加量、溶液pH、初始浓度和反应温度等因素对Pb(Ⅱ)去除效果的影响。结果表明:MnO₂@RGO对废水中的Pb(Ⅱ)吸附效果显著,在Pb(Ⅱ)浓度50mg/L,MnO₂@RGO投加量0.15g/L,pH为6.0,吸附时间3h的条件下,吸附量可达到124.3mg/g,Pb(Ⅱ)去除率可达到75%。纳米MnO₂@RGO可用Langmiur等温模型和伪二级动力学方程来描述,为单分子层吸附,以化学吸附为主。在MnO₂@RGO吸附剂的X射线衍射图谱中出现了MnO₂的特征吸收峰,其附着于RGO表面,印证了MnO₂@RGO吸附剂的成功制备。     

还原氧化石墨烯(RGO)/硅复合材料的制备及用作锂离子电池负极的电化学性能

利用天然鳞片石墨通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),在碱性条件下通过超声波剥离、静电自组装、磁力搅拌和高温还原的方法合成了还原氧化石墨烯/硅(RGO/Si)复合材料。借助XRD、SEM、TEM、EDX能谱分析和比表面积分析等发现,Si颗粒均匀分布在RGO片层内。在室温下,以该复合材料作为锂离子电池负极,在不同电流密度下研究了其电化学性能。结果表明,RGO/Si复合材料(2∶1)首次循环的放电比容量为1 231 mAh/g,首次库仑效率高达90.9%,在20次循环后,可逆容量保持在452 mAh/g,库仑效率为99.2%。RGO/Si复合材料(1∶1)的RGO片层包覆Si颗粒最紧密,其复合结构最稳定,在高电流密度下容量保持率较高。     

基材亲疏水性能对EVOH/LIS复合吸附剂成型结构及提锂性能的影响

以锂离子筛H1.6 Mn1.6 O4(LIS)为吸附剂,乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)为成型基材,制备乙烯-乙烯醇/锂离子筛(LIS)中空纤维膜状复合吸附剂(EVOH/LIS).改变EVOH中乙烯基的含量调控成型材料的亲疏水性,研究基材亲疏水性对复合吸附剂成型结构、LIS负载量和吸附提锂性能的影响.结果表明,成型材料亲水性越强,复合吸附剂具有越高的孔隙率,LIS分散越均匀.另外,成型材料亲水性对LIS的添加量也具有一定的影响,EVOH-32为成型基材时,LIS的最大添加量为30％(质量分数);EVOH-38和EVOH-44为成型基材时,LIS的最大添加量则为50％(质量分数).此外,成型材料亲水性显著提高了复合吸附剂对Li+的吸附能力、吸附速率和吸附-解吸循环稳定性,其中EVOH-32/LIS-30在循环吸附五次后,吸附容量仍保持为初始吸附量的95.8％,具有良好的吸附稳定性.以适宜亲水性的EVOH-38为基材制备EVOH-38/LIS-50中空纤维膜状复合吸附剂,其对Li+的吸附量为29.6 mg·g-1(为粉体LIS的93.9％),在锂镁比高于400的模拟卤水中αLi Mg高达559.5,表明该复合吸附剂能够用于高镁锂比卤水中提锂.     

还原剂对Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯复合材料结构及电化学性能的影响

为研究还原剂对Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯(RGO)复合材料结构及电化学性能的影响,首先以氧化石墨烯(GO)和硝酸镍作前驱体,采用水热法制备了Ni(OH)_2/RGO复合材料;然后,利用XRD、SEM和Raman光谱仪表征了复合材料的结构和形貌,并采用循环伏安法、恒流充放电曲线和电化学阻抗谱研究了复合材料的电化学性能。结果表明:以(NH2)2CSO2作还原剂时,制备的β-Ni(OH)_2/RGO复合材料为RGO纳米片与Ni(OH)_2纳米片相互插层的结构;在电解液(6mol/L KOH溶液)中,0.2C放电倍率时β-Ni(OH)_2/RGO复合材料的比容量高达341.0mAh/g,10.0C放电倍率为时复合材料的比容量为242.2mAh/g,仍能保持β-Ni(OH)_2理论比容量的83.8%。所得结论表明制备的Ni(OH)_2/RGO复合材料显现出良好的电化学性能。     

炭化活化法制备木屑氯化钙复合吸附剂

为解决氯化钙吸氨过程中的膨胀结块和性能衰减,以氯化钙和木屑为原料,利用炭化活化造孔的方法在实验室自制了复合吸附剂.考察了炭化活化温度对吸附剂性能的影响,测试了吸附剂的吸氨性能、微观形貌、结晶度和比表面积.研究表明:所制备的吸附剂孔隙发达,氯化钙含量高(达到80%)且分布均匀,解决了吸氨过程中的膨胀结块和性能衰减;吸附剂的吸氨性能随炭化活化温度的升高先增加后减小,600℃下制备的吸附剂具有最好的吸附性能,5 min内其吸附量和对应的SCP(单位质量吸附剂的制冷功率)分别为0.19 g/g和793.9 W/kg.     

用于超级电容器的还原氧化石墨烯/NixMn1-x/2O2复合材料的电化学性能

MnO₂为有前景的超级电容器正极材料,具有较高的理论比电容及良好的循环稳定性,但电子电导性不佳限制了其应用。采用一步水热法制备了还原氧化石墨烯（RGO）/Ni_xMn_1-x/2O₂复合材料。通过XRD、SEM、TEM、FTIR、电化学分析等手段对制备的RGO/Ni_xMn_1-x/2O₂物相组成、微观形貌和电化学性能进行了表征和分析。电化学测试结果表明：Ni元素的引入提高了MnO₂的电容性能,以水热法制备的MnO₂的比电容为66 F/g （扫描速度10 mV/s）,而Ni元素掺杂量x=0.02时,Ni_0.02Mn_0.99O₂比电容为111 F/g;材料中引入RGO后,RGO/Ni_xMn_1-x/2O₂复合材料电容性能进一步提高,加入2wt%的RGO时,RGO/Ni_0.02Mn_0.99O₂的比电容为136 F/g。RGO的引入提高了活性材料的电子迁移速率,Ni元素的掺杂造成了MnO₂晶格中存在适量的点缺陷,提高了其导电性。以RGO/Ni_xMn_1-x/2O₂为正极的超级电容器可同时具备双电层电容器和赝电容器的优点,以Ni掺杂MnO₂和RGO的负载协同提高了该复合材料电化学性能。     

水热温度对Ni(OH)_2/RGO复合材料结构及其电化学性能影响

以氧化石墨(GO)和硝酸镍为原料,采用水热法制备氢氧化镍/还原氧化石墨烯(Ni(OH)_2/RGO)复合材料,通过FT-IR光谱、X射线衍射仪和扫描电镜表征了材料的形貌和结构,并采用循环伏安法、恒流充放电和交流阻抗谱测试了复合材料的电化学性能。结果表明,当水热温度为100℃时,制备了具有α相与β相互嵌型的α/β-Ni(OH)_2/RGO复合材料。在电解液为6 mol/L的KOH溶液中,放电倍率0.2C时复合材料比容量高达388.6mAh/g,放电倍率为10C时,复合材料比容量为266.1mAh/g,比容量保持率为68.5%,显现出良好的电化学性能。     

二次掺杂制备聚苯胺/石墨烯/碳纳米管复合材料及其防腐性能EI北大核心CSCD

在高氯酸体系中通过原位聚合将苯胺(ANI)单体分别与还原氧化石墨烯(RGO)、碳纳米管(CNTs)制备了一次掺杂态产物PANI/RGO和PANI/CNTs,产物分别经氨水解掺杂后,在高氯酸体系中经二次掺杂制备得到二次掺杂态聚苯胺/石墨烯/碳纳米管(Redoped PANI/RGO/CNTs)复合材料。通过扫描电镜、透射电镜、傅里叶变换红外光谱和紫外光谱对其不同产物形貌和结构进行表征,通过电化学工作站测试了不同产物在3.5%NaCl溶液的防腐蚀性能。结果表明,在RGO与ANI质量比为1:20、CNTs与ANI质量比为1:20时,二次掺杂态产物中聚苯胺纳米纤维可分别在RGO和CNTs上均匀生长并形成网状结构,纤维长度达到850 nm,形貌均一,其防腐蚀性能最优异,缓蚀效率可达81.79%。通过二次掺杂将PANI/RGO和PANI/CNTs复合制备Redoped PANI/RGO/CNTs材料,可有效避免石墨烯和碳纳米管在制备复合材料过程中的团聚,得到结构规整、防腐性能更优异的复合材料。     

基于13X沸石分子筛/MgCl_2的复合吸附剂性能实验研究

复合吸附剂的吸附性能是吸附制冷循环过程中的一个重要参数,基于测试整体成型复合吸附剂吸附性能的需要,本文设计搭建了一种整体成型吸附剂性能测试装置,对复合吸附剂MgCl_2-13X进行了吸附性能测试实验。结果表明:该实验装置中吸附床外侧底部的温度变化速率较接近吸附床内部底部吸附剂的温度变化速率,二者温度变化速率相差0.01~1.9℃/min,整个吸附和脱附过程二者温度的平均值相差约3.24%,能够满足吸附剂性能测试实验的要求。吸附剂性能测试实验及电镜下吸附剂的微观结构表明:浸泡法制备的复合吸附剂的吸附性能与MgCl_2溶液的浓度有关,MgCl_2能够改善13X沸石分子筛的吸附性能,本实验测得当MgCl_2溶液的浓度为15%时所制得复合吸附剂MX3性能最优,其最大吸附量为0.32 g/g,最大吸附速率0.59 g/min,相比单一吸附剂13X沸石分子筛提高了20%。     

MoS_2/WO_3纳米复合材料的制备及其吸附性能的研究

以钨酸钠、无水硫酸钠、钼酸钠和硫代乙酰胺为原料,利用温和的两步水热法,不加任何模板和表面活性剂成功制备出MoS_2/WO_3纳米复合材料。利用XRD、TEM、FT-IR、UV-Vis和BET分别对MoS_2/WO_3纳米复合材料的结构、形貌、尺寸、吸附性能和比表面积进行了表征。结果表明,MoS_2/WO_3样品展现了较高的比表面积(139.9m2/g),理想的纳米结构和优异的吸附性能。MoS_2/WO_3吸附剂对亚甲基蓝有较高的选择性吸附。在初始浓度为10mg/L,100mL的亚甲基蓝溶液中加入10mg的吸附剂,60min后吸附效率可达100%(无需进一步光催化),吸附容量优于380mg/g。     

基于Cu-BTC骨架的Cu_2O-CuO复合材料的制备及吸其附性能

为了提高材料对放射性碘的吸附性能,在制备立方体和十二面体铜基均苯三甲酸(Cu-BTC)材料的基础上,通过调节煅烧气氛环境,获得更为疏松多孔的氧化亚铜-氧化铜(Cu_2O-CuO)复合材料。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、红外光谱等手段对材料进行表征,发现所得材料分别为立方体和十二面体的Cu_2O-CuO,并依旧保留大部分Cu-BTC结构骨架。对碘离子的吸附实验结果显示,立方体和十二面体的Cu_2O-CuO饱和吸附容量分别能够达到49.72、91.91 mg/g。热力学和动力学吸附研究结果表明,2种形貌的Cu_2O-CuO均属于以化学吸附为主,符合Langmuir吸附模型的单分子层吸附。制备的Cu_2O-CuO能够在吸附时与碘离子生成CuI。吸附剂在弱酸条件吸附性能更强,干扰离子中,弱酸根离子会阻碍材料对碘离子的吸附,而强酸根离子则能一定程度上促进吸附,提升吸附剂吸附性能。     

PANI多孔吸附剂对酸性红G循环吸附应用探究

采用原位化学氧化聚合法制备了聚苯胺（PANI）/聚氨酯类填料（PBG）复合材料并对其形貌和结构进行了表征，探究不同条件下PANI/PBG复合材料对酸性红G（ARG）的吸附性能与吸附机理以及该吸附剂的再生性能。研究结果表明，（1）PANI/PBG复合材料吸附ARG的最佳投加量为8 g/L,在pH=1～5时，吸附去除率在90%以上；（2）PANI/PBG的平衡吸附量可达228.50 mg-ARG/g-PANI,且吸附平衡时间仅需30 min;（3）PANI/PBG复合材料吸附ARG过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型，表明该吸附过程为单层化学吸附，拟合的最大吸附量Q_m为368.59 mg/g;经过6次再生循环后PANI/PBG复合材料仍有良好的吸附性能。