铁基微胶囊催化剂制备及在CO_2甲烷化反应中的性能研究

以Fe_2O_3、CTAB、TEOS、氨水和氯钯酸铵为原料,采用浸渍法和溶胶-凝胶法制备了Fe_2O_3@SiO_2、Fe_2O_3@SiO_2-PdO、PdO-Fe_2O_3@SiO_2-1和PdO-Fe_2O_3@SiO_2-2微胶囊催化剂,在高压固定床反应装置上评价了催化活性。通过XRD、H_2-TPR、TEM和N_2物理吸附等方法对催化剂进行了表征。结果表明,无定型SiO_2均匀包覆在α-Fe_2O_3粒子上,制得了微米级胶囊催化剂,且具有介孔结构,比表面积较大,对CO_2甲烷化反应的催化性能明显改善,CH_4选择性大幅提高。与Fe@SiO_2-Pd相比,在Pd-Fe@SiO_2-1和Pd-Fe@SiO_2-2催化剂上,CH_4选择性大幅提高,充分体现了催化剂核内Pd与Fe间的协同催化作用。SiO_2膜太厚,不利于CO_2甲烷化反应,在膜厚度适中的Pd-Fe@SiO_2-1催化剂上,进行CO_2甲烷化反应,综合效果最好,CH_4选择性达76.2%。     

苝酰胺功能化磁性纳米材料的合成及其光/电性质

为了制备磁性荧光以及光电化学性能良好的多功能纳米粒子,采用微相乳液法,用二氧化硅(SiO_2)包裹Fe_3O_4磁性纳米粒子的同时,将苝酰胺与SiO_2表面的羟基反应,生成共价键连接的Fe_3O_4@SiO_2-(1a)和Fe_3O_4@SiO_2-(2a)纳米粒子,用红外光谱、XRD、SEM、UV-Vis吸收光谱、荧光光谱及ECL进行表征。结果表明,与化合物1a、2a相比,复合物Fe_3O_4@SiO_2-(1a/2a)的电子吸收和荧光光谱峰型相同,峰位置略有移动。在一定浓度范围内,Fe_3O_4@SiO_2-(2a)纳米粒子的ECL强度随浓度增大而降低,且其在50~100 s的区间内基本稳定。     

Fe_3O_4@SiO_2介孔微球/PVDF超滤膜的制备与性能

以十六烷基三甲基溴化铵为介孔导向剂,氨催化水解正硅酸乙酯,制得具有核壳结构的磁性Fe_3O_4@SiO_2介孔微球,通过相转化法制备出Fe_3O_4@SiO_2/PVDF杂化超滤膜。通过SEM、EDX、AFM、TGA、接触角、力学性能、过滤通量等测试,探讨了Fe_3O_4@SiO_2介孔微球掺杂的PVDF超滤膜的结构和性能。结果表明,随着Fe_3O_4@SiO_2介孔微球掺杂浓度的增加,PVDF复合改性膜的膜孔结构影响不大,而改性膜的热稳定性、亲水性和抗污性能逐渐增强,得到有效提升。当Fe_3O_4@SiO_2介孔微球质量分数为1%时,Fe_3O_4@SiO_2介孔微球在膜表层和膜体指状孔分布均匀,改性膜的机械强度达到最佳值。当Fe_3O_4@SiO_2介孔微球质量分数为2%时,由于改性膜亲水性的改善,其水通量和渗透通量达到最大值。     

Fe_3O_4@SiO_2核壳结构磁性纳米颗粒的制备研究

以FeCl_3·6H_2O、乙二醇、醋酸钠、聚乙二醇等为主要原料首先通过溶剂热法在200℃反应生成平均粒径为26.6 nm的Fe_3O_4纳米颗粒。然后加入浓氨水催化正硅酸乙酯(TEOS)水解、缩合生成Fe_3O_4@SiO_2核壳结构纳米颗粒。通过对比纯Fe_3O_4纳米颗粒的粒径及核壳结构Fe_3O_4@SiO_2纳米颗粒的粒径,可计算得到SiO_2壳层平均厚度约为273.5 nm。     

Fe_3O_4@SiO_2核壳结构磁性纳米颗粒的制备研究

以FeCl_3·6H_2O、乙二醇、醋酸钠、聚乙二醇等为主要原料首先通过溶剂热法在200℃反应生成平均粒径为26.6 nm的Fe_3O_4纳米颗粒。然后加入浓氨水催化正硅酸乙酯(TEOS)水解、缩合生成Fe_3O_4@SiO_2核壳结构纳米颗粒。通过对比纯Fe_3O_4纳米颗粒的粒径及核壳结构Fe_3O_4@SiO_2纳米颗粒的粒径,可计算得到SiO_2壳层平均厚度约为273.5 nm。     

苝酰胺功能化磁性纳米材料的合成及其光/电性质

为了制备磁性荧光以及光电化学性能良好的多功能纳米粒子,采用微相乳液法,用二氧化硅(SiO_2)包裹Fe_3O_4磁性纳米粒子的同时,将苝酰胺与SiO_2表面的羟基反应,生成共价键连接的Fe_3O_4@SiO_2-(1a)和Fe_3O_4@SiO_2-(2a)纳米粒子,用红外光谱、XRD、SEM、UV-Vis吸收光谱、荧光光谱及ECL进行表征。结果表明,与化合物1a、2a相比,复合物Fe_3O_4@SiO_2-(1a/2a)的电子吸收和荧光光谱峰型相同,峰位置略有移动。在一定浓度范围内,Fe_3O_4@SiO_2-(2a)纳米粒子的ECL强度随浓度增大而降低,且其在50¹00 s的区间内基本稳定。     

胺功能化MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4催化剂及其Knoevenagel反应性能

采用溶剂热法在纳米SiO_2@Fe_3O_4磁性颗粒表面原位合成MIL-101(Cr),制备磁性MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4催化剂。采用甲胺、乙二胺和丁二胺对制备的磁性催化剂进行功能化,得到胺功能化NH2-MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4催化剂。利用XRD、FT-IR、BET、SEM、TEM和VSM等对催化剂结构进行表征,评价胺功能化NH2-MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4催化剂对糠醛和氰乙酸乙酯Knoevenagel缩合反应性能和重复使用性能,考察反应条件与催化性能的关系。结果表明,制备的新型胺功能化NH2-MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4催化剂具有MIL-101(Cr)的结构特征和良好的超顺磁性能,对糠醛和氰乙酸乙酯Knoevenagel缩合反应表现出很好的催化性能,其中,乙二胺功能化30%MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4催化剂对Knoevenagel缩合反应的性能最佳,在反应温度40℃和反应时间1 h条件下,氰乙酸乙酯转化率为97. 0%,产物选择性接近100%。反应后磁性催化剂可以通过外磁场容易进行分离,重复使用5次,氰乙酸乙酯转化率仍大于93%。     

Mn、Ce助剂对Ni基催化剂甲烷化性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/Al_2O_3、2Mn-Ni/Al_2O_3、2Ce-Ni/Al_2O_3和2Mn-2Ce-Ni/Al_2O_3催化剂。利用XRD、H_2-TPR、BET、H_2-化学吸附、CO_2-TPD等对催化剂进行表征。结果表明,Mn和Ce作为双金属助剂具有协同效应,显著减弱Ni与载体的相互作用,提高活性金属的分散度和表面积,增加对CO_2的吸附,降低反应温度。CO_2甲烷化活性测试结果表明,Mn和Ce及Mn-Ce助剂的掺入提高了催化剂的CO_2转化率和CH_4选择性,2Mn-2Ce-Ni/Al_2O_3催化剂性能最佳在较低温度就表现出高活性。2Mn-2Ce-Ni/Al_2O_3催化剂在600℃耐热后活性保持不变,具有良好的耐热性能。当反应温度为300℃、压力为0.75 MPa、空速为6 000 mL/(g·h)时,CO_2转化率和CH_4选择性分别达到96.2%和99.6%。     

磁性载银纳米粒子的制备及催化降解对硝基苯酚的应用

首先以水热法合成了高度分散性的磁性纳米粒子Fe_3O_4,然后在Stber条件下以正硅酸乙酯为硅源,制备了具有核-壳结构的Fe_3O_4@SiO_2。以Fe_3O_4@SiO_2作为磁性载体,利用乙二胺的温和还原性,在AgNO_3的乙醇溶液中,成功地将Ag纳米粒子沉积在Fe_3O_4@SiO_2表面,得到了Fe_3O_4@SiO_2@Ag磁性纳米粒子。分别用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、电子扫描电镜(SEM)和电子透射电镜(TEM)对产品进行表征,并将磁性纳米粒子作为固体催化剂,用于催化硼氢化钠还原4-硝基酚的反应中。结果表明,该催化剂效果良好,方便从混合物中分离并重复使用,可重复利用6次以上。     

Fe_3O_4纳米粒子对含刚性环的水性有机硅聚氨酯丙烯酸酯光固化膜性能的影响

设计合成了一种带有刚性桥环结构的水性有机硅聚氨酯丙烯酸酯低聚物(WIBSPUA)和一种被SiO_2和氨基甲酸酯改性的可光聚合Fe_3O_4纳米粒子(Fe_3O_4@SiO_2@IPDI-HEA)。研究了该纳米粒子对WIBSPUA光固化体系的性能影响。结果表明,WIBSPUA/Fe_3O_4@SiO_2@IPDI-HEA杂化体系具有优异的光聚合性能,最终双键转化率达到85%以上;纳米粒子的加入明显提高光固化膜的耐热性和拉伸强度,当Fe_3O_4@SiO_2@IPDI-HEA添加质量为1.5%时,固化膜的初始降解温度(T_(5%))达到221.3℃,拉伸强度为29.4MPa。并且Fe_3O_4@SiO_2@IPDI-HEA可以赋予光固化膜较好的电磁性能,有望用于水性光固化吸波材料。     

镍基催化剂的二氧化碳甲烷化催化性能

为循环利用CO_2,减少其排放,减缓温室效应,分析讨论了镍基催化剂对CO_2甲烷化的催化性能,介绍了以Si O_2、海泡石、Si C、碳纳米管、Al_2O_3、Ti O_2及Zr O_2为载体的镍基催化剂性能。认为以Zr O_2为载体的催化剂对于CO_2甲烷化反应的催化活性远远高于Mg O、Al_2O_3、Si O_2和海泡石负载的催化剂,工业化前景较好。开发新的催化剂不仅要考虑载体价廉易得、成本较低,还必须考虑催化剂的高活性和稳定性、避免积碳和烧结等因素。     

Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2-AC光催化降解水源水中腐殖酸

采用共沉淀法耦合溶胶-凝胶法制备了核壳结构的磁性颗粒Fe_3O_4@SiO_2@Ti O_2,将其负载在活性炭(AC表面,制得新型光催化剂Fe_3O_4@SiO_2@Ti O_2-AC。采用SEM、FTIR、XRD、VSM对材料进行表征,并探究该催化剂对水中腐殖酸(HA)的去除效能。结果表明,以400 W高压汞灯作为光源,投加量为200 mg/L时,60 min内对初始质量浓度为5 mg/L、pH为7的含HA水样去除率可达96.1%。Fe_3O_4@SiO_2@Ti O_2-AC对HA的光催化降解符合LangmuirHinshelwood(L-H)动力学模型。Fe_3O_4@SiO_2@Ti O_2与AC存在协同作用,可有效增强复合光催化剂的催化效能。材料具有较好的催化稳定性,5次重复使用后,对水样中HA的去除率仍能达到84.7%。     

Fe-M(M=V、Cr、Mn)熔铁催化剂的费-托合成反应性能研究

采用高温熔融法制备了一系列Fe_3O_4-FeO基Fe-M(M=V,Cr,Mn)熔铁催化剂,考察了其在n(H_2)/n(CO)=1.5、反应温度320℃、反应压力2.0 MPa和空速11400 h~(-1)条件下的费托合成反应(FTS)催化性能,研究了V、Cr、Mn助剂对Fe_3O_4-FeO基熔铁催化剂FTS催化性能的影响。并结合X射线衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、H_2/CO/CO_2程序升温脱附(TPD)等手段对反应前后催化剂的物化性能进行表征。结果表明,Mn、V、Cr助剂的添加都增加了催化剂表面的碱性,提高了低碳烯烃选择性(C_2~=～C_4~=)。其中,添加V和Cr助剂后的催化剂,CO的转化率都有所降低,C_(5+)高碳烃选择性也大幅度降低。虽然V助剂的添加其产物中低碳烯烃选择性提高最多,但是其CO转化率大幅度下降。而Mn助剂添加后,其CO转化率最高,副产物CH_4选择性最低,且目标产物低碳烯烃选择性升高。因此,Mn是Fe_3O_4-FeO基熔铁催化剂费-托合成反应有利的助催化剂。     

溶胶-凝胶法制备PES-SiO_2气体分离杂化膜及其表征

采用溶胶-凝胶法,利用干/湿相转换法制备PES-SiO_2气体分离杂化膜,探讨了不同二氧化硅的添加量、是否预留空气段以及不同酸作为催化剂对气体分离性能的影响。采用SEM等对膜的结构性能、力学性能进行表征。通过实验发现,用醋酸作为脱水缩合催化剂,不预留空气段,当SiO_2的添加量为2v%时,O_2、N_2、CO_2、CH_4和H_2的通量分别增加471%、596%、181%、181%和232%,O_2/N_2、CO_2/CH_4和H_2/N_2的选择性分别降低到79%、73%和39%,杨氏模量提高为原来的2倍,PES-SiO_2气体分离杂化膜放置16 d后,分离性能趋于稳定。     

添加磁性纳米粒子制备气体分离功能炭膜

以聚酰胺酸为炭膜前驱体,分别以Fe_3O_4、γ-Fe_2O_3、Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4以及二茂铁为掺杂物,经高温热解制备了4种Fe系物质掺杂的气体分离功能炭膜,对所制备的功能炭膜微结构及磁性能进行了表征.结果表明,各掺杂物在热解炭化过程中发生了物相结构的变化,其中Fe_3O_4和Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4纳米粒子对前驱体起到了催化石墨化的作用.气体渗透测试结果表明,各掺杂物所制备的功能炭膜以分子筛分机理为主导进行气体分离,且气体渗透性能都有了显著的提高,特别是小分子气体H2渗透性最大提高了近48倍,Fe3O4掺杂所制备的功能炭膜,其H_2、CO_2、O_2、N_2和CH_4等单组分气体的渗透系数分别达到了12 194、3 433、1 175、136和74 Barters[1Barter=1×10~(-10)cm~3(STP)·cm/cm~2·s·cmHg].经FeO_4、γ-Fe_2O_3和Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4掺杂制备的功能炭膜更是提高了H_2/CO_2的分离选择性.     

合成气完全甲烷化催化剂技术研究

通过载体的制备、助剂及活性组分的加入,最终得到担载型Ni O·La_2O_3·Mg O/Al_2O_3甲烷化催化剂。在10 m L两段反应装置中进行了甲烷化催化剂1000 h稳定性评价试验,反应条件为:反应温度610℃(一段)和313℃(二段),反应压力3.0 MPa,平均空速6500 h~(-1),原料气H_2/CO=3.03。试验结果表明催化剂活性基本没有下降,CO转化率平均为99.97%,CH_4选择性平均为98.44%。     

Fe3O4@SiO2@IPDI-HEA改性水性有机硅聚氨酯光固化膜的性能

以Fe_3O_4纳米粒子为核、丙烯酸酯为壳,通过溶剂热法制备了Fe_3O_4@SiO_2@IPDI-HEA纳米粒子。通过IR、TEM和XRD对其结构进行了表征,通过光差热扫描(photo-DSC)和TGA考察了该纳米粒子对水性有机硅聚氨酯光固化体系性能的影响。结果表明:Fe_3O_4@SiO_2@IPDI-HEA粒子的加入,对体系的光聚合性能没有明显影响,但可明显提高固化膜的耐热性和拉伸强度,当Fe_3O_4@SiO_2@IPDI-HEA的质量分数为1.5%时,固化膜的初始分解温度(T5%)增加了21.9℃,拉伸强度增加了6.9MPa。并且,Fe_3O_4@SiO_2@IPDI-HEA可以赋予光固化膜一定的电磁性能,当频率在0～(1×10~7) Hz内时,其介电常数均在4以上。     

功能性Fe3O4@SiO2核-壳纳米复合材料应用研究进展

Fe_3O_4@SiO_2是一种研究非常广泛的核壳纳米复合材料,为了拓展其应用范围,常采用化学键合、浸渍、沉积沉淀等方法对其表面进行修饰制备功能性Fe_3O_4@SiO_2。综述功能性Fe_3O_4@SiO_2核-壳纳米复合材料在药物缓释、催化、吸附、以及传感等相关应用领域中的最新研究进展。     

不同载体铁基催化剂异相芬顿反应脱硝实验研究

采用溶胶凝胶法分别以SiO_2和Al_2O_3为载体制备Fe_2O_3质量分数为50%的负载型铁基催化剂,并对其进行表征,同时考察了温度、H_2O_2浓度对催化剂催化脱硝性能的影响。结果表明,制备的催化剂中的活性组分Fe_2O_3结晶度低,且粒径小,在载体中分散均匀;Fe_2O_3/SiO_2催化剂的比表面积是Fe_2O_3/Al_2O_3催化剂的5倍多;载体Al_2O_3有利于促进Fe(Ⅲ)的还原;2种催化剂的最佳反应温度为180~260℃,由于Fe_2O_3/Al_2O_3催化剂具有比Fe_2O_3/SiO_2催化剂更高的零电位点(PZC),在此温度区间内,Fe_2O_3/Al_2O_3催化剂的脱硝效率平均比Fe_2O_3/SiO_2催化剂高约20%。     

Co负载量对Co/TiO2催化CO2甲烷化性能影响

采用沉淀-沉积法制备出w(Co)=10%、15%、20%和25%的Co/TiO_2催化剂,并用于催化CO_2甲烷化反应。通过XRD、TEM、N_2吸附-脱附、H_2程序升温还原(H_2-TPR)和CO_2程序升温脱附(CO_2-TPD)对催化剂进行了表征与测试。结果表明,Co的负载影响了催化剂中Co3O4晶粒尺寸、比表面积、孔径以及催化剂的还原性能,且Co物种与TiO_2载体发生了强相互作用。其中,w(Co)=20%的Co/TiO_2催化剂中Co颗粒平均尺寸约为8nm,比表面积及孔径分别为40.9 m2/g和6.96 nm,且Co分散度达10.1%,从而更有利于CO_2甲烷化反应。此外,w(Co)=20%的Co/TiO_2催化剂表面具有最大的中强碱位量(28μmol/g),从而可活化更多的CO_2。活性测试结果表明,当反应温度为400℃、压力0.5 MPa、原料气空速3 600 m L/(g·h)、V(H_2)/V(CO_2)=4时,w(Co)=20%的Co/TiO_2催化剂的活性最好,其CO_2转化率和CH_4选择性可分别达到69.9%和98.3%,且在20 h内保持稳定。