Co-MOF-74的合成及其吸附正己烷/1-己烯性能

采用溶剂热方法合成了Co-MOF-74,采用X射线衍射（XRD）、氮气吸附、红外光谱（FTIR）、热重-差热分析（TG-DSC）和扫描电子显微镜（SEM）对其进行表征,研究其吸附正己烷/1-己烯性能。结果表明,优化的Co-MOF-74合成工艺条件为：原料配比n[Co（NO₃）₂·6H₂O]：n（DHTP）：n（THF）：n（H₂O）=2：1：165：750,晶化温度100℃,晶化时间24h,150℃活化2h。合成Co-MOF-74对1-己烯和正己烷的静态饱和吸附量分别为125.6mg/g和72.9mg/g,BET比表面积为1209m²/g,孔体积为0.41cm³/g,微孔平均孔径为0.66nm。L-F吸附模型能较好地解释Co-MOF-74材料对1-己烯的吸附等温线数据,Co-MOF-74吸附1-己烯的过程是热力学自发放热过程。     

混合碱效应对Li2O-Al2O3-SiO2系玻璃结构和热膨胀性能的影响

本文用传统高温熔融法熔制Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系高铝玻璃,改变碱金属氧化物n(Li₂O)/n(Na₂O)的摩尔比,运用阿基米德排水法、热膨胀仪、DSC、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱等测试手段和仪器,探究了混合碱金属效应对Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系玻璃结构和热膨胀性能的影响。结果显示:随着n(Li₂O)/n(Na₂O)比例增大,混合碱金属效应对Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系玻璃的密度和热膨胀系数的影响一致,表现为先增大后减小,当R=0.25(R=n(Li₂O)/[n(Li₂O)+n(Na₂O)],摩尔比)时,出现极值,此时密度达到最大2.447 4 g/cm³,热膨胀系数达到最大7.811 7×10^-6/℃;对玻璃特征温度的影响随着温度的升高而逐渐减弱至消失;对玻璃的析晶能力有一定的提升作用;对玻璃三维骨架结构中的硅氧四面体Qⁿ的影响也各不相同。     

容量法测量5 A分子筛静态吸附CH4、CO和CO2的研究

采用容量法分别测量CH₄、CO和CO₂在5A分子筛上的等温吸附曲线,探究吸附温度和吸附压力对CH₄、CO和CO₂吸附量的影响。实验结果表明,吸附量随着吸附压力的上升逐渐增大。设定吸附温度在30 ℃、50 ℃和70 ℃时,5A分子筛在30 ℃时对CH₄吸附量最大,为13.60 cm³·g^-1;对CO和CO₂吸附量均在50 ℃时呈现最大值,分别为17.68 cm³·g^-1 和94.38 cm³·g^-1。而吸附温度70 ℃时,对3种气体的吸附量均减小。     

预成型高岭土干胶转化合成NaY型分子筛

通过干胶转化法制备了整体式NaY分子筛,采用XRD、SEM及XRF分析表征原料及产物,系统考察了合成体系的n（SiO₂）/n（Al₂O₃）、n（Na₂O）/n（SiO₂）、水量、晶化温度和晶化时间对整体式NaY分子筛制备的影响。结果表明,合成体系n（SiO₂）/n（Al₂O₃）=7.5时,骨架硅铝比（二氧化硅与氧化铝物质的量比）最大为6.12;n（Na₂O）/n（SiO₂）逐渐增大,整体式NaY分子筛结晶度逐渐升高,当n（Na₂O）/n（SiO₂）增至0.35时,会导致P型分子筛的生成;晶化温度从90 ℃逐渐增至120 ℃时,整体式NaY分子筛结晶度也随之升高;在110 ℃下晶化20 h,产物的结晶度达到98%并趋于稳定。干胶转化制备整体式NaY分子筛必须有水的参与,n（H₂O）/n（SiO₂）为4.2左右对反应物的成型及整体式NaY分子筛的晶化较为适宜。     

SiO2/BiOBr光催化材料制备及其对含油废水的处理

近几年来,水体中油污污染问题已引起广泛关注。许多研究尝试利用光催化材料催化降解含油废水,但催化条件大多仍局限于紫外光照。为解决这一问题,本研究将SiO₂作为催化剂载体,采用共沉淀法制备出能在可见光下使用的SiO₂/BiOBr复合材料。该材料经XRD、XPS、DRS、BET等测试分析后发现,BiOBr可负载于SiO₂的片层表面,同时可有效增大其比表面积,提高吸附性能。并且将制备条件优化后表明,当n(Bi)∶n(Si)=1∶1时,该材料的比表面积为83.53m²/g,禁带宽度（E _g）为2.79eV,复合效果最佳。使用该复合材料对不同类型油进行催化反应后,机油、柴油、食用油的去除率分别可达25%、60%、93%。本文详细分析了该材料柴油的光降解机理,发现·O₂ ^-是最为主要的活性基团。     

磷酸法玉米秸秆基活性炭的制备及其表征

以成型、烘焙处理后的玉米秸秆为原料,磷酸作为活化剂制备了玉米秸秆基活性炭,并对活性炭样品进行表征。同时以碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率为指标测定其吸附性能,并对制备条件进行优化。实验结果表明：玉米秸秆制备活性炭的最佳工艺条件为浸渍比即m(55%H₃PO₄)∶m(玉米秸秆)为4∶1、活化温度400 ℃、活化时间100 min,此条件下活性炭的得率为47.78%,制得的活性炭具有良好的吸附性能,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值及焦糖脱色率分别达到864 mg/g、210 mg/g和100%。活性炭比表面积可达1 105 m²/g,总孔容积为0.745 cm³/g,微孔孔容为0.287 cm³/g,中孔孔容为0.354 cm³/g,孔径分布集中于5 nm以内,约占73.56%,平均孔径为2.697 nm。FT-IR分析显示：在活化过程中磷酸与玉米秸秆发生交联作用,生成的活性炭损失了玉米秸秆的部分官能团。     

氧化铝改性污泥生物炭粒制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附特性

为拓展城市剩余污泥资源化利用途径，本文以剩余污泥球粒为原料在高温限氧条件下制备污泥生物炭粒（SBC），同时以氢氧化铝溶胶为前体浸渍污泥球粒后在500℃下热解获得氧化铝改性污泥生物炭粒（SBC-Al）。使用BET、XRD、FTIR和SEM对生物炭粒进行了表征，并研究了生物炭粒改性前后对Pb(Ⅱ)的吸附特征及效果。结果表明：SBC-Al比表面积和总孔容分别达到83.266m²/g和0.158cm³/g，相比于SBC分别增大了142.42%和167.80%；XRD显示氢氧化铝溶胶浸渍使SBC-Al表面负载了γ-Al₂O₃粒子，FTIR红外谱图说明氧化铝改性可能会增加炭粒表面官能团数量，同时SEM显示出SBC-Al表面相较于SBC具有更多的层片状结构，从而增加生物炭粒的吸附性能。Pb(Ⅱ)的吸附动力学符合二级动力学方程和Elovich方程，同时用二阶段颗粒内扩散模型可以较好地拟合。吸附等温线以Freundlich模型为主，且SBC和SBC-Al对低浓度（＜50mg/L）Pb(Ⅱ)的去除率均较高，分别在95%和99%以上，实测最大吸附量可分别达626.73mg/g和663.97mg/g，但SBC-Al提高了对更高浓度（50～100mg/L）Pb(Ⅱ)的去除率。热力学计算数据表明吸附过程为吸热反应；脱附解吸试验说明，生物炭粒具有良好的循环再生利用性能。     

乙二胺不同掺杂模式下多孔有机聚合物对CO2的吸附

利用嫁接法和浸渍法分别在以1,3,5-三苯基苯为单体的有机多孔聚合物（nTPB）上成功掺杂乙二胺，分别研究了乙二胺的不同掺杂模式对多孔聚合物的结构性质以及CO₂吸附性能的影响。结果表明，嫁接法和浸渍法皆可在nTPB上均匀掺杂乙二胺，且nTPB的比表面积和孔容均有所下降。在乙二胺掺杂量相同的前提下，由于浸渍法完全利用nTPB的孔道吸收乙二胺，nTPB的孔道堵塞更明显。两种掺杂乙二胺的模式均可显著提升nTPB对CO₂的吸附选择性，但只有嫁接法对nTPB的CO₂吸附量有明显促进（从4.4 mmol/g升高为5.2 mmol/g；0℃，10⁵ Pa）；浸渍法由于过度堵塞nTPB孔道，且乙二胺的吸附位点被包埋，导致CO₂的吸附量反而下降（仅有3.4 mmol/g；0℃，10⁵ Pa）。此外，嫁接法掺杂乙二胺的nTPB表现出与nTPB基质相同的良好重复利用性。     

催化氧化高含硫废水锰基催化剂的制备及活性研究

以α-MnO₂为活性组分、Ni为金属助剂,通过水热法合成了Ni-Mn O₂/Al₂O₃催化剂,在对催化剂进行表征分析的基础上,研究了催化剂的活性及氧化机理。结果表明,通过Ni掺杂后催化剂对硫离子80 min内去除率由50%提高至95%;焙烧再生法可快速再生失活后的催化剂;Ni-MnO₂/Al₂O₃为介孔结构,比表面积高达323.4 m²/g,O_ads/O_latt的比值为2.02,丰富的表面吸附氧和氧空位可以有效提高催化剂的活性;硫离子在氧化过程中生成的中间产物主要是S₂O₃^2-,其次为SO₄^2-和SO₃^2-。     

硅酸钠模数对SiO2气凝胶结构和表面改性机制的影响

以粉煤灰为原料制备五种不同浓度的硅酸钠溶液,采用溶胶-凝胶法对硅酸钠溶液进行处理,在常压干燥条件下获得了疏水性SiO₂气凝胶。通过测试气凝胶的密度、比表面积和接触角,研究了硅酸钠溶液模数m对气凝胶结构的影响,阐述了气凝胶表面疏水改性的亲核取代S_N1化学反应机制。研究结果表明,气凝胶的疏水性能与其表面连接的硅甲基—Si—(CH₃)₃数目有直接关系,当硅酸钠模数m=2.50时,气凝胶的疏水性能最佳。气凝胶的密度和比表面积均随硅酸钠模数的增大而增大,当硅酸钠模数m=0.75时,气凝胶的密度和比表面积最小,其值分别为0.073 9 g/cm³和588.5 m²/g。     

Nanocrystalline zeolite A: synthesis, ion exchange and dealumination

Zeolite A (LTA) with crystal sizes smaller than 100 nm was synthesized on a larger scale using tetramethylammonium hydroxide as templating agent. The samples were characterized by X-ray powder diffraction, elemental analysis and nitrogen adsorption. After calcination, the n_Al/(n_Al+n_Si) ratio was between 0.40 and 0.38 (n_Si/n_Al RATIO=1.5–1.6). In contrast to microcrystalline zeolite Na-A with n_Al/(n_Al+n_Si)=0.50 (n_Si/n_Al=1.0), the pore system of the sodium-exchanged nanocrystalline material (n_Al/(n_Al+n_Si)=0.40, n_Si/n_Al=1.5, n_Na/n_Al=0.80) was accessible to nitrogen at −196 °C, and a pore volume of 0.31 cm³ g⁻¹ was determined. However, the maximum loading could not be enhanced by exchange with bivalent cations (Ca²⁺ or Mg²⁺) as observed with microcrystalline zeolite A. The nanocrystalline zeolite A was dealuminated at the outer surface by post-synthesis treatment with ammonium hexafluorosilicate. The aluminum content n_Al/(n_Al+n_Si) could be decreased to a value of 0.29 (n_Si/n_Al=2.5) but this was accompanied by a considerable loss of the crystallinity.     

Oxygen sorptivity of mesoporous aluminosilicate modified by Co-salen complex

Mesoporous aluminosilicate, FSM-16 (Al-FSM-16(n)), was functionalized by Co-salen modification. The Si/Al ratio, n, was varied from 12.8 to 60.0, and inclusion of Co-salen (N,N^′-bis(salicylidene)ethylenediaminocobalt(II)) was carried out by a novel preparative method comprising Co²⁺ ion exchange in a nonaqueous solution of cobalt(II) acetate and chelation with salen-H₂ (N,N^′-bis(salicylidene)ethylenediamine). Prominent O₂ sorptivity was imparted to this mesoporous material and the amount of O₂ sorbed on Co-salen-Al-FSM-16(60.0) was 0.275 mmol g⁻¹ at 298 K, significantly larger than that on Al-FSM-16(60.0) itself (0.085 mmol g⁻¹). The O₂ sorption on Co-salen-Al-FSM-16(60.0) remarkably proceeded under a pressure around 20 kPa at 298 K, which was similar to powdery, free Co-salen. The maximum O₂/Co-salen ratio for Co-salen included in mesopores was seven times as large as that for neat Co-salen. The pore structure of Al-FSM-16(n) with a high n value was retained through the modification as evidenced by XRD, TEM and N₂ adsorption measurements, but that of Al-FSM-16(12.8) was partly collapsed.     

氯化锌活化法制备多孔炭陶复合吸附材料

以氯化锌浸渍的木屑为原料,黏土为粘结剂,制备炭陶复合吸附材料。讨论了炭化温度和保温时间对其吸附性能的影响,并对其孔隙结构进行了表征。结果表明,随温度和保温时间的增加,炭陶复合吸附材料的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值呈先上升后下降的趋势;木屑受到活化作用形成活性炭而发生收缩,在活性炭和陶土之间形成空隙,有利于形成孔隙结构发达的炭陶复合吸附材料。在温度500℃、保温时间1 h的较佳工艺条件下,制得炭陶复合吸附材料的比表面积为809.5 m²/g,总孔容积为0.298 cm³/g,中孔容积为0.185 cm³/g,微孔容积为0.113 cm³/g,炭陶的含炭量为60.7%,碘吸附值为680.5 mg/g,亚甲基蓝吸附值为165.0 mg/g。     

松香基磁性微球的结构表征及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以马来松香乙二醇丙烯酸酯和甲基丙烯酸为单体,Fe₃O₄为磁源,通过悬浮聚合和酰胺化反应制备出松香基磁性微球。利用热重分析仪、红外光谱、比表面积与孔隙度分析仪、扫描电镜及磁天平对磁性微球进行表征,并通过静态吸附法研究了其对Cr(Ⅵ)的吸附性能。结果显示：松香基磁性微球既具有顺磁性(磁化率为9.123×10^-4 cm³/g),又具有功能基团(氨基),比表面积、孔体积和平均孔径分别为29.73 m²/g、0.396 cm³/g和18.023 nm,表面和内部均有大量孔洞。当磁性微球粒径为72~108 μm时,在50 mL质量浓度为0.5 g/L Cr(Ⅵ)溶液中,调节pH值为2,吸附剂用量为0.8 g,25 ℃下振荡吸附,吸附平衡时间为4 h时,平衡吸附量为67.5 mg/g。动力学方程拟合结果显示吸附速率符合准一级动力学方程,吸附过程受液膜扩散和颗粒内部扩散共同影响。磁性微球循环使用5次,去除率仍达第一次吸附的85%以上,具有很好的循环使用性能。     

重芳烃轻质化催化剂n（Ni）/n（Ni+Mo）的优化与分析

以β分子筛为载体,在保持金属总负载量不变的情况下,采用等体积浸渍法制备了4种不同n（Ni）/n（Ni+Mo）的催化剂。分别采用X射线衍射（XRD）、比表面积测试（BET）、氨程序升温脱附（NH₃-TPD）、氢程序升温还原（H₂-TPR）、氢程序升温脱附（H₂-TPD）和热重-差热分析（TG-DTG）等方法对催化剂进行了表征。结果表明,4种催化剂的酸量和酸强度相近,在n（Ni）/n（Ni+Mo）等于基准+0.2时,Mo与载体之间的相互作用最弱,其氢气吸附量最多且积炭量最少;采用某炼厂重整C₁₀⁺ 重芳烃对4种催化剂进行评价,结果表明n（Ni）/n（Ni+Mo）等于基准+0.2催化剂具有最优的催化活性和稳定性。上述结果表明,影响重芳烃轻质化催化剂活性和稳定性的关键因素是催化剂氢气吸附量的多少,氢气吸附量越多金属表面的溢流氢效应越明显,积炭前驱体被溢流氢及时消除,从而保护了催化剂的加氢活性中心不被积炭覆盖,有助于催化剂在较高活性下保持稳定。     

TEPA负载复合氧化活性炭吸附烟气中的CO2性能

以商业煤基活性炭为原料，经低浓度氧气焙烧、H₂O₂氧化改性，并以四乙烯五胺（TEPA）浸渍，得到胺负载复合氧化活性炭，用于模拟烟道气[(15%(体积)CO₂+85%(体积)N₂）+10%(体积)H₂O]中CO₂吸附。低浓度氧气焙烧后，活性炭的最大比表面积和孔体积分别为1421.82 m²/g、0.83 cm³/g。经复合氧化改性后，活性炭的介孔体积增大，表面含氧官能团增加，使得TEPA负载复合氧化活性炭的CO₂吸附性能提高。焙烧时间为4 h，H₂O₂氧化、负载40%TEPA的样品COAC-4-40TEPA，在60℃时CO₂饱和吸附量最高为2.45 mmol/g，是TEPA负载未改性活性炭AC-40TEPA的2.02倍。经过十次吸附循环后，COAC-4-40TEPA的 CO₂饱和吸附量可维持在92.24%，而TEPA的浸出量仅有0.67%。失活模型研究表明，COAC-4-40TEPA的初始吸附速率常数是AC-40TEPA的1.64倍，且失活速率常数低于AC-40TEPA。     

三元孔道结构纳米ZSM-5分子筛团聚体的合成

采用正丁胺和ZSM-5晶种双模板体系水热合成了一系列ZSM-5分子筛,考察了晶种、正丁胺添加量和晶化条件对分子筛物理化学性能、孔道结构和形貌的影响。对所得分子筛分别进行X射线衍射（XRD）、氮气吸-脱附、扫描电子显微镜（SEM）表征分析。结果表明：分子筛为三元孔道结构的纳米ZSM-5分子筛团聚体,正丁胺和晶种在合成过程中具有协同作用。在正丁胺与二氧化硅物质的量比为0.26、晶种添加量为3%（质量分数）、在120 ℃晶化24 h后再在170 ℃晶化48 h条件下合成的分子筛总比表面积和外比表面积分别为364 m²/g和59 m²/g。